广西主栽桑树品种的桑枝营养品质和保健功能评价

吴婧婧　陆春霞　董桂清　梁贵秋　周晓玲　谭汪英　黄振勇　吴军

摘要：[目的]评价广西不同桑树品种桑枝的营养品质和保健功能，筛选出营养型或保健型的桑树品种资源，以推动广西蚕桑产业可持续发展。[方法]测定广西蚕区12个主栽桑树品种桑枝的基本营养成分（水分、灰分、脂肪、蛋白质、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（总黄酮、总生物碱、多酚、多糖），通过隶属函数分析和主成分因子分析对桑枝的营养品质和保健功能进行综合评分，并采用类平均聚类法进行聚类分析。[结果]在桑枝营养品质方面，12个桑树样品中以桂桑优62的综合评分值（Di）最高（2.309），强桑1号次之，7862×94168的最低（-1.598）；聚类分析结果表明，供试的12个桑树样品可初步划分为四大类：桂桑优62可作为食品加工和菜用兼用品种（第1类），强桑l号、农桑14和果大10可作为饲料加工品种（第Ⅱ类），桂桑优12、试11×93251和7862×94168可作为兼用备选品种（第1II类），桑特优1号、粤桑11号、伦40、沙2x伦109和桑特优2号可作为菜用品种（第Ⅳ类）。在桑枝保健功能方面，12个桑树样品中以粤桑11号的Di最高（3.204），沙2×伦109次之，农桑14的最低（-2.337）；聚类分析亦可将供试的12个桑树样品初步划分为四大类：第Ⅰ类为黄酮和多糖类兼用型保健品种（粤桑11号），第Ⅱ类为生物碱和多酚类兼用型保健品种（桂桑优12、桂桑优62和农桑14），第Ⅲ类为生物碱和黄酮类兼用型保健品种（桑特优2号和试11×93251），第Ⅳ类为兼用备选品种（果大10、7862×94168、桑特优1号、强桑l号、沙2×伦109和伦40）D[结论]依据桑枝的营养品质和保健功能，可将广西蚕区12个主栽优良桑树品种分别分成四大类。在实际生产应用中，应根据不同桑树品种桑枝的营养品质和保健功能特性予以综合开发利用，促进广西蚕区蚕桑产业的多元化发展。

关键词：桑枝；营养品质；保健功能；隶属函数分析；主成分分析；聚类分析

0引言

[研究意义]广西拥有丰富的桑树资源，随着我国东桑西移工程在广西的成功实践，桑蚕产业已发展成具有较大影响力的特色优势产业，截至2016年广西蚕茧总量持续领跑全国12年，广西全区桑园面积达20.67万ha。桑树资源中以桑枝产量较高，成林桑园年均产桑枝18.00-22.50 t/ha。据统计，广西年产桑枝372.06万-465.07万t。因此，研究分析广西不同桑树品种桑枝的营养成分和保健活性成分，既可为营养型或保健型桑树品种的选择提供参考依据，又能促进桑枝综合利用及推进广西蚕区蚕桑产业的多元化发展。[前人研究进展]目前，已有诸多学者对桑枝的食用成分和保健成分进行评价分析，一致认为桑枝的营养成分适合开展多元综合利用（刘刚等，2008；孙波等，2015；许楠等，2015），包括食品加工、菜肴烹制、饲料加工和食用菌培养基配制等。桑枝富含蛋白质、脂肪、维生素、木质素等营养成分，桑枝切片晾干后，经蒸熱发酵并烘干可加工成桑枝茶（邹红强和潘琦，2013）；桑枝的多种营养成分适合制成桑枝屑用于食用菌栽培（刘刚等，2008）。罗太明等（2011）对桑枝屑与杂木屑、玉米芯等5种培养基的营养成分进行比较分析，发现桑枝屑的粗蛋白质、粗脂肪、碳水化合物及灰分含量均高于其他培养基，因此桑枝可作为营养基质添加于动物饲料中。王永昌等（2016）对不同产地桑枝茎叶的营养成分进行分析，并通过代谢试验评定四川白鹅对其养分的利用率，结果发现桑枝茎叶粗蛋白灰分含量高，钙多磷少，可采取合理工艺手段以增加桑枝茎叶营养成分的利用率。生物碱、多糖是降血糖和抑制血脂升高的作用成分；多酚能清除自由基，具有抗衰老、防治肿瘤及增加机体免疫力等功能（贾洋洋等，2016）；黄酮类成分则具有清除机体超氧离子自由基的生理活性，可防止动脉硬化、降低血压和抗衰老等（梁贵秋等，2015，2016）。桑枝中富含桑色素、桑酮、二氢桑色素等黄酮类成分（廖森泰等，2007）。张作法和时连根（2008）对不同品种桑枝进行多糖和多酚类物质含量检测，发现桑枝多糖含量较高，且提取获得的多酚类物质具有良好的抗氧化活性；李平平等（2014）对云南蚕区33份桑树种质资源的桑枝总黄酮含量进行测定，比较得出长穗桑种地方品种普洱8的桑枝总黄酮含量最高，适合作为黄酮类保健型桑树品种予以开发利用；陈依键（2016）研究发现，桑枝总生物碱片对2型糖尿病（湿热困脾证）患者的症候、HbAlc、FPG、lhPBG、2hPBG和血脂均具有明显的改善作用；郭福团等（2016）研究表明，桑枝多糖对糖尿病小鼠肾脏损害有一定的保护作用，其作用机制可能与增加肾皮质中SIRTl、FOX01的蛋白表达及组织的抗氧化能力有关。[本研究切入点]广西桑园面积虽居全国第一，但蚕桑产业的发展相对滞后，因此，探索广西桑树资源的营养价值和保健价值，更好地发挥桑树资源优势，对促进广西桑树产业多元化发展和帮助农民脱贫致富具有重大意义。[拟解决的关键问题]对广西蚕区主栽优良桑树品种的桑枝进行营养成分（水分、灰分、脂肪、蛋白质、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（总黄酮、总生物碱、多酚、多糖）检测及对比分析，筛选出营养型或保健型的桑树品种资源，以推动广西蚕桑产业可持续发展。

1材料与方法

1.1试验材料

供试桑树品种共12个，分别为桂桑优12、桑特优1号、桑特优2号、桂桑优62、粤桑11号、7862×94168、试11×93251、强桑1号、果大10、沙2×伦109、农桑14和伦40，均由广西蚕业科学研究院提供。12个桑树品种的种植时间为2013年3月，桂桑优12、桑特优1号、桑特优2号、桂桑优62、粤桑11号、7862×94168、试11×93251、沙2×伦109的种植规格为宽行0.80 m+窄行0.40 m、株距0.15 m，每行种植267株；强桑1号、果大10、农桑14、伦40的种植规格为行距1.20 m、株距0.30 m，每行种植67株。

1.2材料预处理

桑枝样品采摘时间为2016年3月3 1日，采摘桑树枝条的中段部位。将桑枝切片后于50℃下烘干，粉碎后过60目筛备用。

1.3桑枝营养成分和活性成分测定

1.3.1营养成分测定 灰分含量采用灼烧一称重计算法（GB 5009.4-2010）进行测定；水分含量采用直接干燥法（GB 5009.3-2010）进行测定；总酸含量采用酸碱滴定法（GB/T 12456-2008）进行测定；可溶性固形物含量采用折射仪法（GB/T 12295-1990）进行测定；粗蛋白含量采用凯氏定氮法（GB 5009.5-2010）进行测定。

1.3.2保健活性成分测定 总黄酮测定采用三氯化铝与黄酮类物质酚羟基结合成络合物的分光光度计比色法，首先配制芦丁标准溶液，绘制标准曲线，然后于420 nm波长处测定吸光值，总黄酮以芦丁的质量分数计，以确定样品中的总黄酮含量（NY/T1295-2007）。总生物碱测定采用分光光度计法，以盐酸小檗碱为对照品测定总生物碱含量，首先配制盐酸小檗碱标准溶液，绘制标准曲线，然后于421 nm波长处测定吸光值，总生物碱含量以盐酸小檗碱的质量分数计，以确定样品中的总生物碱含量（刘秀萍等，2011；程彬等，2015）。多酚测定采用福林酚法（Folin-Ciocalteu）测定，配制没食子酸标准溶液，并绘制标准曲线，于765 nm波长处测定吸光值，多酚含量由没食子酸的质量计，以确定样品中的多酚含量（沈维治等，2014）。多糖测定采用多糖在硫酸作用下生成糖醛衍生物与苯酚反应的比色法进行测定，配制葡萄糖标准溶液，并绘制标准曲线，于490 nm波长处测定吸光值，多糖含量以葡萄糖的质量分数计，以确定样品中的多糖含量（NY/T 1676-2008）。

1.4统计分析

采用SPSS 21.0和Excel 2007对试验数据进行统计分析。营养品质评价和保健品质评价采用刘军等（2011）的方法计算各指标的隶属函数值[U（X1）]，同时采用主成分分析和聚类分析对不同品种的桑枝营养和保健品质进行综合评价（曾小玲等，2010）。

式中，Xj表示第j个指标值，Xmin表示第j个综合指标的最小值，Xmax示第j个综合指标的最大值，Wj表示第j个综合指标的权重值，Pj为供试材料第广个公因子的贡献率，Di为供试材料的综合评分值。

2结果与分析

2.112个桑树品种桑枝的基本营养成分比较

2.1.1营养成分分析结果 由表1可知，12个桑树品种桑枝的水分、灰分、脂肪、蛋白质和可溶性固形物含量及糖酸比存在不同程度的差异。桑枝水分含量介于72.543%-78.411%，平均值76.071%，变异系数2.590%；桑枝灰分含量介于4.938%-6.687%，平均值5.748%，变异系数8.825%；桑枝脂肪含量介于0.993%-2.116%，平均值1.453%，变异系数27.490%；桑枝蛋白质含量介于4.675%-7.060%，平均值5.799%，變异系数13.254%；桑枝可溶性固形物含量介于0.368%-0.751%，平均值0.501%，变异系数18.801%；桑枝糖酸比介于1.521-2.408，平均值1.893，变异系数15.607%。

2.1.2营养成分的因子分析结果 营养成分作为桑枝品质一个综合指标，可采用模糊数学的隶属函数值[U（Xj）]表示。由表2可知，各营养成分间存在不同程度的相关性，且个别指标问存在显著（P<0.05，下同）或极显著（P<0.01，下同）的相关性。其中，灰分与蛋白质呈极显著负相关，可溶性固形物与蛋白质、糖酸比呈显著正相关。不同营养成分对品质综合评分所起的作用也不同，因此需综合评价各营养成分对桑枝营养品质构成的贡献率。由表3可知，从6项营养成分指标中提取两个公因子（特征根>1.000），获得各项营养指标的方差贡献率、累积方差贡献率和因子载荷矩阵。两个公因子的累积方差贡献率为70.337%，其中，第一主成分绝对值较大的特征向量为灰分、蛋白质和可溶性固形物3个指标，起主要作用，方差贡献率为40.417%；第二主成分绝对值较大的特征向量为糖酸比（起主要作用），方差贡献率为29.920%。通过因子分析，得到各桑枝样品营养品质的公因子分值及相应的公因子贡献率，以公式（3）计算得出12个桑枝样品的营养品质综合评分值（Di），其数值越大，表明桑枝营养综合品质越优，详细结果见表4。其中，以桂桑优62的Di最高（2.309），表明其营养品质最优；强桑1号次之；7862×94168的最低（-1.598），表明其营养品质最劣。

依据隶属函数值[U（Xj）]，通过基于欧式距离的样本进行不同桑枝营养品质性状聚类分析，结果显示，可将供试材料分为四大类（图1）。第1类由桂桑优62构成，主要表现为蛋白质、可溶性固形物和糖酸比较高，可用于食品加工和菜用；第Ⅱ类由强桑1号、农桑14和果大10构成，主要表现为脂肪、蛋白质较高，可用于饲料加工；第Ⅲ类由桂桑优12、试11×93251和7862×94168构成，表现为水分、蛋白质、可溶性固形物含量适中，可作为兼用备选品种；第Ⅳ类由桑特优1号、粤桑11号、伦40、沙2×伦109和桑特优2号构成，主要表现为脂肪含量较低，灰分较低，糖酸比较高，可作为食品菜予以开发利用。

2.2 12个桑树品种桑枝的生物活性成分比较

2.2.1生物活性成分分析结果 由表5可知，12个桑树品种桑枝的黄酮、总生物碱、多酚和多糖存在不同程度的差异。桑枝黄酮含量介于0.705-2.704 mg/g，平均值1.235 mg/g，变异系数47.305%；桑枝总生物碱含量介于0.041-0.152 mg/g，平均值0.07 1 mg/g，变异系数42.793%；桑枝多酚含量介于1.918-6.987 mg/g，平均值3.497 mg/g，变异系数45.393%；桑枝多糖含量介于0.891-8.638 g/100 g，平均值3.858g/100 g，变异系数59.635%。

2.2.2生物活性成分的因子分析结果 由表6可知，各生物活性成分问存在不同程度的相关性，其中多糖与黄酮、多酚呈显著相关。通过因子分析综合评判桑枝的保健品质，由表7可知，从4项保健成分指标中提取1个公因子（特征根>1.000），获得各项保健指标的方差贡献率、累积方差贡献率和因子载荷矩阵。主成分的累积方差贡献率为55.827%，其中绝对值较大的特征向量为黄酮、多酚和多糖3个指标，起主要作用。通过因子分析，得到各桑枝样品保健品质的公因子分值及相应的公因子贡献率，以公式（3）计算得出12个桑枝样品的保健品质综合评分值（Di），数值越大，表明桑枝保健综合品质越优，详细结果见表8。其中，以粤桑11号的D最高（3.204），表明其保健品质最优；沙2×伦109次之；农桑14的最低（-2.337），表明其保健品质最劣。

依据隶属函数值[U（Xj）]，通过基于欧式距离的样本进行不同桑枝保健品质性状聚类分析，结果显示，也可将供试材料分为四大类（图2）。第1类由粤桑11号构成，表现为黄酮和多糖含量较高，可用于黄酮和多糖类兼用型保健产品的开发；第Ⅱ类由桂桑优12、桂桑优62和农桑14构成，表现为生物碱和多酚含量较高，可用于生物碱和多酚类兼用型保健产品的开发；第Ⅲ类由桑特优2号和试11×93251构成，表现为生物碱和黄酮含量较高，可用于生物碱和黄酮类兼用型保健产品的开发；第Ⅳ类由果大10、7862×94168、桑特优1号、强桑1号、沙2×伦109和伦40构成，表现为各生物活性成分含量适宜，可作为兼用备选品种予以开发利用。

3讨论

在桑树资源综合利用中，以针对桑叶营养和保健功能的研究较广泛。刘军等（2011）以粗蛋白、可溶性糖和糖酸比为指标，对不同桑叶品种进行优质营养品质综合评价。梁贵秋等（2015）对不同种桑叶品种的营养品质和保健品质进行综合评价，筛选出适合桑叶药食用途的专用品种。至今，有关桑枝营养和保健功能评价的研究相对较少。本研究以广西蚕区12个主栽优良桑树品种为对象，对其桑枝进行营养成分（水分、灰分、脂肪、蛋白质、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（总黄酮、总生物堿、多酚、多糖）检测及对比分析，旨在揭示不同来源桑树品种问存在的营养和保健功能差异，筛选出营养型或保健型开发利用的桑树品种，推进广西蚕区蚕桑产业的多元化发展。

在评价桑枝的营养品质时，采用模糊数学的隶属函数值[U（Xj）]表示营养品质的优劣性，并进行因子分析，结果发现，12个桑树样品中以桂桑优62的Di最高（2.309），表明其营养品质最优；强桑1号次之；7862×94168的最低（-1.598），表明其营养品质最劣；而聚类分析结果表明，供试的12个桑树样品可初步划分为四大类：第1类由桂桑优62构成，可用于食品加工和菜用；第Ⅱ类由强桑1号、农桑14和果大10构成，可用于饲料加工；第Ⅲ类由桂桑优12、试11×93251、7862×94168构成，可作为兼用备选品种；第1V类由桑特优1号、粤桑11号、伦40、沙2×伦109和桑特优2号构成，可作为菜用食品予以开发利用。在评价桑枝的保健品质时，采用隶属函数值[U（Xj）]衡量保健品质的优劣性，并进行因子分析，结果发现，12个桑树样品中以以粤桑11号的D最高（3.204），表明其保健品质最优；沙2×伦109次之；农桑14的最低（-2.337），表明其保健品质最劣。对保健品质性状进行聚类分析，亦可将供试的12个桑树样品初步划分为四大类：第1类由粤桑11号构成，可用于开发黄酮和多糖类兼用型保健产品；第Ⅱ类为桂桑优12、桂桑优62和农桑14构成，可用于开发生物碱和多酚类兼用型保健产品；第Ⅲ类由桑特优2号和试11×93251构成，可用于开发生物碱和黄酮类兼用型保健产品；第Ⅳ类由果大10、7862×94168、桑特优1号、强桑1号、沙2×伦109和伦40构成，可作为兼用备选品种予以开发利用。可见，研究分析广西不同桑树品种桑枝的营养品质和保健功能特性，可为选择营养型或保健型的桑树品种提供参考依据，从而促进广西蚕区蚕桑产业的多元化发展。

4结论

依据桑枝的营养品质和保健品质，可将广西蚕区12个主栽优良桑树品种分别聚类分成四大类。在实际生产应用中，应根据不同桑树品种桑枝的营养品质和保健品质特性予以综合开发利用，促进广西蚕区蚕桑产业的多元化发展。