不同结果期红树莓果实中主要功能性成分含量变化

，,2,*，,2， ,2，,2

(1.河北农业大学林学院,河北保定 071000;2.河北省核桃工程技术研究中心,河北临城 054300)

不同结果期红树莓果实中主要功能性成分含量变化

王迎1，齐国辉1,2,*，张雪梅1,2，李寒1,2，郭素萍1,2

(1.河北农业大学林学院,河北保定 071000;2.河北省核桃工程技术研究中心,河北临城 054300)

本研究以3年生‘海尔特兹’红树莓组培苗为实验材料,测定了不同结果时期果实中的SOD活性、花青素、鞣花酸、水杨酸和黄酮类化合物含量的变化。结果表明:不同结果时期果实中SOD活性在第一次结果末期(9月3日)达到最高,为81.0765 U·g-1FW;花青素含量在第二次结果中期(10月18日)达到最高,为0.1935 mg/g;鞣花酸含量在第二次结果初期(10月3日)达到最高,为12.90345 mg/g;水杨酸含量在第二次结果末期(11月3日)达到最高,为0.1105 mg/g;黄酮类化合物含量在第一次结果初期(8月3日)达到最高,为0.5213 mg/g。不同功能性成分达到最高值的时期各不相同,同一功能性成分在不同结果时期含量差异显著(p>0.05),SOD活性与黄酮类化合物含量呈正相关,相关系数为0.910,其他成分之间没有显著相关关系,因此,可根据不同加工目的采收不同结果时期的红树莓果。

红树莓，结果时期，功能性成分变化

树莓又称山莓、托盘、覆盆子,属蔷薇科(Rosaceae)悬钩子属植物(Rubusspp.)。树莓果实柔嫩多汁,风味独特,富含丰富的维生素和多种矿物质,除此之外,树莓果实中还含有多种功能性成分,如花青素、鞣花酸和黄酮等。由于树莓具有多种保健功能,被联合国粮食组织向世界推荐为健康小浆果,是当今风靡世界的第3代水果中的佼佼者[1]。近年来,红树莓抗氧化、抗癌、消炎、杀菌等作用越来越被人们熟知[2]。树莓在栽培学上分为空心莓亚属和实心莓亚属,空心莓亚属根据果实颜色和生长特性的不同,分为红树莓、黑树莓、黄树莓、紫树莓四种;红树莓根据生长和结果习性又可分为夏果型和秋果型红树莓,夏果型红树莓是指当年生枝不结果,翌年结果,结果时期在夏季;秋果型红树莓又称初生茎结果型树莓或连续结果型树莓,俗称双季莓,一年结两次果,由苗干基部萌发的新梢6～8月结果;根上萌发的新梢7～11月结果[1]。‘海尔特兹’是秋果型红树莓中的优良品种,在我国栽培面积较大。

研究表明,不同结果时期的果实会受到环境条件以及土壤营养状况等因素的影响从而导致果实中功能性成分含量存在一定差异[3-4]。‘海尔特兹’红树莓结果期持续时间长,在邢台地区果实成熟从7月下旬到11月上旬,不同结果时期的果实口感有较大差异,功能性成分有可能有一定的差异,但国内外罕有关于不同结果时期的红树莓果实中功能性成分差异的研究。功能性成分的差异关系到加工过程中功能性成分的提取效率,直接影响产品的成本和效益。

因此,研究不同结果时期红树莓果实中功能性成分的变化,找出某种功能性成分含量最大的时期,可以为红树莓果实在功能性成分提取加工中的应用提供理论依据。本研究以‘海尔特兹’为试材,对不同结果时期果实中主要功能性成分在不同结果时期的含量进行了测定,旨在确定不同结果时期红树莓果实的主要应用途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红树莓植株 实验于2016年在河北至高点农业科技有限公司实验地进行,供试材料为2014年栽植的‘海尔特兹’组培苗,栽植行距为0.3 m×2 m。2015年开始结果,2016年进入盛果期。实验地分为3个小区,每个小区面积50 m2,大约有1200个结果枝,在每个小区内选择生长健康的植株；水杨酸标品、鞣花酸标品 北京裕华创新科技发展公司(纯度>95%);甲醇、乙腈(色谱纯) 上海赛默飞世纪科技;其余试剂均为分析纯。

表1 ‘海尔特兹’红树莓物候期Table 1 Phenophase of ‘Heritage’ red raspberry

Waters-1500 型高效液相色谱仪 沃特世科技(上海)有限公司;恒温水浴锅 北京医疗设备厂;旋转蒸发器 上海予华;回流提取装置 北京科学仪器厂;均质机 安徽博进;紫外分光光度计 日本岛津。

1.2 实验方法

1.2.1 海尔特兹红树莓物候期调查结果

1.2.2 采样方法 本实验设6个采果时期:第一次结果的结果初期(8月3日)、结果中期(8月18日)和结果末期(9月3日),第二次结果的结果初期(10月3日)、结果中期(10月18日)和结果末期(11月3日)共6个时期采果,选择完全成熟的果实,每次采集300 g果实,放入自封袋中并用冰盒保鲜,放入-80 ℃超低温冰箱中保存备用。

1.2.3 测定方法

1.2.3.1 SOD活性测定 采用NBT(氮蓝四唑)光还原法[5]。准确称取果肉三份各1 g(三次重复),置于4 ℃预冷的研钵中,加入1 mL于4 ℃保存的50 mmol/L pH7.8磷酸缓冲液,快速而充分的将果肉研磨成匀浆状态,倒入提前准备好并标号的离心管中,用1 mL pH7.8的磷酸缓冲液洗研钵2次后转入离心管,12000 r/min离心30 min,离心结束后,取上清液倒入洁净的玻璃试管中,上清液即为SOD粗提液。取5只洁净的玻璃试管,分别加入50 mmol/L pH7.8磷酸缓冲液1.5 mL,130 mmol/L甲硫氨酸溶液0.3 mL,750 μmol/L NBT 0.3 mL,1 μmol/L EDTANa20.3 mL,0.2 μmol/L核黄素溶液0.3 mL,蒸馏水0.2 mL混匀,其中3～5号试管分别加入100 μL酶液(三次重复),立即置于4000 lx日光灯下进行光化还原反应,反应20～30 min,用黑纸遮光,终止反应后立即转入玻璃比色杯中。1、2号试管为对照(1号做避光处理,2号试管同3～5号一样置于4000 lx日光灯下进行反应)不加酶液,加蒸馏水0.3 mL,其它处理同上述内容。避光处理的1号试管作为空白对照,用分光光度计于560 nm下比色,测其OD值。计算公式如下:

SOD活性(U·g-1FW)=(照光对照管的反应液吸光度值-样品管的反应液吸光度值)×样品提取液的总体积/(0.5×照光对照管的反应液吸光度值×样品管的反应液吸光度值×样品重量)

1.2.3.2 花青素含量测定 采用pH示差法测定[6]。配制pH1.0与pH4.5缓冲液。取0.5 g红树莓果(三次重复),加入95%乙醇15 mL,用匀质机破碎,避光2 h后6000 r/min离心10 min。将1 mL上清液分别与9 mL pH1.0与pH4.5缓冲液混匀,避光稳定2 h后,用UV紫外可见分光光度计测定A530 nm与A700 nm处的吸光度值。

花青素含量=(A/εL)×MW×DF×V/Wt

式中,A为吸光度,A=(A530 nm-A700 nm)pH1.0-(A530 nm-A700 nm)pH4.5;ε为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的消光系数,取26900;DF为稀释因子;MW为矢车菊花素-3-葡萄糖苷的分子量(449.2);V为最终体积;Wt为产品质量(mg);L为光程(cm)。

1.2.3.3 鞣花酸含量测定 采用HPLC测定[7]。取研磨后的3 g树莓匀浆,加入酸化的甲醇(含1.2 mol/L盐酸)25 mL,85 ℃回流4 h,再用旋转蒸发仪浓缩至干,残渣用二甲基亚砜溶解,定容于25 mL容量瓶中,经0.45 μm的微孔滤膜过滤,用于高效液相色谱分析。根据标准曲线计算鞣花酸含量。色谱条件:色谱柱为T-C C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流动相为乙腈-0.1%磷酸(29∶71,V/V),流速1 mL/min,柱温35 ℃,进样量10 μL,检测波长253 nm。

标准曲线:y=7999.6x-47774(R2=0.9979)。适用浓度:0～2000 μg/mL。

1.2.3.4 水杨酸含量测定 采用HPLC测定[8]。准确称取树莓果0.5 g(三次重复),按料液比1∶10加入15 mL 90%甲醇,10000 r/min离心30 min。取上清液经0.45 μm的微孔滤膜过滤,用于高效液相色谱分析。色谱条件:色谱柱为T-C C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流动相为甲醇-0.1%甲酸(35∶65,V/V),流速1 mL/min,柱温30 ℃,进样量10 μL,检测波长296 nm。

标准曲线:y=0.0009x+3.2348(R2=0.9971)。适用浓度:0～1μg/mL。

1.2.3.5 黄酮类化合物含量测定 采用分光光度计测定[9]。标准曲线制备:精密称取芦丁11 mg于100 mL容量瓶中,用95%乙醇溶液稀释定容。分别准确移取以上溶液0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 mL于10 mL容量瓶中,各加95%乙醇至6.0 mL,加10%亚硝酸钠溶液0.3 mL,混匀,放置6 min,加10%硝酸铝溶液0.3 mL,摇匀,放置6 min,加8%氢氧化钠试液2 mL,最后用95%乙醇溶液稀释至刻度,摇匀,放置15 min,以第1瓶为空白,在510 nm波长处测其吸光度。电子天平准确称取树莓1 g(三次重复),按料液比1∶15加入95%乙醇,使用超声波仪100 W下进行提取,提取3次,每次30 min。取1 mL样品,之后按标准曲线制备的方法进行测定。

1.3 数据分析

实验所得数据采用Microsoft Office Excel 2007软件作图,再用DPS7.05统计软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同结果时期红树莓果实SOD活性变化

不同结果时期红树莓果实SOD活性变化如图1所示,图1表明,不同结果时期SOD活性的变化较大,呈现“W”形变化,在第一次结果末期(9月3日)SOD活性达到最高(81.0765 U·g-1FW),在第二次结果中期(10月19日)SOD活性最低(35.5965 U·g-1FW)。第一次所结果果实的SOD活性较高,平均为71.4552 U·g-1FW,第二次结果果实的SOD活性较低,平均为45.7471 U·g-1FW。

图1 不同结果时期SOD活性变化Fig.1 Changes of SOD activities at different fruiting ripening period

2.2 不同结果时期红树莓果实花青素含量变化

不同结果时期红树莓果实花青素含量变化如图2所示,图2表明,与SOD活性不同,花青素含量的变化呈单峰曲线。在第二次结果中期(10月18日)花青素含量达到峰值,高达0.1935 mg/g,在第一次结果初期(8月3日)花青素含量最低,为0.1307 mg/g。第一次结果时期果实中花青素含量平均为0.1387 mg/g,第二次结果时期果实中花青素平均含量为0.1666 mg/g。

图2 不同结果时期花青素含量变化Fig.2 Changes of anthocyanin contents at different fruiting ripening period

2.3 不同结果时期红树莓果实鞣花酸含量变化

不同结果时期红树莓果实鞣花酸含量变化如图3所示,图3表明,鞣花酸含量变化也呈单峰曲线,在第二次结果初期(10月3日)鞣花酸含量达到最高,为12.9035 mg/g,在第一次结果初期(8月3日)鞣花酸含量最低,为7.1338 mg/g。第一次结果时期果实中鞣花酸含量平均为9.1631 mg/g,第二次结果时期果实中鞣花酸含量平均为10.6311 mg/g。

图3 不同结果时期鞣花酸含量变化Fig.3 Changes of ellagic acid contents at different fruiting ripening period

2.4 不同结果时期红树莓果实水杨酸含量变化

不同结果时期红树莓果实水杨酸含量变化如图4所示,图4表明,水杨酸含量变化表现与SOD活性变化大致相同,在第二次结果末期(11月3日)水杨酸含量最高,为0.1105 mg/g,在第二次结果中期(10月18日)水杨酸含量最低,为0.0451 mg/g。第一次结果时期果实中水杨酸含量平均为0.0672 mg/g,第二次结果时期果实中水杨酸含量平均为0.07 mg/g。

图4 不同结果时期水杨酸含量变化Fig.4 Changes of salicylic acid contents at different fruiting ripening period

2.5 不同结果时期红树莓果实黄酮类化合物含量变化

不同结果时期红树莓果实黄酮类化合物含量变化如图5所示,图5表明,黄酮类化合物含量变化趋势与SOD活性和水杨酸相同,在第一次结果初期(8月3日)黄酮类化合物含量达到最高,为0.5213 mg/g,在第二次结果初期(10月3日)黄酮类化合物含量最低,为0.3362 mg/g。第一次结果时期黄酮类化合物含量平均为0.4601 mg/g,第二次结果时期黄酮类化合物含量平均为0.3615 mg/g。

图5 不同结果时期黄酮类化合物含量变化Fig.5 Changes of flavonoids contents at different fruiting ripening period

2.6 红树莓果实不同功能性成分之间的相关关系

由表1可知,5种功能性成分之间只有SOD活性与黄酮类化合物含量显著正相关,相关系数为0.910,说明在红树莓果实内,二者在体内合成时有相互促进作用。其余各功能性成分之间无显著关系,表明其他各组分之间在红树莓体内合成时比较独立。

表1 不同时期红树莓果实中功能性成分间的相关系数Table 1 Correlation of functional components in red raspberry fruit at different ripening periods

注:“*”表示5%水平上显著,“**”表示1%水平上显著。

3 讨论

功能性成分含量是红树莓果实发挥医疗保健效果的重要前提,也是衡量红树莓果实品质的重要指标,相信未来在红树莓果实的收购中,功能性成分含量会成为决定红树莓价格的一个重要因素,尤其是被应用到化妆品、医疗、保健等领域的红树莓,功能性成分含量更为重要。红树莓的生长季节、采收时期等因素都会不同程度影响红树莓果实中功能性成分含量,在综合考虑有效成份的积累量等因素的基础上,以有效活性成份绝对含量或最大生物效价作为采收的基本原则[10],因此,适时采收是保证和提高红树莓产量与质量的关键。

不同时期植物果实中功能性成分含量会有不同,这与不同时期的自然气候条件密切相关,光照、温度、水等环境因素通过制约植物的生长发育从而影响功能性成分的含量。刘孟军[11]等研究表明不同时期灰枣中cAMP含量差异很大。柯燚[12]等研究表明适当温度下降,花青素含量会增加,与本研究结果一致。由此,红树莓采收要在了解红树莓生长发育以及结果特性的同时,还应结合当地地理环境以及气候变化等因素。

4 结论

本研究结果表明,不同结果时期红树莓果实中功能性成分含量差异较大,且5种功能性成分分别在不同采收时期达到含量的最高值。因此,在红树莓加工过程中,如果以SOD为主要提取物,应以第一次结果末期(9月3日)前后采收的果实原料;如果以花青素为主要提取物,应以第二次结果中期(10月18日)前后采收的果实原料;如果以鞣花酸为主要提取物,应以第二次结果初期(10月3日)前后采收的果实为原料;如果以水杨酸为主要提取物,应以第二次结果末期(11月3日)前后采收的果实为原料;如果以黄酮类化合物为主要提取物,应以第一次结果初期(8月3日)前后采收的果实为原料。在实际生产过程中,根据目标提取物确定采收不同时期的红树莓果实,可以很大程度提高提取效率、节约成本。 本研究为根据目标提取物确定红树莓果实采收时期提供了理论基础。

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Studyonthechangesofmainfunctionalcomponentsinredraspberryfruitatdifferentripeningperiods

WANGYing1，QIGuo-hui1,2,*，ZHANGXue-mei1,2，LIHan1,2，GUOSu-ping1,2

(1.College of Forestry,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China;2.Research Center for Walnut Engineering and Technology of Hebei,Lincheng 054300,China)

In this study,3 years’ Heritage’ red raspberry tissue culture seedlings were used as test materials,the changes of SOD activities,the contents of anthocyanin,ellagic acid,salicylic acid and the flavonoids of raspberry fruit in different ripening period were determined. The results showed that:SOD activity reached the highest that was 81.0765 U·g-1FW at the end of the first fruiting stage(September 3rd). Anthocyanin content reached the highest that was 0.1935 mg/g at the middle of the second fruiting stage(October 18th). Ellagic acid content reached a maximum of 12.90345 mg/g at the initial of the second fruiting stage(October 3rd). salicylic acid content reached the highest that was 0.1105 mg/g at the end of the second fruiting stage(November 3rd). Flavonoids content reached a maximum of 0.5213 mg/g at the initial of the first fruiting stage(August 3rd). The different functional components reached the highest value at the different fruiting period,and the same functional components content had significant difference in different fruiting period. There had significant positive correlation of SOD activity and flavonoids content and the correlation coefficient was 0.910. There had no significant correlation among the other components,therefore,according to the different processing to harvest the raspberry fruit at the different ripening periods.

red raspberry;ripening stages;functional components change

2017-05-02

王迎(1991-)，男，硕士研究生，研究方向：经济林栽培生理，E-mail:wangyingwy5@126.com。

*通讯作者:齐国辉(1969-)，女，博士，教授，研究方向：经济林栽培生理，E-mail:bdqgh@sina.com。

河北省科技支撑计划项目(16226806D)。

TS255

A

1002-0306(2017)23-0040-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.009