不同品种树莓果实品质综合分析

尚宏丽,崔珊珊,宁诗文,吴 杰,王雅楠

(1.锦州医科大学,辽宁锦州 121001;2.大连外国语大学,辽宁大连 116600)

树莓拥有世界“第三代水果之王”的美誉,富含多种营养成分和人体必需的微量元素,尤其富含对人身体有益的多种植物活性物质[1]。树莓中所含鞣花酸,花色苷和酚类化合物[2-3],早已经被证明在体外和体内流行病诊治过程中,能够维护人类健康和预防慢性疾病癌变[4]。我国由于树莓种植规模不断扩大,导致树莓引种等方面存在很大盲目性,往往会出现引种品种混乱,导致引种品种不适合当地的自然条件或者市场需求。尤其东北地区,由于夏季多雨和树莓的夏果型品种的采摘期同步,这就会极大影响树莓成熟时酸甜度,同时树莓又极易腐烂。树莓采后货架期极短,由于其具有高的呼吸速率,很快失去原有的果实新鲜程度,果实变软,色泽变暗,容易腐烂变质[5]。树莓果实品质及其制品质量品质与树莓的品种、产地、采收期、采摘成熟度、加工工艺关系紧密[6]。所以筛选出适合当地自然条件,同时品质好,适合生产加工的树莓品种，对于树莓设施栽培、品种选育以及保鲜贮藏有着重要实际意义。

本文以沈阳农业大学树莓资源圃提供的15个品种树莓果实为原料,系统分析不同品种树莓果实品质指标以及抗氧化特性,旨在利用统计分析得到标准化数据,建立树莓品种间指标评价体系,全面了解树莓不同品种果实品质指标,对树莓设施栽培和品种选育以及保鲜贮藏有一定指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料树莓 来自沈阳农业大学树莓种植资源圃,共15个品种,分别为(1)Rideau、(2)Omet、(3)meeker、(4)Willamette、(5)Royalty(美22)、(6)Creston、(7)Festival、(8)Zeva Remontant、(9)Nova、(10)早红、(11)Boysen胜利、(12)Cuthbert、(13)Sunrise、(14)Heritage、(15)Tulameen;矢车菊素-3-葡萄糖苷(色谱纯) Sigma-Aldrich公司;Folin Ciocatieu’s酚试剂(分析纯)、TAC试剂盒 武汉博士德生物工程有限公司;其余为生化试剂或者分析纯试剂。

TA-XT2i型质构仪 美国FTC公司;DW-86L388型超低温冷冻冰箱 海尔集团有限公司;UV-2700型紫外可见分光光度计 日本岛津有限公司;5804R型高速低温离心机 北京时代北利离心机有限公司;SC-80C型全自动色差计 上海沪粤科学仪器有限公司;PAL-3型阿贝折光仪 爱拓ATAGO公司;ANT-300型全自动粗蛋白测定仪器 上海洪纪仪器设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 树莓样品的制备 2016年6～8月间进行果实采摘,选择大小一致,色泽相近,无机械损伤,成熟度为全熟树莓果,利用PE保鲜盒盛装。在(1±1) ℃冷库预冷12 h。

将冷库预中树莓进行解冻(红树莓冻果在23 ℃下,避光40 min至解冻完全),采用研钵研磨成匀浆,得到浆液。

1.2.2 不同品种树莓的品质特性评价

1.2.2.1 不同品种树莓VC含量的测定 准确量取1.2.1所得样品浆液10.0 mL,用已标定的2,6-二氯酚靛酚溶液,采用GB/T 5009.159-2003食品中抗坏血酸的测定方法测定[7]结果重复三次。

1.2.2.2 不同品种树莓可溶性固形物含量的测定 准确量取1.2.1所得样品浆液5.0 mL,利用阿贝折光仪在20 ℃测定,参考GB/T 12295-90方法进行测定,利用蒸馏水调零处理后,利用测量的数值乘以稀释倍数所得数值为产品可溶性固形物含量。

1.2.2.3 不同品种树莓可滴定酸含量的测定 采用林本芳[8]等的方法,中和法滴定测定可滴定酸(TA)。准确称取50 g树莓浆液进行测定,以100 g鲜果中含酸量表示可滴定酸含量。

1.2.2.4 不同品种树莓可溶性蛋白含量的测定 准确称取1.2.1所得样品浆液25 g进行测定,测定方法利用GBT 5009.5-2010滴定法,利用ANT-300型全自动蛋白测定仪器测定,用牛血清蛋白作为标准物,以每百克鲜果中含有可溶性蛋白的克数计算,单位以g/100 g FW表示。

1.2.2.5 不同品种树莓电导率的测定 应用DDS-11D电导率仪测定电导率变化值[9]。将10个大小均匀树莓果实放入500 mL蒸馏水中,浸泡后1 h立刻利用电导率仪测定电导值。

1.2.3 不同品种树莓的酚类物质及抗氧化特性评价

1.2.3.1 不同品种树莓总酚含量的测定 参考总酚测定方法[10],略微进行改进。准确称取10 g树莓浆与甲醇溶液混合,反应提取60 min,低温(-4 ℃)离心5000 r/min,离心15 min,取上清液,置于冰箱冷藏(4 ℃)保存备用。

采用福林-Folin-Ciocalteu法测定总酚,标准曲线的建立:以没食子酸为标准品,制备1 mg/mL的标准溶液,取标液体积100～500 μL定容后,配成相应浓度标准溶液。分别取标准溶液1 mL,加入Folin-Ciocalteu试剂2.5 mL,反应5 min后,再吸取2 mL,75 g/L碳酸钠溶液,于30 ℃水浴下反应2 h,在分光光度计波长760 nm下测定吸光度A值。测定总酚标准曲线方程为:y=0.0059x+0.1198,R2=0.9999,利用标准曲线,在相同条件下,测定样品中吸光度A值,结果以100 g鲜重样品中含有没食子酸的毫克数表示(mg没食子酸/100 gFW)。

1.2.3.2 不同品种树莓总花色苷含量的测定 采用Lako J[10]方法略微改进,准确称取2 g树莓与1% HCl-甲醇溶液5 mL混合冰浴匀浆,低温(-4 ℃)离心5000 r/min,离心15 min,取上清液,为花色苷提取液。

反应体系包括2 mL花色苷提取液,10 mL pH1.0盐酸缓冲液和10 mL pH4.5醋酸缓冲液,混合摇匀,反应90 min后,在波长510 nm和700 nm下,测定吸光度。计算公式如下:

花色苷含量(mg/mL)={[(A510-A700)pH1.0-(A510-A700)pH4.5]×449.2×DF}/(26900×1)

式中:以矢车菊-3-葡萄糖苷为标准449.4;DF为稀释倍数;消光系数,26900 L·cm-1·mg-1;1为光程(1 cm)。

1.2.3.3 不同品种树莓总黄酮含量的测定[9]取5 g树莓果实,置于25 mL,80%的甲醇水溶液中,常温下提取30 min,低温离心10000 r/min,10 min后,收集上清液。利用芦丁作标准品,得到标准曲线方程:y=0.1596x-0.0099,R2=0.999,样品中总黄酮含量换算成(μg/g FW)每克鲜品中含有芦丁微克量。

1.2.3.4 不同品种树莓铁离子还原能力(FRAP)测定[11]25 mL含0.1 mol/L,pH3.6 的乙酸盐缓冲液混合等体积的Fe3+-三吡啶三吖嗪(TPTZ工作液)和氯化铁溶液,将100 μL的1.2.3.1中上清液与4 mL TPTZ工作液于37 ℃水浴反应10 min后,置于分光光度计波长593 nm下测其吸光度。利用80%的甲醇作为参比溶液,测定标准曲线为:y=0.00611x+0.00277,R2=0.999。树莓中FRAP值以每百克鲜果中相当VC的毫克数表示(mgVC/100 g)。

1.2.3.5 不同品种树莓DPPH自由基清除率测定[12]取0.2 mL 1.2.3.1中上清液,加入2 mL的DPPH无水乙醇溶液(2.5 mmol/L)静置反应30 min后,于分光光度计波长520 nm下测其吸光度Ai。等量样品直接与无水乙醇溶液混合后,反应同上,测定吸光度Aj。等量蒸馏水与DPPH无水乙醇溶液混合后,反应同上,测定吸光度A0。对DPPH自由基清除率K利用公式算出,公式如下:

1.3 数据分析

数据利用SPSS 19.0和Excel 2007软件进行统计分析,数据以平均值±标准差计,进行相关性分析和主成分分析(principle component analysis,PCA)以及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种树莓果实品质的评价

2.1.1 不同品种树莓果实品质的比较 对不同品种树莓果实的VC含量、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、可溶性蛋白、电导率这六个指标分别进行方差分析,可以看出不同品种树莓品质指标存在差异性(表1)。其中Heritage树莓VC含量最高;Zeva R品种树莓可溶性固形物含量显著高于其他品种(P<0.05),而 meeker、Festival、Heritage、Tulameen、Sunrise五个品种中可溶性固性物之间差异不显著。可滴定酸含量比较高的品种为Rideau、Omet、Willamette、早红、Tulameen。固酸比是评价水果果实风味和成熟程度,Zeva R树莓固酸比显著高于其他品种(P<0.05),说明该品种树莓风味较佳。可溶性蛋白含量在各个品种之间差异不显著,其中较高为Zeva R、meeker和美国22。胜利品种树莓相对电导率值最高,早红品种相对电导率值最低,其他品种间相对电导率值差异性不显著。

表1 不同品种树莓果实品质的比较Table 1 Comparison of fruit quality of different raspberry varieties

2.1.2 不同品种树莓果实品质特性相关性分析 从表2可以得到,15个品种树莓不同品质指标的相关性分析。其中VC含量与可溶性固形物呈现显著正相关(P<0.05),可溶性固形物与可滴定酸和固酸比呈现显著正相关,而可滴定酸与固酸比和可溶性蛋白呈现显著负相关(P<0.05),固酸比与可溶性蛋白呈现显著正相关(P<0.05)。其他指标间也呈现一定相关性,但不显著。

表2 不同品质特征指标的相关性分析Table 2 Relevance analysis of different quality characteristic indicators

2.1.3 不同品种树莓果实品质的主成分分析 采用15个品种树莓果实品质指标主成分分析结果见表3,其中特征值大于1的前三个主成分积累方差达到86.940%(能够代表树莓品质指标的大部分信息),可以把原来测定的6个评价指标综合为3个独立的主成分,分别为PC1(40.964%)、PC2(27.051%)和PC3(18.925%)。

表3 特征根、贡献率及累积贡献率Table 3 Characteristic root,contribution rate and cumulative contribution rate

根据主成分分析法,进行树莓果实品质指标特征值,方差贡献率和累积方差贡献率计算。表4中给出三个指标具体值。从特征值可以得到提取主成分3个,累积方差贡献率达到86.94%,说明提取三个主成分可以描述解释试验数据的86.94%的信息。从负荷因子矩阵表得到,主成分1综合了固酸比和可溶性蛋白的信息,可以将PC1命名为品质因子,主成分2综合了可溶性固形物和VC信息,PC2可以命名营养因子,PC3综合了电导率指标信息,可以命名为果实膜透性因子。

表4 树莓品质特征指标因子负荷矩阵Table 4 Raspberry quality characteristic index factor load matrix

15个品种树莓品质指标主成分得分详见表5。由表5可知,树莓品种Zeva R、meeker、Willamette、美国22、Nova、胜利、Cuthbert其得分落在PC1较高的正向区间,表明这几个品种树莓品质因子水平高,固酸比和可溶性蛋白明显区别其他种类树莓。树莓品种meeker、Sunrise、Heritage、Tulameen、Zeva R其得分落在PC2正向较高区间,说明这几个品种树莓营养因子水平高,可溶性固形物和VC含量较高,明显区别其他品种。胜利、Willamette、美国22、Nova、Cuthbert、Heritage、Tulameen品种得分落在PC3较高正向区间,说明这几个品种树莓果实膜透性因子高。

表5 树莓品质特征指标主成分分值Table 5 Raspberry quality characteristic index principal component score

2.1.4 不同种类树莓果实品质的比较聚类分析 图1显示15个品种树莓的聚类分析结果,当分类距离为6.10,样本可分为3类,Ⅰ类为14和15号品种分别为Heritage和Tulameen;Ⅱ类为4、5和11号品种分别为Willamette、美国22和胜利;Ⅲ类为2、10、1、7、6、12、9、3和8号这九个品种分别为Omet、早红、Rideau、Festival、Creston、Cuthbert、Nova、meeker和Zeva R。Ⅰ类Heritage和Tulameen两个品种,该类品种树莓可溶性固形物和VC含量均高的类别;Ⅱ类Willamette、美国22和胜利三个品种,该类品种树莓果实膜渗透性因子高的类别;Ⅲ类为Omet、早红、Rideau、Festival、Creston、Cuthbert、Nova这七个品种其VC含量和固酸比均低的类别。Pantelidis G E、Michael D等[20-21]报道可溶性固形物含量与水果的成熟度和品质优良有着直接关系。通常随着果实成熟,果实中可溶性固形物含量会逐渐增加[22-24]。通常可溶性固形物含量可以作为判断果实采收和耐贮藏性研究时参考的重要指标。Zhang H、Morales M L等[25-26]报道树莓果实风味的形成,与果实中含有葡萄糖和蔗糖以及果糖有关,同时也与所含柠檬酸有着重要关系,所以可滴定酸含量可以直接反映树莓果实品质优劣。同时也利用果实所含VC、可溶性蛋白、相对电导率来描述果实品质指标与Beekwilder J等[27-29]评价不同树莓果实特性指标相一致。

图1 不同品种树莓品质指标聚类分析树状图Fig.1 Dendrogram of cluster analysis for nutritional quality of different raspberry varieties

2.2 不同品种树莓果实抗氧化能力相关指标的比较

包海蓉[14]等研究发现果蔬中含有高浓度的植物活性物质,其中包括总酚、总花色苷、总黄酮等,这些成分能够促进健康以及具有抗氧化能力。本文对15个品种树莓的总酚和总花色苷含量与总黄酮含量进行了详细测定,其结果见表6。结果显示,各个品种树莓果实总酚含量存在差异性,其中Tulameen中含量最高,为(349.39±5.47) mg/100 g,其次是meeker含量为(346.19±10.41) mg/100 g,显著高于其他品种(P<0.05),Creston果实中总酚含量最低,为(181.98±3.7l) mg/100 g。总花色苷含量在Rideau品种中含量最高,在Festival品种中含量最低。而总黄酮,在meeker品种中含量最高,在Creston品种含量最低。FRAP值,美国22品种最高,DPPH自由基清除率,则Willamettea品种最高。

表6 不同品种树莓果实总酚、总黄酮、总花色苷和抗氧化特性Table 6 Total phenolics,total flavonoids,total anthocyanins and ascorbic acid and radical scavenging capacity of different raspberries

Arpassorn等[16]研究发现果实中生物活性成分与抗氧化活性之间存在良好相关性。由表7可知,树莓总酚含量与总黄酮含量表现出极显著正相关(P<0.01),与花色苷含量、FRAP总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力之间都是显著正相关(P<0.05),这与Liang Chen[17]等报道相一致,说明总酚含量高的树莓品种,其FRAP总抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、黄酮含量、花色苷含量也高。这些相关性也说明了酚类化合物可能不是树莓果实中唯一抗氧化活性物质[18],这还有待于进一步研究证明。总花色苷含量与FRAP总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力之间都表现出极显著正相关(P<0.01),而与总黄酮表现为显著正相关(P<0.05)。总黄酮含量与FRAP总抗氧化能力呈现极显著正相关(P<0.01),与DPPH自由基清除能力之间都是显著正相关(P<0.05)。FRAP总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力两者之间表现极显著正相关(P<0.01)。

表7 不同品种树莓果实总酚、总黄酮、总花色苷和抗氧化活性相关性分析Table 7 Correlation matrix of total polyphenol,total flavonoid,total anthocyaninantioxidant activities

2.3 不同品种树莓果实酚类物质和抗氧化能力的主成分分析

根据主成分分析法,进行15个品种树莓果实抗氧化能力指标特征值,方差贡献率和累积方差贡献率计算如表8所示。从特征值可以得到提取主成分2个,累积方差贡献率达到89.352%,说明提取两个主成分可以描述树莓抗氧化能力的89.352%的信息。从负荷因子矩阵表9中看出,主成分1综合了所有活性成分和抗氧化能力,将PC1命名为总活性因子。而主成分2则综合了总酚和总黄酮的信息,将PC2命名为总功能性因子。

表8 特征根、贡献率及累积贡献率Table 8 Eigenvalue proportion and cumulative

表9 不同品种树莓果实总酚、总黄酮、总花色苷、抗氧化特性因子负荷矩阵Table 9 Load matrix of total phenols,total flavonoids,total anthocyanins,and antioxidant properties of different raspberry varieties

15个品种树莓酚类物质与抗氧化指标主成分得分详见表10。从得分表中可以直观看到,树莓品种Heritage、meeker、Rideau其得分落在PC1较高的正向区间,表明这三个品种树莓抗氧化水平高,也与Aprea E[30-31]等报道树莓中酚酸等酚类化合物含量相似,这些成分具有保护心脏、抗氧化和抗炎等作用。Creston、Festival、Nova这三个品种得分落在PC1较高的负向区间,说明其这三个品种树莓抗氧化水平低。

表10 酚类物质与抗氧化指标主成分分值Table 10 Scores of main components of phenols and antioxidant index

2.4 不同种类树莓果实酚类物质和抗氧化能力聚类分析

图2显示15个品种树莓酚类物质与抗氧化能力的聚类分析结果,当分类距离为5.00时,可将这15个品种树莓酚类物质与抗氧化能力划分为两大类,Ⅰ类为4、5、8、14、1、3号,品种分别为Willamettea、美国22、Zeva R、Heritage、Rideau、meeker这六个品种。根据差异显著性分析和聚类分析可知,这六个品种树莓抗氧化活性强的品种,其果色多为偏深红色。这与苏泽春[19]等报道相似,树莓果色深黑或者深红,聚类单独一类,此类果实抗氧化能力强,适合加工。Ⅱ类为其余剩下九个品种树莓,这九个树莓品种的抗氧化能力比较低,其果色多为亮红色或者浅红。

图2 15个品种树莓果实酚类物质与抗氧化能力聚类分析树状图Fig.2 Cluster analysis of phenolics and antioxidant capacity of 15 varieties of raspberry fruits

3 结论

本研究系统分析了15个品种树莓果实品质指标以及抗氧化能力指标,建立了树莓不同品种间品质指标和抗氧化能力系统分析数据,全面检测和对比了不同品种树莓果实品质指标,筛选出Heritage树莓品种具有果实品质指标优良、抗氧化能力强的特点,在辽宁地区本品种属于秋季果,可以作为该地区树莓栽种、保鲜和长期贮藏优选品种。为该地区树莓设施栽培和品种选育以及保鲜贮藏提供一定数据支持和指导。