葡萄不同营养器官多酚物质含量及抗氧化性的季节性变化

薛 雯，房玉林，袁照程

(1．杨凌职业技术学院,陕西杨凌 712100；2.西北农林科技大学 葡萄酒学院,陕西杨凌 712100；3.陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西杨凌 712100)

21世纪倡导人与自然和谐发展及大力发展绿色产业，植物多酚作为一类储量丰富、价格低廉、可再生的绿色资源已经受到越来越多人们的关注和青睐，随着其他一次性资源的逐渐消耗殆尽，以及环保要求的提高，它必将成为人类可以利用的最重要的资源宝库之一，发展绿色产业最终目标是要创造一个优良健康的循环型经济社会。葡萄的新梢(枝条)、叶片以及根系中都含有丰富的多酚类物质，在食品防腐[1-2]、食用菌栽培基质[3]、体外抑菌[4]、抑制血小板聚集[5]、预防高血压[6]、防治葡萄霜霉病[7]等方面都有报道。因此简单的摘除与修剪，以及由于葡萄园更新换代而废弃的老葡萄树，如果未对其进行充分利用，大量废弃的葡萄枝叶以及根系不仅对环境造成了污染，影响人类的健康，还极大地浪费了资源，降低了经济效益。随着全世界对葡萄多酚类物质生物化学性质研究的不断深入，以及葡萄多酚类产品的不断开发，葡萄园废弃物多酚作为一种丰富廉价的可再生资源必将得到越来越多的青睐，为实现循环型农业经济、建设可持续发展生态葡萄园做出巨大的贡献。本试验对‘赤霞珠’与‘北醇’的废弃物中新梢(枝条)、叶片以及根系中多酚物质含量及抗氧化性的季节性变化以及葡萄植株不同部位多酚类物质含量的差异进行深入研究，旨在确定不同葡萄品种的最佳采样时期以及探索葡萄不同组织的资源价值与差异，以实现最大的生态与经济效益，拓宽葡萄的深加工，寻求合理有效的葡萄园废弃物资源综合利用途径，为葡萄废弃物的综合利用与深度开发提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试植物材料来源于西北农林科技大学葡萄酒学院葡萄试验站，葡萄品种为欧亚种葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)和山欧杂种葡萄‘北醇’(Beichun)。‘赤霞珠’为试验站主栽品种，在预先选取的60株内随机取样。5月上旬至12月下旬，每间隔15 d左右采1次样。采集长势一致的当年生健壮新梢(去掉梢尖、卷须与叶片)，以及长势旺盛的‘赤霞珠’根系，每次取样量为50 g左右；叶片为自枝条基部起第5～8节位的成熟叶片，每次30枚左右。采样时间为9：00-10：30。

‘北醇’在试验站的栽种数量较少，在预先选取的5株内进行随机取样。5月上旬至12月下旬，每25 d左右采1次样。

1.2 方 法

将采集的葡萄枝条、叶片、根系干燥后粉碎，过筛，备用。精确称取3 g粉末置于100 mL丝口瓶中，添加提取溶剂乙醇水溶液(体积分数为60%)36 mL，料液比为1∶12，在100 Hz超声波条件下超声辅助提取30 min，浸提温度为20 ℃；然后将提取液转入50 mL离心管中，置于超低温离心机中在 5 000～8 000×g下离心15～ 20 min，过滤，收集上清液，向残渣中继续加入 36 mL乙醇水溶液，再次按照上述过程提取，重复2次，合并所有上清液共计72 mL于100 mL包裹锡箔纸的丝口瓶中，贮藏于-20 ℃条件下，备用，用于葡萄果皮中所有酚类物质组分及抗氧化活性[8]的测定。

葡萄枝条、叶片及根系中的总酚测定采用福林—肖卡法[9]，黄烷醇的测定采用p-DMACA-盐酸法[10]，总黄酮的测定参照李旸昕[11]的方法，DPPH的测定参考王晓宇[12]的方法并略有改动，羟自由基清除力的测定参考陈义磊等[13]的方法，铁氰化钾还原力的测定参照韩林等[14]的方法并略有改动。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05对试验数据进行处理并做显著性分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄不同营养器官多酚物质含量的季节性变化

2.1.1 总酚含量的季节性变化 由图1可知，‘赤霞珠’根系中的总酚含量明显高于新梢与叶片。‘赤霞珠’各个器官的总酚含量随季节变化呈先下降后上升、再下降、后又小幅上升的趋势。其中，根系在8月3日出现第一个高峰，总酚含量达到48.859 mg/g；新梢与叶片的最高点晚于根系，出现在8月24日，分别为19.442 mg/g和 38.228 mg/g。在11月20日，根系的总酚含量出现第二高峰，为38.080 mg/g，而新梢的变化则较为缓慢。

图1 赤霞珠不同器官总酚含量的季节性变化Fig.1 Seasonal change of total phenolic content in different organs of Cabernet Sauvignon

由图2可知，‘北醇’叶片中的总酚含量明显高于新梢。新梢与叶片中的总酚含量随季节变化趋势基本一致，但是新梢随季节变化的幅度较小。新梢与叶片均在8月24日达到一个高峰值，分别为13.088 mg/g和34.768 mg/g，之后新梢变化缓慢，而叶片则不断下降，到10月31日又出现一个高峰值，为36.594 mg/g，此次多酚的含量比第一次含量高5.11%。

2.1.2 黄烷醇含量的季节性变化 由图3可知，‘赤霞珠’根系中的黄烷醇含量明显高于新梢与叶片。新梢、叶片、根系中黄烷醇的含量随季节变化趋势基本一致，呈单峰曲线。自5月中旬开始一直处于不断上升的趋势，根系在8月3日最先到达最高值19.606 mg/g，而新梢与叶片则在8月24日出现最高值，分别为8.330 mg/g和9.348 mg/g，此后随着气温的逐渐降低，黄烷醇含量迅速下降，三者均在9月22日出现最低点，即新梢0.918 mg/g，叶片1.882 mg/g，根系2.133 mg/g，之后均表现较平缓。

由图4可知，‘北醇’叶片中的黄烷醇含量要高于新梢。新梢为单峰曲线，叶片则为双S曲线。在5月至8月期间，‘北醇’新梢中的黄烷醇含量基本呈逐渐上升趋势，最高值于8月24日出现，为4.955 mg/g，此后又逐渐降低，直到9月22日之后，变化趋于缓慢。与枝条相比，‘北醇’叶片中的黄烷醇含量变化则较为复杂，出现两次高峰值，分别是7月15日的13.625 mg/g和8月24日的10.635 mg/g，最高值的出现较其他品种早。8月24之后开始快速下降，至9月22日降至最低值，仅为1.964 mg/g，此后含量趋于稳定。

图2 北醇不同器官总酚含量的季节性变化Fig.2 Seasonal change of total phenolic content in different organs of Beichun

图3 赤霞珠不同器官黄烷醇含量的季节性变化 Fig.3 Seasonal change of flavanol content in different organs of Cabernet Sauvignon

图4 北醇不同器官黄烷醇含量的季节性变化Fig.4 Seasonal change of flavanol content in different organs of Beichun

2.1.3 原花青素含量的季节性变化 由图5可知，与新梢叶片相比，根系的原花青素一直保持较高的含量。‘赤霞珠’新梢与根系的变化趋势基本一致，出现一次高峰，在5月至6月下旬期间呈逐渐下降趋势，在6月26日均达到此阶段的最低点，此后又逐渐上升，达最高值后再次降低，且均在10月9日降到最低值，之后随着气温的降低，变化趋于缓慢；但是二者最高值出现的日期不相一致，根系的最高值于8月3日出现，高达 221.968 mg/g；而新梢原花青素含量的最高值晚于根系，在8月24日达到46.527 mg/g。‘赤霞珠’叶片中原花青素含量的动态变化与新梢、根系略有差别，为双峰曲线，出现两次高峰值。第一次小高峰在6月26日出现，为61.517 mg/g，随后呈现下降趋势，7月中旬之后又开始回升，直至8月24日出现最高值81.903 mg/g；之后再次下降，直到9月下旬后变化平缓，而此期间新梢叶片中原花青素含量与根系的变化趋势基本一致，波动较小。

图5 赤霞珠不同器官原花青素含量的季节性变化 Fig.5 Seasonal change of procyanidin content in different organs of Cabernet Sauvignon

由图6可知，‘北醇’叶片中的原花青素含量明显高于新梢，且二者变化趋势差别较大。‘北醇’新梢中的原花青素含量呈先下降、后上升、再下降的趋势，即在5月中旬至6月下旬期间，其含量由32.211 mg/g降至13.725 mg/g，之后将近60 d的时间里稳步上升，直至8月24日到达最高值29.792 mg/g，接着再次下降，9月22日之后变化缓慢，波动较小，基本维持在7.2～9.6 mg/g之间。从图6还可以看出，‘北醇’叶片中原花青素的含量在5-8月生长期内与新梢有较大差异， 5-7月呈逐步上升趋势，7月15日达最高值 94.149 mg/g，之后开始下降，8月上旬又开始不断走高，8月24日出现第二高峰，含量为 81.299 mg/g，随后快速下滑，与新梢一样，于9月22日降至最低点，后又有小幅上升趋势。

2.1.4 总黄酮含量的季节性变化 由图7可知，‘赤霞珠’叶片与根系中总黄酮的含量平均值相差不大，但是要远远高于新梢，且根系与叶片中的变化波动较大。‘赤霞珠’新梢总黄酮含量的季节性变化总体趋势为单峰曲线，整体变化幅度较小，基本维持在1.841～3.446 mg/g，最高值在8月24日出现，为5.870 mg/g。叶片中原花青素含量从5月开始便持续走高，6月7日达到最高点 27.658 mg/g，然后开始下降，至7月中旬后继续上升，到8月24日出现第二个小高峰值为 14.454 mg/g，此后缓慢下降，波动较小。与新梢、叶片相似，‘赤霞珠’根系中的总黄酮含量在 5-6月期间表现为先升高后降低，于6月7日达到第一个小高峰值；6月下旬至10月上旬期间先持续上升，到8月3日达到最高值24.872 mg/g，之后不断下降；10月中旬至12月中下旬期间，又出现一次小高峰，总黄酮含量为13.883 mg/g。

图6 北醇不同器官原花青素含量的季节性变化Fig.6 Seasonal change of procyanidin content in different organs of Beichun

由图8可知，‘北醇’叶片中的总黄酮含量明显高于新梢。新梢中总黄酮含量的季节性变化幅度基本不大，出现两次高峰值，分别为8月24日的4.022 mg/g以及12月13日的4.542 mg/g。叶片与新梢差异较大，在5月至7月中旬呈稳步上升趋势，7月15日出现最高值(18.804 mg/g)，之后开始下降，至8月上旬又逐渐升高，8月24日出现第二个小高峰，为14.538 mg/g，随后又不断下降，9月22日之后，出现升高趋势，10月31日出现第三个高峰值，为17.513 mg/g。

2.1.5 不同品种相同部位多酚物质含量的比较 由图1～8可知，对于不同营养器官中多酚类物质的含量，‘赤霞珠’品种表现为根系>叶片>新梢，‘北醇’品种表现为叶片>新梢。但多酚含量及季节性变化因品种而异。各品种不同多酚类物质在年生长周期中出现最高值的时间也不尽相同，2个品种的总酚含量的高峰值大部分在8月出现，黄烷醇与原花青素含量多集中在8月至9月，而总黄酮含量的最高值的出现日期则有较大差异。

2.2 葡萄不同营养器官抗氧化活性的季节性变化

2.2.1 ‘赤霞珠’不同器官抗氧化活性的季节性变化 由图9可知，随着酚类物质含量的变化，清除DPPH自由基的能力也发生相应的变化，且‘赤霞珠’不同器官清除DPPH的能力由大到小为叶片>根系>新梢。新梢对DPPH清除力在5月8日、8月3日、9月22日时显著高于其他时间；叶片除5月18日与9月22日、7月15日与8月24日、8月3日与10月31日之间无显著差异外，其余时间均存在显著差异；根系对DPPH的清除力在8月3日显著高于其他时间，而7月15日、9月22日、10月31日与11月20日均无显著差异。

由图10可知，从5月中旬至9月下旬，‘赤霞珠’新梢的羟基自由基清除力一直显著高于叶片与根系，且6月7日与9月22日显著高于其他时间，而此阶段叶片与根系也处于不断交替变换中，对羟基自由基清除力基本不相上下；10月9日之后，根系中对羟基自由基的清除力不断上升，显著高于新梢与叶片，除10月9日与11月20日无显著差异外，其他时间均存在显著差异。

图7 赤霞珠不同器官总黄酮含量的季节性变化Fig.7 Seasonal change of total flavonoid content in different organs of Cabernet Sauvignon

图8 北醇不同器官总黄酮含量的季节性变化Fig.8 Seasonal change of total flavonoid content in different organs of Beichun

不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同

图10 赤霞珠不同器官对羟基自由基清除力的季节性变化Fig.10 Seasonal change of hydroxyl radicals scavenging capacity in different organs of Cabernet Sauvignon

由图11可知，‘赤霞珠’不同器官的铁氰化钾清除力的变化趋势与对DPPH清除力相似，且不同部位铁氰化钾还原力由高到低为叶片>根系>新梢。新梢除6月26日至11月20日之间差异不显著外，其余时间均呈显著性差异；叶片在最后两次采样(即10月9日至10月31日)中对铁氰化钾还原力显著高于其他时间；根系在整个年周期中的表现较为平缓，各时间段之间无太大差异。

表1为‘赤霞珠’各器官不同多酚类物质与抗氧化能力的相关性分析。对于‘赤霞珠’新梢，原花青素、总黄酮、铁氰化钾还原力与总酚、黄烷醇之间呈显著正相关，铁氰化钾还原力与原花青素之间呈极显著正相关；‘赤霞珠’叶片中铁氰化钾还原力与总酚呈显著正相关，黄烷醇与原花青素之间呈极显著正相关；‘赤霞珠’根系的总酚与黄烷醇、原花青素、总黄酮之间均呈显著正相关，羟自由基清除力与黄烷醇以及铁氰化钾还原力与黄烷醇之前呈显著正相关，而原花青素、总黄酮与黄烷醇，以及总黄酮与原花青素、铁氰化钾还原力之间达到极显著水平。

图11 赤霞珠不同器官对铁氰化钾还原力的季节性变化Fig.11 Seasonal change of potassium ferricyanide reducing power in different organs of Cabernet Sauvignon

表1 赤霞珠不同器官的多酚与抗氧化活性相关性分析Table 1 Linear correlation coefficients between polyphenols and antioxidant capacity in different organs of Cabernet Sauvignon

注Note:*P<0.05；**P<0.01。

2.2.2 ‘北醇’不同器官抗氧化活性的季节性变化 由图12可知，‘北醇’叶片对DPPH的清除力显著高于新梢。新梢的变化趋势与总酚基本一致，即先下降、后上升、再趋于平稳，最高值出现在8月24日，为61.985%，与7月15日无显著性差异，均显著高于其他时间；年周期中各个时期均呈显著性差异。叶片在整个年周期中的变化幅度较小，基本维持在87.484%～95.437%之间；除6月26日、9月22日与7月15日、8月24日之间差异不显著之外，其他时间均存在显著性差异。

图12 北醇不同器官对DPPH清除力的季节性变化Fig.12 Seasonal change of DPPH scavenging capacity in different organs of Beichun

由图13可知，‘北醇’新梢与叶片在整个周年期的表现基本趋于一致，但也不尽相同。从5月中旬到7月上旬，新梢对羟自由基清除力稳步上升，7月15日出现最高值，为51.540%，与8月3日相比差异不显著；之后的40多天都表现平缓，8月中下旬开始出现下降趋势，10月31日锐减至14.835%，随后又开始回升；年周期中的大部分时期均存在显著性差异。叶片则在5月中旬至8月上旬一直处于上升趋势，8月3日达到最高值(44.468%)，之后开始缓慢下降，其他各个时间对羟自由基清除力均存在显著性差异。

图13 北醇不同器官对羟自由基清除力的季节性变化Fig.13 Seasonal change of hydroxyl radicals scavenging capacity in different organs of Beichun

由图14可知，‘北醇’叶片对铁氰化钾还原力的清除力显著高于新梢。新梢的变化趋势与对DPPH清除力基本一致，即先下降、后上升、后趋于平稳，但整体来看变化波动不大，年周期中的大部分时期均存在显著性差异。叶片则在5月至7月呈稳步上升趋势，之后开始下降，8月上旬又出现升高趋势，于8月24日开始缓慢下降，9月中下旬继而又开始上升；7月15日与10月31日之间差异不显著，且显著高于其他时间；5月18日、8月3日、9月22日之间也不存在显著性差异。

图14 北醇不同器官对铁氰化钾还原力的季节性变化Fig.14 Seasonal change of potassium ferricyanide reducing power in different organs of Beichun

表2为‘北醇’各器官不同多酚类物质与抗氧化能力的相关性分析。‘北醇’新梢中的总黄酮与总酚、黄烷醇之间呈极显著正相关，DPPH与总酚、总黄酮之间为显著正相关，羟自由基清除力与黄烷醇呈显著正相关，铁氰化钾还原力与总酚呈显著正相关；对于叶片而言，原花青素与黄烷醇、DPPH与总黄酮以及铁氰化钾还原力与总黄酮之间呈极显著正相关，总黄酮与黄烷醇、原花青素之间呈显著正相关，DPPH与铁氰化钾还原力以及羟自由基清除力之间呈显著正相关，其余均无相关性。

3 讨 论

果树中的多酚类物质广泛存在于果树体内及果实器官中，是一类重要的次生代谢产物，不仅可调节树体的生长发育及适应性，还可有效帮助果树抵御低温及病虫害[15]。Chalker-Scott[16]在研究中发现，在植物的抗性生理中酚类物质扮演着相当重要的角色，可作为植物抗寒的有效生理指标。本研究中，山欧杂种‘北醇’属于抗寒力较强的品种，在休眠期，‘北醇’枝条中的总酚和总黄酮含量显著高于‘赤霞珠’，在12月13日均达到年周期中的最高值，分别为13.751 mg/g、4.542 mg/g。

表2 北醇不同器官多酚与抗氧化活性相关性分析Table 2 Linear correlation coefficients between polyphenols and antioxidant capacity in different organs of Beichun

葡萄不同器官中多酚物质含量在其生长期内与物候期的变化有一定的关系，且葡萄中酚类物质的分布并不是均匀的，不同器官间的含量表现出极显著差异。汪成东[17]在葡萄年生长期内 (6月-9月)，对不同葡萄品种的总酚含量的研究表明，总酚含量由高到低的顺序依次为新梢>叶片>卷须，且新梢中总酚含量呈现双峰曲线，变化幅度最大，葡萄叶片内总酚含量的双峰曲线的波动较小，卷须则基本不随季节的变化而变化，且不同品种各器官之间多数都存在显著或极显著差异。本研究中，供试两个品种总酚含量除‘赤霞珠’根系外，均是叶片显著高于枝条，各品种在年生长周期中出现最高值的时间也不尽相同，两个品种的总酚含量的高峰值大部分出现在8月。这与前人的研究结果相似，建议在‘赤霞珠’与‘北醇’各不同组织的多酚出现峰值的时间采样，以获得更大的经济价值。

4 结 论

(1)对于不同营养器官中多酚类物质的含量，‘赤霞珠’品种表现为根系>叶片>新梢，‘北醇’表现为叶片>新梢。但多酚含量及季节性变化因品种而异。

总酚含量的季节性变化总体趋势为：5月中旬至7月上旬缓慢下降，7月中旬开始升高，2个品种中不同营养器官分别在8月3日、8月24日出现高峰值，之后缓慢下降；总体来看，‘赤霞珠’根系的总酚含量在相应的时期中均高于‘北醇’。

黄烷醇含量的季节性变化总体趋势为：5月中旬至7月下旬两个品种不同营养器官中黄烷醇含量的变化各不相同，‘北醇’叶片的最高值出现在7月15日，‘赤霞珠’则在8月3日、8月24日相继出现，此后迅速下降，均在9月22日降至最低点，之后变化缓慢。总体来看，‘赤霞珠’根系的黄烷醇含量在相应的时期中高于‘北醇’。

原花青素含量的季节性变化总体趋势与黄烷醇极其相似，各品种不同部位中原花青素与黄烷醇均呈显著或极显著正相关；总体来看，‘赤霞珠’根系的原花青素含量在相应的时期中高于‘北醇’。

总黄酮含量的季节性变化总体趋势与总酚相似。两个供试品种不同营养器官总黄酮含量最高值出现的时间有很大差异，且总黄酮与总酚、黄烷醇基本上都表现为显著或极显著正相关，总黄酮与原花青素在‘赤霞珠’根系中呈极显著正相关；总体来看，‘赤霞珠’叶片、根系中总黄酮含量较高。

(2)不同营养器官对DPPH清除力(DPPH)、羟自由基清除力(HRSC)以及铁氰化钾还原力(FRAP)存在差异。DPPH清除力和铁氰化钾还原力的季节性变化趋势与总酚类似；两品种不同器官中HRSC的动态变化则差异较大。相关分析表明，两个供试品种不同营养器官的抗氧化活性与其所含酚类物质含量呈显著或极显著正相关，其中铁氰化钾还原力与总黄酮之间的相关性最显著。