树莓的功能性成分及其影响因素

尹蓉，霍辰思，张倩茹，梁志宏，吕英忠，王贤萍

（山西省农业科学院果树研究所，果树种质创制与利用山西省重点实验室，山西太原 030031）

树莓（RubusL.）别称山莓、悬钩子，是蔷薇科（Rosaceae）悬钩子属（Rubus）多年生小灌木果树。世界范围内共有400 多种，原产于欧美和亚洲，目前在俄罗斯、美国、德国等国家种植面积较大，我国种植面积较小，主要分布于黑龙江、辽宁、新疆等地[1-3]。树莓果实分为红、黑、黄、金、紫等颜色，不仅色味俱佳、营养丰富，且含多种保健功能成分，被誉为“第三代黄金水果”[4-5]。

目前关于树莓的研究多集中于栽培引种、果品加工、功能性成分及提取与之相关的抗氧化活性分析等方面，而实际中由于产量及保鲜贮存的限制，国内对于树莓的加工利用研究较少，本文对近年来关于树莓的功能性成分及相关影响因素进行了综述，以期为后期树莓品种的优选、产品深加工及产业链延长提供参考。

1 树莓的主要功能性成分

树莓中含有大量的花色苷、花青素、鞣花酸、树莓酮酚类、SOD、多糖等活性组分和功能性成分，具有极高的保健功效[6]。

1.1 色素成分

1.1.1 花色苷

花色苷为花青素与单糖发生反应生成的糖苷，是类黄酮中能呈现红色的一族化合物，属于水溶性色素[7]。花色苷具有独特的功能，被应用于清除体内自由基、增叶黄素、抗肿瘤、抗癌、抗炎、抑制脂质过氧化和血小板凝集、预防糖尿病、减肥、保护视力等方面[7-8]。肖军霞等[9]证实了红树莓花色苷对羟自由基和超氧阴离子自由基的清除率都随着质量浓度的升高而增加，其中0.5 mg/mL 的红树莓花色苷提取物对·OH 的抑制率达87.32%，1 mg/mL 的红树莓花色苷提取物对O2-·抑制率达60.82%，另外还证实红树莓花色苷提取物抑制·OH 比抑制O2-·的能力强。作为天然的可食用色素，花色苷已在食品、医药、护肤品等多个领域得到广泛应用。

目前证实树莓中花色苷含量超过500 mg/kg，远高于一般的水果。树莓果实的颜色在生长过程中会发生变化，原因是不同生长期花色苷含量和种类不同，而果实成熟后期花色苷含量急速增加，种类也增多。Salinas-Moreno Y 等[10]研究发现红树莓果实在未成熟时仅含4 种花色苷，但成熟时能够达到8 种。孙侨冶等[11]通过高效液相色谱-质谱联用分析鉴定出‘秋福’红树莓中花色苷的成分有6 种。近几年花色苷主要采用有机溶剂提取法、微波辅助提取法、超声辅助提取法。这几种方法操作简便、成本低廉，应用广泛。另外，天然花色苷的稳定性低，在提取操作中易受外界环境的干扰，因此优化提取方法、提高花色苷的得率和品质一直是学者们研究的重点。孙侨冶等[11]以盐酸-甲醇溶液作为提取剂，得出的最优参数组合为提取液浓度5%、提取时间3 h，提取温度35 ℃，料液比1:30（g/mL），此条件下得到的花色苷浓度为4.49 mg/g。肖军霞等[9]采用酸化乙醇法提取红树莓中的花色苷，结果表明，最优参数条件（料液比1:20、提取温度60 ℃、提取时间1.5 h）下，树莓鲜果中花色苷提取量达到最大，为0.625 mg/g。二者的提取得率显然存在很大的差异，是否盐酸-甲醇提取剂更优于酸化乙醇，或者还有得率更高的溶剂，需要后续研究。王煜伟等[12]得出超声辅助提取树莓中花色苷的最佳工艺条件为超声提取3 次，料液比1:46（g/mL），超声时间44 min，在此条件下预测花色苷的得率为6.79%。花色苷提取后的纯化对其实际应用也具有重要的意义。王雅琼等[7]采用AB-8 大孔树脂和硅胶柱层析技术纯化并分离黑树莓花色苷，得到黑树莓花色苷产物组分分别为BRA1 和BRA2，纯度分别为94.539%和92.149%，通过DPPH、ABTS 和羟自由基清除试验得出组分BRA1 的抗氧化活性优于组分BRA2，两者均呈现出良好的抗氧化活性。汪礼洋[13]采用相同的方法进行树莓花色苷的纯化，所得纯度与王雅琼等[7]的结果差异不大。

1.1.2 花青素

树莓颜色诱人，含有丰富的花青素。花青素是不含羰基的花色苷，也属于水溶性色素。树莓中花青素的含量通常为400～1 230 mg/kg[6]。花青素可随着细胞液的酸碱改变颜色，细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。食品工业中所用的色素多为化学合成色素，基本都有不同程度的危害性，长期食用必定会危害健康，因此目前天然色素的关注度非常高。而由于市场上几乎没有花青素纯品，所以提取高纯度的花青素将为色素的深入研究与利用提供有利的条件，并且将促进花青素的工业利用。Mullen 等[14]利用二极管阵列串联质谱反相高效液相色谱法分离出11 种花青素，主要包括青色素-3-槐属苷、花青色素-3-(2G-glucosylrutinoside)、花青色素-3-葡萄糖苷、花青色素-3-芸香糖苷、天竺葵色素-3-(2Gglucosylrutinoside) 和天竺葵色素-3-葡萄糖苷等。白立敏等[15]对树莓红色素的提取及稳定性进行了初步研究，表明乙醇是提取树莓红色素的最佳溶剂，pH 对其颜色变化影响非常明显，在510 nm 波长处呈现最大吸收量，另外树莓红色素具有一定的光、热稳定性，常用的食品添加剂葡萄糖、柠檬酸及苯甲酸钠等，以及浓度为0.1 mol/L 的金属离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe2+对树莓红色素无明显影响。

在花青素的提取上，近几年的研究多采用微波辅助提取工艺。刘莹等[16]以得率为指标探索红树莓花青素微波辅助提取的最佳条件，通过Box-Behnken 优化，确定了最佳提取工艺参数为微波强度600 W，微波时间40 s，液料比60:1，酸化乙醇浓度的体积比为20:80，浸泡时间10 min，此条件下树莓花青素的含量为0.054 mg/g。

1.2 鞣花酸

鞣花酸为没食子酸二聚衍生物，是一种多酚二内酯，常见游离和缩合（如鞣花单宁、鞣花苷等）两种形式，后者在自然界中更多见。鞣花酸具有抗增生、抗氧化、抗菌作用，而且很容易被人体吸收，因此激发了学者们对鞣花酸潜在价值的研究。美国明尼苏达大、南卡罗来纳大学研究证实，鞣花酸具有保护DNA、凝血止血、抗氧化、抗炎、抗诱变、抗病毒、抗癌作用，对结肠、宫颈、乳腺和胰腺相关疾病具有特殊疗效[17]。鞣花酸已被国外许多研究机构广泛开发、应用于食品、医药和化妆品等领域，在市场上鞣花酸的保健品比一般的保健品价位要高很多，但在国内对它的开发利用还在起步阶段。

树莓中鞣花酸含量高[1，18]，张成涛等[19]的高效液相色谱测定结果显示，三组红树莓样品鞣花酸均值为435 mg/kg，居于水果之首。王金玲等[20]建立红树莓鞣花酸反相高效液相色谱测定法，结果表明鞣花酸得到了很好的分离，不同品种红树莓果实中总鞣花酸含量为39.10～155.98 mg/100 g，游离鞣花酸含量为1.24～8.26 mg/100 g。树莓不同器官组织中鞣花酸的含量差异较大，魏小聪等[21]测得树莓果实、干叶、鲜叶中的含量分别达到849、76、57 mg/kg。目前树莓中鞣花酸以有机溶剂提取和超声辅助提取为主。崔珊珊等[22]采用微波辅助乙醇溶剂法提取红树莓中鞣花酸，通过响应面试验优化得出最佳提取条件为提取时间1.8 min、提取温度60 ℃、乙醇浓度50%、液料比19:1、微波功率411 W，此条件下鞣花酸提取量为(82.75±1.05) mg/100 g，高于传统盐酸水解法，且耗能小、提取快。红树莓籽中鞣花酸含量也较高，刘丽娜[23]利用丙酮红树莓籽中鞣花酸，经优化后，最佳提取工艺为70%丙酮与红树莓籽粉的固液比1:14、提取时间30 min、提取温度70 ℃，此条件下提取量达到321.00 μg/g。

1.3 树莓酮

树莓酮别称覆盆子酮，是烷基酚类化合物的衍生物，其结构与辣椒素、脱氧肾上腺素相似，是树莓中的重要芳香物质，具有促进人体新陈代谢的作用，并有明显的减肥疗效[6,24]，研究表明其减肥作用比辣椒素约高出三倍，而且还具备雄激素受体拮抗性[25]，故而树莓酮是衡量树莓果实品质的重要指标[6]。孟宪军等[26]的研究表明，树莓酮可通过改善高脂饮食喂养大鼠的糖脂代谢紊乱，转化成瘦素抵抗和胰岛素抵抗，起到减肥作用。树莓酮还可激活触感神经元，增加皮肤弹性，并通过增加真皮层胰岛素生长因子-Ⅰ的生成促进毛发的生长[27]。此外，树莓酮在癌症、流感、心肌收缩等方面也具有显著功效。值得关注的是，作为树莓果实香气的主要特征化合物之一，树莓酮是一种昂贵的天然香料，香气清甜持久，在国外售价可达20 000 美元/kg[28]。张成涛等[18]通过高效液相色谱法，测得三组红树莓中树莓酮的含量平均值为3.32 μg/g。

天然树莓酮含量低，提取难度较大。马永强等[29]选用超声辅助乙醇提取法提取树莓酮，优化得到树莓酮最佳提取条件为料液比1:15（g/mL）、乙醇体积分数85%、超声时间50 min，超声温度40 ℃，得到树莓酮含量为2.803 μg/g，经比较后抗蛋黄卵磷脂脂质过氧化能力趋势为VC 溶液＞树莓酮粗提液＞树莓酮标准溶液。已有的文献中树莓酮的纯化基本都采用大孔树脂纯化法，例如马永强等[30]通过静态吸附及解析试验对4 种大孔树脂（AB-8、D101、DA-201、X-5）进行筛选，得出最优大孔树脂为AB-8 型大孔树脂，经验证后树莓酮纯度可达51.33%。另外，在提高树莓酮产量方面也有突破性的研究。如闫希焕等[28]发现茉莉酸甲酯可在一定时间内促进树莓酮的表达。王程程等[31]成功获得了以对香豆酸为前体发酵生产树莓酮的重组菌株WCC-1，展现了微生物发酵生产树莓酮的前景。

1.4 多糖

多糖别称多聚糖是由10 个或10 个以上相同或不同的单糖、糖醛酸通过糖苷键结合形成的天然高聚物。大量研究表明，多糖不仅具有抗肿瘤与免疫调节活性，还呈现出明显的抗氧化、降血糖、抗凝血、抗辐射、抗病毒、抗炎症、抑菌活性，而抗氧化能力和降血糖作用尤为突出[32-33]。这些具有生物活性的多糖被称为活性多糖，在医药、保健食品领域用途广泛，也是当今的研究热点[33]。多糖的结构较为稳定，近几年来，树莓多糖的提取多采用热水提取法、有机溶剂提取法和复合酶法。王象欣等[34]通过正交优化试验对热水提取树莓多糖的工艺进行了研究，得出温度是影响多糖得率的最主要因素，最佳工艺参数为物液比1:10，提取温度100 ℃、提取时间60 min，此条件下多糖得率为3.44%～5.70%。滕歆[35]利用乙醇溶液法提取分离树莓中的多糖，并进行了清除自由基活性试验，验证得到树莓果实多糖对蛋白质非酶糖基化反应的抑制作用主要发生在反应末期。此外，树莓多糖生物利用率的研究也取得了一定的进展。刘璐[36]首次运用材料廉价易得、操作稳定简便的Fenton 试剂法降解树莓果实多糖，发现此法能极大地提高树莓多糖的生物利用率，并证实了其中一种组分的降血糖作用。

2 影响树莓功能性成分的主要因素

2.1 品种

为开拓树莓资源，针对不同品种树莓进行评价，国内外学者开展了较多研究，积累了丰富的理论基础。赵利群等[37]对9 个不同基因型树莓进行了30 个项目的营养检测，结果显示黑树莓各检测值普遍较高，尤以铁、钾、钙等元素，以及维生素C 和氨基酸含量表现突出，说明营养价值极高，其他品种中，‘秋福’的蛋白质和氨基酸含量占优势，‘欧洲红’‘哈瑞太兹’‘费尔杜德’‘哈瑞太兹’和‘双季黄’树莓果实中维生素含量高，‘欧洲红’和‘单季黄’树莓通过糖酸比呈现出较好的口感，锰、钙、钠元素对应的优势品种分别是‘费尔杜德’‘哈瑞太兹’和‘双季黄’树莓。然而Plessi M.等[38]研究了12 个树莓品种生化物质的含量，发现红树莓中磷酸化合物、K+含量高于黑树莓，其中‘Junifer’磷酸化合物含量最高，而‘Rolan’K+含量为最高。侯帅[39]对20 个红、黑树莓品种的研究中认为‘哈瑞太兹’和‘欧洲红’是综合品质优良的品种。不同品种树莓中花青素种类和含量显示出很大差异，例如Marta Kula等[24]研究了波兰栽培的11 个树莓品种，发现红树莓品种中花青素含量存在很大差异，其中矢车菊素3-O-槐糖苷（cyanidin3-O-sophoroside）是主要花青素，而黑树莓果实中花青素含量是红树莓的11 倍，其主要花青素是矢车菊素3-O-芸香糖苷（cyanidin 3-O-rutinosid）和矢车菊素3-O-木糖-芸香糖苷（cyanidin3-O-xylosyl-rutinoside）；地榆素H-6（Sanguiin H-6）是所有品种中的主要鞣花单宁，以‘Beskid’‘Laszka’‘Polana’和‘Litacz’品种含量较高；鞣花酸在‘Willamette’中含量最高；并且第一次在黑树莓果实中发现了鞣花单宁B1和B2。

2.2 种植环境

盐碱地较能考验树莓品种的品质优劣。王茂思等[40]综合比较了5 个树莓品种在盐碱土壤中果实品质差异，发现‘诺娃’果实品质最优，‘莎妮’品质最差。夏凯丽等[41]发现‘红宝’树莓的总酚、类黄酮、花青素均优于其他几个盐碱地试验品种。有学者得出，野生品种在一些品质指标上具有优势，例如卞贵建[42]对3 个雅安市当地野生品种和8 个树莓栽培品种的比较试验中，发现野生树莓果实中SOD、花青素、氨基酸、VC、可溶性固形物和含糖量等指标较栽培品种高，并通过果实品质模糊聚类分析法将11 个品种分为3 类，红泡刺藤、山莓、黄树莓和栽秧泡等野生树莓类，无刺黑、匍匐黑、黑A4-17 等黑莓类，以及美21、美22、无刺红和澳洲红等红树莓类。王迎[43]的研究则表明，温度适当降低会提高红树莓中花青素含量。

2.3 生长时期

红树莓的生长季节、采收时期在不同程度上影响树莓果实中的功能性成分，因此在考虑有效成份积累等因素基础上，以有效活性成分绝对含量或最大生物效价作为采收原则，可提高红树莓产值。王迎[43]研究提示，在红树莓加工中，若以花青素为主要提取物，应采收第二次结果中期（10 月18 日）前后的果实；若以鞣花酸为主要提取物，应采收第二次结果初期（10 月3 日）前后的果实；若以黄酮类化合物为主要提取物，应采收第一次结果初期（8 月3 日）前后的果实。

此外，一些栽培管理措施也会影响树莓的功能性物质含量。例如，王迎[43]的研究表明施肥可能会降低树莓果实中鞣花酸含量，并提升黄酮类化合物含量，但不明显，有待进一步验证。

3 展望

我国的树莓主要以销售鲜果和向欧洲出口用于加工的冷冻果为主，加工产品极少，销售范围也很窄，价格昂贵。当前人们对保健果品的需求量与日俱增，因此发展树莓加工业有巨大的市场潜力。而不同品种的树莓营养成分差异较大，实际生产中可根据需要进行针对性的开发利用，如可利用黑树莓生产富含花青素的保健品和护肤品，或利用‘维拉米特’（Willamette）、‘托拉米’（Tulameen）生产颜色诱人的果酱等。另外，树莓中尚有许多的未知营养成分，并且野生种也蕴含丰富的利用价值（高SOD、花青素、氨基酸等），在未来能够进行许多拓展性和深入性的研究，为树莓产业化发展提供有力的支持。

目前全球树莓深加工产品已达100 多类、数千种，树莓不仅被直接困于各类食品加工业，如果汁、果酱、果粉、果酒、糕点等加工，而且被开发用于美容、香精生产、减肥、染料、医药等领域。全球一体化的发展态势下，国内对树莓这一“黄金水果”的需求也越来越多，而且树莓还在中草药市场占有一席之地。作为少数的国内供小于需、供需不平衡的小浆果之一，在加大发展树莓种植和保鲜储存的同时，积极发掘树莓资源价值，深入树莓的功能物质研究和提取纯化，为功能性食品、保健产品、中草药、化妆品行业等注入新的能量，使树莓产业得到长足和优化发展。