不同柚品种果实总酚、总黄酮及植酸的积累特征

宋 彪 徐凯悦 MUNEER Muhammad Atif 吴肇正 庄木来 林红梅 郭九信 吴良泉 苏 达,2*

(1.福建农林大学 资源与环境学院/国际镁营养研究所，福州 350002；2.福建农林大学 农学院/作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室，福州 350002；3.福建省平和县农业农村局琯溪蜜柚综合试验站，福建 平和 363700；4.福建省平和县农产品及加工产品质量安全检验检测中心，福建 平和 363700)

柚(Citrusgrandis(L.) Osbeck)为芸香科柑橘属，原产于中国，在我国拥有丰富的种质资源[1]。前人对柑橘类果实的品质已进行了较多研究。刘有春等[2]在越橘果实中研究了糖类、有机酸类物质组分的动态积累特征及其与叶片中糖积累的关系，结果表明果实膨大期是糖分积累的关键时期。赵智中等[3]通过对不同柑橘品种进行比较，表明果实发育后期，脱落酸(ABA)和酸性转化酶对糖及其组分的积累具有重要的影响。张佳等[4]通过将果实外观性状与基础品质指标(如维生素C、可溶性固形物、可滴定酸以及固酸比)相关联，构建了越橘品质的综合评价体系。陈巍等[5]研究了四季柚果实中矿质营养的积累规律，表明矿质元素在果皮和果肉间具有协同吸收效应。此外，张春雨等[6]明确了高丛越橘果实香气的主要积累时期为粉色期和蓝色期。

除基础品质性状外，柚果中还富含天然活性物质[7]，如香豆素[8]、多酚、类黄酮、精油、类胡萝卜素、膳食纤维和果胶等[9]。这些活性成分因其具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗菌、预防心血管疾病和糖尿病等特点和功效，成为目前柚果品质改良的重要方向[10-13]。此外，研究表明在柑橘类果实中，传统生产过程中不被重视的果皮同样富含上述活性成分，且其含量相较果肉更为丰富[9,14-15]。而柚相较于其它柑橘类水果具有果形硕大，果皮量多等特点，因此充分利用柚果果皮和果肉中的营养价值，有利于进一步促进农产品资源的高效利用以及深加工潜力的发挥。

除酚类物质外，植酸也是一种重要的活性物质，其抗氧化的特性在DNA氧化损伤以及预防肿瘤中起到一定的作用[16-17]。然而关于平和柚产区主栽柚果中的生化活性物质，如酚、黄酮和植酸等的研究还相对较少。本研究以平和地区15个柚品种为供试材料，探究总酚、总黄酮及植酸在不同品种柚果、柚果不同部位(果皮和果肉)及不同关键发育期(膨大期和成熟期)的相对含量和积累动态，旨在为优质柚种质资源筛选、柚果营养价值评价以及果皮和果肉食品深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本研究所选取的15个柚品种均来自福建省平和县五寨乡蜜柚试验区，各品种柚树均统一水肥和套袋管理。15个柚品种的成熟期基本外观形状如图1所示。

(a)白肉蜜柚，(b)黄金蜜柚，(c)红肉蜜柚，(d)三红蜜柚，(e)红棉蜜柚，(f)青田柚，(g)下河柚，(h)玉黄柚，(i)水晶柚，(j)翡翠柚，(k)西双版纳1号，(l)东市早，(m)囊内柚，(n)翠香甜，(o)金丝柚。(a) Bairou pomelo, (b) Huangjin pomelo, (c) Hongrou pomelo, (d) Sanhong pomelo, (e) Hongmian pomelo, (f) Qingtian pomelo, (g) Xiahe pomelo, (h) Yuhuang pomelo, (i) Shuijing pomelo, (j) Feicui pomelo, (k) Xishuangbanna No.1, (l) Dongshizao, (m) Nangnei pomelo, (n) Cuixiangtian, (o) Jinsi pomelo.图1 供试柚品种成熟期基本外观Fig.1 Basic appearance of the tested pomelo varieties at maturation stage

1.2 取样方法

每个品种生育期内统一施肥及田间管理。分别于2020年8月下旬(膨大期)和9月下旬(成熟期)时采集样果。具体取样标准如下：每个品种小区内随机选择长势相近的3株果树，固定树位取样(统一选取树冠外围中上部成熟度、大小及果皮颜色相似且无损伤的蜜柚果实)。样品取回当天，先用自来水洗净后，再用去离子水润洗3次，最后用吸水纸擦干。

将15个柚品种鲜样果实分为果皮(黄皮层和白皮层)和果肉。具体操作为：每个果实纵切，取1/4果实并分为果皮和果肉。用于测定总酚、总黄酮及植酸的各组织样品切成均匀的小块先105 ℃杀青30 min，后在40 ℃的烘箱内烘干至恒重。烘干后的样品粉碎成均质后过60目孔筛，并置于干燥器中用于后续的生化分析[1,16]。取样、处理及分析过程中全程避免玻璃及金属器可能带来的污染。

1.3 分析和测定方法

果皮厚度、纵径与横径用游标卡尺测量，并根据纵径与横径的比值计算果形指数；果皮重和果肉重用百分之一天平称其质量;总酚和总黄酮测定采用分光光度法，具体参考[10,18]；植酸测定采用分光光度法，具体参考[19]；可食率计算方法为：可食率=食用果肉重/单果重×100%；总酚(总黄酮或植酸)积累量=总酚相对含量(总黄酮或植酸)×生物量(DW)。

1.4 统计分析

数据最终结果以平均数±标准差表示。变异系数是概率分布离散程度的一个归一化量度，本研究意为15个品种之间的离散程度。使用Microsoft Excel 2019对数据进行录入、整理和计算，同时运用IBM SPSS Statistics 21对数据进行方差分析(Tukey’s test (P<0.05))，并用Origin 2021进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同柚果实成熟期基本外观性状

供试15个柚品种中，果实外观性状，如单果鲜重、果皮(肉)鲜重、果实(肉)横纵比、果皮厚度、果形指数、果皮(肉)含水率以及可食率均存在显著的品种差异(表1)。不同柚品种中，成熟期单果鲜重在1.01～2.06 kg，其中果肉均鲜重(0.86 kg)高于果皮均鲜重(0.55 kg)。不同品种间变异系数也以果肉鲜重(36.28%)高于果皮鲜重(26.23%)。成熟期果皮和果肉的平均含水率可分别达到80.75%和90.13%，果肉平均含水率高于果皮，但两者在不同柚品种间的变异系数相比其它果实外观性状较低，仅为1.71%和1.82%。除外观性状外，不同柚品种之间的可食率也存在显著的品种差异，总体变幅在36.47%～75.19%，以‘东市早’的可食率最高，‘青田柚’的可食率最低。

表1 供试柚果实生物学特性及可食率Table 1 Biological characters and edible rate of pomelo fruits

2.2 柚果皮总酚、总黄酮及植酸的相对含量

供试15个柚品种中，果实果皮部位的总酚、总黄酮以及植酸的相对含量(g/kg)在膨大期和成熟期均存在显著的品种差异(表2)。对果皮中总酚、总黄酮以及植酸的相对含量在不同柚品种中的变异系数进行分析表明，成熟期果皮中植酸的变异系数最大(46.44%)，而总酚的变异系数最小(15.85%)，且膨大期和成熟期的规律相似。成熟期果皮中总酚平均相对含量高于总黄酮，而植酸的平均相对含量最低。进一步对其在不同发育阶段的相对含量均值进行分析表明，果皮中总酚和总黄酮相对含量以成熟期较高，植酸的相对含量在成熟期反而降低。具体对不同品种而言，成熟期果皮中总酚、总黄酮以及植酸的相对含量分别以‘青田柚’‘下河柚’‘红棉蜜柚’较高，而以‘囊内柚’‘水晶柚’‘青田柚’相对含量较低。仅从果皮角度，供试柚果中，‘青田柚’是典型的多酚多黄酮低植酸品种。

2.3 柚果果肉中总酚、总黄酮及植酸的相对含量

与果皮相似，无论是膨大期还是成熟期，供试15个柚品种果肉中的总酚、总黄酮以及植酸相对含量均存在显著的品种差异(表3)。对总酚、总黄酮及植酸的相对含量在不同柚品种之间的变异系数进行分析表明，成熟期果肉中同样以植酸的变异系数最大(52.77%)，而以总酚的变异系数最小(19.92%)，膨大期和成熟期的规律相似。对不同柚品种果肉中总酚、总黄酮及植酸的平均相对含量进行分析表明，成熟期果肉总酚高于总黄酮，而植酸最低。进一步对其在果肉不同发育阶段的相对含量进行分析表明：总酚和总黄酮以成熟期较高，而植酸在成熟期表现为降低。在成熟期果肉中，总酚、总黄酮以及植酸相对含量分别以‘青田柚’‘水晶柚’‘黄金蜜柚’较高，相对含量较低的依次为‘黄金蜜柚’‘西双版纳1号’‘金丝柚’/‘水晶柚’。从果肉角度，供试柚果中，‘金丝柚’属多酚低植酸品种类型，而‘水晶柚’是典型的多酚多黄酮低植酸品种类型。

2.4 柚果皮总酚、总黄酮及植酸积累量

在明确供试柚果不同部位中总酚、总黄酮和植酸在2个典型果实发育阶段的相对含量基础上，进一步对不同柚果间柚果重和单个柚果中总酚、总黄酮和植酸的积累量进行了分析(表4和表5)。结果表明，膨大期和成熟期，果肉干重的变异系数均高于果皮干重(膨大期为38.29%>32.23%，成熟期为47.95%>23.15%)。成熟期果皮干重在不同品种之间的变异系数相较膨大期减小，而果肉干重在不同品种之间的变异系数相较膨大期增大。对供试品种干重的均值分析表明，从膨大期到成熟期，果皮干重和果肉干重的均值都有增加。其中，果皮干重增加了14.6%，而果肉干重增加了38.0%。总体而言，膨大后期柚果以果肉增重为主。

表4 供试柚膨大期及成熟期单果果皮和果肉干重Table 4 Dry weight of peel and pulp in one pomelo at the fruit expansion stage and maturation stage among tested pomelo cultivars

供试15个柚品种果皮中总酚、总黄酮以及植酸在单果中的积累量(mg)在果实膨大期和成熟期均表现出显著的品种差异(表5)。对果皮中总酚、总黄酮以及植酸积累量在不同品种间的变异系数进行分析表明，果实膨大期时，植酸的变异系数最高(42.1%)，其次是总酚(38.3%)和总黄酮(37.3%)。

成熟期以总黄酮的变异系数最高(36.8%)，而植酸最低(33.9%)。从供试不同品种总酚、总黄酮和植酸积累量的均值角度分析，成熟期果皮中总酚最高(1 133.2 mg)，其次是总黄酮 (688.6 mg)，植酸最低(163.6 mg)，果皮中总酚积累量为植酸积累量的6.9倍。进一步对果皮总酚、总黄酮和植酸在膨大期和成熟期的单果积累量进行分析表明，成熟期总酚和总黄酮的积累量较膨大期均有所提高，而植酸积累量在成熟期表现为降低。

2.5 柚果果肉总酚、总黄酮及植酸积累量

在果实膨大期和成熟期，单果果肉中总酚、总黄酮以及植酸的积累量如表6所示。对单果果肉中总酚、总黄酮以及植酸积累量在不同品种间的变异系数进行分析表明：果实处于膨大期时，植酸的变异系数最高(59.2%)；果实处于成熟期时，植酸的变异系数高达88.4%，而以总黄酮的变异系数最低(32.3%)。对总酚、总黄酮以及植酸在不同品种单果果肉中积累量均值进行分析表明，成熟期果肉中总酚积累量最高(615.4 mg)，其次是总黄酮(330.3 mg)，植酸积累量最低(33.9 mg)。进一步对其在2个果实发育时期(膨大期和成熟期)进行比较表明，成熟期果肉中总酚和总黄酮的积累量较膨大期均有所提高，而植酸积累量表现为降低。

2.6 聚类分析

以供试柚果果实成熟期总酚、总黄酮及植酸的相对含量为变量的Origin树状聚类结果如图2所示。果皮中：‘白肉蜜柚’‘水晶柚’‘翠香甜’‘红肉蜜柚’‘红棉蜜柚’‘西双版纳1号’‘囊内柚’可归为第1类，属低酚低黄酮高植酸类型；‘翡翠柚’单独归为第2类，属高酚低黄酮低植酸类型；‘黄金蜜柚’‘金丝柚’‘玉黄柚’‘三红蜜柚’‘东市早’可归为第3类，属高酚高黄酮高植酸类型；‘青田柚’‘下河柚’可归为第4类，属高酚高黄酮以及低植酸类型。果肉中：‘白肉蜜柚’‘三红蜜柚’‘东市早’‘西双版纳1号’‘翠香甜’‘黄金蜜柚’可归为第1类，属低酚低黄酮类型；‘红肉蜜柚’‘下河柚’‘翡翠柚’‘红棉蜜柚’‘玉黄柚’可归为第2类，属中酚中黄酮类型；‘青田柚’‘囊内柚’‘金丝柚’‘水晶柚’可归为第3类，属高酚高黄酮类型。

虚线为分类的基线，虚线之上的Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 分别代表类群1, 2, 3, 4。1～15分别代表：1:白肉蜜柚,2:黄金蜜柚，3:红肉蜜柚，4：三红蜜柚，5：红棉蜜柚，6：青田柚，7：下河柚，8：玉黄柚，9：水晶柚，10：翡翠柚，11：西双版纳1号，12：东市早，13：囊内柚，14：翠香甜，15：金丝柚。The dotted line represents the baseline of the classification, among which, Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, IV above the dotted line represent group 1, 2, 3, 4 respectively. The code of 1-15 in X-axis represents Bairou pomelo, Huangjin pomelo, Hongrou pomelo, Sanhong pomelo, Hongmian pomelo, Qingtian pomelo, Xiahe pomelo, Yuhuang pomelo, Shuijing pomelo, Feicui pomelo, Xishuangbanna No.1 pomelo, Dongshizao pomelo, Nangnei pomelo, Cuixiangtian pomelo, Jinsi pomelo, respectively.图2 15个供试柚品种基于成熟期果实中果皮 (a)和果肉(b)总酚、总黄酮和植酸相对含量的聚类图Fig.2 Clusters figure of 15 pomelo cultivars based total phenolics, total flavonoids,and phytic acid concentration in fruit peel (a) and fruit pulp (b)

3 讨 论

在众多水果中，柑橘类水果所含的酚类物质相对较为丰富[20-21]。张昭等[18]对重庆10大名柚果实中酚类物质的研究表明，成熟期果肉总酚与总黄酮相对含量分别为4.99～8.84 g/kg和4.86～7.99 g/kg，低于本研究中成熟期果肉总酚(6.31～11.45 g/kg)相对含量，但与本研究成熟期果肉总黄酮(3.25～7.87 g/kg)相对含量值接近。本研究酚类物质相对含量较高的原因，可能与品种差异或种植区域的气候特征不同有关。在成熟期不同果实部位的比较中，庄远红等[22]的结果表明，鲜果果皮中总酚和总黄酮相对含量均高于果肉，其中：总酚相对含量表现为黄皮层>白皮层>囊衣>果肉>籽粒，而总黄酮相对含量表现为囊衣>籽粒>白皮层>黄皮层>果肉。本研究的结果也表明，供试蜜柚品种果皮中总酚和总黄酮的平均相对含量均高于果肉，但本研究中测得的总酚相对含量低于庄远红等[22]的结果。可能与鲜样和干样不同提取效率、样品烘干过程中酚类物质及其组分的部分降解有关[23]。在明确成熟期果实总酚与总黄酮相对含量的基础上，本研究进一步对柚果典型生育期(膨大期和成熟期)进行了比较，结果表明，供试15个柚品种在膨大期至成熟期果皮和果肉的总酚及总黄酮平均相对含量都略有上升，这与陈巍等[24]在瓯柑中的结果相似。

植酸广泛存在于豆科和禾谷类作物的籽粒中。植酸具有多羟基的结构特点，生理pH条件下可与矿质元素(如锌、铁、钙和镁等)螯合，并抑制其在人体内的有效吸收[25]。因此，从矿质营养角度，植酸是一种典型的“抗营养因子”[26-27]。前人的研究表明植酸在不同作物籽粒中的含量差异显著，如：大豆中含量9.53～20.16 g/kg[28]、小麦6.5～13.8 g/kg[29]以及水稻8.6～17.6 g/kg[30]。即便同一作物，也表现出显著的基因型差异[31]。但植酸在果实中的研究还相对较少。Lott等[32]曾报道了不同果实组织(如籽粒)的植酸含量，其分析方法主要是通过能量散射X射线谱(EDX)先对磷丰度进行分析，进而通过磷和植酸磷的比例关系(70%)进行植酸浓度的换算。然而以蜜柚为例，我们前期的研究已表明，果实中的磷主要是以无机磷存在，并非植酸磷[33]，因此Lott等[32]结果可能比真实值偏高。本研究结果表明，柚果中的植酸含量显著低于禾谷类和豆科等粮食作物，推测柚果中的低植酸含量不会显著抑制果实内矿质营养的生物有效性。此外，研究还表明，植酸除具有抗营养特性外，同时还具有抗氧化特性[34]。因此，蜜柚果实中的植酸和酚类物质一起，主要参与柚果中抗氧化生理过程。

在果实的生长发育过程中，果皮及果肉在膨大期到成熟期总干重也相应增加。前人对植物中酚类物质的研究主要在相对含量水平上[18,20-23]，考虑到柚果的果实较大，本研究进一步分析了单个柚果果皮和果肉中总酚、总黄酮及植酸的积累量。积累量除与其相对含量密切相关外，同时还受到不同发育时期、果肉与果皮比例以及果实生物量大小等影响。本研究选取的15个柚品种，单果重在1.01～2.06 kg之间(均值为1.41 kg)，相较于柠檬125～139 g[35]，橙224～252 g[36]，柚果是食品加工良好的原料[37-38]。成熟期供试不同柚品种单个柚果的果皮中总酚平均积累量为1 133.2 mg、总黄酮平均积累量为688.6 mg以及植酸平均积累量为163.6 mg，而果肉中平均总酚积累量为615.4 mg、总黄酮平均积累量为330.3 mg、植酸平均积累量为33.9 mg。从积累量上来看，单个果实中果皮所积累的总酚、总黄酮及植酸要显著高于果肉。在提高果肉中的营养价值的同时，充分利用并挖掘果皮中的营养与生化活性物质，是未来柚品质综合改良的方向。

4 结 论

15个供试柚品种总体以果皮总酚、总黄酮及植酸在相对含量和积累量上高于果肉，成熟期总酚及总黄酮(果皮和果肉)平均相对含量和积累量较膨大期升高，植酸则呈现降低趋势。成熟期单个果实中总酚和总黄酮的积累量较为丰富，而果肉植酸积累量相对较低。本研究探究了总酚、总黄酮及植酸在柚果膨大期和成熟期的相对含量及积累特征，为柚资源评价及产品开发提供理论参考依据。