尚宏麗,崔珊珊,寧詩文,吳 杰,王雅楠

(1.錦州醫(yī)科大學(xué),遼寧錦州 121001;2.大連外國語大學(xué),遼寧大連 116600)

樹莓擁有世界“第三代水果之王”的美譽,富含多種營養(yǎng)成分和人體必需的微量元素,尤其富含對人身體有益的多種植物活性物質(zhì)[1]。樹莓中所含鞣花酸,花色苷和酚類化合物[2-3],早已經(jīng)被證明在體外和體內(nèi)流行病診治過程中,能夠維護人類健康和預(yù)防慢性疾病癌變[4]。我國由于樹莓種植規(guī)模不斷擴大,導(dǎo)致樹莓引種等方面存在很大盲目性,往往會出現(xiàn)引種品種混亂,導(dǎo)致引種品種不適合當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件或者市場需求。尤其東北地區(qū),由于夏季多雨和樹莓的夏果型品種的采摘期同步,這就會極大影響樹莓成熟時酸甜度,同時樹莓又極易腐爛。樹莓采后貨架期極短,由于其具有高的呼吸速率,很快失去原有的果實新鮮程度,果實變軟,色澤變暗,容易腐爛變質(zhì)[5]。樹莓果實品質(zhì)及其制品質(zhì)量品質(zhì)與樹莓的品種、產(chǎn)地、采收期、采摘成熟度、加工工藝關(guān)系緊密[6]。所以篩選出適合當(dāng)?shù)刈匀粭l件,同時品質(zhì)好,適合生產(chǎn)加工的樹莓品種，對于樹莓設(shè)施栽培、品種選育以及保鮮貯藏有著重要實際意義。

本文以沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)樹莓資源圃提供的15個品種樹莓果實為原料,系統(tǒng)分析不同品種樹莓果實品質(zhì)指標以及抗氧化特性,旨在利用統(tǒng)計分析得到標準化數(shù)據(jù),建立樹莓品種間指標評價體系,全面了解樹莓不同品種果實品質(zhì)指標,對樹莓設(shè)施栽培和品種選育以及保鮮貯藏有一定指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料樹莓 來自沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)樹莓種植資源圃,共15個品種,分別為(1)Rideau、(2)Omet、(3)meeker、(4)Willamette、(5)Royalty(美22)、(6)Creston、(7)Festival、(8)Zeva Remontant、(9)Nova、(10)早紅、(11)Boysen勝利、(12)Cuthbert、(13)Sunrise、(14)Heritage、(15)Tulameen;矢車菊素-3-葡萄糖苷(色譜純) Sigma-Aldrich公司;Folin Ciocatieu’s酚試劑(分析純)、TAC試劑盒 武漢博士德生物工程有限公司;其余為生化試劑或者分析純試劑。

TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司;DW-86L388型超低溫冷凍冰箱 海爾集團有限公司;UV-2700型紫外可見分光光度計 日本島津有限公司;5804R型高速低溫離心機 北京時代北利離心機有限公司;SC-80C型全自動色差計 上海滬粵科學(xué)儀器有限公司;PAL-3型阿貝折光儀 愛拓ATAGO公司;ANT-300型全自動粗蛋白測定儀器 上海洪紀儀器設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樹莓樣品的制備 2016年6～8月間進行果實采摘,選擇大小一致,色澤相近,無機械損傷,成熟度為全熟樹莓果,利用PE保鮮盒盛裝。在(1±1) ℃冷庫預(yù)冷12 h。

將冷庫預(yù)中樹莓進行解凍(紅樹莓凍果在23 ℃下,避光40 min至解凍完全),采用研缽研磨成勻漿,得到漿液。

1.2.2 不同品種樹莓的品質(zhì)特性評價

1.2.2.1 不同品種樹莓VC含量的測定 準確量取1.2.1所得樣品漿液10.0 mL,用已標定的2,6-二氯酚靛酚溶液,采用GB/T 5009.159-2003食品中抗壞血酸的測定方法測定[7]結(jié)果重復(fù)三次。

1.2.2.2 不同品種樹莓可溶性固形物含量的測定 準確量取1.2.1所得樣品漿液5.0 mL,利用阿貝折光儀在20 ℃測定,參考GB/T 12295-90方法進行測定,利用蒸餾水調(diào)零處理后,利用測量的數(shù)值乘以稀釋倍數(shù)所得數(shù)值為產(chǎn)品可溶性固形物含量。

1.2.2.3 不同品種樹莓可滴定酸含量的測定 采用林本芳[8]等的方法,中和法滴定測定可滴定酸(TA)。準確稱取50 g樹莓漿液進行測定,以100 g鮮果中含酸量表示可滴定酸含量。

1.2.2.4 不同品種樹莓可溶性蛋白含量的測定 準確稱取1.2.1所得樣品漿液25 g進行測定,測定方法利用GBT 5009.5-2010滴定法,利用ANT-300型全自動蛋白測定儀器測定,用牛血清蛋白作為標準物,以每百克鮮果中含有可溶性蛋白的克數(shù)計算,單位以g/100 g FW表示。

1.2.2.5 不同品種樹莓電導(dǎo)率的測定 應(yīng)用DDS-11D電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率變化值[9]。將10個大小均勻樹莓果實放入500 mL蒸餾水中,浸泡后1 h立刻利用電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)值。

1.2.3 不同品種樹莓的酚類物質(zhì)及抗氧化特性評價

1.2.3.1 不同品種樹莓總酚含量的測定 參考總酚測定方法[10],略微進行改進。準確稱取10 g樹莓漿與甲醇溶液混合,反應(yīng)提取60 min,低溫(-4 ℃)離心5000 r/min,離心15 min,取上清液,置于冰箱冷藏(4 ℃)保存?zhèn)溆谩?/p>

采用福林-Folin-Ciocalteu法測定總酚,標準曲線的建立:以沒食子酸為標準品,制備1 mg/mL的標準溶液,取標液體積100～500 μL定容后,配成相應(yīng)濃度標準溶液。分別取標準溶液1 mL,加入Folin-Ciocalteu試劑2.5 mL,反應(yīng)5 min后,再吸取2 mL,75 g/L碳酸鈉溶液,于30 ℃水浴下反應(yīng)2 h,在分光光度計波長760 nm下測定吸光度A值。測定總酚標準曲線方程為:y=0.0059x+0.1198,R2=0.9999,利用標準曲線,在相同條件下,測定樣品中吸光度A值,結(jié)果以100 g鮮重樣品中含有沒食子酸的毫克數(shù)表示(mg沒食子酸/100 gFW)。

1.2.3.2 不同品種樹莓總花色苷含量的測定 采用Lako J[10]方法略微改進,準確稱取2 g樹莓與1% HCl-甲醇溶液5 mL混合冰浴勻漿,低溫(-4 ℃)離心5000 r/min,離心15 min,取上清液,為花色苷提取液。

反應(yīng)體系包括2 mL花色苷提取液,10 mL pH1.0鹽酸緩沖液和10 mL pH4.5醋酸緩沖液,混合搖勻,反應(yīng)90 min后,在波長510 nm和700 nm下,測定吸光度。計算公式如下:

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

式中:以矢車菊-3-葡萄糖苷為標準449.4;DF為稀釋倍數(shù);消光系數(shù),26900 L·cm-1·mg-1;1為光程(1 cm)。

1.2.3.3 不同品種樹莓總黃酮含量的測定[9]取5 g樹莓果實,置于25 mL,80%的甲醇水溶液中,常溫下提取30 min,低溫離心10000 r/min,10 min后,收集上清液。利用蘆丁作標準品,得到標準曲線方程:y=0.1596x-0.0099,R2=0.999,樣品中總黃酮含量換算成(μg/g FW)每克鮮品中含有蘆丁微克量。

1.2.3.4 不同品種樹莓鐵離子還原能力(FRAP)測定[11]25 mL含0.1 mol/L,pH3.6 的乙酸鹽緩沖液混合等體積的Fe3+-三吡啶三吖嗪(TPTZ工作液)和氯化鐵溶液,將100 μL的1.2.3.1中上清液與4 mL TPTZ工作液于37 ℃水浴反應(yīng)10 min后,置于分光光度計波長593 nm下測其吸光度。利用80%的甲醇作為參比溶液,測定標準曲線為:y=0.00611x+0.00277,R2=0.999。樹莓中FRAP值以每百克鮮果中相當(dāng)VC的毫克數(shù)表示(mgVC/100 g)。

1.2.3.5 不同品種樹莓DPPH自由基清除率測定[12]取0.2 mL 1.2.3.1中上清液,加入2 mL的DPPH無水乙醇溶液(2.5 mmol/L)靜置反應(yīng)30 min后,于分光光度計波長520 nm下測其吸光度Ai。等量樣品直接與無水乙醇溶液混合后,反應(yīng)同上,測定吸光度Aj。等量蒸餾水與DPPH無水乙醇溶液混合后,反應(yīng)同上,測定吸光度A0。對DPPH自由基清除率K利用公式算出,公式如下:

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)利用SPSS 19.0和Excel 2007軟件進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)以平均值±標準差計,進行相關(guān)性分析和主成分分析(principle component analysis,PCA)以及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種樹莓果實品質(zhì)的評價

2.1.1 不同品種樹莓果實品質(zhì)的比較 對不同品種樹莓果實的VC含量、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、可溶性蛋白、電導(dǎo)率這六個指標分別進行方差分析,可以看出不同品種樹莓品質(zhì)指標存在差異性(表1)。其中Heritage樹莓VC含量最高;Zeva R品種樹莓可溶性固形物含量顯著高于其他品種(P<0.05),而 meeker、Festival、Heritage、Tulameen、Sunrise五個品種中可溶性固性物之間差異不顯著?？傻味ㄋ岷勘容^高的品種為Rideau、Omet、Willamette、早紅、Tulameen。固酸比是評價水果果實風(fēng)味和成熟程度,Zeva R樹莓固酸比顯著高于其他品種(P<0.05),說明該品種樹莓風(fēng)味較佳?？扇苄缘鞍缀吭诟鱾€品種之間差異不顯著,其中較高為Zeva R、meeker和美國22。勝利品種樹莓相對電導(dǎo)率值最高,早紅品種相對電導(dǎo)率值最低,其他品種間相對電導(dǎo)率值差異性不顯著。

表1 不同品種樹莓果實品質(zhì)的比較Table 1 Comparison of fruit quality of different raspberry varieties

2.1.2 不同品種樹莓果實品質(zhì)特性相關(guān)性分析 從表2可以得到,15個品種樹莓不同品質(zhì)指標的相關(guān)性分析。其中VC含量與可溶性固形物呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(P<0.05),可溶性固形物與可滴定酸和固酸比呈現(xiàn)顯著正相關(guān),而可滴定酸與固酸比和可溶性蛋白呈現(xiàn)顯著負相關(guān)(P<0.05),固酸比與可溶性蛋白呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(P<0.05)。其他指標間也呈現(xiàn)一定相關(guān)性,但不顯著。

表2 不同品質(zhì)特征指標的相關(guān)性分析Table 2 Relevance analysis of different quality characteristic indicators

2.1.3 不同品種樹莓果實品質(zhì)的主成分分析 采用15個品種樹莓果實品質(zhì)指標主成分分析結(jié)果見表3,其中特征值大于1的前三個主成分積累方差達到86.940%(能夠代表樹莓品質(zhì)指標的大部分信息),可以把原來測定的6個評價指標綜合為3個獨立的主成分,分別為PC1(40.964%)、PC2(27.051%)和PC3(18.925%)。

表3 特征根、貢獻率及累積貢獻率Table 3 Characteristic root,contribution rate and cumulative contribution rate

根據(jù)主成分分析法,進行樹莓果實品質(zhì)指標特征值,方差貢獻率和累積方差貢獻率計算。表4中給出三個指標具體值。從特征值可以得到提取主成分3個,累積方差貢獻率達到86.94%,說明提取三個主成分可以描述解釋試驗數(shù)據(jù)的86.94%的信息。從負荷因子矩陣表得到,主成分1綜合了固酸比和可溶性蛋白的信息,可以將PC1命名為品質(zhì)因子,主成分2綜合了可溶性固形物和VC信息,PC2可以命名營養(yǎng)因子,PC3綜合了電導(dǎo)率指標信息,可以命名為果實膜透性因子。

表4 樹莓品質(zhì)特征指標因子負荷矩陣Table 4 Raspberry quality characteristic index factor load matrix

15個品種樹莓品質(zhì)指標主成分得分詳見表5。由表5可知,樹莓品種Zeva R、meeker、Willamette、美國22、Nova、勝利、Cuthbert其得分落在PC1較高的正向區(qū)間,表明這幾個品種樹莓品質(zhì)因子水平高,固酸比和可溶性蛋白明顯區(qū)別其他種類樹莓。樹莓品種meeker、Sunrise、Heritage、Tulameen、Zeva R其得分落在PC2正向較高區(qū)間,說明這幾個品種樹莓營養(yǎng)因子水平高,可溶性固形物和VC含量較高,明顯區(qū)別其他品種。勝利、Willamette、美國22、Nova、Cuthbert、Heritage、Tulameen品種得分落在PC3較高正向區(qū)間,說明這幾個品種樹莓果實膜透性因子高。

表5 樹莓品質(zhì)特征指標主成分分值Table 5 Raspberry quality characteristic index principal component score

2.1.4 不同種類樹莓果實品質(zhì)的比較聚類分析 圖1顯示15個品種樹莓的聚類分析結(jié)果,當(dāng)分類距離為6.10,樣本可分為3類,Ⅰ類為14和15號品種分別為Heritage和Tulameen;Ⅱ類為4、5和11號品種分別為Willamette、美國22和勝利;Ⅲ類為2、10、1、7、6、12、9、3和8號這九個品種分別為Omet、早紅、Rideau、Festival、Creston、Cuthbert、Nova、meeker和Zeva R。Ⅰ類Heritage和Tulameen兩個品種,該類品種樹莓可溶性固形物和VC含量均高的類別;Ⅱ類Willamette、美國22和勝利三個品種,該類品種樹莓果實膜滲透性因子高的類別;Ⅲ類為Omet、早紅、Rideau、Festival、Creston、Cuthbert、Nova這七個品種其VC含量和固酸比均低的類別。Pantelidis G E、Michael D等[20-21]報道可溶性固形物含量與水果的成熟度和品質(zhì)優(yōu)良有著直接關(guān)系。通常隨著果實成熟,果實中可溶性固形物含量會逐漸增加[22-24]。通?？扇苄怨绦挝锖靠梢宰鳛榕袛喙麑嵅墒蘸湍唾A藏性研究時參考的重要指標。Zhang H、Morales M L等[25-26]報道樹莓果實風(fēng)味的形成,與果實中含有葡萄糖和蔗糖以及果糖有關(guān),同時也與所含檸檬酸有著重要關(guān)系,所以可滴定酸含量可以直接反映樹莓果實品質(zhì)優(yōu)劣。同時也利用果實所含VC、可溶性蛋白、相對電導(dǎo)率來描述果實品質(zhì)指標與Beekwilder J等[27-29]評價不同樹莓果實特性指標相一致。

圖1 不同品種樹莓品質(zhì)指標聚類分析樹狀圖Fig.1 Dendrogram of cluster analysis for nutritional quality of different raspberry varieties

2.2 不同品種樹莓果實抗氧化能力相關(guān)指標的比較

包海蓉[14]等研究發(fā)現(xiàn)果蔬中含有高濃度的植物活性物質(zhì),其中包括總酚、總花色苷、總黃酮等,這些成分能夠促進健康以及具有抗氧化能力。本文對15個品種樹莓的總酚和總花色苷含量與總黃酮含量進行了詳細測定,其結(jié)果見表6。結(jié)果顯示,各個品種樹莓果實總酚含量存在差異性,其中Tulameen中含量最高,為(349.39±5.47) mg/100 g,其次是meeker含量為(346.19±10.41) mg/100 g,顯著高于其他品種(P<0.05),Creston果實中總酚含量最低,為(181.98±3.7l) mg/100 g?？偦ㄉ蘸吭赗ideau品種中含量最高,在Festival品種中含量最低。而總黃酮,在meeker品種中含量最高,在Creston品種含量最低。FRAP值,美國22品種最高,DPPH自由基清除率,則Willamettea品種最高。

表6 不同品種樹莓果實總酚、總黃酮、總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]研究發(fā)現(xiàn)果實中生物活性成分與抗氧化活性之間存在良好相關(guān)性。由表7可知,樹莓總酚含量與總黃酮含量表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)(P<0.01),與花色苷含量、FRAP總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力之間都是顯著正相關(guān)(P<0.05),這與Liang Chen[17]等報道相一致,說明總酚含量高的樹莓品種,其FRAP總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、黃酮含量、花色苷含量也高。這些相關(guān)性也說明了酚類化合物可能不是樹莓果實中唯一抗氧化活性物質(zhì)[18],這還有待于進一步研究證明。總花色苷含量與FRAP總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力之間都表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)(P<0.01),而與總黃酮表現(xiàn)為顯著正相關(guān)(P<0.05)。總黃酮含量與FRAP總抗氧化能力呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)(P<0.01),與DPPH自由基清除能力之間都是顯著正相關(guān)(P<0.05)。FRAP總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力兩者之間表現(xiàn)極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表7 不同品種樹莓果實總酚、總黃酮、總花色苷和抗氧化活性相關(guān)性分析Table 7 Correlation matrix of total polyphenol,total flavonoid,total anthocyaninantioxidant activities

2.3 不同品種樹莓果實酚類物質(zhì)和抗氧化能力的主成分分析

根據(jù)主成分分析法,進行15個品種樹莓果實抗氧化能力指標特征值,方差貢獻率和累積方差貢獻率計算如表8所示。從特征值可以得到提取主成分2個,累積方差貢獻率達到89.352%,說明提取兩個主成分可以描述樹莓抗氧化能力的89.352%的信息。從負荷因子矩陣表9中看出,主成分1綜合了所有活性成分和抗氧化能力,將PC1命名為總活性因子。而主成分2則綜合了總酚和總黃酮的信息,將PC2命名為總功能性因子。

表8 特征根、貢獻率及累積貢獻率Table 8 Eigenvalue proportion and cumulative

表9 不同品種樹莓果實總酚、總黃酮、總花色苷、抗氧化特性因子負荷矩陣Table 9 Load matrix of total phenols,total flavonoids,total anthocyanins,and antioxidant properties of different raspberry varieties

15個品種樹莓酚類物質(zhì)與抗氧化指標主成分得分詳見表10。從得分表中可以直觀看到,樹莓品種Heritage、meeker、Rideau其得分落在PC1較高的正向區(qū)間,表明這三個品種樹莓抗氧化水平高,也與Aprea E[30-31]等報道樹莓中酚酸等酚類化合物含量相似,這些成分具有保護心臟、抗氧化和抗炎等作用。Creston、Festival、Nova這三個品種得分落在PC1較高的負向區(qū)間,說明其這三個品種樹莓抗氧化水平低。

表10 酚類物質(zhì)與抗氧化指標主成分分值Table 10 Scores of main components of phenols and antioxidant index

2.4 不同種類樹莓果實酚類物質(zhì)和抗氧化能力聚類分析

圖2顯示15個品種樹莓酚類物質(zhì)與抗氧化能力的聚類分析結(jié)果,當(dāng)分類距離為5.00時,可將這15個品種樹莓酚類物質(zhì)與抗氧化能力劃分為兩大類,Ⅰ類為4、5、8、14、1、3號,品種分別為Willamettea、美國22、Zeva R、Heritage、Rideau、meeker這六個品種。根據(jù)差異顯著性分析和聚類分析可知,這六個品種樹莓抗氧化活性強的品種,其果色多為偏深紅色。這與蘇澤春[19]等報道相似,樹莓果色深黑或者深紅,聚類單獨一類,此類果實抗氧化能力強,適合加工。Ⅱ類為其余剩下九個品種樹莓,這九個樹莓品種的抗氧化能力比較低,其果色多為亮紅色或者淺紅。

圖2 15個品種樹莓果實酚類物質(zhì)與抗氧化能力聚類分析樹狀圖Fig.2 Cluster analysis of phenolics and antioxidant capacity of 15 varieties of raspberry fruits

3 結(jié)論

本研究系統(tǒng)分析了15個品種樹莓果實品質(zhì)指標以及抗氧化能力指標,建立了樹莓不同品種間品質(zhì)指標和抗氧化能力系統(tǒng)分析數(shù)據(jù),全面檢測和對比了不同品種樹莓果實品質(zhì)指標,篩選出Heritage樹莓品種具有果實品質(zhì)指標優(yōu)良、抗氧化能力強的特點,在遼寧地區(qū)本品種屬于秋季果,可以作為該地區(qū)樹莓栽種、保鮮和長期貯藏優(yōu)選品種。為該地區(qū)樹莓設(shè)施栽培和品種選育以及保鮮貯藏提供一定數(shù)據(jù)支持和指導(dǎo)。