廣西主栽桑樹品種的桑枝營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能評價

吳婧婧　陸春霞　董桂清　梁貴秋　周曉玲　譚汪英　黃振勇　吳軍

摘要：[目的]評價廣西不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能，篩選出營養(yǎng)型或保健型的桑樹品種資源，以推動廣西蠶桑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。[方法]測定廣西蠶區(qū)12個主栽桑樹品種桑枝的基本營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（總黃酮、總生物堿、多酚、多糖），通過隸屬函數(shù)分析和主成分因子分析對桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能進行綜合評分，并采用類平均聚類法進行聚類分析。[結(jié)果]在桑枝營養(yǎng)品質(zhì)方面，12個桑樹樣品中以桂桑優(yōu)62的綜合評分值（Di）最高（2.309），強桑1號次之，7862×94168的最低（-1.598）；聚類分析結(jié)果表明，供試的12個桑樹樣品可初步劃分為四大類：桂桑優(yōu)62可作為食品加工和菜用兼用品種（第1類），強桑l號、農(nóng)桑14和果大10可作為飼料加工品種（第Ⅱ類），桂桑優(yōu)12、試11×93251和7862×94168可作為兼用備選品種（第1II類），桑特優(yōu)1號、粵桑11號、倫40、沙2x倫109和桑特優(yōu)2號可作為菜用品種（第Ⅳ類）。在桑枝保健功能方面，12個桑樹樣品中以粵桑11號的Di最高（3.204），沙2×倫109次之，農(nóng)桑14的最低（-2.337）；聚類分析亦可將供試的12個桑樹樣品初步劃分為四大類：第Ⅰ類為黃酮和多糖類兼用型保健品種（粵桑11號），第Ⅱ類為生物堿和多酚類兼用型保健品種（桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62和農(nóng)桑14），第Ⅲ類為生物堿和黃酮類兼用型保健品種（桑特優(yōu)2號和試11×93251），第Ⅳ類為兼用備選品種（果大10、7862×94168、桑特優(yōu)1號、強桑l號、沙2×倫109和倫40）D[結(jié)論]依據(jù)桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能，可將廣西蠶區(qū)12個主栽優(yōu)良桑樹品種分別分成四大類。在實際生產(chǎn)應用中，應根據(jù)不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能特性予以綜合開發(fā)利用，促進廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

關鍵詞：桑枝；營養(yǎng)品質(zhì)；保健功能；隸屬函數(shù)分析；主成分分析；聚類分析

0引言

[研究意義]廣西擁有豐富的桑樹資源，隨著我國東桑西移工程在廣西的成功實踐，桑蠶產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成具有較大影響力的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，截至2016年廣西蠶繭總量持續(xù)領跑全國12年，廣西全區(qū)桑園面積達20.67萬ha。桑樹資源中以桑枝產(chǎn)量較高，成林桑園年均產(chǎn)桑枝18.00-22.50 t/ha。據(jù)統(tǒng)計，廣西年產(chǎn)桑枝372.06萬-465.07萬t。因此，研究分析廣西不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)成分和保健活性成分，既可為營養(yǎng)型或保健型桑樹品種的選擇提供參考依據(jù)，又能促進桑枝綜合利用及推進廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。[前人研究進展]目前，已有諸多學者對桑枝的食用成分和保健成分進行評價分析，一致認為桑枝的營養(yǎng)成分適合開展多元綜合利用（劉剛等，2008；孫波等，2015；許楠等，2015），包括食品加工、菜肴烹制、飼料加工和食用菌培養(yǎng)基配制等。桑枝富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、木質(zhì)素等營養(yǎng)成分，桑枝切片晾干后，經(jīng)蒸熱發(fā)酵并烘干可加工成桑枝茶（鄒紅強和潘琦，2013）；桑枝的多種營養(yǎng)成分適合制成桑枝屑用于食用菌栽培（劉剛等，2008）。羅太明等（2011）對桑枝屑與雜木屑、玉米芯等5種培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分進行比較分析，發(fā)現(xiàn)桑枝屑的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、碳水化合物及灰分含量均高于其他培養(yǎng)基，因此桑枝可作為營養(yǎng)基質(zhì)添加于動物飼料中。王永昌等（2016）對不同產(chǎn)地桑枝莖葉的營養(yǎng)成分進行分析，并通過代謝試驗評定四川白鵝對其養(yǎng)分的利用率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)桑枝莖葉粗蛋白灰分含量高，鈣多磷少，可采取合理工藝手段以增加桑枝莖葉營養(yǎng)成分的利用率。生物堿、多糖是降血糖和抑制血脂升高的作用成分；多酚能清除自由基，具有抗衰老、防治腫瘤及增加機體免疫力等功能（賈洋洋等，2016）；黃酮類成分則具有清除機體超氧離子自由基的生理活性，可防止動脈硬化、降低血壓和抗衰老等（梁貴秋等，2015，2016）。桑枝中富含桑色素、桑酮、二氫桑色素等黃酮類成分（廖森泰等，2007）。張作法和時連根（2008）對不同品種桑枝進行多糖和多酚類物質(zhì)含量檢測，發(fā)現(xiàn)桑枝多糖含量較高，且提取獲得的多酚類物質(zhì)具有良好的抗氧化活性；李平平等（2014）對云南蠶區(qū)33份桑樹種質(zhì)資源的桑枝總黃酮含量進行測定，比較得出長穗桑種地方品種普洱8的桑枝總黃酮含量最高，適合作為黃酮類保健型桑樹品種予以開發(fā)利用；陳依鍵（2016）研究發(fā)現(xiàn)，桑枝總生物堿片對2型糖尿?。駸崂⒆C）患者的癥候、HbAlc、FPG、lhPBG、2hPBG和血脂均具有明顯的改善作用；郭福團等（2016）研究表明，桑枝多糖對糖尿病小鼠腎臟損害有一定的保護作用，其作用機制可能與增加腎皮質(zhì)中SIRTl、FOX01的蛋白表達及組織的抗氧化能力有關。[本研究切入點]廣西桑園面積雖居全國第一，但蠶桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對滯后，因此，探索廣西桑樹資源的營養(yǎng)價值和保健價值，更好地發(fā)揮桑樹資源優(yōu)勢，對促進廣西桑樹產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展和幫助農(nóng)民脫貧致富具有重大意義。[擬解決的關鍵問題]對廣西蠶區(qū)主栽優(yōu)良桑樹品種的桑枝進行營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（總黃酮、總生物堿、多酚、多糖）檢測及對比分析，篩選出營養(yǎng)型或保健型的桑樹品種資源，以推動廣西蠶桑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試桑樹品種共12個，分別為桂桑優(yōu)12、桑特優(yōu)1號、桑特優(yōu)2號、桂桑優(yōu)62、粵桑11號、7862×94168、試11×93251、強桑1號、果大10、沙2×倫109、農(nóng)桑14和倫40，均由廣西蠶業(yè)科學研究院提供。12個桑樹品種的種植時間為2013年3月，桂桑優(yōu)12、桑特優(yōu)1號、桑特優(yōu)2號、桂桑優(yōu)62、粵桑11號、7862×94168、試11×93251、沙2×倫109的種植規(guī)格為寬行0.80 m+窄行0.40 m、株距0.15 m，每行種植267株；強桑1號、果大10、農(nóng)桑14、倫40的種植規(guī)格為行距1.20 m、株距0.30 m，每行種植67株。

1.2材料預處理

桑枝樣品采摘時間為2016年3月3 1日，采摘桑樹枝條的中段部位。將桑枝切片后于50℃下烘干，粉碎后過60目篩備用。

1.3桑枝營養(yǎng)成分和活性成分測定

1.3.1營養(yǎng)成分測定 灰分含量采用灼燒一稱重計算法（GB 5009.4-2010）進行測定；水分含量采用直接干燥法（GB 5009.3-2010）進行測定；總酸含量采用酸堿滴定法（GB/T 12456-2008）進行測定；可溶性固形物含量采用折射儀法（GB/T 12295-1990）進行測定；粗蛋白含量采用凱氏定氮法（GB 5009.5-2010）進行測定。

1.3.2保健活性成分測定 總黃酮測定采用三氯化鋁與黃酮類物質(zhì)酚羥基結(jié)合成絡合物的分光光度計比色法，首先配制蘆丁標準溶液，繪制標準曲線，然后于420 nm波長處測定吸光值，總黃酮以蘆丁的質(zhì)量分數(shù)計，以確定樣品中的總黃酮含量（NY/T1295-2007）?？偵飰A測定采用分光光度計法，以鹽酸小檗堿為對照品測定總生物堿含量，首先配制鹽酸小檗堿標準溶液，繪制標準曲線，然后于421 nm波長處測定吸光值，總生物堿含量以鹽酸小檗堿的質(zhì)量分數(shù)計，以確定樣品中的總生物堿含量（劉秀萍等，2011；程彬等，2015）。多酚測定采用福林酚法（Folin-Ciocalteu）測定，配制沒食子酸標準溶液，并繪制標準曲線，于765 nm波長處測定吸光值，多酚含量由沒食子酸的質(zhì)量計，以確定樣品中的多酚含量（沈維治等，2014）。多糖測定采用多糖在硫酸作用下生成糖醛衍生物與苯酚反應的比色法進行測定，配制葡萄糖標準溶液，并繪制標準曲線，于490 nm波長處測定吸光值，多糖含量以葡萄糖的質(zhì)量分數(shù)計，以確定樣品中的多糖含量（NY/T 1676-2008）。

1.4統(tǒng)計分析

采用SPSS 21.0和Excel 2007對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。營養(yǎng)品質(zhì)評價和保健品質(zhì)評價采用劉軍等（2011）的方法計算各指標的隸屬函數(shù)值[U（X1）]，同時采用主成分分析和聚類分析對不同品種的桑枝營養(yǎng)和保健品質(zhì)進行綜合評價（曾小玲等，2010）。

式中，Xj表示第j個指標值，Xmin表示第j個綜合指標的最小值，Xmax示第j個綜合指標的最大值，Wj表示第j個綜合指標的權(quán)重值，Pj為供試材料第廣個公因子的貢獻率，Di為供試材料的綜合評分值。

2結(jié)果與分析

2.112個桑樹品種桑枝的基本營養(yǎng)成分比較

2.1.1營養(yǎng)成分分析結(jié)果 由表1可知，12個桑樹品種桑枝的水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)和可溶性固形物含量及糖酸比存在不同程度的差異。桑枝水分含量介于72.543%-78.411%，平均值76.071%，變異系數(shù)2.590%；桑枝灰分含量介于4.938%-6.687%，平均值5.748%，變異系數(shù)8.825%；桑枝脂肪含量介于0.993%-2.116%，平均值1.453%，變異系數(shù)27.490%；桑枝蛋白質(zhì)含量介于4.675%-7.060%，平均值5.799%，變異系數(shù)13.254%；桑枝可溶性固形物含量介于0.368%-0.751%，平均值0.501%，變異系數(shù)18.801%；桑枝糖酸比介于1.521-2.408，平均值1.893，變異系數(shù)15.607%。

2.1.2營養(yǎng)成分的因子分析結(jié)果 營養(yǎng)成分作為桑枝品質(zhì)一個綜合指標，可采用模糊數(shù)學的隸屬函數(shù)值[U（Xj）]表示。由表2可知，各營養(yǎng)成分間存在不同程度的相關性，且個別指標問存在顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）的相關性。其中，灰分與蛋白質(zhì)呈極顯著負相關，可溶性固形物與蛋白質(zhì)、糖酸比呈顯著正相關。不同營養(yǎng)成分對品質(zhì)綜合評分所起的作用也不同，因此需綜合評價各營養(yǎng)成分對桑枝營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成的貢獻率。由表3可知，從6項營養(yǎng)成分指標中提取兩個公因子（特征根>1.000），獲得各項營養(yǎng)指標的方差貢獻率、累積方差貢獻率和因子載荷矩陣。兩個公因子的累積方差貢獻率為70.337%，其中，第一主成分絕對值較大的特征向量為灰分、蛋白質(zhì)和可溶性固形物3個指標，起主要作用，方差貢獻率為40.417%；第二主成分絕對值較大的特征向量為糖酸比（起主要作用），方差貢獻率為29.920%。通過因子分析，得到各桑枝樣品營養(yǎng)品質(zhì)的公因子分值及相應的公因子貢獻率，以公式（3）計算得出12個桑枝樣品的營養(yǎng)品質(zhì)綜合評分值（Di），其數(shù)值越大，表明桑枝營養(yǎng)綜合品質(zhì)越優(yōu)，詳細結(jié)果見表4。其中，以桂桑優(yōu)62的Di最高（2.309），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)；強桑1號次之；7862×94168的最低（-1.598），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最劣。

依據(jù)隸屬函數(shù)值[U（Xj）]，通過基于歐式距離的樣本進行不同桑枝營養(yǎng)品質(zhì)性狀聚類分析，結(jié)果顯示，可將供試材料分為四大類（圖1）。第1類由桂桑優(yōu)62構(gòu)成，主要表現(xiàn)為蛋白質(zhì)、可溶性固形物和糖酸比較高，可用于食品加工和菜用；第Ⅱ類由強桑1號、農(nóng)桑14和果大10構(gòu)成，主要表現(xiàn)為脂肪、蛋白質(zhì)較高，可用于飼料加工；第Ⅲ類由桂桑優(yōu)12、試11×93251和7862×94168構(gòu)成，表現(xiàn)為水分、蛋白質(zhì)、可溶性固形物含量適中，可作為兼用備選品種；第Ⅳ類由桑特優(yōu)1號、粵桑11號、倫40、沙2×倫109和桑特優(yōu)2號構(gòu)成，主要表現(xiàn)為脂肪含量較低，灰分較低，糖酸比較高，可作為食品菜予以開發(fā)利用。

2.2 12個桑樹品種桑枝的生物活性成分比較

2.2.1生物活性成分分析結(jié)果 由表5可知，12個桑樹品種桑枝的黃酮、總生物堿、多酚和多糖存在不同程度的差異。桑枝黃酮含量介于0.705-2.704 mg/g，平均值1.235 mg/g，變異系數(shù)47.305%；桑枝總生物堿含量介于0.041-0.152 mg/g，平均值0.07 1 mg/g，變異系數(shù)42.793%；桑枝多酚含量介于1.918-6.987 mg/g，平均值3.497 mg/g，變異系數(shù)45.393%；桑枝多糖含量介于0.891-8.638 g/100 g，平均值3.858g/100 g，變異系數(shù)59.635%。

2.2.2生物活性成分的因子分析結(jié)果 由表6可知，各生物活性成分問存在不同程度的相關性，其中多糖與黃酮、多酚呈顯著相關。通過因子分析綜合評判桑枝的保健品質(zhì)，由表7可知，從4項保健成分指標中提取1個公因子（特征根>1.000），獲得各項保健指標的方差貢獻率、累積方差貢獻率和因子載荷矩陣。主成分的累積方差貢獻率為55.827%，其中絕對值較大的特征向量為黃酮、多酚和多糖3個指標，起主要作用。通過因子分析，得到各桑枝樣品保健品質(zhì)的公因子分值及相應的公因子貢獻率，以公式（3）計算得出12個桑枝樣品的保健品質(zhì)綜合評分值（Di），數(shù)值越大，表明桑枝保健綜合品質(zhì)越優(yōu)，詳細結(jié)果見表8。其中，以粵桑11號的D最高（3.204），表明其保健品質(zhì)最優(yōu)；沙2×倫109次之；農(nóng)桑14的最低（-2.337），表明其保健品質(zhì)最劣。

依據(jù)隸屬函數(shù)值[U（Xj）]，通過基于歐式距離的樣本進行不同桑枝保健品質(zhì)性狀聚類分析，結(jié)果顯示，也可將供試材料分為四大類（圖2）。第1類由粵桑11號構(gòu)成，表現(xiàn)為黃酮和多糖含量較高，可用于黃酮和多糖類兼用型保健產(chǎn)品的開發(fā)；第Ⅱ類由桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62和農(nóng)桑14構(gòu)成，表現(xiàn)為生物堿和多酚含量較高，可用于生物堿和多酚類兼用型保健產(chǎn)品的開發(fā)；第Ⅲ類由桑特優(yōu)2號和試11×93251構(gòu)成，表現(xiàn)為生物堿和黃酮含量較高，可用于生物堿和黃酮類兼用型保健產(chǎn)品的開發(fā)；第Ⅳ類由果大10、7862×94168、桑特優(yōu)1號、強桑1號、沙2×倫109和倫40構(gòu)成，表現(xiàn)為各生物活性成分含量適宜，可作為兼用備選品種予以開發(fā)利用。

3討論

在桑樹資源綜合利用中，以針對桑葉營養(yǎng)和保健功能的研究較廣泛。劉軍等（2011）以粗蛋白、可溶性糖和糖酸比為指標，對不同桑葉品種進行優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價。梁貴秋等（2015）對不同種桑葉品種的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)進行綜合評價，篩選出適合桑葉藥食用途的專用品種。至今，有關桑枝營養(yǎng)和保健功能評價的研究相對較少。本研究以廣西蠶區(qū)12個主栽優(yōu)良桑樹品種為對象，對其桑枝進行營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（總黃酮、總生物堿、多酚、多糖）檢測及對比分析，旨在揭示不同來源桑樹品種問存在的營養(yǎng)和保健功能差異，篩選出營養(yǎng)型或保健型開發(fā)利用的桑樹品種，推進廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

在評價桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)時，采用模糊數(shù)學的隸屬函數(shù)值[U（Xj）]表示營養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣性，并進行因子分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12個桑樹樣品中以桂桑優(yōu)62的Di最高（2.309），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)；強桑1號次之；7862×94168的最低（-1.598），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最劣；而聚類分析結(jié)果表明，供試的12個桑樹樣品可初步劃分為四大類：第1類由桂桑優(yōu)62構(gòu)成，可用于食品加工和菜用；第Ⅱ類由強桑1號、農(nóng)桑14和果大10構(gòu)成，可用于飼料加工；第Ⅲ類由桂桑優(yōu)12、試11×93251、7862×94168構(gòu)成，可作為兼用備選品種；第1V類由桑特優(yōu)1號、粵桑11號、倫40、沙2×倫109和桑特優(yōu)2號構(gòu)成，可作為菜用食品予以開發(fā)利用。在評價桑枝的保健品質(zhì)時，采用隸屬函數(shù)值[U（Xj）]衡量保健品質(zhì)的優(yōu)劣性，并進行因子分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12個桑樹樣品中以以粵桑11號的D最高（3.204），表明其保健品質(zhì)最優(yōu)；沙2×倫109次之；農(nóng)桑14的最低（-2.337），表明其保健品質(zhì)最劣。對保健品質(zhì)性狀進行聚類分析，亦可將供試的12個桑樹樣品初步劃分為四大類：第1類由粵桑11號構(gòu)成，可用于開發(fā)黃酮和多糖類兼用型保健產(chǎn)品；第Ⅱ類為桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62和農(nóng)桑14構(gòu)成，可用于開發(fā)生物堿和多酚類兼用型保健產(chǎn)品；第Ⅲ類由桑特優(yōu)2號和試11×93251構(gòu)成，可用于開發(fā)生物堿和黃酮類兼用型保健產(chǎn)品；第Ⅳ類由果大10、7862×94168、桑特優(yōu)1號、強桑1號、沙2×倫109和倫40構(gòu)成，可作為兼用備選品種予以開發(fā)利用。可見，研究分析廣西不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能特性，可為選擇營養(yǎng)型或保健型的桑樹品種提供參考依據(jù)，從而促進廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

4結(jié)論

依據(jù)桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)，可將廣西蠶區(qū)12個主栽優(yōu)良桑樹品種分別聚類分成四大類。在實際生產(chǎn)應用中，應根據(jù)不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)特性予以綜合開發(fā)利用，促進廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。