黑果腺肋花楸的遺傳多樣性與功效成分以及高附加值衍生產(chǎn)品的開發(fā)

施林燕，湯佳蕾，張占兵

（1.常州毅博生物科技有限公司，江蘇 常州 213000；2.張家口禾久農(nóng)業(yè)開發(fā)集團有限公司，河北 張家口 076250）

黑果腺肋花楸（Aronia Berry，Chokeberry） 又稱野櫻莓、墨楸、不老莓，為落葉灌木，薔薇科，原產(chǎn)于北美洲東部的濕樹林和沼澤，自18 世紀中期從美國出口到俄羅斯后，直到20 世紀末才進一步傳播到歐洲其他地區(qū)，目前在東歐國家如波蘭、德國、芬蘭等有大量種植和加工利用。

黑果腺肋花楸品種資源豐富，分別適用于食用、藥用和園林綠化等。目前，黑果腺肋花楸主要作為水果加工原料，用于制作果汁、果醬和果酒等[1]。黑果腺肋花楸果實具有良好的保健作用，果實及其提取物對心臟病、高血壓等心腦血管疾病具有特殊的療效。20 世紀黑果腺肋花楸在（前） 蘇聯(lián)和東歐一些國家開始流行，其提取物被用于生產(chǎn)糖漿和膳食補充劑[2]。黑果腺肋花楸樹形小而美觀，一年四季皆宜觀賞，是集觀賞花、葉、果等價值于一體的珍貴花灌木，在歐美地區(qū)廣泛應用于園林綠化。

在歐美許多國家，黑果腺肋花楸的產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)相當完善。而我國由于引種歷史短，黑果腺肋花楸市場品種雜亂，對黑果腺肋花楸的認知程度還遠遠不夠。對黑果腺肋花楸的活性成分與功效作用，遺傳背景對功效成分的影響，以及引種優(yōu)勢進行介紹，旨為黑果腺肋花楸的開發(fā)推廣提供幫助。

1 黑果腺肋花楸的主要生物活性成分

黑果腺肋花楸果實中含有大量的活性成分，這些活性成分具有較強的抗氧化、消炎、抗菌、抗疲勞和延緩衰老等作用，能用于食品加工及藥物開發(fā)，具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值，得到了醫(yī)藥行業(yè)和食品加工行業(yè)的青睞[3]。

黑果腺肋花楸中的主要活性成分為多酚。多酚是植物性食品的常見成分，也是非常重要的抗氧化劑。水果、蔬菜、全谷物以及其他類型的食品和飲料（如茶、巧克力和葡萄酒） 是多酚的重要來源。黑果腺肋花楸中多酚含量很高，其總多酚含量與黑加侖相當，是黑莓的2～4 倍、藍莓的4 倍、覆盆子的3～8 倍、草莓的10 倍以上。與黑果腺肋花楸果汁或果實相比，黑果腺肋花楸果渣中酚類物質含量最高，果渣中的多酚平均含量較漿果高5 倍[4]。

1.1 類黃酮

類黃酮類化合物為多酚類化合物，廣泛存在于水果和蔬菜中。類黃酮的生物和藥理學功效包括抗氧化、抗癌、抗病毒、抗菌、護心、護肝等。黑果腺肋花楸果實的類黃酮亞群主要以花青素、原花青素、黃酮醇和黃烷醇為代表[5]。以槲皮素-3-半乳糖苷和槲皮素-3-葡萄糖苷為主的黃酮醇苷約占總酚類物質含量的10%。與總酚含量相似，黑果腺肋花楸提取物的類黃酮含量也高于藍莓、黑莓、越橘、紅覆盆子、草莓等漿果提取物。

1.1.1 原花青素 原花青素已經(jīng)確定為黑果腺肋花楸中最主要的一類多酚類化合物，含量從0.7%到5.2%不等。黑果腺肋花楸含有B 型原花青素，其主要單體單位是表兒茶素。游離表兒茶素也存在于漿果中，但含量明顯低于多聚原花青素[6]。黑果腺肋花楸中的原花青素在果肉中約占70%，在果皮中約占25%，在果仁中約占5%。

1.1.2 花青素 花青素是黑果腺肋花楸中的第二大酚類化合物，含量為干重的0.6%～2.0%，高于其他漿果[7]。研究發(fā)現(xiàn)，花青素可以改善視力、保護心臟、抗炎、降血糖、防癌，預防心血管疾病，延緩老年人神經(jīng)功能退化[8]。

1.2 酚酸

酚酸是芳香族的次生代謝物。黑果腺肋花楸中酚酸含量豐富，在果實中發(fā)現(xiàn)的2 種主要酚酸是綠原酸和新綠原酸。

2 黑果腺肋花楸主要活性成分的功效

2.1 抗氧化

抗氧化劑是一種能清除自由基的物質。自由基會對人體細胞造成損傷，導致各種慢性疾病，如動脈粥樣硬化、炎癥、癌癥和神經(jīng)性疾病。對自由基清除活性起作用的最重要的化合物是酚類物質。在一些動物試驗中發(fā)現(xiàn)，黑果腺肋花楸中的花青素可以抑制脂質過氧化，并增強抗氧化防御系統(tǒng)酶的活性[9，10]。在人類身體上也發(fā)現(xiàn)了一種抗氧化作用，即：在飲食中補充黑果腺肋花楸汁，可以減輕運動引起的紅細胞氧化損傷[11]。

2.2 抗菌活性

黑果腺肋花楸中酚類化合物的抗菌活性已在體外試驗被證明。國外研究報道，黑果腺肋花楸可以顯著降低由組胺或血清素溶液引起的大鼠爪子腫脹，其抗炎作用明顯強于蘆丁和蘆丁鎂復合物。另一項體內(nèi)試驗結果表明，靜脈注射黑果腺肋花楸提取物對內(nèi)毒素誘導的大鼠具有明顯的抗炎作用[12]。此外，還有研究證明黑果腺肋花楸能抗甲型流感病毒[7]。由于酚含量高，黑果腺肋花楸提取物對小腸也有一定的抗菌作用。根據(jù)歐美及國內(nèi)研究報告，要發(fā)揮黑果腺肋花楸提取物的抗菌效果，每天黑果腺肋花楸花青素的使用量需在36 mg 以上，建議攝入量為36～108 mg/d。

2.3 抗糖尿病

黑果腺肋花楸能有效改善葡萄糖的代謝，因此在治療糖尿病方面是一個很好的選擇。在試驗誘導的糖尿病動物模型中，對黑果腺肋花楸果和葉提取物進行了抗糖尿病活性研究[13]。經(jīng)口給藥6 周后，鏈球菌素誘導的糖尿病大鼠出現(xiàn)了顯著的降糖效果。除動物模型外，在糖尿病患者中也發(fā)現(xiàn)了黑果腺肋花楸果汁的抗糖尿病活性。非胰島素依賴型糖尿病患者每天攝入200 mL 無糖黑果腺肋花楸汁，3 個月后空腹血糖水平明顯降低。由此可見，在糖尿病患者飲食中添加黑果腺肋花楸汁，具有很好的輔助治療作用。

2.4 心肌保護作用

輕度高膽固醇患者持續(xù)6 周以上定時飲用黑果腺肋花楸汁，可以顯著降低血液中總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和三甘油三酯的含量。在心?；颊叩娘嬍持校院诠倮呋ㄩ弊鳛樗☆愃幬镏委煹难a充助劑，心?；颊咝难茱L險標志物顯著減少，收縮壓和舒張壓降低，表明臨床上可以將黑果腺肋花楸用于繼發(fā)缺血性心臟疾病的預防。

2.5 抗誘變和抗癌活性

艾姆斯試驗和姐妹染色單體交換試驗結果表明，從黑果腺肋花楸中分離出的花青素具有抗誘變活性[7]。在體外研究的基礎上，有研究者認為，黑果腺肋花楸汁及其提取物對結腸癌具有抗增殖作用，同時對人乳腺、白血病、結腸、宮頸腫瘤細胞系生長也具有抑制作用。在某些癌癥病例中，黑果腺肋花楸已被成功地用作膳食補充劑[2]。此外，黑果腺肋花楸活性成分還具有抗輻射、保肝、護胃、保護骨骼[14]、預防慢性病[15]等作用。在目前報道的文獻中，尚未發(fā)現(xiàn)黑果腺肋花楸果汁或提取物對人體有害。黑果腺肋花楸悠久的安全食用歷史及其獨特的生物活性，使得人們對黑果腺肋花楸新產(chǎn)品的需求量日益增加。黑果腺肋花楸除了作為傳統(tǒng)食品外，還有多種含有黑果腺肋花楸成分的新產(chǎn)品進入了全球市場。

在我國，由于黑果腺肋花楸屬于新資源食品，暫時未出臺相關的食用標準，因此尚無廠家有這種食品的生產(chǎn)資質。目前國內(nèi)市場售賣的黑果腺肋花楸商品都源自進口，故而市場容量不容小覷，特別是保健食品和功能性食品的市場前景良好。

3 遺傳背景及品種對黑果腺肋花楸功效成分的影響

黑果腺肋花楸雖然源自北美，但在俄羅斯已經(jīng)種植了幾十年。俄羅斯是最早對黑果腺肋花楸進行遺傳育種的國家。Persson 等[16]開展了以俄羅斯人工馴化的黑果腺肋花楸幼苗為基礎的育種項目，結果表明，野生種群的遺傳變異水平較人工馴化品種高得多。因此，有必要通過引進野生黑果腺肋花楸品種來擴大遺傳的物質基礎。野生黑果腺肋花楸基因型是其生物多樣性的重要來源，具有用于水果生產(chǎn)和育種的巨大潛力[17]。染色體倍數(shù)對腺肋花楸多酚和花青素含量的影響也有研究報道。李建勛[18]對黑果腺肋花揪四倍體與二倍體葉片的抗氧化活性物質進行測定和比較后發(fā)現(xiàn)，黑果腺肋花揪四倍體葉片中的花青素、多酚和總黃酮等活性成分含量均高于二倍體葉片。Mark 等[19]連續(xù)2 a 對野生與栽培黑果腺肋花楸品種中的花青素含量、總酚含量、抗氧化活性進行了觀察和比較，發(fā)現(xiàn)不同基因型腺肋花楸屬的果實水分含量、總酚含量、花青素含量和抗氧化活性等參數(shù)存在明顯的種群差異。還有一些國內(nèi)外學者[20～23]對腺肋花楸不同品種的化學組分和活性成分進行了比較，結果表明，不同栽培品種的活性成分存在差異。但作為抗氧化劑，不同品種的提取物之間差異不顯著。

綜上所述，不同遺傳背景、不同品種的黑果腺肋花楸，其生化特性以及活性成分含量有所差異。因此，需要我們有針對性地對黑果腺肋花楸進行篩選和引種，分別針對其食用、藥用以及園林綠化等作用，按需引種栽培。

4 黑果腺肋花楸的地域種植優(yōu)勢

我國的黑果腺肋花楸引種栽培歷史可以追溯到20 世紀90 年代。2000 年以后，我國逐漸從美國、波蘭和日本等大量引進黑果腺肋花楸優(yōu)良品種，并在遼寧、吉林、黑龍江、山東和河北等多個省份大面積種植[24]。

以河北省張家口市為例，黑果腺肋花楸具有4 個方面的種植優(yōu)勢。（1） 黑果腺肋花楸適應能力較強，能夠適應張家口地區(qū)惡劣的環(huán)境條件。黑果腺肋花楸具有較強的耐寒能力，其能耐受-40 ℃的低溫，在張家口地區(qū)可以安全越冬；抗旱性也較強，比較適合在降水較少的張家口進行種植；對土壤要求不嚴，能適應從一般到潮濕，從微堿性到酸性的大多數(shù)土壤。（2） 黑果腺肋花楸喜歡光照充足的環(huán)境，而張家口地區(qū)光照充足，全年日照時數(shù)達2 600～3 100 h，非常有利于黑果腺肋花楸的開花、結果，果實品質能夠得到保障。（3） 黑果腺肋花楸幾乎無病蟲害，既降低了種植戶的管理難度，也降低了種植成本。 （4） 黑果腺肋花楸掛果期較長，可以實現(xiàn)一次性采收，降低了管理和儲存費用。

我國自引種以來，相繼完成了繁殖、栽培、區(qū)試等方面的研究。該樹種適應性強、結果早、經(jīng)濟價值高，無論是作為食用、藥用，還是作為退耕還林、園林綠化應用，都具有廣闊的市場前景。今后應加大黑果腺肋花楸推廣種植力度，并不斷開發(fā)研究高附加值產(chǎn)品，使其價值得到充分利用。

5 存在問題與解決方案

5.1 存在問題

黑果腺肋花楸在食用、藥用、園林生態(tài)等領域都具有很高的應用價值，是不可多得的經(jīng)濟作物。目前很多種植戶看到了黑果腺肋花楸潛在的商業(yè)價值和發(fā)展?jié)摿?，開始引入和種植黑果腺肋花楸。在此過程中，盲目引種和栽培導致了很多問題[25]。首先是盲目引種。種植戶沒有區(qū)分黑果腺肋花楸各種類的差別，盲目地將各種類的黑果腺肋花楸混在一起種植和銷售。國內(nèi)黑果腺肋花楸品種混雜，不能集中和有針對性地管理，成本回收慢，導致種植失敗。其次是種植技術跟不上。這也是阻礙黑果腺肋花楸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因。因為黑果腺肋花楸生長適應范圍廣，病蟲害少，種植戶和研究人員都忽略了種植技術的重要性?，F(xiàn)在的管理模式還以小作坊式為主，未能因地制宜，對黑果腺肋花楸繁育和種植技術的研究也不多，導致黑果腺肋花楸產(chǎn)量和品質不能有效提升。目前國內(nèi)黑果腺肋花楸產(chǎn)業(yè)以種植業(yè)為主，相應的加工產(chǎn)業(yè)很少，每年的產(chǎn)出主要靠客商的收購，黑果腺肋花楸的價值得不到充分利用，經(jīng)濟效益也無法體現(xiàn)出來。

5.2 解決方案

為了使黑果腺肋花楸在我國能夠健康可持續(xù)地發(fā)展，有必要對目前的種植和管理模式采取積極有效的措施。首先，需要對種植者的種植技術與管理方法進行科學培訓和定期指導，以便根據(jù)不同地域、環(huán)境和氣候條件采取相適應的種植技術，促進苗木健康生長，提高果實得收率。其次，需要科學引種，確認種質遺傳背景和相關特性的差異，因地制宜進行培育和栽種，使得黑果腺肋花楸能在我國得到可持續(xù)的發(fā)展。第三，需要擴大宣傳力度，提高廣大群眾對黑果腺肋花楸活性成分及功效的認知度，同時也需要提高黑果腺肋花楸的深加工開發(fā)力度。這樣既可以有效延伸產(chǎn)業(yè)鏈，也能使黑果腺肋花楸的價值得到充分利用和發(fā)揮。