中國(guó)特有植物歐李不同種質(zhì)果肉中多酚含量和總抗氧化活性差異及其聚類分析

李宗朔，吳大勇，顧金瑞，王 瑩，曹美琪，李衛(wèi)東

(1. 北京師范大學(xué)良鄉(xiāng)附屬中學(xué)，北京102488；2. 北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，北京 102488)

歐李[Cerasushumilis(Bge.) Sok.]屬于薔薇科櫻屬小灌木，為中國(guó)特有植物，國(guó)外沒有這種物種。歐李具有抗寒、耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性強(qiáng)等特性，生態(tài)價(jià)值較高[1-2]。其果實(shí)色艷、風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富，也具有較強(qiáng)的保健功能[3-4]，果肉中鈣和鐵的含量較高，是天然補(bǔ)鈣、鐵水果，因此又稱“鈣果”[3]。歐李種仁為郁李仁藥材的主要來源，已有2 000多年的藥用歷史。歐李植物株叢矮，花團(tuán)錦簇，香味濃郁，形似櫻花，春觀花，秋賞果，是理想的觀賞綠化樹種。因此，歐李集果、藥材、花等綜合開發(fā)利用于一身，其生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益完美結(jié)合的開發(fā)模式前景廣闊。

歐李作為第三代功能水果的典型代表，其果實(shí)中富含多酚物質(zhì)。許多研究發(fā)現(xiàn)，多酚物質(zhì)對(duì)自由基有較強(qiáng)捕捉能力，能夠顯著清除自由基和淬滅活性氧，是最有效的天然抗氧化劑來源[5]。李歐等[6]對(duì)3個(gè)紅色果實(shí)歐李品種的研究表明，其果肉中多酚含量高達(dá)11.4 mg/g鮮重，并且多酚含量在3個(gè)品種間存在顯著差異。歐李果實(shí)有紫紅、紅色、黃色等顏色之分，不同顏色果實(shí)之間多酚含量存在差異嗎？不同種質(zhì)之間多酚含量到底差異有多大？其遺傳多樣性如何？能從眾多歐李種質(zhì)中篩選出高含量高活性的類型嗎？這些問題目前都不清楚。

本研究以不同來源不同顏色的30份歐李種質(zhì)為研究對(duì)象，檢測(cè)果肉中多酚含量以及總抗氧化活性，分析不同省區(qū)來源、不同顏色種質(zhì)間的差異，并聚類分析劃分不同類型，進(jìn)而篩選出高多酚含量的種質(zhì)類型，為下一步的新品種育種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

2017年7—9月，不同種質(zhì)歐李果實(shí)采取自北京西山試驗(yàn)林場(chǎng)歐李試驗(yàn)基地，歐李種質(zhì)來源、果實(shí)成熟時(shí)間、果實(shí)顏色見表1。所采集的每份種質(zhì)果實(shí)樣品重復(fù)3次，每次重復(fù)250 g。果實(shí)樣品采集后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，液氮速凍，然后貯存在-40℃低溫冰柜中，待測(cè)。

1.2 方法

樣品提取：參照李歐等[6]的方法稍作調(diào)整，使用超聲提取。樣品每3克加入30 mL含0.1%鹽酸的40%乙醇水溶液做提取液，40℃下超聲提取30 min，5000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，倒出上清液。相同條件下離心渣再加入15 mL提取液重復(fù)提取一次。合并兩次上清液，用50 mL容量瓶定容。

多酚含量測(cè)定：采用Folin-Ciocalteu(FC)法，參照李歐等[6]的方法，稍作修改。取提取液0.1 mL，再加入FC 試劑0.2 mL，混勻后，室溫下靜置反應(yīng)3～4 min，再加入1.0 mL 質(zhì)量濃度10% Na2CO3溶液，最后加入蒸餾水至8 mL體積，搖勻后置于35℃恒溫水浴中反應(yīng)1 h；同時(shí)以蒸餾水代替樣品作做試劑空白，再670 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線以沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制，精密吸取0.904 3 mg/mL沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)液，30 μL、40 μL、50 μL、60 μL、70 μL、80 μL于試管中，后續(xù)步驟同上。以含量(mg)對(duì)吸光度(A)進(jìn)行直線回歸，得回歸方程：y=12.945x+0.033，R2=0.999 8。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總酚含量，以每克鮮樣中含有的沒食子酸毫克數(shù)計(jì)。

總抗氧化活性測(cè)定：采用試劑盒(南京建成生物工程研究所，貨號(hào)：A015)，按照說明書的方法測(cè)定總抗氧化活性(T-AOC)。單位定義：在37℃時(shí)，每分鐘每毫升提取液使反應(yīng)體系的吸光度值每增加0.01時(shí)，為一個(gè)總抗氧化能力單位。

表1 不同來源的歐李種質(zhì)特性

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種質(zhì)歐李果肉中多酚含量差異及其變異系數(shù)

不同來源的歐李種質(zhì)果肉中多酚含量差異較大，種質(zhì)間的變異系數(shù)也較大。多酚含量范圍從2.7～7.2 mg/g鮮重(圖1)，最大值出現(xiàn)在內(nèi)蒙古自治區(qū)正藍(lán)旗種質(zhì)，最小值為陜西省黃龍縣，最大值是最小值的2.7倍。不同歐李種質(zhì)果肉中多酚的平均含量為4.1 mg/g鮮重，其變異系數(shù)為27.7%(圖2)。

圖1 不同種質(zhì)歐李果肉中多酚含量

圖2 不同種質(zhì)歐李果肉中多酚含量和總抗氧化活性的變異系數(shù)

2.2 不同種質(zhì)歐李果肉中總抗氧化活性差異及其變異系數(shù)

不同來源的歐李種質(zhì)果肉中總多抗氧化活性差異較大，種質(zhì)間的變異系數(shù)也較大。總抗氧化活性范圍從4 070～9 079 U/ g鮮重(圖3)，最大值出現(xiàn)在內(nèi)蒙古自治區(qū)正藍(lán)旗種質(zhì)，最小值為河北省盧龍縣，最大值是最小值的2.2倍。不同歐李種質(zhì)果肉中平均總抗氧化活性為6 766 U/ g鮮重，其變異系數(shù)為20.3%(圖2)。

2.3 不同省區(qū)來源的歐李種質(zhì)果肉中多酚含量和總抗氧化活性變化特點(diǎn)

不同省區(qū)來源的歐李種質(zhì)果肉中多酚含量和總抗氧化活性差異較大(表2)。多酚平均含量以來自河南省和內(nèi)蒙古自治區(qū)為最高，分別為5.0 mg/g鮮重和4.9 mg/g鮮重，最低為河北省(3.2 mg/g鮮重)。多酚含量變異系數(shù)以陜西省為最高，達(dá)39.2%。

圖3 不同種質(zhì)歐李果肉中總抗氧化活性

總抗氧化活性以來自河南省和內(nèi)蒙古自治區(qū)為最高，分別為7 732 U/ g鮮重和7 705 U/ g鮮重，最低為河北省(5 843 U/ g鮮重)?？偪寡趸钚宰儺愊禂?shù)以北京為最高，達(dá)25.7%(表2)。

表2 不同省區(qū)歐李種質(zhì)果肉中多酚含量和總抗氧化活性變化特點(diǎn)

2.4 不同顏色歐李種質(zhì)果肉中多酚含量和抗氧化活性變化特點(diǎn)

不同顏色歐李種質(zhì)果肉中多酚含量和總抗氧化活性差異較大(表3)。多酚平均含量由高到低順序?yàn)椋鹤霞t>紅色>黃色>淺紅，4種顏色分別為4.5 mg/g鮮重、4.2 mg/g鮮重、4.0 mg/g鮮重、3.4 mg/g鮮重。多酚含量變異系數(shù)以紫紅色為最高，達(dá)37.5%，淺紅為最低(17.8%)。

總抗氧化活性以紅色為最高，達(dá)7295 U/ g鮮重，淺紅色種質(zhì)為最低(5880 U/ g鮮重)?？偪寡趸钚宰儺愊禂?shù)以黃色和紫紅色為最高，達(dá)23.8%和22.1%(表3)。

表3 不同顏色歐李種質(zhì)果肉中多酚含量和總抗氧化活性變化特點(diǎn)

2.5 不同種質(zhì)歐李果肉中多酚含量與總抗氧化活性的相關(guān)性分析

將不同種質(zhì)歐李果肉中多酚含量與總抗氧化活性進(jìn)行相關(guān)性分析，其結(jié)果如圖4所示。圖4表明，多酚含量與總抗氧化活性關(guān)系的線性方程為：y= 88.685x+315.21，r= 0.73**，說明歐李果肉的總抗氧化活性與多酚含量密切相關(guān)。

圖4 不同種質(zhì)歐李果肉中多酚含量和總抗氧化活性的關(guān)系

2.6 聚類分析

基于多酚含量和總抗氧化活性，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖5。30份歐李種質(zhì)劃分為3個(gè)類型，每個(gè)類型多酚含量和總抗氧化活性見表4。圖5和表4表明：(1)高含量高活性類型，包括種質(zhì)1、2、11、22、24、27、28，多酚含量和總抗氧化活性分別為5.5 mg/g鮮重和8634 U/ g鮮重；(2)中含量中活性類型，包括種質(zhì)3、5、6、7、8、12、14、16、18、20、23、25、30，多酚含量和總抗氧化活性分別為3.9 mg/g鮮重和6929 U/ g鮮重；(3)低含量低活性類型，包括種質(zhì)4、9、10、13、15、17、19、21、26、29，多酚含量和總抗氧化活性分別為3.3 mg/g鮮重和5247 U/ g鮮重。

3 討 論

(1) 歐李果肉中富含多酚，具有較強(qiáng)的抗氧化活性

在本研究中，30份歐李種質(zhì)果肉中多酚含量范圍2.7～7.2 mg/g鮮重，平均值為4.1 mg/g鮮重，比大多數(shù)水果含量都高，具有較高的抗氧化活性。多數(shù)水果諸如蘋果、梨、李、草莓、白葡萄、黑葡萄多酚含量都在0.76～3.55 mg/g鮮重之間[7]。與歐李親緣關(guān)系近的酸櫻桃和甜櫻桃多酚含量分別為0.74～7.54 mg/g鮮重和0.44～0.88 mg/g鮮重[8-9]。黑莓多酚含量范圍為3.81～5.85 mg/g鮮重，克羅地亞樹莓含量3.54～4.83 mg/g鮮重[10]。藍(lán)莓多酚含量范圍1.35～2.80 mg/g鮮重[11]，可見歐李果肉中多酚含量遠(yuǎn)高于藍(lán)莓。大量研究表明，多酚物質(zhì)被證明是最有效的天然抗氧化劑，有抗心血管疾病、抗衰老、抗癌等多種生理活性功能。歐李果肉中多酚含量高，其在保健食品和藥品生產(chǎn)方面極具開發(fā)潛力。

圖5 不同種質(zhì)歐李聚類分析

表4 三種歐李種質(zhì)類型果肉中多酚含量和總抗氧化活性

(2) 不同歐李種質(zhì)間果肉中多酚含量和總抗氧化活性差異較大，具有豐富的遺傳多樣性

不同歐李種質(zhì)間果肉中多酚含量和總抗氧化活性差異較大，兩者的變異系數(shù)都在20%以上，表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性。張小燕等[12]對(duì)30個(gè)單株的成熟新疆野蘋果的研究表明，新疆野蘋果中的多酚含量顯著高于栽培蘋果品種紅星，并且其變異系數(shù)在36.1%以上，遺傳多樣性極為豐富。歐李種質(zhì)豐富的遺傳多樣性為其新品種選育奠定了基礎(chǔ)。

此外，歐李種質(zhì)間果肉中多酚含量和總抗氧化活性與不同來源、不同顏色有關(guān)，以內(nèi)蒙古、河南來源為主，選擇深色的歐李種質(zhì)，更利于高含量高活性種質(zhì)的篩選。

(3) 聚類分析篩選出了優(yōu)良種質(zhì)，為高含量高活性育種奠定了基礎(chǔ)

基于果肉中多酚含量和總抗氧化活性，通過聚類分析將30份歐李種質(zhì)劃分為3個(gè)類型，篩選出了7份高含量高活性類型的優(yōu)良種質(zhì)。本研究認(rèn)為，從營(yíng)養(yǎng)、保健、醫(yī)療等方面考慮，多酚含量較高的歐李種質(zhì)類型一方面可作為歐李品質(zhì)改良的重要資源，另一方面從果實(shí)中直接大量提取所需的酚類化合物，對(duì)于歐李新品種選育、果實(shí)品質(zhì)的提高以及功能性食品的開發(fā)等方面都具有重要的意義。