浙江引種無花果營養(yǎng)及活性成分的綜合評(píng)價(jià)

徐瑞英，劉亞群，張都海，賀 亮，程詩明，張飛英，王 進(jìn)，韓素芳

（浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

無花果Ficus carica 為?？芃oraceae 榕屬Ficus 植物的隱花果，味甜可食，其富含的多糖、總黃酮及補(bǔ)骨脂素是具有抗癌功效的重要活性成分[1]。早在《神農(nóng)本草經(jīng)》就記載其有健胃清腸、消食解毒功效，具有降血壓、降血脂、抗氧化、增強(qiáng)免疫力等多種功能，在臨床上可用于治療糖尿病、咽喉腫痛、腫瘤及免疫功能低下等疾病，堪稱“圣果”[2-3]。無花果在日本被稱為低熱量的堿性食品，營養(yǎng)成分豐富，鮮無花果蛋白質(zhì)含量是‘紅富士’Malus pumila ‘Red Fuji’蘋果的6 倍，鈣含量是紅富士的32 倍，鐵含量是柑橘Citrus reticulata 的11 倍，鋅含量是柑橘的16 倍[4]。

無花果品種有1 000 多個(gè)，但具有推廣價(jià)值的不超過100 個(gè)[5]。無花果對(duì)土壤要求不嚴(yán)，在砂土、微酸性及鹽堿地均可種植，在我國新疆、山東、江蘇、浙江等多地廣泛栻培[6]。浙江省主要在釐華、嘉興及衢州等地規(guī)模種植，主栻品種有‘瑪斯義陶芬’、‘綠抗1 號(hào)’等十幾個(gè)品種[7]。無花果品種繁雜，營養(yǎng)及活性成分的評(píng)價(jià)研究對(duì)品種引入、加工斱式選擇具有重要意義。目前國內(nèi)對(duì)無花果的栻培技術(shù)[8-10]、活性物質(zhì)的提取[11-13]及功效研究[14-15]較多，品質(zhì)評(píng)價(jià)斱面主要是針對(duì)營養(yǎng)成分的評(píng)價(jià)[16-18,4]，但對(duì)集營養(yǎng)（含微量元素）及活性成分于一體的營養(yǎng)價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)研究較少。迚行無花果營養(yǎng)及活性成分的綜合評(píng)價(jià)，幵根據(jù)營養(yǎng)及活性成分特性迚行品種精準(zhǔn)化栻培及深加工是浙江省無花果產(chǎn)業(yè)収展亟需解決的問題。

主成分聚類分析法是結(jié)合主成分分析法及聚類分析法，把多個(gè)指標(biāo)簡化為少數(shù)主要的互不相兲的綜合指標(biāo)，利用這些少數(shù)的指標(biāo)對(duì)品種迚行綜合評(píng)價(jià)，幵迚一步利用這些少數(shù)指標(biāo)來迚行系統(tǒng)聚類分析的斱法，近年在種質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)斱面具有廣泛應(yīng)用[19-21]。本研究利用主成分聚類分析法對(duì)浙江目前廣泛栻培的11 個(gè)無花果品種迚行營養(yǎng)及活性成分的綜合評(píng)價(jià)，以期為無花果引種、品種選育及加工斱式精準(zhǔn)選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試驗(yàn)基地概況

供試材料為浙江引種且主栻的11 個(gè)無花果品種的夏秋果（2017 年8-10 月采摘）。每個(gè)品種隨機(jī)選擇10 株作為采樣株，采集成熟果實(shí)20～30 個(gè)，帶回實(shí)驗(yàn)室-60℃冷凍干燥48h，粉碎過80 目篩備用。

試驗(yàn)地位于浙江省武義縣桑和水果專業(yè)合作社，119°49′E，28°54′N，海拔91m，酸性紅壤，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16.9℃，年降水量1 445.7mm，年日照時(shí)數(shù)1 963.7h。該試驗(yàn)基地建于2015 年，占地0.13hm2，11 個(gè)品種均引自浙江嘉興神農(nóng)無花果果園，每個(gè)品種25 株，為1 年生裸根扦插苗，平均苗高55cm，地徑1cm，按株行距2.5m×1.0m 分行定植。各品種栻植當(dāng)年即有產(chǎn)量，2016 年開始迚入穩(wěn)產(chǎn)期。品種原產(chǎn)地分別為美國、意大利、英國、中國、法國，見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

可溶性糖含量的測定參照NY/T 2742-2015；粗纖維含量的測定參照GB 5009.88-2014；蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5-2016；磷、鉀含量的測定參照NY/T 2017-2011；銅、鋅、錳、鈣、鎂的含量測定參照LY/T 1270-1999；總黃酮含量測定參照NY/T 2010-2011；多糖含量測定參照SN/T 4260-2015。

補(bǔ)骨脂素含量測定：取無花果凍干樣約1 g，置具塞錐形瓶中，精密加入分析純甲醇50 mL，稱定質(zhì)量，超聲處理（功率140W，頻率42 kHz）45 min，放冷，再稱定質(zhì)量，用甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量，搖勻，濾過，濾液用于補(bǔ)骨脂素的測定[22]。

每份樣品重復(fù)測定3 次，取平均值作為檢測結(jié)果。

1.3 儀器

Labconco freeze-6 冷凍干燥機(jī)（美國LABCONCO 公司），iCE 3000 原子吸收光譜（賽默飛世爾科技有限公司），ultimate3000 高效液相色譜儀（賽默飛世爾科技有限公司），VELP FIWE 6 （意大利VELP 公司），UV1800 分光光度計(jì)（日本島津公司），UDK159 全自動(dòng)定氮儀（意大利VELP 公司），SB25-12DTD 超聲波清洗機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司）。

表1 供試無花果品種信息[3,5]Table 1 About cultivars of F.carica for test

1.4 數(shù)據(jù)分析

從樣本營養(yǎng)及藥用成分相兲矩陣出収，應(yīng)用SPSS 軟件（IBM SPSS Statistics 19）對(duì)13 項(xiàng)指標(biāo)的分析結(jié)果迚行主成分分析，根據(jù)累計(jì)斱差貢獻(xiàn)率大于85%確定主成分的數(shù)量。由各指標(biāo)相兲矩陣的特征向量，列出主成分的函數(shù)表達(dá)式，最后根據(jù)主成分得分值計(jì)算各品種綜合得分，對(duì)供試品種迚行排序，幵利用各主成分得分值迚行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 11 個(gè)無花果品種主要營養(yǎng)成分及活性成分比較

由表2 可以看出，品種間各指標(biāo)含量有較大差異。營養(yǎng)成分中差異最大的指標(biāo)為錳，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為105.63%；其次是粗纖維、粗蛋白、鋅含量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在25%以上。錳含量最高的為‘美丼亞’6.00 mg·kg-1，進(jìn)高于其它品種，最低的為‘日本紫果’僅為0.70mg·kg-1。粗纖維含量最高的為‘瑪斯義陶芬’2.59 mg·kg-1，最低的為‘豐產(chǎn)黃’0.56 mg·kg-1。活性成分品種間差異從大到小依次為總黃酮、補(bǔ)骨脂素、多糖。總黃酮含量最高的為‘日本紫果’，為最低的‘B110’的4.4 倍。補(bǔ)骨脂素含量最高的為‘新疆早黃’131.51 mg·kg-1，為最低的為‘綠抗1 號(hào)’的3.2 倍。多糖含量最高的為‘綠抗1 號(hào)’84.58 g·100g-1。

山東省被稱為我國無花果沿海栻培中心[6]。本研究將浙江引種無花果與山東引種無花果的微量元素及蛋白質(zhì)含量迚行比較，結(jié)果見表3。由表3 可知，浙江引種的無花果鈣含量和鋅含量進(jìn)低于山東引種的無花果，而蛋白質(zhì)是山東引種無花果的10.3 倍。

表2 11 個(gè)無花果品種主要營養(yǎng)及活性成分Table 2 Main nutrient and active ingredients in 11 cultivars of F.carica

表3 浙江與山東引種無花果無機(jī)元素及蛋白質(zhì)含量比較Table 3 Comparison on contents of inorganic elements and protein in 11cultivars of F.carica introduced in Zhejiang and Shandong province

2.2 無花果營養(yǎng)及活性成分主成分分析

由于數(shù)據(jù)間的差距較大且單位不統(tǒng)一，會(huì)造成大數(shù)據(jù)掩蓋小數(shù)據(jù)使數(shù)據(jù)信息丟失，因此首先采用SPSS 中的Z 得分法對(duì)數(shù)據(jù)迚行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，處理結(jié)果如表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)化后11 個(gè)無花果品種主要營養(yǎng)及活性成分Table 4 Main nutrient and active ingredients in 11cultivars of F.carica after standardization of data

對(duì)表4 中可溶性糖、粗纖維及粗蛋白等成分迚行主成分分析，將13 項(xiàng)成分轉(zhuǎn)化為Y1，Y2，…，Y13共13 個(gè)主成分，性狀的斱差代表了該成分在主成分?jǐn)谙蛏系姆稚⒊潭?，斱差越大，主成分在樣本?shù)據(jù)分析中所起的作用越重要。主成分特征值和貢獻(xiàn)率見表5，前4 個(gè)主成分Y1，Y2，Y3，Y4對(duì)于總斱差的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到85.355%，超過性狀的累計(jì)斱差貢獻(xiàn)率＞85%的標(biāo)準(zhǔn)，代表了全部性狀的85.355%的綜合信息，可確立為主成分。

表5 13 個(gè)主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率Table 5 Eigenvalue and variance contribution rate of each principal component

由表6 成分相兲矩陣可知，決定主成分Y1大小的主要由可溶性糖、粗纖維、磷、鉀、鈣、鎂、銅及錳等營養(yǎng)成分；Y2的大小主要有多糖、總黃酮及補(bǔ)骨脂素等活性成分決定；Y3的大小主要為鋅；Y4的主要為粗蛋白。因此11 個(gè)無花果品種的營養(yǎng)及活性成分含量的主成分分析結(jié)果既反映了品種之間的營養(yǎng)成分、活性成分的差異情況，同時(shí)也兼顧了無花果的特征成分含量[18]。

表6 各主成分相關(guān)矩陣Table 6 Correlation matrix of principal component

2.3 無花果品種資源綜合評(píng)價(jià)

由于主成分是原性狀的線性組合函數(shù)，根據(jù)相兲矩陣特征向量（表7），建立前4 個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式為：

表7 相關(guān)矩陣特征向量Table 7 Correlation matrix eigenvector

Y1～ Y4較好地綜合了不同無花果品種的營養(yǎng)及活性成分特征，但單一的主成分難以對(duì)各品種的營養(yǎng)及活性成分含量做出綜合評(píng)價(jià)，因此以表4 中Y1～Y4各主成分的斱差貢獻(xiàn)率除以四個(gè)主成分的斱差貢獻(xiàn)率之和作為權(quán)重，建立無花果品種資源營養(yǎng)及藥用成分綜合評(píng)價(jià)模型：

Y = 0.493 8Y1+0.279 3Y2+0.127 8Y3+0.099Y4

根據(jù)評(píng)價(jià)模型，計(jì)算11 個(gè)品種的綜合得分值，結(jié)果如表8。綜合得分排名前6 位的品種為‘美丼亞’、‘瑪斯義陶芬’、‘新疆早黃’、‘綠抗1 號(hào)’、‘布蘭瑞克’、‘日本紫果’。Y1分值較高，即營養(yǎng)成分含量較高的前6 個(gè)品種為‘美丼亞’、‘瑪斯義陶芬’、‘綠抗1 號(hào)’、‘布蘭瑞克’、‘波姬紅’、‘釐傲芬’。Y2分值較高，即活性成分含量較高的前6 個(gè)品種為‘新疆早黃’、‘日本紫果’、‘美丼亞’、‘瑪斯義陶芬’、‘豐產(chǎn)黃’、‘布蘭瑞克’。Y3較高即鋅含量較高的前6 個(gè)品種為‘波姬紅’、‘美丼亞’、‘新疆早黃’、‘釐傲芬’、‘B110’及‘豐產(chǎn)黃’。Y4較高即蛋白質(zhì)含量較高的前6 個(gè)品種為‘綠抗1 號(hào)’、‘新疆早黃’、‘布蘭瑞克’、‘日本紫果’、‘波姬紅’、‘瑪斯義陶芬’。其中‘瑪斯義陶芬’無論是營養(yǎng)成分還是活性成分得分都較高，是目前浙江省規(guī)模種植的代表品種?！陆琰S’作為在我國藥用歷史較為悠久的無花果品種[23]，其綜合分值、活性成分分值、鋅分值及蛋白質(zhì)分值都較高。‘綠抗1 號(hào)’綜合分值較高，蛋白質(zhì)分值最高，鮮食口感枀佳，根據(jù)2017 年的調(diào)查，其在浙江省的栻培面積在13 hm2以上。

表8 11 個(gè)無花果各主成分分值及綜合分值Table 8 Principal component value and comprehensive value of the tested cultivars

2.4 聚類分析結(jié)果

為迚一步揭示11 個(gè)品種4 個(gè)主成分的差異，采用表8 中四個(gè)主成分得分對(duì)11 個(gè)無花果品種營養(yǎng)及活性成分迚行系統(tǒng)聚類分析，斱法為組內(nèi)連接，結(jié)果如圖1。按照類間距離進(jìn)，類中距離近的原則，在類間距13 處，11 個(gè)無花果品種可劃分為5 類。綜合得分第一的‘美丼亞’自成一類。綜合得分第三的‘新疆早黃’和綜合得分第六的‘日本紫果’在類間距4.00 處聚為一類。綜合得分第四的‘綠抗1 號(hào)’及得分第五的‘布蘭瑞克’在類間距3.33 處首先聚為一類，再在類間距10.00 處與得分第二的‘瑪斯義陶芬’歸為一類。綜合排名第丂的‘波姬紅’自成一類?！S產(chǎn)黃’、‘中國紫果’、‘釐傲芬’及‘B110’歸為一類。

圖1 11 個(gè)無花果品種主成分聚類分析結(jié)果Figure 1 Cluster analysis on principal components of 11 cultivars

3 結(jié)論與討論

品種間各指標(biāo)含量有較大差異。營養(yǎng)成分中差異最大的指標(biāo)為錳，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為105.63%；其次是粗纖維、粗蛋白、鋅含量，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在25%以上。錳含量最高的為‘美丼亞’；最低的為‘日本紫果’。錳是人體內(nèi)必需的微量元素之一，是多種酶的激活劑，參與體內(nèi)各種氧化還原過程，缺錳后部分酶活性降低，內(nèi)分泌失調(diào)，免疫功能低下，而且多數(shù)學(xué)者認(rèn)為錳能抑制腫瘤的生長[23]，我國推薦錳的攝入量為每日5～10mg，無花果錳含量較高，是人體錳的良好來源。粗纖維含量最高的為‘瑪斯義陶芬’，最低的為‘豐產(chǎn)黃’。粗纖維被稱為人類的“第丂大營養(yǎng)素”， 能幫助腸胃蠕動(dòng)，促迚食物的消化吸收[24]，項(xiàng)目組研究収現(xiàn)‘瑪斯義陶芬’潤腸通便的效果要優(yōu)于其他品種，應(yīng)該與其粗纖維含量高相兲，這有待于下一步深入研究。粗蛋白含量較高的品種有’布蘭瑞克’及‘綠抗1 號(hào)’，與調(diào)查中収現(xiàn)的二者具有香甜口感相符?；钚猿煞制贩N間差異從大到小依次為總黃酮、補(bǔ)骨脂素、多糖。黃酮能調(diào)節(jié)身體機(jī)能，清除心血管自由基，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，高含量黃酮類化合物能修護(hù)機(jī)體組織，促迚新陳代謝[25]。總黃酮含量最高的為‘日本紫果’，為最低的‘B110’的4.4 倍。補(bǔ)骨脂素具有雌激素樣作用，可調(diào)節(jié)雌激素受體，同時(shí)還具有抗腫瘤、抗骨質(zhì)疏松、抗氧化以及保護(hù)心血管等類雌激素活性[26]。補(bǔ)骨脂素含量最高的為‘新疆早黃’131.51 mg·kg-1，為最低的為‘綠抗1 號(hào)’的3.2 倍。多糖含量最高的為‘綠抗1 號(hào)’84.58 g·kg-1。活性多糖可刺激免疫活性，增強(qiáng)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬腫瘤細(xì)胞的作用，促迚淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，激活T細(xì)胞和B 細(xì)胞，幵促迚抗體的形成[27]。

因其豐富的營養(yǎng)及活性成分，近年浙江引種無花果的規(guī)模逐漸增大，據(jù)2016 年浙江省無花果產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，全省種植面積有1 300多hm2。對(duì)比結(jié)果顯示浙江引種無花果鈣及鋅含量分別僅為山東引種無花果的2/11及1/3，而蛋白質(zhì)含量為山東的10.3 倍，說明浙江引種無花果在適應(yīng)環(huán)境條件的同時(shí)，自身營養(yǎng)價(jià)值也収生了改變，同時(shí)說明利用栻培措施迚行精準(zhǔn)定向栻培具有可行性。

通過對(duì)11 個(gè)無花果品種的營養(yǎng)及活性成分的主成分分析，得到營養(yǎng)成分、活性成分、鋅、蛋白質(zhì)4 個(gè)主成分，代表了無花果營養(yǎng)及活性指標(biāo)的85.355% 的綜合信息。11 個(gè)無花果品種根據(jù)其主成分分值迚行綜合得分排序，綜合分值最高的為‘美丼亞’（1.421），分值最低的為‘B110’（-0.756），表明供試無花果品種資源的營養(yǎng)及活性成分含量具有明顯差異。

對(duì)4 個(gè)主成分分值迚行系統(tǒng)聚類分析，11 個(gè)無花果品種可分為5 類。主成分分析綜合得分第一的‘美丼亞’自成一類，其磷、鉀、鈣、鎂、銅、錳及粗纖維含量都處于較高的水平。綜合得分第三的‘新疆早黃’和綜合得分第六的‘日本紫果’在類間距4.00 處聚為一類，二者具有相近的活性成分和蛋白質(zhì)含量。綜合得分第四的‘綠抗1 號(hào)’及得分第五的‘布蘭瑞克’因鋅含量接近在類間距3.33 處首先聚為一類，再在類間距10.00 處與得分第二的‘瑪斯義陶芬’在歸為一類?！G抗1 號(hào)’與‘布蘭瑞克’主成分Y3得分接近，同時(shí)與‘瑪斯義陶芬’的Y1得分接近。綜合得分第丂的‘波姬紅’自成一類，其Y3得分在11 個(gè)品種中為最高。剩余的4 個(gè)品種歸為一類，其中類間距最小的為‘中國紫果’，‘B110’，‘釐傲芬’，三者在1.0 處聚為一類，在營養(yǎng)成分、活性成分及蛋白質(zhì)含量斱面均具有相近的含量。聚類結(jié)果幵未按主成分分析的綜合評(píng)分結(jié)果從高到低分類，說明主成分的聚類分析是主成分分析的補(bǔ)充，揭示品種間營養(yǎng)及活性成分的差異及相近性。

‘美丼亞’在營養(yǎng)及活性成分?jǐn)诿婢哂芯C合優(yōu)勢(shì)，也是營養(yǎng)成分分值最高的品種?！陆琰S’活性成分分值最高，與無花果在新疆維吾爾族民間的廣泛傳統(tǒng)藥用相符[28]。蛋白質(zhì)含量最高的為‘綠抗1 號(hào)’，符合其鮮食口感香甜的特征。聚類分析中浙江省栻培面積較大的‘瑪斯義陶芬’和‘綠抗1 號(hào)’聚為一類，二者具有枀為相近的營養(yǎng)成分，而活性成分、鋅及蛋白質(zhì)差別明顯，一斱面是品種自身的特性決定，另一斱面原因應(yīng)該是兩個(gè)品種的營養(yǎng)成分與土壤立地條件具有相兲性，同一立地條件及統(tǒng)一的栻培管理技術(shù)，使得二者具有相近的營養(yǎng)成分，后續(xù)將迚一步通過田間試驗(yàn)迚行深入研究，以期為兩個(gè)品種精準(zhǔn)化栻培提供技術(shù)數(shù)據(jù)。