湛江地區(qū)不同桑葚品種的品質(zhì)比較

喬 健,馬智玲,魏長賓,李甜子,李國鵬,*

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所,廣東湛江 524091;2.廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院,廣東湛江 524088)

桑葚(Fructusmori)是?？粕俣嗄晟颈局参锷涞墓麑?具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值,于1993年被國家衛(wèi)生部列入首批“藥食兩用資源”名錄。桑樹起源于中國,在我國有很長的歷史。據(jù)統(tǒng)計,我國是世界上桑屬植物種類最多的國家,全國主要省區(qū)及有關(guān)科研教育單位保存的桑種質(zhì)資源累計達3000余份[1]。桑葚中富含黃酮、花青素、生物堿、白藜蘆醇、多糖等多種功效活性成份,使得桑葚具有增強免疫力、抗衰老、降血糖、促進造血細胞生長發(fā)展等藥理作用[2-3]。桑葚中除了含有豐富的維生素外,還富含大量花青素?；ㄇ嗨刈鳛橐环N強有力的抗氧化劑,其自由基清除能力是Ve的50倍,VC的20倍。目前,桑葚果實除少量鮮食外,大部分以加工為主,加工產(chǎn)品主要有桑葚汁、桑葚酒、桑葚干、桑葚膏等[4-5]。

果實色澤及糖含量是果實重要的品質(zhì)性狀指標。果實色澤主要由酚類色素、葉綠素及類胡蘿卜素的含量及比例決定的。花青苷是決定果實紅色的重要一類酚類物質(zhì),是大部分果實著色的物質(zhì)基礎(chǔ),其含量決定了果實的色澤形成[6]。研究表明,果實中的花青苷類物質(zhì)越多,果實顏色越深[7-8]。作為一種植物體內(nèi)合成的次生代謝物質(zhì),花青苷是由花色素和糖苷組成,其基本骨架為一C6-C3-C6的雜環(huán)組成,在C3和C5位點上經(jīng)過甲基化、?；⒘u基化等修飾后就形成了不同的花青苷。飛燕草素、矢車菊素、矮牽牛素、天竺葵素、茍藥花色素和錦葵花素是高等植物中常見的6種花青苷[9]。不同的果樹其花青苷組成亦不同,矢車菊素-3-半乳糖苷是蘋果和梨果實中主要的花青苷[10-11]。而矢車菊色素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-蕓香糖苷分別是楊梅果肉和荔枝果皮中花青苷的主要成分[12-13]。張瓊予[14]采用高效液相色譜法發(fā)現(xiàn)桑葚中的花青苷類型為矢車菊素花色苷,其含量在紅果型的桑果品種中的含量較高,而白果型的品種幾乎不含花色素苷。果實中糖的種類及含量也是影響果實品質(zhì)的重要因子之一。蔗糖、果糖,葡萄糖和山梨糖醇是果實中常見的四種可溶性糖。蘋果、櫻桃、梨等薔薇科植物的光合產(chǎn)物是以山梨糖醇為主要代謝產(chǎn)物運輸?shù)焦麑嵵衃15-17]。然而,鮮有對廣東粵西地區(qū)桑葚品種果實品質(zhì)進行比較分析的研究。

桑業(yè)發(fā)展至今已經(jīng)有五千年的歷史,如何充分利用桑產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)品及蠶桑產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟價值的提高已成為了桑葚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增加農(nóng)民收入、促進新農(nóng)村建設(shè)的重要問題[18-19]。桑果的資源綜合利用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的潛力亦相當可觀。隨著人們生活品質(zhì)的提高、對桑葚營養(yǎng)價值和保健價值的關(guān)注,以采摘桑葚為主的果桑品種逐漸成為生產(chǎn)的主流,桑葚種植面積逐漸擴大,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景[20]。在湛江等粵西地區(qū),規(guī)?；纳］胤N植園區(qū)相對較少,桑葚產(chǎn)量較低,但市場需求較大?；诖?本試驗通過對17個桑葚品種在湛江地區(qū)開展營養(yǎng)品質(zhì)分析和綜合評價,以期選出湛江地區(qū)最適宜的種植的品種,為指導(dǎo)果桑優(yōu)良品種選育、優(yōu)化桑葚食藥用開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試的桑葚(一串紅、瓊46、果桑8632、桂花蜜、四季T2002、臺灣長果桑、粵椹74、大十、超長果、條桑十號、紅果三號、云果一號、黑珍珠、選果一號、川桑、富士紅、山桑,共計17個品種) 桑葚果實于2018年2～3月份果實成熟后進行采摘,液氮冷凍后置于-80 ℃冰箱待用;乙醇、乙酸、草酸、蒽酮、濃硫酸、碳酸鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉 分析純(AR),國藥集團化學(xué)試劑有限公司;鉬酸銨、Folin-酚、EDTA、沒食子酸 分析純,生工生物工程(上海)有限公司;葡萄糖、果糖、蔗糖標品 南京森貝伽生物公司;飛葉草素、矢車菊素、天竺葵素、矮牽牛素、芍藥色素、錦葵色素標品 純度≥96%,上海寶曼生物科技有限公司;甲醇、乙腈 色譜純,霍尼韋爾(中國)有限公司。

TU-1810 型紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;超高效液相色譜儀 日本島津公司;PAL-2手持糖度計 日本ATAGO;3-30k臺式高速離心機 Sigma公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 花色素苷組成測定與含量分析 采用超高效液相色譜法(UPLC)測定桑果果實中的花青苷組分及含量[21]。稱取桑葚樣品1.0 g,液氮研磨勻漿后加鹽酸甲醇轉(zhuǎn)入離心管中,在4 ℃下避光提取24 h,12000 r/min離心10 min,吸取上清液0.5 mL加入10%甲酸水0.5 mL,混勻后過0.45 μm的濾膜,得待測液。將待測樣品分別吸取1 mL,上機測定,計算各成分含量。

X=C×V/1000/M

式中:X:測定的花青素含量,mg/mL;C:計算得到的某種花青素成分的濃度,mg/g;V:待測樣品所用的提取體積,mL;M:樣品質(zhì)量,g。

1.2.2 糖的組成和含量分析 參考周遠明等[22]的方法進行測定。準確1.0 g果肉樣品,經(jīng)乙醇充分研磨提取、10000 r/min離心10 min、溶液90 ℃水浴蒸干等步驟,超純水定容至10 mL,制得樣品。分別取葡萄糖、果糖和蔗糖的單標樣品和混合標樣各1 mL,上機分析,繪制標準曲線。

吸取制備的樣品1 mL,根據(jù)峰面積數(shù)值,利用線性回歸方程,計算各糖分的濃度。

X=C×V/M

式中:X:測定的各糖分的含量,mg/g;C:計算得到的各糖分的濃度,mg/g;V:樣品濃縮定容的體積,mL;M:樣品質(zhì)量,g。

1.2.3 可溶性總糖的測定 采用蒽酮法測定[23]。取1.0 g桑葚樣品充分研磨后,轉(zhuǎn)移至10 mL具塞試管中,加10 mL蒸餾水搖勻,100 ℃水浴20 min,過濾后定容至100 mL容量瓶中,吸取5 mL濾液到100 mL容量瓶中定容后,吸取0.5 mL至試管中,加0.5 mL蒸餾水和5 mL蒽酮溶液,搖勻后100 ℃水浴鍋中加熱10 min,取出冷卻約20 min,在OD620下測定吸光度,得葡萄糖標準曲線,計算得到可溶性糖含量。

可溶性糖(%)=C×V×n×100/(a×W×1000)

式中:C:標準曲線上算出的葡萄糖濃度,mg;V:樣品提取液體積,mL;n:稀釋倍數(shù);a:測定時取用樣液量,mL;W:樣品質(zhì)量,g。

1.2.4 可滴定酸的測定 采用NaOH滴定法測定[24]。取10.0 g桑葚樣品充分研磨后準確稱取25 g勻漿,轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中,置75～80 ℃水浴上加熱30 min,期間搖動數(shù)次,取出、冷卻、加水至刻度,搖勻過濾。用移液管吸取10 mL樣液,加入酚酞指示劑5～10滴,用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定,至出現(xiàn)微紅色30 s內(nèi)不退色為終點,記錄所消耗的體積,經(jīng)計算得到可滴定酸的含量。

1.2.5 維生素C的測定 采用磷鉬藍分光光度法測定維生素C[25]。稱取10.0 g桑葚樣品,充分研磨后加入草酸-EDTA溶液后100 mL容量瓶定容后搖勻,室溫下放置10 min。取10.0 mL 10000 r/min離心10 min后取1.0 mL上清液依次加入1.0 mL草酸-EDTA偏磷酸-乙酸、2.0 mL H2SO4、4.0 mL鉬酸銨,在760 nm波長下比色,記錄吸光度。VC標準液制得的標準溶液,求得回歸方程。根據(jù)公式計算可得到維生素C含量。

1.2.6 總黃酮的測定 參考周慶頌等[26]的方法。稱取1.0 g桑葚樣品,用8 mL 80%乙醇研磨加入到10 mL離心管,80 ℃下超聲處理40 min,冷卻后離心,上清液轉(zhuǎn)入試管,將上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后用加入5 mL甲醇即得到樣品待測液。取待測樣品1.0 mL,置于容量瓶中,依次加入4.0 mL乙醇溶液、0.3 mL亞硝酸鈉溶液、0.3 mL硝酸鋁溶液、2.0 mL NaOH溶液、2.4 mL乙醇至刻度,每加一次都要搖勻靜置,在520 nm處測OD值,根據(jù)蘆丁標準溶液的線性回歸方程,計算果實中總黃酮的含量。

X=C×V/M

式中:X:測定的總黃酮含量,mg/g;C:待測樣品總黃酮濃度mg/mL;V:定容體積,mL;M:樣品質(zhì)量,g。

1.2.7 總酚的測定 采用福林酚法測定總酚[27]。取5.0 g桑葚樣品,用高速組織搗碎機進行勻漿處理,稱取勻漿2.0 g,用蒸餾水洗入100 mL容量瓶,至沸水浴中保溫30 min,取出冷卻,定容至100 mL,過濾,濾液保存待測。利用一水合沒食子酸標準溶液制作標準曲線。吸取待測樣液1 mL,加入蒸餾水,加入F-C顯色劑,加入碳酸鈉溶液,均要搖勻,在室溫下避光反應(yīng)2 h,在765 nm下比色。根據(jù)樣品的吸光度和標準曲線,計算待測樣品的總酚含量。

X=C×100/1000/M

式中:X:測定的總酚含量,mg/g;C:待測樣品濃度,mg/L;M:樣品質(zhì)量,g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016(Microsoft,Redmond,USA)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,SPSS 21.0(IBM Watson,Armonk,USA)進行方差分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同桑葚品種花青素的比較

在不同品種桑葚果實中共檢測出飛葉草素、矢車菊素、天竺葵素、矮牽牛素、芍藥色素和錦葵色素共6種花青素,花青素種類及含量因品種不同而不同(表1)。由表1可看出,飛葉草素、矢車菊素、天竺葵素、矮牽牛素、芍藥色素的含量在不同的桑葚品種中有較大的差異。矢車菊素在花青素的組成中占比重大,其在‘一串紅’、‘瓊46’、‘果桑8632’、‘粵椹74’、‘大十’、‘紅果三號’和‘云果一號’7個品系中的含量超過了60 mg/L,其中大十的矢車菊素含量高達110.63 mg/L;而在‘富士紅’品種中并未檢測到矢車菊素,在‘四季T2002’、‘超長果’和‘選果一號’三個品種的矢車菊素含量均低于1.0 mg/L。

表1 不同桑葚品種的花青素含量(mg/g)Table 1 Anthocyanins content of different mulberry varieties(mg/g)

表2 不同桑葚品種品質(zhì)指標Table 2 Quality index of different mulberry varieties

飛葉草素和天竺葵素在‘川?！械暮孔罡?分別為6.09和0.63 mg/L,而在‘超長果’、‘選果一號’和‘山?！?個品種中均未測出飛葉草素;在‘臺灣長果?！ⅰL果’、‘條桑十號’、‘云果一號’、‘黑珍珠’和‘山?！?個品種中未測到天竺葵素。17個桑葚品種中只有在‘桂花蜜’、‘四季T2002’、‘選果一號’、‘川?！汀缴！?個品種測出了芍藥色素,其中‘選果一號’的芍藥色素含量最高,為1.33 mg/L,顯著高于其他品種。16個桑葚品種中均檢測到錦葵色素,其中‘大十’、‘一串紅’和‘粵椹74’的含量較高,分別為7.62、7.27和7.15 mg/L,顯著高于其他品種。

2.2 不同桑葚品種糖組成、可滴定酸、維生素C、總黃酮及總酚含量的比較

從表2可知,果糖和葡萄糖是桑葚果實中的可溶性糖主要的存在形式,這也與文獻[28]結(jié)果類似。17個桑葚中‘桂花蜜’的果糖含量最低,僅為1.87 mg/g,而‘超長果’的含量最高(8.25 mg/g),顯著(P<0.05)高于其他品種;‘超長果’的葡萄糖含量亦在17個桑葚品種中最高(7.98 mg/g),顯著(P<0.05)高于其他品種,而‘條桑十號’的葡萄糖含量最低,僅為1.38 mg/g。

不同品種桑葚果實的可溶性糖含量因品種不同而不同,其中‘黑珍珠’和‘云果一號’兩個品種的可溶性總糖含量較低,均低于0.02%,而‘超長果’、‘四季T2002’及‘臺灣長果?！?個品種的可溶性總糖含量最高,達到0.05%。不同品種桑葚果實的可滴定酸含量亦不同,其中‘粵椹74’可滴定酸含量最高,達到2.41 mmol/g,而‘臺灣長果?！汀鸹邸孔畹?分別為0.83和0.85 mmol/g。在17個桑葚品種中,‘果桑8632’、‘超長果’和‘云果一號’3個品種的VC含量最高,分別為0.77、0.68、0.68 mg/g,而‘黑珍珠’的VC含量最低,僅為0.38 mg/g,顯著(P<0.05)低于其他品種。

由表2可以看出,總黃酮與總酚的含量呈一定的線性關(guān)系,總黃酮含量較高的桑葚品種其總酚含量也較高。其中,‘瓊46’、‘大十’和‘選果一號’是總黃酮含量較高的品種,均超過了0.5 mg/g;而‘臺灣長果?！汀L果’的總黃酮含量較低,低于0.2 mg/g。在17 個桑葚品種中,‘瓊46’是總酚含量最高的品種,為0.17 mg/g,顯著(P<0.05)高于其他品種,而其余品種總酚含量差異不大,范圍在0.08～0.15 mg/g之間。

2.3 不同桑葚品種品質(zhì)指標的主成分分析

本研究基于花青素等營養(yǎng)性狀對17個桑葚品種進行主成分分析,通過主成分特征值及貢獻率表3可知,第1、第2、第3、第3及第4主成分的方差累計貢獻率超過75%,基本可以解釋原有變量的絕大部分信息。第1主成分的貢獻率為28.671%,主要反映了飛葉草素、矢車菊素、天竺葵素、矮牽牛素、錦葵色素、總黃酮和總酚等成分的信息。第2主成分貢獻率為21.043%,主要反映了矢車菊素、天竺葵素、矮牽牛素、錦葵色素、果糖、葡萄糖、可溶性總糖、維生素C、總黃酮和總酚等成分的信息。第3主成分貢獻率為16.415%,主要反映了飛葉草素、天竺葵素、芍藥色素、果糖、葡萄糖、維生素C、總黃酮和總酚等成分的信息。第4主成分貢獻率為12.484%,主要反映了飛葉草素、天竺葵素、矮牽牛素、果糖、葡萄糖、可溶性總糖等成分的信息。根據(jù)各主成分的貢獻率可以得到主成分綜合評價指數(shù),F=F1×0.287+F2×0.21+F3×0.164+F4×0.125。17個品系的4個主成分得分見表3,綜合排名第一為‘大十’,‘超長果’排名最后,17個桑葚品系的主成分綜合得分從高到低依為‘大十’>‘瓊46’>‘粵椹74’>‘川桑’>‘一串紅’>‘果桑8632’>‘紅果三號’>‘云果一號’>‘四季T2002’>‘選果一號’>‘條桑十號’>‘桂花蜜’>‘山?！?‘黑珍珠’>‘富士紅’>‘臺灣長果’>‘桑超長果’。

表3 主成分的特征值及貢獻率Table 3 Eigenvalue and contributionrate of principal component

2.4 基于桑葚品種不同品質(zhì)指標的聚類分析

桑葚果實成分豐富,品質(zhì)指標數(shù)量較多,不同品系主成分數(shù)量和種類存在差異,具有豐富多樣性。本研究基于花青苷組分及含量與其他營養(yǎng)品質(zhì)性狀對 17個桑葚品種進行聚類分析。結(jié)果表明,17個桑葚品種的可分聚為3類,其中‘選果一號’、‘山?！?、‘超長果’、‘四季T2002’、‘富士紅’、‘臺灣長果?！汀ㄉ！?個品系聚在一類,該類群體中矢車菊素含量顯著低于其他品種,其中‘臺灣長果?！汀ㄉ！瘍蓚€品種的矢車菊素分別為32.23和19.08 mg/L;‘粵椹74’、‘大十’和‘一串紅’3個品系聚在一類,此類群果實的矢車菊素含量顯著高于其他品種,其中‘粵椹74’矢車菊素含量最高,達到103.02 mg/L;‘果桑8632’、‘云果一號’、‘瓊46’、‘紅果三號’、‘桂花蜜’、‘黑珍珠’和‘條桑十號’7個品系聚在一類,此群的矢車菊素含量居中,其含量區(qū)間為49.33(‘桂花蜜’)～75.82 mg/L(‘瓊46’)。

圖1 17個品系桑葚品質(zhì)指標的聚類分析Fig.1 Clustering analysis of 17varieties of mulberry quality index

3 討論與結(jié)論

果桑的充分利用與開發(fā),不僅能提高桑蠶產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的經(jīng)濟效益,還有利于桑蠶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,促進農(nóng)業(yè)增效,農(nóng)民增收。在桑葚的生產(chǎn)與推廣中,除產(chǎn)量因素外,營養(yǎng)價值的高低是評價桑葚品質(zhì)的重要因素之一。在本研究中所研究的17個品種的桑葚果實均采自本研究所種植資源圃,因此研究發(fā)現(xiàn)不同的花青苷組成及含量等品質(zhì)性狀的顯著的差異均優(yōu)于基因型差異?；ㄇ嘬帐巧］爻始t色的主要原因,而花青苷亦是一種強有力的抗氧化劑[29-30]。王振江等[31]研究表明桑葚抗氧化能力與花色苷含量間呈顯著的正相關(guān)。本研究在17個桑葚品種果實中共檢測出飛葉草素、矢車菊素、天竺葵素、矮牽牛素、芍藥色素和錦葵色素等6種花青素組分,其含量在不同的品種間不盡相同,其中矢車菊素含量是六種花青苷組分中對桑葚貢獻率最高的組分,其在‘大十’品種中的含量達到110.63 mg/L,而‘超長果’僅檢測到矢車菊素一種花青苷組分,其含量亦較低,矢車菊素含量僅為0.74 mg/L。沈維治等[32]比較了‘大十’和‘69’兩個桑葚品種果實發(fā)育期間花青苷含量的變化,花青苷隨著果實發(fā)育而形成,其含量在成熟時達到最大值,這與前人在葡萄、荔枝等果實中研究結(jié)果一致。果實花青素的積累是類黃酮-3-O-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(UFGT)活性決定的,桑葚中花青苷的生物合成關(guān)鍵酶及相關(guān)調(diào)控基因還待進一步的深入研究。

果實中的糖酸組成是果實主要的內(nèi)在品質(zhì),其糖酸種類及含量的高低與果實風(fēng)味有著十分密切的關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)桑葚果實中糖的組成主要是由果糖與葡萄糖組成,并且各組分含量因品種不同間因不同,17個桑葚品種中‘超長果’的果糖和葡萄糖含量均表現(xiàn)為最高,含量分別8.25和7.98 mg/g。李升鋒等[28]在測定33個果桑品種時不僅發(fā)現(xiàn)桑葚的糖組成主要是果糖和葡萄糖,并且其含量相當,這與本研究結(jié)果相似(表2)。本研究還發(fā)現(xiàn)不同桑葚品種間在可溶性糖、可滴定酸上亦存在一定的差異,而總黃酮與總酚含量呈一定的線性關(guān)系?；诓煌钠焚|(zhì)性狀進行聚類分析發(fā)現(xiàn)17個桑葚品種可聚為3個類,花青苷組分中的矢車菊素含量的差異是17個品種聚為不同類的主要成分因子之一。

綜合以上的分析表明,不同的桑葚品種間品質(zhì)特性差異較大,尤其是矢車菊素等花青苷組分含量在不同的品種間差異顯著;通過聚類分析可將17個桑葚品種聚為3大類,結(jié)合主成分分析,‘大十’、‘瓊46’和‘粵椹74’是3個在湛江地區(qū)品質(zhì)性狀表現(xiàn)較優(yōu)的品種。本研究結(jié)果可為桑葚在湛江及粵西地區(qū)的品種選擇及推廣等生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。