不同石榴品種果實不同部位酚類物質含量和抗氧化能力比較

張巖，鄒琴艷，吳帥，趙遵樂，閆昕，張立華，譚偉

（棗莊學院食品科學與制藥工程學院/山東省石榴精深加工工程技術研究中心，山東棗莊 277160）

0 引言

石榴(Punica granatum)是石榴科石榴屬植物，原產(chǎn)于中東，向東傳至中國和印度，向西南方向傳至墨西哥等地，在中國南北方均有傳入。大量的研究表明，石榴果皮、果汁和種子或其提取物具有很強的藥理作用[1-6]，而石榴中多種生物活性成分（也稱為功能成分）是藥理作用的基礎，目前在石榴中已發(fā)現(xiàn)的功能成分有60 多種[7]，而酚類物質是石榴生理活性的重要物質基礎，也是石榴果實品質的重要指標。石榴皮、石榴籽、石榴果實中均含有酚類物質，其中果皮酚類物質含量最豐富，其次是果汁和種子[8-9]。已從石榴果實各部位中分離了黃酮、黃酮醇、花青素、黃烷醇類等100 余種類黃酮化合物[10-11]；黃酮和黃酮醇主要分布在果皮中，主要是木樨草素、槲皮素、柚皮苷的苷元及其糖苷等；黃烷醇包括兒茶素、表兒茶素、表沒食子兒茶素等及其衍生物[12]；果皮和果汁中的花色苷種類和含量不同[10,13]。在石榴中檢測到30 余種酚酸類物質，包括沒食子酸、鞣花酸、原兒茶酸、對羥基苯甲酸等[14-16]，主要分布在果皮、果汁、種子和隔膜中[17]。安石榴苷是石榴果實中較為特異性的成分，是果皮中主要的酚類物質[16,18]。國內(nèi)外對于酚類物質的研究僅限于單個品種或幾個品種的某一些指標[19-22]，尚未對不同石榴果實酚類物質有較全面、系統(tǒng)的分析。筆者收集了石榴八大產(chǎn)區(qū)之一棗莊嶧城地區(qū)的13個石榴品種，對石榴果實果皮、果汁和種子3 個部位中酚類物質含量和抗氧化能力進行分析，一方面可以掌握這些石榴資源的酚類物質特性，另一方面也為綜合利用石榴皮、渣，實現(xiàn)石榴果實資源利用率最大化，更好地開發(fā)利用石榴資源，提升石榴的附加值提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料于2018 年10 月采自山東棗莊嶧城石榴園，13個石榴品種為‘突尼斯芽變’、‘實生wonderful’、‘小青皮酸’、‘小青皮甜’、‘大青皮酸’、‘大青皮甜’、‘硬籽謝花甜’、‘軟籽謝花甜’、‘秋艷’、‘三白’、‘大紅袍’、‘螞蟻咂’、‘崗榴’，每個品種從3棵石榴樹上采摘了10個果實，采后到棗莊學院食品科學與制藥工程學院實驗室鑒定，分離各品種的果皮、果粒，果粒榨汁，收集種子，將果皮、果汁和種子用液氮速凍后放入-20℃的冰箱中冷凍保存。

1.2 主要儀器

UNICO UV-2600紫外分光光度計，HH-S2數(shù)顯恒溫水浴鍋，SF-TGL-12C 高速離心機，冰箱，PHS-2F 數(shù)字pH計，分析天平。

1.3 試驗方法

1.3.1 酚類物質提取與含量測定將2 g 液氮冷凍的果皮研磨成漿，用70%乙醇洗入100 mL容量瓶，保證完全轉移入容量瓶；取5 mL 果汁、3 g 種子，分別加到100 mL容量瓶里，加入50 mL 70%乙醇。室溫浸提24 h，用70%乙醇定容至100 mL，過濾，濾液即為總酚提取液。

采用Folin-Ciocalteu 法測定果皮、果汁和種子中的總酚、單寧含量[23]。按照氯化鋁比色法測定總類黃酮含量[24]。采用正丁醇-鹽酸比色法測定原花色素含量[25]。

量取20 mL石榴果汁，放入50 mL棕色容量瓶中，加入1%鹽酸-無水甲醇提取液20 mL室溫下于暗處浸提12 h，定容至50 mL。采用pH示差法測定果汁的總花色苷含量[26]。

1.3.2 抗氧化能力的測定 參照Yemis 等[27]和Brand-Williams等[28]的方法測定DPPH自由基清除能力，結果以清除率表示。以Trolox 質量濃度為橫坐標、清除率為縱坐標，繪制并根據(jù)標準曲線計算不同品種石榴清除DPPH自由基能力的Trolox當量(TEAC)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2013，每個數(shù)據(jù)為3次重復測量數(shù)據(jù)的均值和標準差。用SPSS 16.0 數(shù)據(jù)分析軟件在P≤0.05 水平下進行顯著性差異分析。應用SAS 軟件中的主成分分析，估算不同石榴品種不同部位酚類物質的主成分，根據(jù)主成分評選出酚類物質含量高的品種。

2 結果與分析

2.1 石榴果實總酚含量比較

如圖1 所示，13 個石榴品種果實果皮中總酚含量最高（圖1a），果汁中最低（圖1b）。果皮總酚含量2.368～9.665 mg/(g·FW)，其中‘軟籽謝花甜’最高；其次是‘大青皮酸’、‘小青皮酸’；‘三白’含量最低，比‘軟籽謝花甜’低75.5%?！笄嗥に帷c‘軟籽謝花甜’、‘實生wonderful’與‘三白’、‘突尼斯芽變’與‘大紅袍’之間果皮總酚含量無顯著差異；‘螞蟻咂’與‘小青皮酸’、‘小青皮甜’、‘大青皮甜’、‘崗榴’果皮總酚含量也無顯著差異。

果汁總酚含量0.166～0.638 mg/(g·FW)，其中‘大青皮酸’、‘小青皮酸’含量較高，顯著高于其他品種，其余品種‘實生wonderful’＞‘軟籽謝花甜’＞‘螞蟻咂’/‘崗榴’/‘小青皮甜’＞‘大紅袍’＞‘硬籽謝花甜’/‘大青皮甜’＞‘突尼斯芽變’＞‘三白’＞‘秋艷’(P＜0.05)。

種子總酚含量0.643～1.032 mg/(g·FW)，其中‘軟籽謝花甜’最高，‘實生wonderful’和‘小青皮酸’次之，三者種子總酚含量顯著高于其他品種，但三者之間差異不顯著；‘突尼斯芽變’含量最低，顯著低于‘大紅袍’，但與‘三白’差異不顯著?！锲G’和‘螞蟻咂’與‘崗榴’、‘大青皮甜’均無顯著差異，但顯著低于‘大青皮酸’和‘小青皮甜’，顯著高于‘大紅袍’和‘硬籽謝花甜’。

2.2 石榴果實總類黃酮含量比較

13個石榴品種果實果皮中總類黃酮含量最高（圖2a），果汁中最低（圖2b）?！涀阎x花甜’果皮中含量最高[14.297 mg/(g·FW)]，顯著高于其他品種，其次是‘螞蟻咂’、‘大青皮甜’；‘大青皮酸’和‘崗榴’中含量低于‘大青皮甜’，高于‘小青皮酸’、‘突尼斯芽變’，但差異不顯著；‘小青皮甜’、‘大紅袍’中含量分別比‘突尼斯芽變’低6.5% (P＞0.05)、10.0% (P＜0.05)；‘ 實生wonderful’和‘三白’含量顯著低于其他品種，僅為‘軟籽謝花甜’的39.5%、38.6%。

果汁中總類黃酮含量最高的是‘實生wonderful’[0.241 mg/(g·FW)]，最低的是‘秋艷’[0.084 mg/(g·FW)]。‘小青皮酸’和‘軟籽謝花甜’含量分別比‘實生wonderful’低27.9%、32.7%(P＜0.05)，后者高于‘大青皮酸’和‘突尼斯芽變’但差異不顯著，‘硬籽謝花甜’、‘螞蟻咂’、‘崗榴’、‘大紅袍’與‘大青皮酸’和‘突尼斯芽變’無顯著差異，高于‘小青皮甜’和‘大青皮甜’，但差異不顯著，‘秋艷’和‘三白’含量最低。

種子中總類黃酮含量0.162～0.318 mg/(g·FW)，其中‘實生wonderful’含量最高，其余品種含量由大到小依次為‘小青皮酸’＞‘小青皮甜’＞‘大青皮酸’＞‘秋艷’＞‘軟籽謝花甜’＞‘崗榴’＞‘螞蟻咂’＞‘三白’＞‘大青皮甜’/‘突尼斯芽變’/‘硬籽謝花甜’/‘大紅袍’。其中‘大青皮酸’與‘秋艷’、‘秋艷’與‘軟籽謝花甜’之間無顯著差異。

2.3 石榴果汁總花色苷含量比較

13 個石榴品種中，‘三白’果汁無色，其余12 個品種果汁中花色苷含量如圖3 所示，果汁中花色苷含量15.327～196.070 mg/(g·FW)，其中‘實生wonderful’最高，其余依次是‘突尼斯芽變’、‘大紅袍’、‘小青皮酸’、‘軟籽謝花甜’、‘硬籽謝花甜’、‘螞蟻咂’、‘崗榴’、‘大青皮甜’、‘大青皮酸’、‘小青皮甜’、‘秋艷’(P＜0.05)。

2.4 石榴果實黃烷醇含量比較

除‘實生wonderful’果汁中黃烷醇含量最高，果皮中最低，‘軟籽謝花甜’和‘三白’黃烷醇含量種子＞果皮＞果汁外，其余10 個品種果實中黃烷醇含量均是果皮中最高，果汁中最低（圖4）。

果皮中黃烷醇含量2.524～4.286 mg/(g·FW)（圖4a），‘崗榴’最高，其次是‘秋艷’和‘硬籽謝花甜’，‘大青皮甜’、‘小青皮酸’和‘螞蟻咂’含量分別比‘硬籽謝花甜’低6.5% (P＞0.05)、7.2% (P＜0.05)、11.8% (P＜0.05)?！笄嗥に帷汀蠹t袍’中含量低于‘螞蟻咂’，高于‘實生wonderful’，但差異不顯著?！涀阎x花甜’、‘小青皮甜’和‘三白’含量顯著低于其他品種。

如圖4b所示，果汁中黃烷醇含量1.157～3.457 mg/(g·FW)，其中‘實生wonderful’＞‘突尼斯芽變’＞‘軟籽謝花甜’＞‘硬籽謝花甜’/‘大紅袍’＞‘小青皮酸’/‘螞蟻咂’＞‘小青皮甜’/‘崗榴’/‘大青皮酸’(P＜0.05)，其中‘大青皮甜’小于‘崗榴’、‘大青皮酸’，但差異不顯著?！锲G’和‘三白’含量較低。

種子中黃烷醇含量2.420～3.366 mg/(g·FW)，其中‘實生wonderful’與‘軟籽謝花甜’含量最高，顯著高于其他品種，其次是‘崗榴’、‘螞蟻咂’和‘三白’。‘秋艷’中含量低于‘螞蟻咂’和‘三白’，高于‘硬籽謝花甜’和‘大紅袍’，但差異都不顯著；‘突尼斯芽變’小于‘硬籽謝花甜’、‘大紅袍’、‘秋艷’，但差異不顯著，顯著高于‘小青皮酸’、‘小青皮甜’，‘大青皮酸’最低，但與‘大青皮甜’無顯著差異。

2.5 石榴果實單寧含量比較

13個石榴品種果實果皮中單寧含量最高（圖5a），果汁最低（圖5b）?！涀阎x花甜’果皮單寧含量最高，顯著高于‘大青皮甜’和‘小青皮酸’，但與‘大青皮酸’無顯著差異；‘大青皮甜’/‘小青皮酸’/‘小青皮甜’果皮單寧含量＞‘突尼斯芽變’/‘崗榴’/‘螞蟻咂’＞‘大紅袍’＞‘硬籽謝花甜’/‘秋艷’＞‘實生wonderful’/‘三白’(P＜0.05)。

果汁中單寧含量0.028～0.567 mg/(g·FW)，‘小青皮酸’含量＞‘大青皮酸’/‘實生wonderful’＞‘軟籽謝花甜’＞‘硬籽謝花甜’/‘崗榴’/‘大紅袍’＞‘突尼斯芽變’/‘小青皮甜’＞‘螞蟻咂’/‘大青皮甜’＞‘三白’＞‘秋艷’(P＜0.05)。

種子中單寧含量0.336～0.877 mg/(g·FW)，其中‘小青皮酸’最高，顯著高于‘小青皮甜’、‘崗榴’和‘大青皮酸’，但后三者之間無顯著差異，‘實生wonderful’和‘軟籽謝花甜’含量顯著低于‘小青皮甜’、‘崗榴’，但與‘大青皮酸’差異不顯著；‘螞蟻咂’含量分別比‘實生wonderful’、‘軟籽謝花甜’低8.1%(P＜0.05)、4.4%(P＞0.05)，但單寧含量‘螞蟻咂’＞‘大紅袍’＞‘大青皮甜’/‘大青皮酸’/‘秋艷’＞‘硬籽謝花甜’/‘三白’(P＜0.05)。

2.6 石榴果實原花色素含量比較

13個石榴品種果實果皮中原花色素含量最高（圖6a），種子中最低（圖6c）。果皮中原花色素含量0.074～0.184 mg/(g·FW)，其中‘大紅袍’＞‘大青皮酸’＞‘實生wonderful’＞‘軟籽謝花甜’/‘突尼斯芽變’＞‘螞蟻咂’＞‘崗榴’/‘小青皮酸’/‘大青皮甜’(P＜0.05)；‘三白’含量顯著低于‘崗榴’，但與‘小青皮酸’、‘大青皮甜’差異不顯著，比‘小青皮甜’高6.6%(P＞0.05)；‘秋艷’和‘硬籽謝花甜’含量最低，比‘小青皮甜’低21.0%、15.8%(P＜0.05)。

‘實生wonderful’和‘突尼斯芽變’果汁中原花色素含量顯著高于其他品種（圖6b），‘軟籽謝花甜’分別比‘硬籽謝花甜’和‘大紅袍’高12.5%、16.3%(P＜0.05)，而‘小青皮甜’、‘崗榴’與‘大紅袍’之間無顯著差異；‘小青皮酸’、‘螞蟻咂’顯著低于‘大紅袍’，但與‘小青皮甜’、‘崗榴’差異不顯著；‘大青皮甜’/‘大青皮酸’＞‘秋艷’＞‘三白’(P＜0.05)。

種子中原花色素含量‘軟籽謝花甜’＞‘大紅袍’＞‘實生wonderful’/‘突尼斯芽變’＞‘大青皮酸’/‘崗榴’/‘秋艷’/‘小青皮酸’(P＜0.05)；‘螞蟻咂’、‘大青皮甜’小于‘崗榴’、‘秋艷’和‘小青皮酸’，但差異不顯著，大于‘硬籽謝花甜’但差異也不顯著?！住孔畹?，分別比‘硬籽謝花甜’和‘小青皮甜’低24.1%(P＜0.05)、10.8%(P＞0.05)。

2.7 石榴果皮、果汁、種子抗氧化能力比較

由圖7 可見，不同品種石榴果皮清除DPPH 自由基率不同，1 mL 果皮酚類提取液稀釋200 倍后的DPPH 清除率在21.35%～53.08%，最高的是‘軟籽謝花甜’、‘螞蟻咂’，但與‘大青皮甜’、‘突尼斯芽變’、‘小青皮酸’差異不顯著，后三者與‘大青皮酸’、‘崗榴’、‘大紅袍’也無顯著差異；‘小青皮甜’DPPH 清除率與‘大青皮酸’、‘崗榴’、‘大紅袍’也無顯著差異，但顯著高于‘硬籽謝花甜’；‘實生wonderful’、‘秋艷’和‘三白’顯著低于‘硬籽謝花甜’，但三者之間差異不顯著。13個品種石榴果皮TEAC在225.48～301.62 μmol/(g·FW)，大小順序與DPPH清除率順序一致。

由圖8 可見，不同品種石榴果汁清除DPPH 自由基能力有差異(76.92%～93.93%)。TEAC為143.53～159.87 μmol/(g·FW)，其中‘實生wonderful’＞‘秋艷’＞‘突尼斯芽變’/‘三白’(P＜0.05)，但4 個品種均顯著低于其他品種。

不同品種石榴種子清除DPPH 自由基能力不同（24.71%～60.30%，圖 9）。TEAC為 155.70～212.63 μmol/(g·FW)，其中最小的是‘突尼斯芽變’和‘三白’，最大的是‘小青皮酸’，顯著高于‘大青皮酸’，但與‘小青皮甜’無顯著差異；其次是‘軟籽謝花甜’、‘實生wonderful’、‘崗榴’、‘秋艷’；‘螞蟻咂’顯著低于‘崗榴’，但與‘秋艷’差異不顯著；‘大青皮甜’、‘大紅袍’、‘硬籽謝花甜’顯著低于‘螞蟻咂’，但‘大青皮甜’與‘大紅袍’、‘大紅袍’與‘硬籽謝花甜’之間差異不顯著。

2.8 果實酚類物質與抗氧化能力的相關性分析

如表1所示，果皮DPPH清除率與果皮中的總酚、單寧、總類黃酮含量均呈顯著正相關，與黃烷醇、原花色素含量呈正相關，但不顯著；果汁DPPH清除率與果汁中的總酚、單寧、總類黃酮含量呈正相關，與黃烷醇、原花色素、總花色苷均呈負相關，但不顯著；種子DPPH清除率與種子總酚、單寧、總類黃酮含量均呈極顯著正相關，與原花色素正相關，與黃烷醇負相關，但均不顯著。

2.9 主成分分析

在不損失或很少損失原有信息的前提下，主成分分析法可以將多個且彼此相關的指標轉換成新的個數(shù)較少且彼此獨立的綜合指標。用SAS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)解出的特征根和特征向量見表2。從表2可以看出，果皮前2 個主成分累計貢獻率已達85.61%，其中主成分1 的貢獻率達60.16%，說明主成分1 反映的信息量最大，總酚、單寧、總類黃酮在主成分1上有較高正載荷，總黃烷醇在主成分2 上有較高正載荷，原花色素在主成分2上有較高負載荷。果汁前2個因子特征根累計貢獻率已達95.07%，其中主成分1 的貢獻率達72.92%，果汁酚類物質均在主成分1上有較高正載荷，總酚和單寧在主成分2上有較高正載荷。種子前2個因子特征根累計貢獻率達80.45%，其中主成分1 的貢獻率達52.82%，總酚、單寧、總類黃酮在主成分1 上有較高正載荷，總黃烷醇和原花色素在主成分2 上有較高正載荷?？梢杂们? 個主分量來衡量果皮、果汁和種子酚類物質含量高低。

表1 果皮、果汁和種子中酚類物質含量和DPPH清除率的相關性

表2 石榴品種不同部位酚類物質含量的主成分分析

續(xù)表2

根據(jù)主成分載荷矩陣和特征值計算出前2個主成分的特征向量。以每個主成分所對應的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權重計算綜合主成分值。果皮中酚類物質含量排名前五的是‘崗榴’、‘軟籽謝花甜’、‘大青皮甜’、‘小青皮酸’、‘大青皮酸’，果汁中酚類物質含量排名前五的是‘實生wonderful’、‘小青皮酸’、‘大青皮酸’、‘軟籽謝花甜’、‘突尼斯芽變’，種子中酚類物質含量排名前五的是‘軟籽謝花甜’、‘實生wonderful’、‘小青皮酸’、‘崗榴’、‘大青皮酸’（表3）。

3 結論

13個石榴品種果實酚類物質含量有差異，且同一品種不同部位之間也有差異。果皮中總酚含量最高，種子中次之，果汁最低。‘軟籽謝花甜’果皮中總酚、總類黃酮含量均最高，‘三白’總酚、‘硬籽謝花甜’總類黃酮含量最低；果汁中總類黃酮含量‘小青皮酸’最高，‘秋艷’最低；種子中總類黃酮含量‘實生wonderful’最高，‘大紅袍’最低。13 個石榴品種清除DPPH 自由基的范圍為 21.35%～93.93%，TEAC為 143.53～301.62 μmol/(g·FW)，其中果皮中最高。石榴果皮、種子DPPH清除率和其總酚、單寧、總類黃酮含量之間均為顯著正相關。根據(jù)主成分分析，果皮、果汁和種子中酚類物質含量排名均在前5名是‘小青皮酸’、‘大青皮酸’、‘軟籽謝花甜’。

4 討論

酚類物質是果實中最重要且分布最廣泛的次生代謝物質之一，也是石榴生理活性的重要物質基礎。不同石榴品種果實中酚類物質含量及抗氧化能力存在顯著差異[29]，而且同一品種不同部位的酚類物質含量和抗氧化能力也存在差異[15,18]。韓玲玲等[15]研究表明，石榴品種果實成熟期多酚主要分布在果皮，果汁次之，種子最低，馮立娟等[18]研究認為8 個石榴品種中酚類物質含量與之一致，本研究結果與其有一定差別，13 個石榴品種中總酚含量均是果皮中最高，種子次之，果汁最低，可能與本研究用的是鮮樣浸提酚類物質有關。同一品種果實不同部位不同酚類物質含量也存在差異性，其中石榴果皮中單寧、原花色素、總花色苷、黃烷醇、總類黃酮、總酚含量最高，在果汁、種子中含量較低，朱峰等[21]分析了4個品種果皮和果汁中的5種類黃酮類組分含量，表明果皮中類黃酮含量均顯著高于果汁，本研究中石榴果皮中總類黃酮含量顯著高于果汁和種子。本研究中，13 個品種果皮中總類黃酮含量‘軟籽謝花甜’最高，‘硬籽謝花甜’最低；果汁中總類黃酮含量‘小青皮酸’最高，‘秋艷’最低；種子中總類黃酮含量‘實生wonderful’最高，‘大紅袍’最低。石榴中多酚物質具有很強的抗氧化活性，而且相比蘋果汁，對老年人具有更好的抗氧化活性[30]。李巨秀等[31]研究表明，5個石榴品種清除DPPH自由基的范圍為24.30%～45.73%，TEAC變化范圍為306.24～668.90 μmol/(g·FW)，本研究中13 個石榴品種清除DPPH 自由基的范圍為21.35%～93.93%，果汁和種子TEAC變化范圍為143.53～212.63 μmol/(g · FW)，果皮中較大[225.48～301.62 μmol/(g·FW)]。馮立娟等[18]研究表明，石榴果實中安石榴苷、沒食子酸、鞣花酸、花青苷、總黃酮和總酚等均與DPPH自由基清除率正相關，但不顯著，而本研究中石榴果皮、種子DPPH 清除率和其總酚、單寧、總類黃酮含量之間均為顯著正相關。

表3 綜合主成分值

石榴總酚、花青素等含量可以作為評價石榴功能品質的重要指標[18]，但是關于用主成分分析評價石榴果實酚類物質含量高低還未見報道。酚類物質種類多，酚類物質品質綜合評價可以借助主成分分析主成分。本研究中，將5～6 個酚類物質含量指標簡化為2個主成分來綜合評價不同石榴品種果實酚類物質含量高低，不同部位石榴品種酚類物質含量排名不同，在對石榴果實進行加工時，要根據(jù)果實酚類物質含量綜合利用。13 個石榴品種中，‘軟籽謝花甜’果皮總酚、單寧、總類黃酮含量均最高，種子總酚、原花色素、黃烷醇含量也最高，且主成分綜合評價，其果實酚類物質含量均排在前5 名，是值得大力推廣和深入開發(fā)利用的優(yōu)良品種。同時，石榴皮中酚類物質含量高，抗氧化能力強，具有較高的開發(fā)利用價值，可以在石榴皮綜合利用中開發(fā)相關高含量酚類產(chǎn)品。