石榴果實(shí)發(fā)育過程中的主要功能性成分變化規(guī)律

楊 圓，劉春燕，黎積譽(yù)，賈波濤，曹 榛 ，秦改花*

石榴果實(shí)發(fā)育過程中的主要功能性成分變化規(guī)律

楊 圓1, 2, 3，劉春燕1, 2，黎積譽(yù)1, 2，賈波濤1, 2，曹 榛1, 2，秦改花1, 2*

(1. 園藝作物種質(zhì)創(chuàng)制及生理生態(tài)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗室，安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，合肥 230001；2. 果樹果實(shí)發(fā)育與品質(zhì)生物學(xué)安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗室，安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，合肥 230001；3. 安徽科技學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，鳳陽 233100)

為探究石榴果實(shí)發(fā)育過程中主要功能性成分的變化和累積規(guī)律，以‘大笨子’石榴為材料，研究了果實(shí)發(fā)育過程中果皮和果汁中主要功能性成分總酚、類黃酮、類胡蘿卜素、花青素和單寧含量的變化規(guī)律。結(jié)果表明：石榴果皮和果汁中總酚含量在DAF65時分別為179.94 mg·g-1和12.99 mg·mL-1，隨著果實(shí)發(fā)育總酚含量下降，在DAF140時含量分別為43.94 mg·g-1和1.22 mg·mL-1；果皮和果汁中類黃酮含量在DAF65時分別為68.06 mg·g-1和2.52 mg·mL-1，隨著果實(shí)發(fā)育類黃酮含量下降，在DAF140時含量為22.72 mg·g-1和1.47 mg·mL-1；果皮和果汁中類胡蘿卜素含量在DAF65時分別為68.06 mg·g-1和0.054 mg·mL-1，隨著果實(shí)發(fā)育類胡蘿卜素含量下降，在DAF140時含量為22.72 mg·g-1和0.012 mg·mL-1；果皮和果汁中單寧含量在DAF65時分別為2.72 mg·g-1和0.94 mg·mL-1，隨著果實(shí)發(fā)育類單寧含量下降，在DAF140時含量為0.94 mg·g-1和0.12 mg·mL-1。果汁中花青素含量隨著果實(shí)的發(fā)育成熟總體呈上升趨勢，在DAF65和DAF140變化范圍為 92.89～281.39 nmol·mL-1。除花青素外，果皮中各功能性成分的含量均高于果汁。相關(guān)性分析顯示，果皮和果汁中總酚含量與類黃酮、單寧含量呈顯著性正相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平。由此可見，石榴果實(shí)中主要功能性物質(zhì)的含量與發(fā)育時期和組織部位具有一定的相關(guān)性。

石榴；果皮；果汁；果實(shí)發(fā)育；功能性成分

石榴（L.），為千屈菜科（Lythraceae）石榴屬（L．）落葉灌木或小喬木，又名安石榴、丹若和若榴等[1]，其栽培在中國已有兩千多年的歷史，目前已形成了河南開封、陜西臨潼、山東棗莊、安徽懷遠(yuǎn)、四川會理、云南蒙自、河南鄭州和新疆葉城等石榴主產(chǎn)區(qū)[2]，是集生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益于一身的經(jīng)濟(jì)果樹，具有廣闊的發(fā)展前景。

隨著人們健康意識的提高、消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變以及進(jìn)出口貿(mào)易的發(fā)展，植物來源的功能性成分受到廣泛關(guān)注，其中以酚類物質(zhì)最為突出。酚類物質(zhì)包含類黃酮、單寧和花青素等，其含量是衡量果實(shí)品質(zhì)的重要評價標(biāo)準(zhǔn)之一[3]。類黃酮是一類次生代謝產(chǎn)物，具有抗氧化、抗癌以及增強(qiáng)免疫系統(tǒng)等功 能[4]，目前對有關(guān)果實(shí)類黃酮含量的研究主要在蘋果[5]、草莓[6]和杏果實(shí)[7]上。單寧是影響果實(shí)口感品質(zhì)的主要物質(zhì)，又因為其具有醫(yī)用價值，近幾年成為研究熱點(diǎn)，主要研究方向是在提取工藝上[8-10]?；ㄇ嗨睾皖惡}卜素以及類黃酮共同作用調(diào)控果實(shí)的顏色，影響其外在品質(zhì)，目前對其研究主要集中在總量的測定和合成調(diào)控上[11-12]。石榴不但果汁中含有豐富的天然活性物質(zhì)，對人體有保健功能[13]，在石榴果皮內(nèi)也富含黃酮、單寧、生物堿、有機(jī)酸、多酚等抗氧化物質(zhì)，可延緩衰老、預(yù)防動脈硬化和心臟病，并且石榴皮占石榴果實(shí)很大一部分比重，是生物活性化合物的重要來源，其經(jīng)濟(jì)效益日益受到人們關(guān)注[14]。盡管石榴果實(shí)中的功能性物質(zhì)正引發(fā)人們的關(guān)注，但是有關(guān)石榴果實(shí)發(fā)育過程中功能性成分變化規(guī)律的研究還較少。

本試驗以安徽懷遠(yuǎn)主栽品種‘大笨子’石榴為材料，研究石榴果實(shí)發(fā)育過程中果汁和果皮的功能性物質(zhì)總酚、胡蘿卜素、類黃酮、單寧和花青素含量及累積規(guī)律，為石榴果實(shí)中功能性成分的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選取安徽懷遠(yuǎn)二十年生‘大笨子’石榴為材料。根據(jù)果實(shí)的發(fā)育時期，分別于盛花期后65 d（2015年7月24日，DAF65）、盛花期后80 d（8月8日，DAF80）、盛花期后95 d（8月23日, DAF 95）、盛花期后110 d（9月07日, DAF 110）、盛花期后125 d（9月22日, DAF 125）和盛花期后140 d（10月7日, DAF140）6個不同的時期采集果實(shí)。為了確保樣品的代表性，每個時期分別選擇樹冠中部且生長健壯無病蟲害的果實(shí)9個，果實(shí)用冰袋帶回實(shí)驗室，削取果皮切碎混合，剝?nèi)∽蚜?，榨取果汁，于–80 ℃保存?zhèn)溆谩?個果實(shí)為1個重復(fù)，試驗重復(fù)3次。

1.2 指標(biāo)測定方法

總酚含量的測定采用Folin-Ciocalteu試劑法，方法參照邱濤濤等[15]并作適當(dāng)修改，以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果以沒食子酸等價值（gallic acid equivalents, GAE）表示；總類黃酮含量的測定方法參照J(rèn)ia等[16]的方法，并稍有改動，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果以蘆丁等價值（rutin equivalents, RE）表示；花青素含量測定方法參照Qin等[17]的方法；單寧測定方法參照文獻(xiàn)[18]，以單寧酸為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果以單寧酸等價值（tannic acid equivalents，TAE）表示；類胡蘿卜素測定采用丙酮法，參照張憲政等[19]的方法并稍作修改。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對原始數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，用SPSS軟件檢驗差異顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)發(fā)育過程中總酚含量的變化

石榴果實(shí)的生長發(fā)育是一個極其復(fù)雜的代謝過程，隨著果實(shí)的成熟，酚類物質(zhì)含量也不斷發(fā)生變化。如圖1所示，果皮和果汁中總酚含量均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢且變化幅度較大。果皮和果汁中總酚含量最高值均在盛花期后65 d，其中果皮中總酚含量最大值為179.94 mg·g-1，果汁中最大值為12.99 mg·mL-1；兩者總酚含量最小值均出現(xiàn)在盛花期后140 d，其中果皮中總酚含量最小值為43.94 mg·g-1，果汁中最小值為1.22 mg·mL-1。果實(shí)生長發(fā)育各時期果皮中總酚含量均高于果汁，隨著果實(shí)發(fā)育，果皮和果汁中總酚含量差異越來越大，果汁中的總酚含量快速下降，尤其在盛花期后95 d果汁中總酚含量下降最快；果皮中總酚含量緩慢下降。其中盛花后65 d果皮的總酚含量是果汁中的13.85倍，盛花后140 d果皮中總酚含量是果汁中的36.01倍。

2.2 果實(shí)發(fā)育過程中類黃酮含量的變化

從圖2可以看出，果皮和果汁中類黃酮含量的變化趨勢一致，均是先下降后上升再下降，但總體呈下降趨勢。果皮中類黃酮含量從盛花期后65 d至盛花期后95 d期間逐漸下降，隨后增加至53.50 mg·g-1（DAF110）后再逐漸下降到最小值為22.72 mg·g-1（DAF140），最大值在盛花期后65 d，為68.06 mg·g-1。各時期果汁中類黃酮含量無顯著性差異，其中最大值為2.52 mg·mL-1（DAF65），最小值為1.47 mg·mL-1（DAF140）。果實(shí)發(fā)育各時期果皮和果汁中類黃酮含量之間相差較大，果皮中的類黃酮含量顯著高于果汁中的類黃酮含量。

圖1 果實(shí)發(fā)育過程中石榴果皮和果汁中總酚含量的變化

Figure 1 Changes of total phenol content in pomegranate pericarp and juice during fruit development

圖2 果實(shí)發(fā)育過程中石榴果皮和果汁中類黃酮含量變化

Figure 2 Changes of flavonoid content in pomegranate pericarp and juice during fruit development

圖3 果實(shí)發(fā)育過程中石榴果汁中花青素含量的變化

Figure 3 Changes of anthocyanin content in pomegranate juice during fruit development

2.3 果實(shí)發(fā)育過程中花青素含量的變化

由圖3可知，隨著果實(shí)的成熟，果汁中花青素含量總體呈上升趨勢。在盛花期后65 d到盛花期后80 d期間花青素含量下降至最小值為92.89 nmol·mL-1，隨后逐漸上升至最大值281.39 nmol·mL-1（DAF140），盛花后140 d花青素含量增加最大。果皮中花青素含量極低，無法檢測。

圖4 果實(shí)發(fā)育過程中石榴果皮和果汁中類胡蘿卜素含量的變化

Figure 4 Changes of carotenoid content in pomegranate pericarp and juice during fruit development

圖5 果實(shí)發(fā)育過程中石榴果皮和果汁中單寧含量的變化

Figure 5 Changes of tannin content in pomegranate pericarp and juice during fruit development

表1 石榴果皮和果汁中總酚含量與其他物質(zhì)含量的相關(guān)性分析

注：*表示在0.05水平差異顯著。

2.4 果實(shí)發(fā)育過程中類胡蘿卜素含量的變化

由圖4可知，在石榴果實(shí)發(fā)育過程中，果皮和果汁中類胡蘿卜素含量的變化趨勢基本相同，即總體呈下降趨勢。在盛花期后65 d果皮和果汁中類胡蘿卜素含量最大，其中果皮中類胡蘿卜素含量為0.48 mg·g-1，果汁中類胡蘿卜素含量為0.054 mg·mL-1。果皮和果汁中的類胡蘿卜素含量最小值分別為0.09 mg·g-1（DAF125）和0.012 mg·mL-1（DAF140）。隨著果實(shí)的發(fā)育成熟，果皮中類胡蘿卜素含量變化較大，且明顯高于果汁中的類胡蘿卜素含量。

2.5 果實(shí)發(fā)育過程中單寧含量的變化

隨著果實(shí)發(fā)育，果實(shí)和果汁中單寧含量整體呈下降趨勢。但是果皮和果汁中單寧含量變化趨勢略有差異，果皮中單寧含量先下降后上升最后再下降，果皮中單寧含量在盛花期后95 d快速下降，之后顯著上升，在盛花期后140 d又快速下降至最低值；果汁中單寧在盛花期后80 d出現(xiàn)顯著的下降，之后隨著果實(shí)的發(fā)育而逐漸降低，石榴果皮中單寧含量在果實(shí)發(fā)育各個時期都大于果汁中的含量，其中盛花期后65 d果皮中單寧含量是果汁的14.26倍，盛花期后140 d果皮中單寧含量是果汁中單寧含量的1.67倍。

2.6 總酚含量與類黃酮、花青素、單寧以及類胡蘿卜素含量之間的變化關(guān)系

由表1可見，果皮中總酚含量與類黃酮、單寧和類胡蘿卜素含量呈正相關(guān)，并且與類黃酮和單寧含量呈顯著正相關(guān)；果汁中總酚含量與類黃酮、單寧和類胡蘿卜素含量呈顯著正相關(guān)，但與花青素含量呈負(fù)相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平。

3 討論

3.1 石榴果實(shí)不同發(fā)育時期對總酚含量的影響

酚類物質(zhì)在控制果實(shí)色澤的同時，還被廣泛用于醫(yī)療和保健行業(yè)，前景十分廣闊。本研究中，果皮和果汁中的總酚含量在發(fā)育前期最高，隨著果實(shí)的發(fā)育，總酚含量一直減少，直至果實(shí)成熟。在桃、葡萄等果實(shí)中都發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)在幼果期含量最高，隨后含量持續(xù)降低的現(xiàn)象，這可能和酚類物質(zhì)的功能性有關(guān)。酚類物質(zhì)不但可以抑制病原菌的發(fā)生，還可以清除活性氧等從而使植物免受傷害，這大概是易受侵害的幼果中含有較高酚類物質(zhì)的原因[20-21]。Fawole等對石榴果實(shí)也做了相關(guān)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)石榴果實(shí)中酚類物質(zhì)含量隨著果實(shí)的成熟呈顯著下降趨勢，成熟果實(shí)的抗氧力能力明顯降低[22]；張俊環(huán)等[23]研究發(fā)現(xiàn)杏果實(shí)發(fā)育過程中果皮和果肉中總酚含量先減少后持續(xù)增加，這和本試驗結(jié)果不同，說明不同物種果實(shí)酚類物質(zhì)含量和積累規(guī)律不同，與花青素的合成可能同時存在又相互制約。本研究中的相關(guān)性分析顯示酚類物質(zhì)與花青素的含量呈負(fù)相關(guān)，張俊環(huán)等[23]發(fā)現(xiàn)杏果實(shí)的呈色可能與β-胡蘿卜素含量的相關(guān)性要高于與花青素含量的相關(guān)性，所以在成熟后期杏果實(shí)花青素合成速率減慢，促進(jìn)底物相同的酚類物質(zhì)的積累。因此，石榴果實(shí)發(fā)育過程中酚類物質(zhì)含量的降低，可能會促進(jìn)花青素等物質(zhì)的積累。

3.2 石榴果實(shí)發(fā)育過程中花青素、類黃酮和類胡蘿卜素含量的變化關(guān)系

花青素、類黃酮和類胡蘿卜素共同調(diào)控果實(shí)的色澤和品質(zhì)。本研究中，石榴果實(shí)在發(fā)育過程中類黃酮和類胡蘿卜素含量總體呈下降趨勢，花青素含量則隨著果實(shí)的成熟逐漸升高。在藍(lán)莓[24-25]和石榴[26]等果實(shí)中都發(fā)現(xiàn)花青素含量在幼果期含量較低、隨后含量持續(xù)上升的現(xiàn)象，這可能和果實(shí)的顏色呈相關(guān)性。鞠志國等[27]指出在黃色果實(shí)中類黃酮和類胡蘿卜素作為主要色素控制著果實(shí)的外觀品質(zhì)，而對于紅色果實(shí)來說，類黃酮和類胡蘿卜素則作為輔助色素，起決定性作用的是花青素。這一結(jié)論在其他多數(shù)研究中均得到了證實(shí)，如在超紅桃和白沙桃的研究中，發(fā)現(xiàn)白沙桃的類胡蘿卜素含量下降速率慢，花青素含量上升慢，而超紅桃在發(fā)育后期花青苷含量迅速上升，葉綠素和類胡蘿卜素含量迅速下降，這可能是超紅桃相較于白沙桃色澤紅潤的主要原因[28]；番石榴的果皮顏色主要為黃綠色、綠黃色、黃色或橘紅色，在研究中發(fā)現(xiàn)，番石榴在成熟后期花青素含量幾乎為零，雖然在后期有所上升，但對于紅色果實(shí)來說含量甚微，而類黃酮和類胡蘿卜素在后期有較高的含量[29]。在獼猴桃花青素變化的相關(guān)研究中，發(fā)現(xiàn)花青素含量在成熟后期有下降的趨勢，結(jié)果與本研究不同，可能是由于持續(xù)高溫導(dǎo)致花青素含量在后期降低，也可能與果實(shí)呈色的差異性有關(guān)[30-31]。因此，花青素含量的逐漸上升，增加了石榴果實(shí)的紅色對比度，提高了石榴果實(shí)的品質(zhì)。

3.3 石榴果實(shí)不同發(fā)育時期對單寧含量的影響

單寧味澀，對植物鮮產(chǎn)品及加工產(chǎn)品的品質(zhì)均有很大的影響[32]。本文對不同時期石榴果皮和果汁中單寧含量的分析表明，隨著石榴果實(shí)的發(fā)育，果皮和果汁中單寧含量總體呈下降趨勢。這與陳錦永等[33]的研究結(jié)果相一致，隨著果實(shí)的成熟，果實(shí)會進(jìn)行澀味脫除。在果實(shí)的發(fā)育過程中，單寧在細(xì)胞中的濃度逐漸下降，在橄欖和柿果實(shí)中相繼得到證明，即隨著橄欖果實(shí)的成熟和柿果實(shí)的軟化，單寧含量逐漸降低，橄欖和柿果實(shí)的澀味也逐漸消失[34-35]。因此，單寧含量的降低可能是石榴果實(shí)澀味失去的主要原因，使得口感更佳。

3.4 總酚、類黃酮和花青素等物質(zhì)分布區(qū)域化差異

石榴果實(shí)中總酚、類黃酮、單寧和花青素含量具有明顯的組織差異性，本研究中總酚、類黃酮和單寧在果實(shí)發(fā)育的各個時期果皮中的含量都顯著高于果汁，花青素在果汁中含量更高。通過對哥倫比亞引進(jìn)的24種水果的研究，發(fā)現(xiàn)有些果實(shí)的非食用部位即果皮和種子比果肉中含有較高的總酚，而有的果實(shí)種類是可食部分含有較高的總酚[36]；譚琳等[37]對‘臺農(nóng)’、‘紅貴妃’芒果果皮和果肉的原花青素含量及其抗氧化活性的研究表明，果皮花青素含量顯著高于果肉中的花青素；Mirdehghan等[38]發(fā)現(xiàn)石榴果皮中總酚的含量大概是果汁中的8倍；劉永玲等[39]比較了八月瓜葉、果皮和果肉中酚類、VC含量及其抗氧化能力，結(jié)果表明葉片和果皮中沒食子酸、兒茶素、抗壞血酸和總酚等含量明顯高于果肉；Li等[40]研究表明石榴果皮提取物中含有更多的總酚、類黃酮和原花青素物質(zhì)。由于皮中富含豐富的酚類物質(zhì)導(dǎo)致其具有較高的抗氧化能力，同時石榴皮的抗氧化能力也強(qiáng)于石榴籽[41]，因此石榴果皮是石榴含有抗氧化物質(zhì)較豐富的組織，可以進(jìn)行合理的開發(fā)利用。

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Accumulation characteristics of main functional components of pomegranate during fruit development

YANG Yuan1, 2, 3, LIU Chunyan1, 2, LI Jiyu1, 2, JIA Botao1, 2, CAO Zhen1, 2, QIN Gaihua1, 2

(1. Key Laboratory of Horticultural Crop Genetic Improvement and Eco-physiology of Anhui Province, Institute of Horticulture Research, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230001; 2. Key Laboratory of Fruit Quality and Developmental Biology, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230001; 3. College of Resource and Environment, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100)

To explore the accumulation characteristics of functional components during pomegranate fruit development, the contents of total phenol, flavonoid, anthocyanin, carotenoid and tannin in pericarp and fruit juice of pomegranate cultivar ‘Dabenzi’ were studied. The results showed that: the contents of total phenols in pomegranate pericarp and juice were 179.94 mg·g-1and 12.99 mg·mL-1at DAF65, and the contents of total phenol decreased with fruit development, which were 43.94 mg·g-1and 1.22 mg·mL-1at DAF140, respectively; the contents of flavonoid in pomegranate pericarp and juice were 68.06 mg·g-1and 2.52 mg·mL-1at DAF65, and the contents of flavonoid decreased with fruit development, which were 22.72 mg·g-1and 1.47 mg·mL-1, respectively; the contents of carotenoid in pomegranate pericarp and juice were 68.06 mg·g-1and 0.054 mg·mL-1at DAF65, and the contents of carotenoid decreased with fruit development, which were 22.72 mg·g-1and 0.012 mg·mL-1at DAF140; the contents of tannin in pomegranate pericarp and juice were 2.72 mg·g-1and 0.94 mg·mL-1at DAF65, and the contents of carotenoid decreased with fruit development, which were 0.94 mg·g-1and 0.12 mg·mL-1at DAF140, correspondingly. The contents of anthocyanins in fruit juice increased with the development of fruit, and which at DAF65 and DAF140 were in the range of 92.89 - 281.39 nmol·mL-1. Except the anthocyanin, the contents of the functional components in pericarp were higher than those in juice during the fruit development. The contents of total phenols in pericarp and juice had significantly positive correlation with flavonoids and tannins contents, and it also had a positive correlation with carotenoids content. In conclusion, the main functional components in pomegranate fruits were different in the fruit developmental stages and tissues.

L.; pericarp; juice; fruit development; functional component

S665.4

A

1672-352X (2021)06-0911-05

10.13610/j.cnki.1672-352x.20220106.018

2022-1-6 20:36:31

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20220106.1254.036.html

2021-04-01

安徽省科技重大專項（201903b06020017）資助。

楊 圓，碩士研究生。E-mail：1462756402@qq.com

通信作者:秦改花，副研究員。E-mail：qghahstu@163.com