不同產地黑果枸杞中原花青素和花青素含量研究

汪　洋,丁　龍,王四清

(城鄉生態環境北京實驗室,國家花卉工程技術研究中心,北京林業大學,北京 100083)

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不同產地黑果枸杞中原花青素和花青素含量研究

汪洋,丁龍,王四清*

(城鄉生態環境北京實驗室,國家花卉工程技術研究中心,北京林業大學,北京 100083)

在溶劑提取法基礎上,采用香草醛-鹽酸顯色法測定不同產地黑果枸杞果實原花青素的含量,采用消光系數法測定花青素含量,為人工種植高品質黑果枸杞提供理論依據。結果表明:原花青素含量范圍為14.26～90.24 mg/g(烘干粉),花青素含量范圍為0.69～8.40 mg/g,黑果枸杞果實中原花青素含量明顯高于花青素含量。不同地區野生黑果枸杞中原花青素和花青素依次為青海格爾木>新疆阿克蘇>青海諾木洪>新疆庫爾勒>內蒙古額濟納旗。此外,格爾木人工露地種植黑果枸杞原花青素含量顯著高于(p<0.05)格爾木野生的黑果枸杞,說明人工栽培黑果枸杞可能是一種更好的方式。在水、肥、陽光充足的條件下，選擇性狀表現好的品種，可實現北京人工栽培的黑果枸杞果實原花青素和花青素含量達到原產地人工栽培的水平。

黑果枸杞,原花青素,花青素,含量測定

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)是茄科枸杞屬多年生耐鹽、抗旱植物,《中國植物志》記載:分布于我國陜西北部黃土高原、寧夏、甘肅、青海、內蒙古、新疆和西藏等地區。據《維吾爾藥志》記載,黑果枸杞果實具有強腎、潤肺、明目、健胃、補腦、抗衰老及通經作用。黑果枸杞的成熟漿果中富含紫紅色素,又屬于珍稀的天然花色苷類色素資源,具有清除自由基、抗氧化的功能[1]。

原花青素是廣泛存在于植物中的一類天然多酚類化合物,具有水溶、無毒、無過敏、安全性好等特性[2],具有保護心血管、預防高血壓、抗腫瘤、抗輻射、抗疲勞、抗突變及美容等作用,是一種應用前景十分廣闊的植物功能成分[3]。花青素又稱作花色素,為一類水溶性的類黃酮化合物[4],具有抗氧化、抗衰老、抗癌、抑菌、抗病毒及預防心腦血管疾病等生理功能和藥理活性[5],具有多種保健和藥用功能。

近年來黑果枸杞受到廣泛關注,因其高營養價值備受青睞。生態環境惡化導致資源量減少,同時黑果枸杞野生資源遭到過度開發破壞。目前關于黑果枸杞中原花青素和花青素的研究報道相對較少,相關研究的材料均為野生的黑果枸杞果實,且只研究了原花青素或花青素含量[6-11]中的一種,或花色苷和多酚的組成[12-14]。原花青素和花青素含量均為衡量黑果枸杞營養價值的指標之一,本文對青海、新疆、內蒙古和北京等不同產地的黑果枸杞中原花青素和花青素含量均進行了研究,以期為在不同地域人工種植黑果枸杞提供可行性和理論依據,也為探尋營養價值高的黑果枸杞生長環境提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

6種來自新疆和青海各地的黑果枸杞成熟干燥果實,編號為A,該樣品由青海西域老農黑枸杞種植有限公司協助采集；5種來自內蒙古的黑果枸杞成熟鮮果,編號為B,采摘地點為額濟納旗；4種來自北京人工種植的黑果枸杞成熟鮮果,編號為C。按照實驗設計,各樣品詳細信息見表1～表5。將果實放入烘箱中干燥處理,60 ℃連續烘干40 h至樣品恒重,并粉碎成40目后備用。

“大果一號”:在青海格爾木選擇的果實直徑大綜合性狀表現好的品種。在對不同產地黑果枸杞原花青素和花青素含量進行研究后,選擇出表現好、質量好的地區——青海格爾木的黑果枸杞引種至北京進行盆栽和露地栽培,“大果一號”即為此種引種實驗材料。

表1　不同產地野生黑果枸杞樣品

注:B1、B2生長環境不同,B1(野生北)為壤土稍有沙,鹽漬化程度高；B2(野生西)為戈壁上沙粒質土(棕鈣土),有一定鹽堿。

表2　不同產地人工種植黑果枸杞樣品

注:B3、B4、B5分別為種植地表現性狀有差異的植株；C1為播種苗。

表3　青海格爾木野生和人工種植的黑果枸杞樣品

注:表中空白表示無此項(野生型)。

表4　內蒙古額濟納旗野生和人工種植的黑果枸杞樣品

注: B1、B2生長環境不同,見表1標注。B3、B4、B5分別為種植地表現性狀有差異的植株。

表5　北京人工種植“大果一號”樣品

BioMate 3S紫外可見分光光度計賽默飛世爾科技公司；XMTD-6000電熱恒溫水浴鍋余姚市上通溫控儀器廠；BSA224S電子分析天平賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；DHG-9053A電熱鼓風干燥箱上海一恒科學儀器有限公司。

兒茶素(純度>98%)美國Sigma公司；香草醛(分析純)天津市津科精細化工研究所；濃鹽酸、無水乙醇、甲醇(均為分析純)北京化工廠；實驗用水為純水。

1.2實驗方法

1.2.1原花青素提取和含量測定方法參考文獻[6,15-16]中原花青素提取方法及預實驗進行改進,準確稱取0.1 g黑果枸杞干粉置于10 mL具塞試管中,加入60%乙醇,固液比(g∶mL)為1∶15,置恒溫水浴鍋中,在50 ℃下浸提1 h。冷卻至室溫后過濾,定容至25 mL容量瓶中,搖勻,得樣品溶液。取1 mL樣品溶液加入試管中(試管用鋁箔包裹嚴實,僅留管口用于加樣),加入3 mL 4%的香草醛-甲醇溶液,再加入1.5 mL濃鹽酸,加蓋徹底混合均勻。室溫條件反應顯色10 min,于波長500 nm處測定吸光度(A)。

1.2.2對照品溶液制備和標準曲線繪制精確量取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL濃度為1 mg/mL兒茶素對照品溶液,分別置于25 mL容量瓶中,用甲醇定容至25 mL,搖勻,得到濃度為0～0.1 mg/mL的對照品使用液。以相應試劑為空白,取1 mL加入試管中,測定吸光度A,以濃度C為橫坐標,以A為縱坐標繪制標準曲線。

1.2.3精密度實驗取1.2.1項下方法制成的樣品溶液進行精密度實驗,連續測定3次,測得吸光度平均值,得到RSD值為0.21%,表明該方法的精密度高,儀器性能良好。

1.2.4穩定性實驗取1.2.1項下方法制成的樣品溶液進行穩定性實驗,在0、2、4、6、8 h不同時間段分別測定吸光度,得到RSD值為0.84%,表明供試樣品在測定時間內穩定性良好。

1.2.5樣品測定(重復性實驗)每份黑果枸杞樣品分別取3份按照1.2.1項下方法測定吸光度A,帶入標準方程得到黑果枸杞中原花青素的含量,得出樣品中原花青素含量的平均值。

[19]U Nu，U Nu: Saturday’s Son, New Haven and London: Yale University Press, 1975, p.227.

1.2.6花青素提取和含量測定方法參考文獻[17-18]中花青素提取方法及預實驗進行改進,準確稱取0.1 g黑果枸杞干粉置于10 mL具塞試管中,加入1%鹽酸-乙醇混合液,固液比(g∶mL)為1∶40,置恒溫水浴鍋中,在60 ℃下浸提100 min。冷卻至室溫后過濾,定容至25 mL容量瓶中,搖勻,得樣品溶液。消光系數法測定花青素含量。用紫外分光光度計在400～600 nm波長范圍內掃描,測定樣品溶液的最大吸收波長。在其最大吸收波長測定樣品的吸光值(A),重復3次。

MF=(A×V)/(98.2×M)

式中,MF:樣品中花青素含量(mg/g)；A:最大波長下吸光度值；V:定容體積(mL)×稀釋倍數；M:樣品重量(g)；98.2:花色苷平均消光系數。

1.3數據統計分析

實驗數據采用Excel 2007軟件整理、繪圖,用SPSS 18.0統計軟件進行分析,方差分析采用Duncan法。

2　結果與分析

2.1標準曲線繪制

繪制所得原花青素標準曲線見圖1,得到的線性回歸方程為A=4.812C+0.005,R2=0.990。由此可知,在對照品溶液濃度在0～ 0.1 mg/mL之間時,實驗數據具有良好的線性關系。

圖1　原花青素標準曲線Fig. 1　Standard curve of proanthocyanidins

2.2不同產地野生黑果枸杞中原花青素和花青素的含量

同為野生狀態下的黑果枸杞,對6種不同產地的樣品進行原花青素和花青素含量的測定和對比研究,分別來自青海諾木洪(A1)、新疆庫爾勒(A2)、青海格爾木(A3)、新疆阿克蘇(A4)和內蒙古額濟納旗(B1、B2,生境不同),結果見表6。

表6　不同產地野生黑果枸杞中原花青素

注:表中所測含量為每克干粉中所含毫克數。同列標有不同小寫字母者表示差異顯著(p<0.05),表7～表9同。

2.2.1野生黑果枸杞中原花青素含量由表6可知,來自不同地域的野生黑果枸杞中原花青素含量差別較大,范圍為14.26～72.71 mg/g。其中含量最低的為B2號樣品,值為14.26 mg/g,來自內蒙古額濟納旗；含量最高的為A3號樣品,值為72.71 mg/g,來自青海格爾木。不同產地野生黑果枸杞中原花青素含量大小順序為:青海格爾木>新疆阿克蘇>青海諾木洪>新疆庫爾勒>內蒙古額濟納旗(野生北)>內蒙古額濟納旗(野生西)。根據表6方差分析結果得出,A3號樣品含量顯著高于其他地區(p<0.05),B1、B2號樣品含量顯著低于其他地區(p<0.05),且各地區間含量均差異顯著(p<0.05)。由此可知,在此五個地域,青海格爾木是最適宜黑果枸杞生長發育的產地,其果實中原花青素含量最高。

究其原因,這可能與海拔高度、日照強度及時長、土壤成分、降水量等生長環境有關,因而導致了黑果枸杞中原花青素含量的地域差異性。根據中國天氣網數據資料,青海格爾木地區海拔高,同時全年日照時長高于其他地區,光熱資源豐富,降雨少,蒸發量大,氣候干旱,空氣相對濕度低。此外,格爾木地區多鹽湖、堿灘,地藏豐富的礦物質。這些氣候及土壤條件的特征可為今后黑果枸杞栽培環境的選擇提供參考。

2.2.2野生黑果枸杞中花青素含量由表6可知,來自不同地域的黑果枸杞中花青素含量差別較大,范圍為0.69～7.86 mg/g。其中含量最低的為B2號樣品,值為0.69 mg/g,來自內蒙古額濟納旗；含量最高的為A3號樣品,值為7.86 mg/g,來自青海格爾木。不同產地野生黑果枸杞中花青素含量大小順序為:青海格爾木>新疆阿克蘇>青海諾木洪>新疆庫爾勒>內蒙古額濟納旗(野生北)>內蒙古額濟納旗(野生西),與原花青素含量順序相同。根據表6方差分析結果得出,A3號樣品含量顯著高于其他地區(p<0.05),B1、B2號樣品含量顯著低于其他地區(p<0.05),除A1和A2號樣品含量無顯著差異外(p>0.05),其余各地區間含量均差異顯著(p<0.05)。由此分析所得結論與原花青素含量分析中結論基本保持一致。

2.3不同產地人工種植黑果枸杞中原花青素和花青素的含量

同為人工種植的黑果枸杞,對9種不同來源的樣品進行原花青素和花青素含量的測定和對比研究,結果見表7。

表7　不同產地人工種植黑果枸杞中原花青素和花青素的含量測定結果(mg/g)

2.3.1人工種植黑果枸杞中原花青素含量由表7可知,不同來源人工種植的黑果枸杞中原花青素含量差別較大,范圍為14.96～90.24 mg/g。其中含量最高的為C4號樣品,其值為90.24 mg/g,來自北京屋頂盆栽“大果一號”且施肥多；其次為A5號樣品,值為86.50 mg/g,來自青海格爾木露地栽培且施肥,方差分析得兩者差異不顯著(p>0.05)，但均顯著高于其他樣品含量(p<0.05)。含量最低的為B3、B4、B5號樣品,均來自內蒙古額濟納旗,三者間差異不顯著(p>0.05),但均顯著低于其他樣品含量(p<0.05)。C2號含量高于C1,說明同為北京栽培,“大果一號”品種果實中原花青素含量高于播種苗。C4樣品含量顯著高于C2和C3(p<0.05),說明施肥有助于顯著提高果實原花青素含量。原因可能為北京土壤EC值一般為0.5 ms/cm,格爾木原產地土壤EC值為189 ms/cm,相差較大,模擬原產地土壤條件,施加復合肥且適當增大施肥量效果明顯。由此說明選擇性狀表現好的品種(如“大果一號”)引種至北京栽培,且適當增大施肥量可使其原花青素含量達到原產地區人工栽培水平。

2.3.2人工種植黑果枸杞中花青素含量由表7可知,不同來源人工種植的黑果枸杞中花青素含量差別較大,范圍為0.95～8.40 mg/g。其中含量最高為A5和C4號樣品,值均為8.40 mg/g；含量最低的為B3、B4、B5號樣品且顯著低于其他樣品含量(p<0.05)。表明在北京人工種植黑果枸杞且適量施肥可得到與原產地栽培條件下花青素含量相同的果實。

2.4野生和人工種植的黑果枸杞中原花青素和花青素的含量

2.4.1青海格爾木野生和種植的黑果枸杞中原花青素和花青素的含量產地同為青海格爾木的黑果枸杞,對3種不同樣品進行原花青素和花青素含量的測定和對比研究,分別為野生狀態(A3)、露地種植且施肥(A5)和露地種植無施肥(A6),結果見表8。

表8　青海格爾木野生和種植的黑果枸杞中原花青素

2.4.1.1黑果枸杞中原花青素含量由表8可知,A5號樣品含量最高,值為86.50 mg/g,顯著高于A3號和A6號樣品(p<0.05)。A6號樣品含量為79.02 mg/g,A5號和A6號含量顯著高于A3號(p<0.05)。由此可知,人工種植條件下得到的果實中原花青素含量均高于野生狀態下果實中原花青素含量,且露地種植同時施肥條件下含量顯著高于無施肥條件下的含量。分析表明,格爾木地區屬于高寒鹽堿地,植被稀少,土壤鉀含量高,而缺乏氮肥,所以施氮肥效果明顯。

2.4.1.2黑果枸杞中花青素含量由表8可知,A5號樣品含量最高,值為8.40 mg/g；A3號樣品含量最低,值為7.86 mg/g。但3種樣品含量差異并不顯著(p>0.05),說明同一產地野生和人工種植條件對果實花青素含量的影響不大。

2.4.2內蒙古額濟納旗野生和種植的黑果枸杞中原花青素和花青素的含量產地同為內蒙古額濟納旗的黑果枸杞,對5種不同樣品進行原花青素和花青素含量的測定和對比研究,分別為野生狀態(B1、B2,生境不同)、人工種植(B3、B4、B5,同一種植地表現性狀有差異植株),結果見表9。

表9　內蒙古額濟納旗野生和種植的黑果枸杞中

2.4.2.1黑果枸杞中原花青素含量由表9可知,B1號樣品含量最高,值為39.04 mg/g,顯著高于其余樣品(p<0.05)。同樣來自內蒙古額濟納旗本地的野生果實,B1樣品含量顯著高于B2(p<0.05),可能與土壤類型相關。野生北為壤土,通氣透水、保水保溫性能都較好,是較理想的農業土壤。而野生西為棕鈣土,是一種干旱土壤,土壤腐殖質積累作用弱,有機質含量低,一般需結合改良措施和灌溉條件才適于進行農業生產。此外,野生北土壤鹽漬化程度高,說明土壤含鹽量也可能會是影響果實原花青素含量的原因之一,此方面暫時還沒有相關研究,可考慮作為今后的探究方向之一。人工種植的B3、B4、B5號樣品含量高于野生西B2號,但差異不顯著(p>0.05)。B3、B4、B5號含量有差異,說明同一產地人工種植的黑果枸杞不同品種間果實中原花青素含量可能有差異。

2.4.2.2黑果枸杞中花青素含量由表9可知,B1號樣品花青素含量最高,值為3.70 mg/g,顯著高于其余樣品(p<0.05)。同為野生果實,B1號含量顯著高于B2(p<0.05),可能原因類型為土壤類型不同,相比于野生西的棕鈣土,野生北壤理化性質各方面更好,更適于黑果枸杞的生長發育,從而導致花青素含量也更高。人工種植的B3、B4、B5號樣品含量高于B2號且差異顯著(p<0.05)。B3、B4、B5號樣品間含量有差異。此結果與原花青素含量結果基本一致,說明同一產地人工種植的黑果枸杞不同品種間果實中花青素含量可能也存在差異。

2.5不同產地黑果枸杞中原花青素和花青素含量的總結

本實驗測得所有樣品黑果枸杞烘干果實中的原花青素含量范圍為14.26～90.24 mg/g(1.4%～9.0%),花青素含量范圍為0.69～8.40 mg/g。陳晨[7]測得青海黑果枸杞色素中原花青素含量為22 g/100 g,22%是洗脫物的原花青素含量,而不是干果或鮮果的原花青素含量。孫楠等[8]測得青海黑果枸杞中原花青素含量平均值為5.04%,與本實驗結果相近。任小娜等[6]測得4種產地黑果枸杞原花青素含量為1.21%～2.99%,最高來自新疆塔縣。表明新疆產黑果枸杞原花青素含量較低。段雅彬等[10]測得青海藏藥黑果枸杞中總花色苷含量為0.639 g/100 g,與本實驗結果相近。羅華等[11]測得21個不同產地黑果枸杞中花青素的平均含量為1.90 g/100 g,因其為脫脂后黑果枸杞果實干粉的花青素含量。同時羅華等[11]得到花青素含量最高為青海格爾木,次之為新疆,最低為內蒙古,與本實驗結論一致。此外,黑果枸杞果實中原花青素的含量遠高于花青素含量。如果以保健醫療美容等為目的,參考原花青素的含量更有意義。

3　結論

綜上所述,實驗所測黑果枸杞烘干果實中的原花青素含量范圍為14.26～90.24 mg/g(1.4%～9.0%),花青素含量范圍為0.69～8.40 mg/g。黑果枸杞果實中含量更高、營養價值更高的是原花青素。不同產地野生黑果枸杞中,原花青素和花青素含量依次為青海格爾木>新疆阿克蘇>青海諾木洪>新疆庫爾勒>內蒙古額濟納旗。人工露地種植并施肥條件下黑果枸杞原花青素含量顯著高于野生,人工栽培黑果枸杞可能是一種更好的方式。此外,在水、肥、陽光充足的條件下,選擇性狀表現好的品種,可實現北京人工栽培的黑果枸杞果實原花青素和花青素含量達到原產地人工栽培的水平。

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Study on proanthocyanidins and anthocyanins contents ofLyciumruthenicumMurr. from different areas

WANG Yang,DING Long,WANG Si-qing*

(Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment,National Engineering Research Center for Floriculture,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)

Based on the method of traditional solvent extraction,the proanthocyanidins contents ofLyciumruthenicumfrom different producing areas was determined by spectorphotometry with vanillin-Hydrochloric acid as the color-developing agent. The anthocyanins contents were determined by extinction coefficient method. The results showed that proanthocyanidins and anthocyanin content range was 14.26～90.24 mg/g and 0.69～8.40 mg/g (dry powder). It meant that the content of proanthocyanidins was significantly higher than that of anthocyanins. The content of proanthocyanidins from wildL.ruthenicumin Golmud Qinghai was significantly higher than that in other places,in which the contents were Aksu Xinjiang>Nomhon Qinghai>Kuerle Xinjiang>Ejinaqi Inner Mongolia. The content of proanthocyanidins from cultivatedL.ruthenicumin Golmud Qinghai was significantly higher than that from wildL.ruthenicum(p<0.05). It showed that artificial cultivation ofL.ruthenicumwas a better way. The contents of proanthocyanidins and anthocyanins from cultivatedL.ruthenicumin Beijing can be equal to those in the origin under the condition of abundant water, light and fertilizer.

LyciumruthenicumMurr.; proanthocyanidins; anthocyanin; assaying

2016-01-29

汪洋(1991-)，女，碩士，研究方向：園林植物栽培與生理，E-mail：wangyang_0719@163.com。

王四清(1965-)，男，博士，教授，研究方向：園林植物栽培、生理及雜交育種，E-mail：wangsiqing547@sina.com。

北京市共建項目專項。

TS255.1

A

1002-0306(2016)13-0122-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.016