葡萄不同營養(yǎng)器官多酚物質(zhì)含量及抗氧化性的季節(jié)性變化

薛 雯，房玉林，袁照程

(1．楊凌職業(yè)技術(shù)學院,陜西楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學 葡萄酒學院,陜西楊凌 712100；3.陜西省葡萄與葡萄酒工程技術(shù)研究中心，陜西楊凌 712100)

21世紀倡導人與自然和諧發(fā)展及大力發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)，植物多酚作為一類儲量豐富、價格低廉、可再生的綠色資源已經(jīng)受到越來越多人們的關(guān)注和青睞，隨著其他一次性資源的逐漸消耗殆盡，以及環(huán)保要求的提高，它必將成為人類可以利用的最重要的資源寶庫之一，發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)最終目標是要創(chuàng)造一個優(yōu)良健康的循環(huán)型經(jīng)濟社會。葡萄的新梢(枝條)、葉片以及根系中都含有豐富的多酚類物質(zhì)，在食品防腐[1-2]、食用菌栽培基質(zhì)[3]、體外抑菌[4]、抑制血小板聚集[5]、預防高血壓[6]、防治葡萄霜霉病[7]等方面都有報道。因此簡單的摘除與修剪，以及由于葡萄園更新?lián)Q代而廢棄的老葡萄樹，如果未對其進行充分利用，大量廢棄的葡萄枝葉以及根系不僅對環(huán)境造成了污染，影響人類的健康，還極大地浪費了資源，降低了經(jīng)濟效益。隨著全世界對葡萄多酚類物質(zhì)生物化學性質(zhì)研究的不斷深入，以及葡萄多酚類產(chǎn)品的不斷開發(fā)，葡萄園廢棄物多酚作為一種豐富廉價的可再生資源必將得到越來越多的青睞，為實現(xiàn)循環(huán)型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展生態(tài)葡萄園做出巨大的貢獻。本試驗對‘赤霞珠’與‘北醇’的廢棄物中新梢(枝條)、葉片以及根系中多酚物質(zhì)含量及抗氧化性的季節(jié)性變化以及葡萄植株不同部位多酚類物質(zhì)含量的差異進行深入研究，旨在確定不同葡萄品種的最佳采樣時期以及探索葡萄不同組織的資源價值與差異，以實現(xiàn)最大的生態(tài)與經(jīng)濟效益，拓寬葡萄的深加工，尋求合理有效的葡萄園廢棄物資源綜合利用途徑，為葡萄廢棄物的綜合利用與深度開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試植物材料來源于西北農(nóng)林科技大學葡萄酒學院葡萄試驗站，葡萄品種為歐亞種葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)和山歐雜種葡萄‘北醇’(Beichun)。‘赤霞珠’為試驗站主栽品種，在預先選取的60株內(nèi)隨機取樣。5月上旬至12月下旬，每間隔15 d左右采1次樣。采集長勢一致的當年生健壯新梢(去掉梢尖、卷須與葉片)，以及長勢旺盛的‘赤霞珠’根系，每次取樣量為50 g左右；葉片為自枝條基部起第5～8節(jié)位的成熟葉片，每次30枚左右。采樣時間為9：00-10：30。

‘北醇’在試驗站的栽種數(shù)量較少，在預先選取的5株內(nèi)進行隨機取樣。5月上旬至12月下旬，每25 d左右采1次樣。

1.2 方 法

將采集的葡萄枝條、葉片、根系干燥后粉碎，過篩，備用。精確稱取3 g粉末置于100 mL絲口瓶中，添加提取溶劑乙醇水溶液(體積分數(shù)為60%)36 mL，料液比為1∶12，在100 Hz超聲波條件下超聲輔助提取30 min，浸提溫度為20 ℃；然后將提取液轉(zhuǎn)入50 mL離心管中，置于超低溫離心機中在 5 000～8 000×g下離心15～ 20 min，過濾，收集上清液，向殘渣中繼續(xù)加入 36 mL乙醇水溶液，再次按照上述過程提取，重復2次，合并所有上清液共計72 mL于100 mL包裹錫箔紙的絲口瓶中，貯藏于-20 ℃條件下，備用，用于葡萄果皮中所有酚類物質(zhì)組分及抗氧化活性[8]的測定。

葡萄枝條、葉片及根系中的總酚測定采用福林—肖卡法[9]，黃烷醇的測定采用p-DMACA-鹽酸法[10]，總黃酮的測定參照李旸昕[11]的方法，DPPH的測定參考王曉宇[12]的方法并略有改動，羥自由基清除力的測定參考陳義磊等[13]的方法，鐵氰化鉀還原力的測定參照韓林等[14]的方法并略有改動。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05對試驗數(shù)據(jù)進行處理并做顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄不同營養(yǎng)器官多酚物質(zhì)含量的季節(jié)性變化

2.1.1 總酚含量的季節(jié)性變化 由圖1可知，‘赤霞珠’根系中的總酚含量明顯高于新梢與葉片。‘赤霞珠’各個器官的總酚含量隨季節(jié)變化呈先下降后上升、再下降、后又小幅上升的趨勢。其中，根系在8月3日出現(xiàn)第一個高峰，總酚含量達到48.859 mg/g；新梢與葉片的最高點晚于根系，出現(xiàn)在8月24日，分別為19.442 mg/g和 38.228 mg/g。在11月20日，根系的總酚含量出現(xiàn)第二高峰，為38.080 mg/g，而新梢的變化則較為緩慢。

圖1 赤霞珠不同器官總酚含量的季節(jié)性變化Fig.1 Seasonal change of total phenolic content in different organs of Cabernet Sauvignon

由圖2可知，‘北醇’葉片中的總酚含量明顯高于新梢。新梢與葉片中的總酚含量隨季節(jié)變化趨勢基本一致，但是新梢隨季節(jié)變化的幅度較小。新梢與葉片均在8月24日達到一個高峰值，分別為13.088 mg/g和34.768 mg/g，之后新梢變化緩慢，而葉片則不斷下降，到10月31日又出現(xiàn)一個高峰值，為36.594 mg/g，此次多酚的含量比第一次含量高5.11%。

2.1.2 黃烷醇含量的季節(jié)性變化 由圖3可知，‘赤霞珠’根系中的黃烷醇含量明顯高于新梢與葉片。新梢、葉片、根系中黃烷醇的含量隨季節(jié)變化趨勢基本一致，呈單峰曲線。自5月中旬開始一直處于不斷上升的趨勢，根系在8月3日最先到達最高值19.606 mg/g，而新梢與葉片則在8月24日出現(xiàn)最高值，分別為8.330 mg/g和9.348 mg/g，此后隨著氣溫的逐漸降低，黃烷醇含量迅速下降，三者均在9月22日出現(xiàn)最低點，即新梢0.918 mg/g，葉片1.882 mg/g，根系2.133 mg/g，之后均表現(xiàn)較平緩。

由圖4可知，‘北醇’葉片中的黃烷醇含量要高于新梢。新梢為單峰曲線，葉片則為雙S曲線。在5月至8月期間，‘北醇’新梢中的黃烷醇含量基本呈逐漸上升趨勢，最高值于8月24日出現(xiàn)，為4.955 mg/g，此后又逐漸降低，直到9月22日之后，變化趨于緩慢。與枝條相比，‘北醇’葉片中的黃烷醇含量變化則較為復雜，出現(xiàn)兩次高峰值，分別是7月15日的13.625 mg/g和8月24日的10.635 mg/g，最高值的出現(xiàn)較其他品種早。8月24之后開始快速下降，至9月22日降至最低值，僅為1.964 mg/g，此后含量趨于穩(wěn)定。

圖2 北醇不同器官總酚含量的季節(jié)性變化Fig.2 Seasonal change of total phenolic content in different organs of Beichun

圖3 赤霞珠不同器官黃烷醇含量的季節(jié)性變化 Fig.3 Seasonal change of flavanol content in different organs of Cabernet Sauvignon

圖4 北醇不同器官黃烷醇含量的季節(jié)性變化Fig.4 Seasonal change of flavanol content in different organs of Beichun

2.1.3 原花青素含量的季節(jié)性變化 由圖5可知，與新梢葉片相比，根系的原花青素一直保持較高的含量。‘赤霞珠’新梢與根系的變化趨勢基本一致，出現(xiàn)一次高峰，在5月至6月下旬期間呈逐漸下降趨勢，在6月26日均達到此階段的最低點，此后又逐漸上升，達最高值后再次降低，且均在10月9日降到最低值，之后隨著氣溫的降低，變化趨于緩慢；但是二者最高值出現(xiàn)的日期不相一致，根系的最高值于8月3日出現(xiàn)，高達 221.968 mg/g；而新梢原花青素含量的最高值晚于根系，在8月24日達到46.527 mg/g。‘赤霞珠’葉片中原花青素含量的動態(tài)變化與新梢、根系略有差別，為雙峰曲線，出現(xiàn)兩次高峰值。第一次小高峰在6月26日出現(xiàn)，為61.517 mg/g，隨后呈現(xiàn)下降趨勢，7月中旬之后又開始回升，直至8月24日出現(xiàn)最高值81.903 mg/g；之后再次下降，直到9月下旬后變化平緩，而此期間新梢葉片中原花青素含量與根系的變化趨勢基本一致，波動較小。

圖5 赤霞珠不同器官原花青素含量的季節(jié)性變化 Fig.5 Seasonal change of procyanidin content in different organs of Cabernet Sauvignon

由圖6可知，‘北醇’葉片中的原花青素含量明顯高于新梢，且二者變化趨勢差別較大。‘北醇’新梢中的原花青素含量呈先下降、后上升、再下降的趨勢，即在5月中旬至6月下旬期間，其含量由32.211 mg/g降至13.725 mg/g，之后將近60 d的時間里穩(wěn)步上升，直至8月24日到達最高值29.792 mg/g，接著再次下降，9月22日之后變化緩慢，波動較小，基本維持在7.2～9.6 mg/g之間。從圖6還可以看出，‘北醇’葉片中原花青素的含量在5-8月生長期內(nèi)與新梢有較大差異， 5-7月呈逐步上升趨勢，7月15日達最高值 94.149 mg/g，之后開始下降，8月上旬又開始不斷走高，8月24日出現(xiàn)第二高峰，含量為 81.299 mg/g，隨后快速下滑，與新梢一樣，于9月22日降至最低點，后又有小幅上升趨勢。

2.1.4 總黃酮含量的季節(jié)性變化 由圖7可知，‘赤霞珠’葉片與根系中總黃酮的含量平均值相差不大，但是要遠遠高于新梢，且根系與葉片中的變化波動較大。‘赤霞珠’新梢總黃酮含量的季節(jié)性變化總體趨勢為單峰曲線，整體變化幅度較小，基本維持在1.841～3.446 mg/g，最高值在8月24日出現(xiàn)，為5.870 mg/g。葉片中原花青素含量從5月開始便持續(xù)走高，6月7日達到最高點 27.658 mg/g，然后開始下降，至7月中旬后繼續(xù)上升，到8月24日出現(xiàn)第二個小高峰值為 14.454 mg/g，此后緩慢下降，波動較小。與新梢、葉片相似，‘赤霞珠’根系中的總黃酮含量在 5-6月期間表現(xiàn)為先升高后降低，于6月7日達到第一個小高峰值；6月下旬至10月上旬期間先持續(xù)上升，到8月3日達到最高值24.872 mg/g，之后不斷下降；10月中旬至12月中下旬期間，又出現(xiàn)一次小高峰，總黃酮含量為13.883 mg/g。

圖6 北醇不同器官原花青素含量的季節(jié)性變化Fig.6 Seasonal change of procyanidin content in different organs of Beichun

由圖8可知，‘北醇’葉片中的總黃酮含量明顯高于新梢。新梢中總黃酮含量的季節(jié)性變化幅度基本不大，出現(xiàn)兩次高峰值，分別為8月24日的4.022 mg/g以及12月13日的4.542 mg/g。葉片與新梢差異較大，在5月至7月中旬呈穩(wěn)步上升趨勢，7月15日出現(xiàn)最高值(18.804 mg/g)，之后開始下降，至8月上旬又逐漸升高，8月24日出現(xiàn)第二個小高峰，為14.538 mg/g，隨后又不斷下降，9月22日之后，出現(xiàn)升高趨勢，10月31日出現(xiàn)第三個高峰值，為17.513 mg/g。

2.1.5 不同品種相同部位多酚物質(zhì)含量的比較 由圖1～8可知，對于不同營養(yǎng)器官中多酚類物質(zhì)的含量，‘赤霞珠’品種表現(xiàn)為根系>葉片>新梢，‘北醇’品種表現(xiàn)為葉片>新梢。但多酚含量及季節(jié)性變化因品種而異。各品種不同多酚類物質(zhì)在年生長周期中出現(xiàn)最高值的時間也不盡相同，2個品種的總酚含量的高峰值大部分在8月出現(xiàn)，黃烷醇與原花青素含量多集中在8月至9月，而總黃酮含量的最高值的出現(xiàn)日期則有較大差異。

2.2 葡萄不同營養(yǎng)器官抗氧化活性的季節(jié)性變化

2.2.1 ‘赤霞珠’不同器官抗氧化活性的季節(jié)性變化 由圖9可知，隨著酚類物質(zhì)含量的變化，清除DPPH自由基的能力也發(fā)生相應的變化，且‘赤霞珠’不同器官清除DPPH的能力由大到小為葉片>根系>新梢。新梢對DPPH清除力在5月8日、8月3日、9月22日時顯著高于其他時間；葉片除5月18日與9月22日、7月15日與8月24日、8月3日與10月31日之間無顯著差異外，其余時間均存在顯著差異；根系對DPPH的清除力在8月3日顯著高于其他時間，而7月15日、9月22日、10月31日與11月20日均無顯著差異。

由圖10可知，從5月中旬至9月下旬，‘赤霞珠’新梢的羥基自由基清除力一直顯著高于葉片與根系，且6月7日與9月22日顯著高于其他時間，而此階段葉片與根系也處于不斷交替變換中，對羥基自由基清除力基本不相上下；10月9日之后，根系中對羥基自由基的清除力不斷上升，顯著高于新梢與葉片，除10月9日與11月20日無顯著差異外，其他時間均存在顯著差異。

圖7 赤霞珠不同器官總黃酮含量的季節(jié)性變化Fig.7 Seasonal change of total flavonoid content in different organs of Cabernet Sauvignon

圖8 北醇不同器官總黃酮含量的季節(jié)性變化Fig.8 Seasonal change of total flavonoid content in different organs of Beichun

不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

圖10 赤霞珠不同器官對羥基自由基清除力的季節(jié)性變化Fig.10 Seasonal change of hydroxyl radicals scavenging capacity in different organs of Cabernet Sauvignon

由圖11可知，‘赤霞珠’不同器官的鐵氰化鉀清除力的變化趨勢與對DPPH清除力相似，且不同部位鐵氰化鉀還原力由高到低為葉片>根系>新梢。新梢除6月26日至11月20日之間差異不顯著外，其余時間均呈顯著性差異；葉片在最后兩次采樣(即10月9日至10月31日)中對鐵氰化鉀還原力顯著高于其他時間；根系在整個年周期中的表現(xiàn)較為平緩，各時間段之間無太大差異。

表1為‘赤霞珠’各器官不同多酚類物質(zhì)與抗氧化能力的相關(guān)性分析。對于‘赤霞珠’新梢，原花青素、總黃酮、鐵氰化鉀還原力與總酚、黃烷醇之間呈顯著正相關(guān)，鐵氰化鉀還原力與原花青素之間呈極顯著正相關(guān)；‘赤霞珠’葉片中鐵氰化鉀還原力與總酚呈顯著正相關(guān)，黃烷醇與原花青素之間呈極顯著正相關(guān)；‘赤霞珠’根系的總酚與黃烷醇、原花青素、總黃酮之間均呈顯著正相關(guān)，羥自由基清除力與黃烷醇以及鐵氰化鉀還原力與黃烷醇之前呈顯著正相關(guān)，而原花青素、總黃酮與黃烷醇，以及總黃酮與原花青素、鐵氰化鉀還原力之間達到極顯著水平。

圖11 赤霞珠不同器官對鐵氰化鉀還原力的季節(jié)性變化Fig.11 Seasonal change of potassium ferricyanide reducing power in different organs of Cabernet Sauvignon

表1 赤霞珠不同器官的多酚與抗氧化活性相關(guān)性分析Table 1 Linear correlation coefficients between polyphenols and antioxidant capacity in different organs of Cabernet Sauvignon

注Note:*P<0.05；**P<0.01。

2.2.2 ‘北醇’不同器官抗氧化活性的季節(jié)性變化 由圖12可知，‘北醇’葉片對DPPH的清除力顯著高于新梢。新梢的變化趨勢與總酚基本一致，即先下降、后上升、再趨于平穩(wěn)，最高值出現(xiàn)在8月24日，為61.985%，與7月15日無顯著性差異，均顯著高于其他時間；年周期中各個時期均呈顯著性差異。葉片在整個年周期中的變化幅度較小，基本維持在87.484%～95.437%之間；除6月26日、9月22日與7月15日、8月24日之間差異不顯著之外，其他時間均存在顯著性差異。

圖12 北醇不同器官對DPPH清除力的季節(jié)性變化Fig.12 Seasonal change of DPPH scavenging capacity in different organs of Beichun

由圖13可知，‘北醇’新梢與葉片在整個周年期的表現(xiàn)基本趨于一致，但也不盡相同。從5月中旬到7月上旬，新梢對羥自由基清除力穩(wěn)步上升，7月15日出現(xiàn)最高值，為51.540%，與8月3日相比差異不顯著；之后的40多天都表現(xiàn)平緩，8月中下旬開始出現(xiàn)下降趨勢，10月31日銳減至14.835%，隨后又開始回升；年周期中的大部分時期均存在顯著性差異。葉片則在5月中旬至8月上旬一直處于上升趨勢，8月3日達到最高值(44.468%)，之后開始緩慢下降，其他各個時間對羥自由基清除力均存在顯著性差異。

圖13 北醇不同器官對羥自由基清除力的季節(jié)性變化Fig.13 Seasonal change of hydroxyl radicals scavenging capacity in different organs of Beichun

由圖14可知，‘北醇’葉片對鐵氰化鉀還原力的清除力顯著高于新梢。新梢的變化趨勢與對DPPH清除力基本一致，即先下降、后上升、后趨于平穩(wěn)，但整體來看變化波動不大，年周期中的大部分時期均存在顯著性差異。葉片則在5月至7月呈穩(wěn)步上升趨勢，之后開始下降，8月上旬又出現(xiàn)升高趨勢，于8月24日開始緩慢下降，9月中下旬繼而又開始上升；7月15日與10月31日之間差異不顯著，且顯著高于其他時間；5月18日、8月3日、9月22日之間也不存在顯著性差異。

圖14 北醇不同器官對鐵氰化鉀還原力的季節(jié)性變化Fig.14 Seasonal change of potassium ferricyanide reducing power in different organs of Beichun

表2為‘北醇’各器官不同多酚類物質(zhì)與抗氧化能力的相關(guān)性分析。‘北醇’新梢中的總黃酮與總酚、黃烷醇之間呈極顯著正相關(guān)，DPPH與總酚、總黃酮之間為顯著正相關(guān)，羥自由基清除力與黃烷醇呈顯著正相關(guān)，鐵氰化鉀還原力與總酚呈顯著正相關(guān)；對于葉片而言，原花青素與黃烷醇、DPPH與總黃酮以及鐵氰化鉀還原力與總黃酮之間呈極顯著正相關(guān)，總黃酮與黃烷醇、原花青素之間呈顯著正相關(guān)，DPPH與鐵氰化鉀還原力以及羥自由基清除力之間呈顯著正相關(guān)，其余均無相關(guān)性。

3 討 論

果樹中的多酚類物質(zhì)廣泛存在于果樹體內(nèi)及果實器官中，是一類重要的次生代謝產(chǎn)物，不僅可調(diào)節(jié)樹體的生長發(fā)育及適應性，還可有效幫助果樹抵御低溫及病蟲害[15]。Chalker-Scott[16]在研究中發(fā)現(xiàn)，在植物的抗性生理中酚類物質(zhì)扮演著相當重要的角色，可作為植物抗寒的有效生理指標。本研究中，山歐雜種‘北醇’屬于抗寒力較強的品種，在休眠期，‘北醇’枝條中的總酚和總黃酮含量顯著高于‘赤霞珠’，在12月13日均達到年周期中的最高值，分別為13.751 mg/g、4.542 mg/g。

表2 北醇不同器官多酚與抗氧化活性相關(guān)性分析Table 2 Linear correlation coefficients between polyphenols and antioxidant capacity in different organs of Beichun

葡萄不同器官中多酚物質(zhì)含量在其生長期內(nèi)與物候期的變化有一定的關(guān)系，且葡萄中酚類物質(zhì)的分布并不是均勻的，不同器官間的含量表現(xiàn)出極顯著差異。汪成東[17]在葡萄年生長期內(nèi) (6月-9月)，對不同葡萄品種的總酚含量的研究表明，總酚含量由高到低的順序依次為新梢>葉片>卷須，且新梢中總酚含量呈現(xiàn)雙峰曲線，變化幅度最大，葡萄葉片內(nèi)總酚含量的雙峰曲線的波動較小，卷須則基本不隨季節(jié)的變化而變化，且不同品種各器官之間多數(shù)都存在顯著或極顯著差異。本研究中，供試兩個品種總酚含量除‘赤霞珠’根系外，均是葉片顯著高于枝條，各品種在年生長周期中出現(xiàn)最高值的時間也不盡相同，兩個品種的總酚含量的高峰值大部分出現(xiàn)在8月。這與前人的研究結(jié)果相似，建議在‘赤霞珠’與‘北醇’各不同組織的多酚出現(xiàn)峰值的時間采樣，以獲得更大的經(jīng)濟價值。

4 結(jié) 論

(1)對于不同營養(yǎng)器官中多酚類物質(zhì)的含量，‘赤霞珠’品種表現(xiàn)為根系>葉片>新梢，‘北醇’表現(xiàn)為葉片>新梢。但多酚含量及季節(jié)性變化因品種而異。

總酚含量的季節(jié)性變化總體趨勢為：5月中旬至7月上旬緩慢下降，7月中旬開始升高，2個品種中不同營養(yǎng)器官分別在8月3日、8月24日出現(xiàn)高峰值，之后緩慢下降；總體來看，‘赤霞珠’根系的總酚含量在相應的時期中均高于‘北醇’。

黃烷醇含量的季節(jié)性變化總體趨勢為：5月中旬至7月下旬兩個品種不同營養(yǎng)器官中黃烷醇含量的變化各不相同，‘北醇’葉片的最高值出現(xiàn)在7月15日，‘赤霞珠’則在8月3日、8月24日相繼出現(xiàn)，此后迅速下降，均在9月22日降至最低點，之后變化緩慢。總體來看，‘赤霞珠’根系的黃烷醇含量在相應的時期中高于‘北醇’。

原花青素含量的季節(jié)性變化總體趨勢與黃烷醇極其相似，各品種不同部位中原花青素與黃烷醇均呈顯著或極顯著正相關(guān)；總體來看，‘赤霞珠’根系的原花青素含量在相應的時期中高于‘北醇’。

總黃酮含量的季節(jié)性變化總體趨勢與總酚相似。兩個供試品種不同營養(yǎng)器官總黃酮含量最高值出現(xiàn)的時間有很大差異，且總黃酮與總酚、黃烷醇基本上都表現(xiàn)為顯著或極顯著正相關(guān)，總黃酮與原花青素在‘赤霞珠’根系中呈極顯著正相關(guān)；總體來看，‘赤霞珠’葉片、根系中總黃酮含量較高。

(2)不同營養(yǎng)器官對DPPH清除力(DPPH)、羥自由基清除力(HRSC)以及鐵氰化鉀還原力(FRAP)存在差異。DPPH清除力和鐵氰化鉀還原力的季節(jié)性變化趨勢與總酚類似；兩品種不同器官中HRSC的動態(tài)變化則差異較大。相關(guān)分析表明，兩個供試品種不同營養(yǎng)器官的抗氧化活性與其所含酚類物質(zhì)含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，其中鐵氰化鉀還原力與總黃酮之間的相關(guān)性最顯著。