柴達(dá)木地區(qū)不同果色枸杞果實(shí)營養(yǎng)成分比較分析

劉 宏,程金蓮,趙枝剛,胡發(fā)霞,馬福林,馬占雄,王興權(quán)

(青海省鹽化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,格爾木 816000)

隨著枸杞研究的不斷深入,野生種質(zhì)資源的收集工作越來越得到重視,枸杞種質(zhì)資源不斷豐富,特異性枸杞種質(zhì)資源的挖掘和利用研究逐漸成為熱點(diǎn)[1]。近年來,在處于柴達(dá)木盆地的諾木洪、格爾木等地區(qū)的紅果枸杞(Lyciumbarbarum)和黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)群落中發(fā)現(xiàn)了金果枸杞、黃果枸杞、白果枸杞和紫果枸杞,初步判斷是當(dāng)?shù)丶t果枸杞或黑果枸杞的變異品種[2]。隨著枸杞開發(fā)利用價值的不斷挖掘,尤其是對黑果枸杞抗氧化等功效[3-4]的追捧,金果、黃果、白果和紫果枸杞也引起了商界的廣泛關(guān)注和熱炒。枸杞具有多糖、甜菜堿、黃酮、類胡蘿卜素、氨基酸等營養(yǎng)成分和活性成分,具有降血糖、抗氧化、抗病毒、增強(qiáng)免疫和抗癌等功效[5]。金建華等[6]對青海不同產(chǎn)地枸杞多糖、黃酮、灰分、類胡蘿卜素和粗蛋白進(jìn)行了測定;述小英[7]對寧夏的22種不同品種枸杞果實(shí)功能營養(yǎng)成分(多糖、甜菜堿、黃酮類化合物、類胡蘿卜素)進(jìn)行了研究;劉儉等[8]對不同枸杞種質(zhì)間(枸杞多糖、總糖、甜菜堿、類胡蘿卜素、浸出物)進(jìn)行測定與分析。而對紅果、黑果、金果、黃果、白果、紫果這6種枸杞中營養(yǎng)成分和活性成分的綜合比較尚缺乏研究,做為特異性種質(zhì)資源的 “金、黃、白、紫果枸杞”,到底有無功效和利用價值,亟待進(jìn)一步研究。

表1 供試枸杞材料Table 1 Experimental materials of wolfberry

本文采用自然晾曬干果為參照,對六種不同果色枸杞中多糖、總糖、脂肪、蛋白質(zhì)、甜菜堿、花青素、總黃酮等營養(yǎng)成分及活性成分作為主要內(nèi)在品質(zhì)評價的指標(biāo)[9]進(jìn)行測定,將測試結(jié)果進(jìn)行比對,找出不同果色枸杞營養(yǎng)成分和活性成分含量之間差異性,并采用主成分分析和聚類分析,篩選出功能營養(yǎng)成分較高或綜合品質(zhì)較高的枸杞材料,為枸杞優(yōu)良品種的選育和利用價值開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

枸杞 2019年8月10～15日,在青海省鹽化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心試驗(yàn)基地;采摘成熟的紅果枸杞、黑果枸杞、金果枸杞、黃果枸杞、白果枸杞、紫果枸杞果實(shí)。果實(shí)采摘后,自然晾干,裝進(jìn)密封塑料樣品袋,并在-15 ℃的低溫條件下冷凍后,及時進(jìn)行檢測。枸杞果實(shí)性狀見表1,枸杞實(shí)物圖見圖1。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品(99.3%)、甜菜堿標(biāo)準(zhǔn)品(98.0%)、飛燕草色素標(biāo)準(zhǔn)品(96.5%)、矢車菊色素標(biāo)準(zhǔn)品(98.8%)、矮牽牛色素標(biāo)準(zhǔn)品(96.5%)、天竺葵色素標(biāo)準(zhǔn)品(97.0%)、芍藥素標(biāo)準(zhǔn)品(97.6%)、錦葵色素標(biāo)準(zhǔn)品(99.3%)、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(98.0%) 壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司;乙腈、甲醇、甲酸 色譜純,格爾木市博美化玻經(jīng)銷部;氨水、鹽酸、乙醇、硫酸、苯酚、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、硫酸鉀、甲基紅、亞甲基藍(lán)、溴甲酚綠、石油醚(沸程30～60 ℃)、碘 均為分析純,格爾木市博美化玻經(jīng)銷部。

圖1 枸杞實(shí)物圖Fig.1 Physical picture of wolfberry

UltiMate3000高效液相色譜儀 賽默飛世爾科技有限公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;H1650高速臺式離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;CPA324S電子天平 德國賽多利斯;HH-SZ1-6電熱恒溫水浴鍋 北京華恒儀器有限公司;XMTD-204超聲波清洗器 蘇州創(chuàng)惠電子有限公司;JYS-M01高速萬能粉碎機(jī) 九陽股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

表2 花青素梯度洗脫流動相配比Table 2 Mobile phase composition for gradient elution of anthocyanin

1.2.1 樣品的準(zhǔn)備 每種枸杞選取8個樣本,每個樣本為200 g干果。

1.2.2 營養(yǎng)成分的測定 總糖、多糖、脂肪、蛋白質(zhì)含量的測定依據(jù)GB/T 18672-2014中規(guī)定的方法。

1.2.3 活性成分的測定

1.2.3.1 花青素含量的測定 采用高效液相色譜法[10]。梯度洗脫條件略有改動,詳見表3。

1.2.3.2 總黃酮含量的測定 取200 g枸杞干果粉碎,樣品于-18 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?。精確稱取1.000 g粉碎的枸杞樣品于50 mL離心管中,加70%甲醇溶液25 mL,搖勻,超聲(功率300 W)提取1 h(期間每20 min振搖1次),取出后在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心5 min,上清液過0.45 μm有機(jī)微孔濾膜,供高效液相色譜儀測試用[11]。線性方程為y=0.1784x-0.1254,相關(guān)系數(shù)r2=0.9999。

表3 不同果色枸杞營養(yǎng)成分和活性成分含量測定結(jié)果Table 3 Determination results of nutritional and activeingredients of wolfberry fruit with different fruit colors

HPLC條件:色譜柱:Venusil XBP-C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相:A相:甲醇,B相:4%甲酸溶液,洗脫程序:甲醇∶4%甲酸溶液(80∶20=V∶V);柱溫:30 ℃,流速:1 mL/min,紫外檢測波長360 nm,進(jìn)樣量:10 μL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣本平行測定2次,數(shù)據(jù)處理采用 Excel 2016和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析,因子分析采用主成分分析法[12-13];聚類分析采用K-均值聚類[14-15],樣本之間距離采用歐式平方距離,得出聚類樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同果色枸杞營養(yǎng)成分測定對比

通過對紅果枸杞、黑果枸杞、金果枸杞、黃果枸杞、白果枸杞和紫果枸杞果實(shí)中多糖、總糖、脂肪、蛋白質(zhì)、甜菜堿、總黃酮、花青素含量的測定,得出以下結(jié)果(見表4)。

2.1.1 總糖 枸杞中總糖顯然是最主要的組分,含量范圍在35.61～56.38 g/100 g,含量依次為金果枸杞>紅果枸杞>黃果枸杞>紫果枸杞>白果枸杞>黑果枸杞,金果枸杞含量最高,為56.38 g/100 g,與其他枸杞之間存在極顯著差異(P<0.01,紅果枸杞除外);紅果枸杞和黃果枸杞總糖含量差異不顯著。黑果枸杞含量最低為35.61 g/100 g,單以總糖含量考慮,黑果枸杞、白果枸杞、金果枸杞存在極顯著性差異,白果枸杞和紫果枸杞不存在顯著性差異,與紅果枸杞相比,金果枸杞存在一定優(yōu)勢。一般總糖含量越高則枸杞果粒越大、百粒重和單產(chǎn)高且品質(zhì)好[1],紅果、金果和黃果枸杞總糖含量遠(yuǎn)高于枸杞《GB/T 18672-2014》中特優(yōu)等級45.0 g/100 g的指標(biāo),就含量最低的黑果枸杞都能高于甲級等級(≥24.8 g/100 g),這一方面可能與柴達(dá)木地區(qū)日照時間長、太陽輻射強(qiáng)等獨(dú)特的氣候條件和環(huán)境因素有關(guān),另一方面也符合柴達(dá)木地區(qū)枸杞品質(zhì)好的研究結(jié)果[17]。

2.1.2 多糖 枸杞多糖是枸杞中的初生代謝產(chǎn)物,也是枸杞中公認(rèn)的主要營養(yǎng)成分[18]。7種枸杞多糖含量范圍在3.13～5.64 g/100 g,含量依次為黑果枸杞>紫果枸杞>金果枸杞>白果枸杞>黃果枸杞>紅果枸杞;黑果枸杞多糖含量最高為5.64 g/100 g,與金果枸杞和紫果枸杞差異不顯著(P>0.01),與其他枸杞之間存在極顯著差異(P<0.01)?？偺呛扛叩慕鸸坭蕉嗵呛績H排在第3位,說明多糖含量與總糖含量之間無顯著相關(guān)性。6種不同果色枸杞多糖含量普遍高于寧夏枸杞[7](22種枸杞多糖含量范圍為4.12～15.49 mg/g),說明柴達(dá)木枸杞在多糖方面具有較大的開發(fā)價值。

2.1.3 脂肪和蛋白質(zhì) 通過對6種不同果色枸杞脂肪含量進(jìn)行測定,范圍為0.53～5.01 g/100 g,依次為紫果枸杞>黑果枸杞>白果枸杞>金果枸杞>紅枸杞>黃果枸杞,紫果枸杞脂肪含量最高,為5.01 g/100 g,與其它5種存在極顯著性差異(P<0.01),除紫果和黑果枸杞外,其余均為低脂肪食品(3.0紅果枸杞>黃果枸杞>黑果枸杞>紫果枸杞>金果枸杞,6種枸杞蛋白質(zhì)含量(換算為15.98～19.83%NRV),小于20% NRV,為中等蛋白食品[20]。

2.1.4 花青素 通過對6種枸杞花青素含量進(jìn)行測定,范圍為0.001～1.006 mg/g,依次為黑果枸杞>紫果枸杞>黃果枸杞>金果枸杞>白果枸杞>紅果枸杞,黑果枸杞花青素含量最高,為1.006 mg/g,與其它5種枸杞差異性極顯著(P<0.01)?；ㄇ嗨貜V泛存在于開花植物中[21],與藍(lán)莓[22](5.38 mg/g)、紫薯(0.648 mg/g)、紫甘藍(lán)(0.608 mg/g)、紫玉米籽(0.421 mg/g)[23]進(jìn)行比較,除了藍(lán)莓含量高于黑果枸杞,其余均低于黑果枸杞,因此,黑果枸杞在花青素的開發(fā)利用方面具有一定的價值。

表4 3個主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 4 Eigenvectors,eigenvalues,account and total account of three principal components

表5 不同果色枸杞主成分得分及排名Table 5 Scores and rankings of principal components of wolfberry Fruitwith different fruitcolors

2.1.5 總黃酮 通過對7種枸杞總黃酮含量進(jìn)行測定,范圍為0.195～0.963 mg/g,依次為黃果枸杞>白果枸杞>金果枸杞>紫果枸杞>黑果枸杞>紅果枸杞,黃果枸杞和白果枸杞與其它4種枸杞存在極顯著性差異(P<0.01)。金建華等[6]對青海12個不同地區(qū)紅枸杞總黃酮進(jìn)行測定(總黃酮平均含量0.98%),王春雨等[24]對柴達(dá)木黑果枸杞總黃酮的含量測定結(jié)果為2.39%,樊光輝等[25]柴達(dá)木黑果枸杞和白果枸杞總黃酮含量分別為3.22%、0.79%,與本文中的測定結(jié)果差距較大,這可能與采用的檢測方法、枸杞干果水分含量有關(guān)。

2.1.6 甜菜堿 通過對6種枸杞甜菜堿含量進(jìn)行測定,范圍為0.061～0.451 g/100 g,依次為紅果枸杞>金果枸杞>紫果枸杞>黃果枸杞=黑果枸杞>白果枸杞,紅果枸杞與金果枸杞不存在顯著性差異(P>0.05),與其它4種存在極顯著性差異(P<0.01),紅果枸杞甜菜堿含量是白果枸杞的5倍。說明紅果枸杞中甜菜堿含量比較豐富,比其他果色枸杞都占據(jù)優(yōu)勢,具有一定的開發(fā)價值。

2.2 主成分分析

對6種不同果色枸杞的7種營養(yǎng)成分進(jìn)行主成分分析(見表5),結(jié)果表明,提取的3個主成分(PC1、PC2、PC3)特征值都>1,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為79.995%,說明這3個主成分反映了原始變量的絕大部分信息。因此,以前3個主成分代替原7個指標(biāo)評價不同果色枸杞的內(nèi)在品質(zhì),由初始的7個指標(biāo)降為3個彼此不相關(guān)的主成分,達(dá)到了降維的目的。主成分特征向量絕對值越大,其對該變量代表性越大[26]。

第1主成分特征值為3.186,方差貢獻(xiàn)率為45.509%。在PC1中,總糖、多糖、脂肪、花青素特征向量較大,分別為-0.861、0.703、0.823和0.740,它們共同構(gòu)成PC1方差變異主要因素,PC1較大時,說明枸杞中總糖、多糖、脂肪和花青素含量較高;在PC2中,總黃酮和甜菜堿的特征向量較大,分別為0.759和-0.700,構(gòu)成PC2方差變異主要因素,PC2較大時,說明枸杞中總黃酮、甜菜堿含量較高;在PC3中,蛋白質(zhì)的特征向量較大,為0.720,構(gòu)成PC3方差變異主要因素,PC3較大時,說明枸杞中蛋白質(zhì)含量較高。

利用SPSS 19.0得到各主成分因子得分情況(表4)。根據(jù)得分情況對其進(jìn)行排序,能夠較為直觀地揭示不同品種枸杞果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣情況[27]。表5可知,以第1主成分排序,黑果枸杞品質(zhì)較好;以第2主成分排序,紅果枸杞品質(zhì)較好;以第3主成分排序,白果枸杞品質(zhì)較好,由于各個主成分的方差貢獻(xiàn)率不同,所以對其評價時,以各個主成分的貢獻(xiàn)率為權(quán)重,由主成分得分和對應(yīng)的權(quán)重相乘求和構(gòu)建綜合評價函數(shù)。

F=0.45509F1+0.18909F2+0.15576F3

式中,F為每種不同果色枸杞的綜合評價得分,根據(jù)綜合評價模型,計(jì)算出不同果色枸杞的綜合得分和排序結(jié)果(表 6),綜合得分排在前3位的是紅果枸杞,紫果枸杞和黑果枸杞。

2.3 聚類分析

為進(jìn)一步探索不同果色枸杞的營養(yǎng)成分含量及差異性,采用組間聯(lián)結(jié)法對不同果色枸杞的7種營養(yǎng)成分進(jìn)行聚類分析[28],如圖2所示。

圖2 不同果色枸杞聚類分析圖Fig.2 The cluster of wolfberry fruit with different fruit colors

此圖2可知,在歐式平方距離為15處,將6種不同果色枸杞分為3大類。第1類包括黑果枸杞、紫果枸杞;第2類包括白果枸杞;第3類包括金果枸杞、黃果枸杞和紅果枸杞。不同類別枸杞營養(yǎng)成分含量存在一定的差異,第1類中黑果、紫果枸杞是多糖、脂肪、花青素含量較高的類別,可用于多糖、脂肪和花青素枸杞資源的篩選;第2類中白果枸杞是蛋白質(zhì)含量較高的類別,可用于蛋白質(zhì)枸杞資源的篩選;第3類中金果枸杞、黃果枸杞和紅果枸杞是總糖、總黃酮、甜菜堿含量較高的類別,可用于總糖、黃酮、甜菜堿枸杞資源的篩選。

3 討論與結(jié)論

以自然晾曬干果為參照,對6種不同果色枸杞中總糖、多糖、脂肪、蛋白質(zhì)、總黃酮、花青素、甜菜堿等營養(yǎng)成分和活性成分進(jìn)行測定,結(jié)果表明:金果枸杞在總糖含量方面具有一定優(yōu)勢,其總糖含量高于其他5種枸杞;黃果枸杞總糖低于紅果枸杞,但總黃酮最高,是紅果枸杞的5倍,黑果枸杞的2倍,表現(xiàn)出低總糖、高黃酮的特點(diǎn),這與前人的研究一致[29-30]。同時,黃果枸杞鮮果汁無生藥味,無苦味,果肉細(xì)膩,果皮薄,出汁率比紅果能高出10%～15%,是枸杞深加工尤其是枸杞鮮汁飲料加工的理想種質(zhì)材料[31],可作為潛在的優(yōu)勢品種進(jìn)行品種開發(fā);白果枸杞和紫果枸杞在活性成分(多糖、花青素、總黃酮、甜菜堿)含量上均無太大優(yōu)勢,白、紫果枸杞有無特殊功效還需從其它特異成分挖掘。

運(yùn)用主成分分析法,將測定的不同果色枸杞果實(shí)營養(yǎng)成分的7個指標(biāo),簡化成3個彼此不相關(guān)的綜合指標(biāo),得到了枸杞品質(zhì)評價的綜合得分值,排名前三的枸杞分別為紅果枸杞、紫果枸杞和黑果枸杞,較為科學(xué)客觀的評價了不同果色枸杞的內(nèi)在品質(zhì)。在聚類分析中,將7種不同果色枸杞果實(shí)營養(yǎng)成分分為了3類,第1類多糖、脂肪、花青素含量較高,第2類甜菜堿含量較高;第3類總黃酮含量較高。在枸杞資源的開發(fā)利用中這些營養(yǎng)成分含量高的枸杞材料具有較高的價值,在今后的枸杞品種選育中可作為特異材料。在今后研究中,需要對發(fā)現(xiàn)的黃果、白果和紫果枸杞進(jìn)行品種的鑒定,關(guān)于枸杞內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)代謝途徑的規(guī)律及各個指標(biāo)存在差異的原因,還需進(jìn)一步深入研究。