14種海棠果實多酚種類及體外抗氧化活性分析

李 楠，師俊玲,*，王 昆

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100；2.中國農業科學院果樹研究所，遼寧 興城 125100）

14種海棠果實多酚種類及體外抗氧化活性分析

李 楠1，師俊玲1,*，王 昆2

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100；2.中國農業科學院果樹研究所，遼寧 興城 125100）

目的：評價14 種海棠果實多酚、黃酮的組成及體外抗氧化活性。方法：取14 種海棠果實，用清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-（2,4,6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH）自由基、2,2’-聯氮-雙-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（2,2’-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate））自由基（ABTS+?）和鐵還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）法分析其體外抗氧化活性，Folin-Ciocalteau法測其多酚含量，高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）分析其酚類物質的組成與含量，相關系數法分析多酚、黃酮與抗氧化活性間的相關性，并對14 種海棠的檢測結果進行主成分分析和聚類分析。結果：14 種海棠果實的多酚含量為62.96～287.86 mg GAE/100 g鮮質量，黃酮含量為83.77～604.11 mg RE/100 g鮮質量。其中，貼梗海棠的多酚和黃酮含量最高，抗氧化活性也最高，垂絲海棠次之。HPLC檢測出綠原酸、表兒茶素、蘆丁和根皮苷等13 種成分。多酚、黃酮含量與抗氧化活性呈顯著正相關。以酚類物質 種類和含量為依據，可將這14 種海棠聚為3類，A類中綠原酸含量較高，B類中兒茶素、蘆丁、根皮苷含量較高，C類中表兒茶素、金絲桃苷含量較高；含香草酸的海棠也被劃分在C類中。結論：14 種海棠中多酚類物質含量豐富，貼梗海棠多酚含量和抗氧化活性最高，垂絲海棠次之，是較好的開發功能性食品的資源。

海棠；多酚；黃酮；體外抗氧化；主成分分析；聚類分析

我國是蘋果屬植物起源中心之一，種質資源極為豐富[1]。海棠是蘋果屬內果實直徑較小（≤5 cm）、野生半野生的一類植物的總稱，抗逆性及適應性強，同時與主栽品種有很強的親和性，目前主要用于觀賞和加工[2]。水果中含有豐富的酚類物質，是人類攝入抗氧化活性物質的重要來源[3]，據報道，多酚化合物在預防慢性和退行性疾病上發揮重要作用[4]。此外，酚類物質還具有維持水果的色澤、抗菌、抗真菌的作用以及通過消除自由基的抗氧化作用[5]。Yoshizawa等[6]用42組不同品種的海棠制備果汁，研究海棠汁對癌細胞的抗增殖活性，結果表明大部分海棠汁對人白血病細胞HL-60具有較強的抗增殖能力。蘋果中的酚類物質是蘋果抗氧化活性的主要貢獻者[7]，有研究表明，不同品種的蘋果中多酚類物質的含量不同，抗氧化活性的大小也不同，一些含量高的酚類物質，如綠原酸、根皮素、兒茶素和原花青素B2等是蘋果中的主要抗氧化物質[8-10]。

為了篩選出酚類物質含量高且具有較高抗氧化活性的海棠資源，本實驗以14種海棠為原料，測定其多酚、黃酮含量用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-（2,4,6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH）自由基、2,2’-聯氮-雙-（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（2,2’-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate））自由基（ABTS+?）和鐵還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）法分析其體外抗氧化活性，高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法分析其酚類物質含量與組成，用相關系數法分析多酚、黃酮與抗氧化活性間的相關性，并用主成分分析和聚類分析探討不同海棠間的關系，從而為篩選過程提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試的14份海棠中有10份來自遼寧興城國家果樹種質蘋果圃，其余4份采自西北農林科技大學海棠園（表1）。其中蘋果屬海棠資源為7種，八棱海棠種下類型為6種，木瓜屬1種。這些材料的果實直徑都在2.0～3.0 cm，果實可利用性高。樣本采集均在8月下旬至10月上旬，隨機選擇樹冠外圍成熟且大小一致的果實，采集1～2 kg。

DPPH、ABTS、2,4,6-三（2-吡啶基）-1,3,5-三嗪（1,3,5-tri（2-pyridyl）-2,4,6-triazine，TPTZ）、水溶性VE（Trolox）、Folin-Ciocalteu試劑 美國Sigma公司；原兒茶酸、兒茶素、綠原酸、香草酸、咖啡酸、表兒茶素、對香豆酸、阿魏酸、金絲桃苷、蘆丁（rutin）、根皮苷、肉桂酸、槲皮素（純度98%以上） 上海融禾醫藥科技發展有限公司；沒食子酸（gallic acid，GA）國藥集團化學試劑有限公司；甲醇（色譜純） 美國Tedia公司；磷酸 天津科密歐化學試劑有限公司；其他試劑均為國產分析純。

表1 供試海棠資源材料Table 1 Crabapple resources tested in the present study

1.2 儀器與設備

Waters 600E高效液相色譜儀 美國Waters公司；R-200旋轉蒸發儀 瑞士Buchi有限公司；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實驗儀器有限公司；KQ-250E型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；UVmini-1240紫外分光光度計 日本京都島津制作所；SHZ-95A型循環水真空泵 陜西太康生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備

隨機選取約200 g新鮮海棠果實（帶皮），切片（厚約0.3 cm）后，用蒸汽處理60 s，使多酚氧化酶和過氧化物酶失活。然后用組織搗碎機打成勻漿，準確稱取5 g，加入25 mL乙酸乙酯250 W超聲提取30 min，過濾后收集濾液。濾渣用相同提取工藝提取2次。濾液合并后于38 ℃減壓蒸干。然后用80%乙醇溶解并定容至75 mL，－20 ℃保存備用[11]。

1.3.2 多酚含量的測定

多酚含量的測定參考Yi等[12]的方法并稍作修改。將0.2 mL提取液加入到盛有1 mL蒸餾水的試管中，再加入1 mL稀釋10倍的Folin-Ciocalteu試劑，混勻，5 min后加入0.8 mL 7.5 g/100 mL的Na2CO3溶液，充分混勻后，在25 ℃黑暗處反應30 min，765 nm波長處測定吸光度。樣品中多酚含量以每100 g鮮果中沒食子酸當量（mg GAE/100 g）表示。

1.3.3 黃酮含量的測定

黃酮含量的測定參考Wolfe等[13]的方法并稍作修改。取0.5 mL提取液置于盛有1 mL蒸餾水的試管中，加入0.15 mL 5 g/100 mL NaNO2溶液，搖勻，靜置5 min，加0.3 mL 10% AlCl3溶液，搖勻，靜置6 min，加入1 mol/L NaOH溶液1 mL，25 ℃水浴15 min后，在510 nm波長處測定吸光度。樣品中黃酮含量以每100 g鮮果中蘆丁當量（mg RE/100 g）表示。

1.3.4 體外抗氧化活性的測定

1.3.4.1 清除DPPH自由基實驗

對DPPH自由基的清除實驗參考Friedman等[5]的方法并稍作修改。將25 μL樣品加入到2 mL 6.0×10-5mol/L的DPPH乙醇溶液中，混勻后，25 ℃水浴30 min，在517 nm波長處測定吸光度。結果以每100 g鮮果中Trolox當量（μmol TE/100 g）表示。

1.3.4.2 清除ABTS+·實驗

ABTS+·清除實驗參考Tai Zhigang等[14]的方法并稍作修改。7 mmol/L ABTS+·工作液的配制方法：準確稱取0.057 6 g ABTS試劑，用蒸餾水定容至15 mL，使用前加0.264 mL 140 mmol/L過硫酸鉀水溶液，室溫避光放置12～16 h，用無水乙醇調零后，將吸光度調整至0.700±0.005后備用。將50 μL粗提液加入到3.0 mL ABTS+?工作液中，25 ℃水浴30 min后，在734 nm波長處測定吸光度。結果以每100 g鮮果中Trolox當量（μmol TE/100 g）表示。

1.3.4.3 鐵還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，FRAP）實驗

鐵還原能力的測定參考Friedman等[5]的方法并稍作修改。儲備液包括300 mmol/L醋酸鹽溶液（pH 3.6），用40 mmol/L HCl配制的10 mmol/L TPTZ溶液，20 mmol/L FeCl3溶液。臨用前將三者按體積比10∶1∶1混合得到TPTZ工作液。將25 μL粗提液加入到3.0 mL TPTZ工作液中混勻，37 ℃反應10 min，在593 nm波長處 測定吸光度。結果以每100 g鮮果中Trolox當量（μmol TE/100 g）表示。

1.3.5 HPLC法測定多酚的種類

取上述150 mL乙酸乙酯提取液，38 ℃減壓蒸干，用色譜甲醇溶解并定容至12.5 mL，－20 ℃保存備用。進樣前用0.45 μm濾膜過濾。

色譜柱：Waters SymmetryC18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；紫外檢測波長280 nm，柱溫30 ℃，進樣量5 μL，流速1 mL/ min，流動相A為甲醇，流動相B為超純水（磷酸調pH值為2.6）。梯度洗脫程序：0～15 min、15%～25% A；15～25 min、25% A；25～65 min、25%～75% A；65～70 min、75%～15% A；梯度均為線性變化。

1.4 數據分析

數據統計分析采用Excel2007、DPS和Minitab15.0，所有樣品進行3次重復，結果表示為±s的形式。

2 結果與分析

2.1 多酚、黃酮的含量與組成

由表2可知，不同的海棠資源多酚含量和黃酮含量有所差異，其中以貼梗海棠最高，其次為垂絲海棠，花冠海棠最低；多酚含量的變化幅度為62.96～287.86 mg GAE/100 g，黃酮含量的變化幅度為83.77～604.11 mg RE/100 g。這與已報道的蘋果皮中多酚和黃酮含量（309.1～588.3 mg/100 g和167.4～306.1 mg/100 g）相當[13]，而蘋果皮是蘋果果實中多酚和黃酮含量最高的部位[13,15-16]。說明所測海棠資源果實中多酚和黃酮含量較高，尤其是貼梗海棠和垂絲海棠，適于人們食用并可用于開發功能性食品。

表2 14種海棠中多酚與黃酮含量Table 2 The contents of polyphenols and flavones in different crabapple varieties

水果是人們獲取抗氧化性物質的主要來源。類黃酮、沒食子酸、槲皮素、蘆丁和單寧等酚類化合物被認為是水果中具有抗氧化活性的主要貢獻者[17]。根據酚類化合物的分子大小，可以將其分為3類：以羥基苯甲酸和羥基肉桂酸為代表的低分子質量多酚和以黃酮類化合物為代表的中等分子質量的多酚，以及以單寧為代表的高分子質量多酚[18]。以小礬山八棱海棠為例，其酚類物質HPLC測定結果如圖1所示。在所有供試材料中共檢測到了原兒茶酸、兒茶素、綠原酸、香草酸、咖啡酸、表兒茶素、對香豆酸、阿魏酸、金絲桃苷、蘆丁、根皮苷、肉桂酸、槲皮素，共13種酚類化合物。乜蘭春等[19]對不同品種蘋果果實酚類物質研究表明，表兒茶素和綠原酸是蘋果果實中的主要酚類物質，本研究所測不同海棠資源中，綠原酸、表兒茶素、蘆丁和根皮苷含量均較高，主要多酚種類與蘋果基本一致。根皮苷作為蘋果的特征酚類物質在垂絲海棠中的含量達到了120.14 mg/kg，遠高于張曉燕等[20]測定的栽培蘋果紅星中的含量（81.37 mg/kg）。

圖1 280 nm波長小礬山八棱海棠中酚類物質的HPLC分析Fig.1 HPLC profiles of polyphenol components in crabapple at 280 nm

2.2 抗氧化活性

由圖2可知，所測14種海棠資源的抗氧化能力不同，貼梗海棠的抗氧化能力最強，每100 g鮮果清除DPPH自由基和ABTS+?的能力分別為716.19、2 433.72 μmol Trolox當量，FRAP值為1 780.73 μmol Trolox當量。垂絲海棠和三塊石海棠2#的抗氧化能力次之。小金海棠的抗氧化能力則最小，每100 g鮮果清除DPPH自由基和ABTS+?的能力分別為101.31、374.73 μmol Trolox當量，FRAP值為121.80 μmol Trolox當量。由此，貼梗海棠、垂絲海棠和三塊石海棠2#應用于開發功能性食品的潛力比較大。

圖2 14種海棠資源的體外抗氧化活性Fig.2 in vitro antioxidant activity of 14 crabapple varieties

2.3 多酚、黃酮含量與抗氧化活性間的相關性

表3 14種海棠果實中各酚類物質的含量與清除DPPH自由基、ABTS+·能力及FRAP值間的相關系數Table 3 Correlation coefficients between polyphenol content in 14 crabapple varieties and scavenging capacities against DPPH, ABTS FRAP radicals

由表3可知，多酚、黃酮含量與清除DPPH自由基、ABTS+?和FRAP值測定結果間呈現顯著正相關，其中，多酚與清除DPPH自由基、ABTS+?和FRAP值間的相關系數分別為0.90、0.89和0.97。3種方法測得的抗氧化活性值間呈正相關，其中DPPH自由基清除能力值和ABTS+?清除能力值、FRAP值間的相關系數分別為0.95和0.94，這與Chun等[21]的報道一致。大部分單體酚與抗氧化能力的相關性較低，但少數單體酚例外，如原兒茶酸與DPPH自由基、ABTS+?清除能力值和FRAP值的相關性在P＜0.05上達到顯著正相關，相關系數分別為0.61、0.58和0.64；表兒茶素與DPPH自由基、ABTS+?清除能力值的相關系數在P＜0.05水平上達到顯著正相關，相關系數分別為0.54和0.62；金絲桃苷與DPPH自由基清除能力值在P＜0.05水平上達到顯著正相關，相關系數為0.58。

2.4 主成分分析

圖4 主成分分析平面圖Fig.4 Principal component analysis (PCA) plots

由圖3可知，PC1的累積方差貢獻率最大，為45.7%，而PC2、PC3分別為25.8%和10.8%。這說明，PC1和PC2這兩個主成分已含樣本的大部分信息（累積方差貢獻率為71.5%）。因此，可以利用這兩個主成分進行分析。圖4為不同海棠資源的主成分分析平面圖，其中平頂海棠、八棱海棠、三塊石海棠1#、冬紅果、小金海棠、花冠海棠和河北紅海棠聚在一起，分布在左上部，這是因為只有這7種海棠含有香草酸。麗江山荊子和三塊石海棠2#分布在左下部，這是因為它們的表兒茶素和金絲桃苷含量較高。西府（大）海棠和垂絲海棠分布在右下部，這是因為它們的根皮苷、兒茶素、蘆丁的含量較高。小礬山八棱海棠、貼梗海棠、西府（小）海棠分布在右上部，但并沒有聚在一起，這是因為貼梗海棠中原兒茶酸的含量特別高，而西府（小）海棠中綠原酸較高。

2.5 聚類分析

采用歐式距離和最長距離法對HPLC測得的14種蘋果種質資源果實的酚類物質含量進行聚類分析，所得結果如圖5所示。所測樣本被明顯地分為3個群集：群集A為西府（小）和貼梗海棠，這兩種海棠中綠原酸的含量顯著高于群集B和C，多酚和黃酮的含量也比較高（表2），該群集可以作為獲得綠原酸純品的資源；群集B只有垂絲海棠，其各種酚類物質含量都比較高，可以作為生產多酚純品的品種進行推廣，而且其兒茶素、蘆丁、根皮苷的含量顯著高于其他品種，是生產這幾種酚類物質的優良資源；群集C包含兩個亞群，共11個品種，其中麗江山荊子、三塊石海棠2#和西府（大）海棠的表兒茶素、金絲桃苷的含量比較高，可以作為生產這兩種酚類物質的種質資源。其余品種的性狀表現一般，但除小礬山八棱海棠以外，其他海棠資源中都含有香草酸，從而成為比較寶貴的生產香草酸的種質資源。

圖5 聚類分析樹狀圖Fig.5 Dendrogram of hierarchical cluster analysis (HCA) for polyphenol and flavonoid components in 14 crabapple varieties

3 結 論

實驗對14種海棠資源果實的多酚、黃酮以及各種單體酚的含量進行了分析，評價其體外抗氧化活性，結果發現，這些海棠資源中含有大量的酚類物質，其含量在不同資源間存在顯著差異，其中貼梗海棠和垂絲海棠的多酚和抗氧化活性較高；多酚、黃酮含量與抗氧化活性大小呈顯著正相關；在所有海棠資源中共檢測到原兒茶酸、兒茶素、綠原酸、香草酸、咖啡酸、表兒茶素、對香豆酸、阿魏酸、金絲桃苷、蘆丁、根皮苷、肉桂酸和槲皮素共13種酚類化合物，其中綠原酸、表兒茶素、蘆丁和根皮苷在大多數海棠資源中的含量均較高。

聚類分析將這14種海棠資源分為3類，群集A中綠原酸的含量較高，群集B中兒茶素、蘆丁、根皮苷的含量較高，群集C中表兒茶素、金絲桃苷的含量較高，含有香草酸的資源也集中在群集C。

實驗初步探索了海棠果實提取物中多酚含量以及清除DPPH自由基、ABTS+?和FRAP的大小。酚類物質還有許多其他方面的作用，如抑菌作用[22]和對機體中脂質、蛋白質和DNA的保護作用[23-24]，所以進一步對海棠中酚類物質的抑菌活性及對機體生物大分子的保護作用機理開展研究，將為海棠的功能性利用提供更加詳盡的理論依據。

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Composition and in vitro Antioxidant Activity of Polyphenols Extracted from Crabapples

LI Nan1, SHI Jun-ling1,*, WANG Kun2
(1. College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2. Institute of Pomology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xingcheng 125100, China)

Objective: The aim of this study was to evaluate the contents of total polyphenols and total fl avones and in vitro antioxidant activity in crabapple fruits. Methods: Crabapple fruits from 14 varieties were evaluated in this study. 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl) hydrazyl (DPPH), 2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate) (ABTS) and ferric ion reducing antioxidant power (FRAP) methods were used to evaluate in vitro antioxidant activity of the fruits. The content of polyphenols was measured using the Folin-Ciocalteau method. The composition of polyphenol extracts was also analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC). Correlation between polyphenol content and antioxidant capacity was analyzed. Principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA) were also used to classify the tested crabapples. Results: Total polyphenols and total fl avones of the crabapples were 62.96–287.86 mg GAE per 100 g of fresh fruits and 83.77–604.11 mg RE per 100 g of fresh fruits, respectively, which were similar to the reported levels in apple skin. Comparatively, Chaenomeles speciosa had the highest values of total polyphenol content, total fl avone content and in vitro antioxidant activity, which was followed by Malus halliana Koehne. A total of 13 polyphenols, including chlorogenic acid, epicatechin, rutin and phlorizin were identifi ed in the tested crabapples. Antioxidant capacity was significant positively correlated with the contents of total polyphenols and total flavones. The 14 crabapple varieties were classed into three clusters in the PCA analysis on the basis of the contents and composition of polyphenols. Cluster A had high contents of chlorogenic acid, Cluster B had high contents of catechin, rutin and phlorizin and Cluster C had high contents of epicatechin and hyperosode. The crabapples with vanilla acid were also in cluster C. Conclusion: Crabapple is a rich source of polyphenols, and Chaenomeles speciosa has the highest value of total polyphenol content and in vitro antioxidant activity, which is followed by Malus halliana Koehne. All of these fruits can provide good resources for developing healthy foods.

crabapple; polyphenols; fl avones; in vitro antioxidant activity; principal component analysis (PCA); hierarchical cluster analysis (HCA)

S661.1

A

1002-6630（2014）05-0053-06

10.7506/spkx1002-6630-201405011

2013-02-25

國家公益性行業（農業）科研專項（201003021）

李楠（1986—），女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：lovnanli@163.com

*通信作者：師俊玲（1972—），女，教授，博士，研究方向為食品生物技術。E-mail：sjlshi2004@aliyun.com