前處理對(duì)’澳洲青蘋(píng)'蘋(píng)果果實(shí)中有機(jī)酸組成與含量的影響

楊 巍，高文民，馬海仲，王柏松，和 陽(yáng)，呂春晶，魏 瀟，張素敏,*

（1.遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，遼寧 熊岳 115009；2.吉林省撫松縣松江河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 撫松 134504；3.長(zhǎng)白山森工集團(tuán)安圖林業(yè)有限公司，吉林 安圖 133600）

前處理對(duì)’澳洲青蘋(píng)'蘋(píng)果果實(shí)中有機(jī)酸組成與含量的影響

楊 巍1，高文民2，馬海仲3，王柏松1，和 陽(yáng)1，呂春晶1，魏 瀟1，張素敏1,*

（1.遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，遼寧 熊岳 115009；2.吉林省撫松縣松江河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 撫松 134504；3.長(zhǎng)白山森工集團(tuán)安圖林業(yè)有限公司，吉林 安圖 133600）

將‘澳洲青蘋(píng)’樣品去除果皮、果心，采用液相色譜法，研究破碎處理方式、浸提條件、測(cè)定前樣品貯藏條件對(duì)其果肉組織有機(jī)酸組成與含量的影響。結(jié)果表明:人工研磨與機(jī)械勻漿都是樣品破碎處理的有效手段，其選擇要視實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求及具體實(shí)施情況而定。浸提溫度與振蕩時(shí)間對(duì)提取效果沒(méi)有顯著影響，以在常溫（25 ℃）條件下超聲波振蕩提取15 min為宜。樣品前處理后最好立即檢測(cè)分析，如不能立即進(jìn)行，則以將破碎后經(jīng)離心處理的樣品保存在常溫、光照條件下做短期貯藏為好。‘澳洲青蘋(píng)’果實(shí)中含有草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸和檸檬酸5 種有機(jī)酸，含量順序?yàn)樘O(píng)果酸＞奎尼酸＞檸檬酸＞草酸＞莽草酸，蘋(píng)果酸是最為主要的有機(jī)酸，同一果實(shí)中不同有機(jī)酸與不同果實(shí)中相同有機(jī)酸含量相差懸殊，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意試材的選取。

液相色譜；蘋(píng)果；有機(jī)酸；前處理技術(shù)

蘋(píng)果是中國(guó)北方栽培規(guī)模與產(chǎn)量最高的大眾水果，因其味美多汁并富含多種營(yíng)養(yǎng)成分而備受廣大消費(fèi)者青睞，有機(jī)酸是蘋(píng)果果實(shí)中的主要營(yíng)養(yǎng)成分和口感風(fēng)味物質(zhì)[1]，蘋(píng)果中有機(jī)酸組成與含量分析對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)評(píng)價(jià)與引導(dǎo)科學(xué)飲食至關(guān)重要。前人對(duì)有機(jī)酸的研究由來(lái)已久，內(nèi)容含蓋了不同樹(shù)種、同一果樹(shù)不同品種與多種栽培處理?xiàng)l件下果樹(shù)器官尤其果實(shí)中有機(jī)酸組分及其發(fā)育生理研究等諸多方面，在此過(guò)程中逐漸摸索出了酸堿滴定法[2-4]、氣相色譜法[5-7]與液相色譜法[8-15]等多種有機(jī)酸檢測(cè)方法，為水果營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)與風(fēng)味描述以及形成機(jī)制研究提供理論與技術(shù)參考，但3 種方法又各有不同，酸堿滴定法只能測(cè)定樣品中的總酸含量，而且精確度較低，氣相色譜法處理樣品時(shí)需要增加衍生步驟才能完成，復(fù)雜繁瑣，相比之下，液相色譜法具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)[16-22]，在同一條件下可同時(shí)檢測(cè)多種有機(jī)酸，是有著廣闊發(fā)展前景的方法技術(shù)。雖然前人借助液相色譜法對(duì)有機(jī)酸的研究涉及了眾多方面并取得了深入進(jìn)展，但大多是借鑒其他領(lǐng)域科研實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的現(xiàn)成技術(shù)，有的略加改進(jìn)，大多直接照搬，較為系統(tǒng)完善的實(shí)驗(yàn)方法尤其前處理技術(shù)尚未見(jiàn)報(bào)道，導(dǎo)致具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)誤差甚至錯(cuò)誤。本研究計(jì)劃以‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果果實(shí)為試材，通過(guò)對(duì)破碎方式、浸提時(shí)間與溫度以及樣品貯藏條件的篩查、比對(duì)，建立利用液相色譜進(jìn)行有機(jī)酸分析檢測(cè)的一整套較為科學(xué)的、行之有效的前處理技術(shù)，為蘋(píng)果中有機(jī)酸組分精準(zhǔn)定性、定量分析提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采用成熟的‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果果實(shí)，于2012年10月取自遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)區(qū)。草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸、檸檬酸 美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

十萬(wàn)分之一電子天平 瑞士梅特勒-托利多公司；超純水系統(tǒng) 美國(guó)密理博公司；制冰機(jī) 日本三洋公司；KQ 5200型超聲波提取器 中國(guó)江蘇昆山舒美超聲儀器有限公司；離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)；U-3000型液相色譜儀（配有紫外檢測(cè)器） 美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

取大小相似、成熟度相近的‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果果實(shí)，去除果皮、果心，縱向切成月牙形果塊，以偏磷酸為浸提液，樣液比為1∶4（g/mL），于同一果實(shí)中取材進(jìn)行人工研磨和機(jī)械勻漿、超聲波處理溫度與時(shí)間、貯藏條件的研究，材料破碎后轉(zhuǎn)移至離心管中，在轉(zhuǎn)速為10 000 r/min條件下離心10 min，取上清液經(jīng)0.45 μm濾頭過(guò)濾保存，待上機(jī)檢測(cè)。以上每處理重復(fù)3 次。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

樣品破碎采用室溫（25 ℃）條件下人工研磨與機(jī)械勻漿兩種處理方式；超聲波功率200 W，振蕩于室溫（25 ℃）條件下分別處理15、30、60 min；浸提溫度設(shè)25 ℃和0 ℃兩個(gè)梯度；樣品貯藏設(shè)不離心25 ℃光照貯藏3 d和離心25 ℃光照貯藏3 d兩種方式，以前處理完成經(jīng)離心后立即檢測(cè)為對(duì)照；樣品貯藏設(shè)置25 ℃光照、25 ℃避光和-50 ℃避光3 個(gè)條件；不同果實(shí)是由同一果園中‘澳洲青蘋(píng)’成齡樹(shù)上采集的果實(shí)中隨機(jī)抽取的樣品，可能來(lái)自于不同單株或同一單株的不同位置。

1.3.3 色譜條件

利用紫外檢測(cè)器進(jìn)行有機(jī)酸定量測(cè)定，采用Agilent ZOBAX C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱溫20 ℃，流動(dòng)相比例為0.2%的偏磷酸，檢測(cè)波長(zhǎng)214 nm，流速1.0 mL/min，利用戴安變色龍軟件進(jìn)行儀器操作程序控制與數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 液相色譜分析譜圖

圖1、2分別為標(biāo)準(zhǔn)及樣品中有機(jī)酸液相色譜分析譜圖，保留時(shí)間分別為:草酸2.47 min、奎尼酸2.92 min、蘋(píng)果酸3.87 min、莽草酸4.23 min、檸檬酸9.07 min。

2.2 破碎處理方式對(duì)有機(jī)酸提取效果的影響

實(shí)驗(yàn)采用了人工研磨與機(jī)械勻漿兩種破碎處理方式，檢測(cè)結(jié)果（表1）表明，經(jīng)研磨處理的樣品草酸含量顯著高于勻漿處理樣品，但數(shù)值相差不是很大，而其他4 種有機(jī)酸含量雖也存在差別，但互有大小，相差微弱，并不顯著。人工研磨與機(jī)械勻漿均為樣品破碎處理的有效方法，總體來(lái)看，二者沒(méi)有明顯的優(yōu)劣之分，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)依具體情況選擇確定。本研究后續(xù)實(shí)驗(yàn)都采用機(jī)械勻漿。

2.3 超聲波振蕩時(shí)間對(duì)有機(jī)酸提取效果的影響

表2顯示，在室溫自然光照條件下，處理間各種有機(jī)酸獲得量數(shù)值相近，不存在顯著性差異，說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)中，超聲波提取時(shí)間對(duì)目標(biāo)物質(zhì)提取效果沒(méi)有影響。樣品前處理過(guò)程中選擇室溫（25 ℃）自然光照條件下超聲波振蕩提取15 min，既可以保證各類(lèi)有機(jī)酸的獲得量，又能夠提高實(shí)驗(yàn)效率。

2.4 超聲波浸提溫度對(duì)有機(jī)酸提取效果的影響

實(shí)驗(yàn)選取了室溫（25 ℃）和0 ℃兩個(gè)較為常用的溫度條件，表3結(jié)果顯示，二處理間草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸與5 種有機(jī)酸總量極為相近，相差甚微，而檸檬酸含量不是很高，但不同溫度獲得量相差很大，存在極顯著差異。由此表明，前處理過(guò)程中，溫度會(huì)對(duì)檸檬酸獲得量產(chǎn)生很大影響，在具體實(shí)驗(yàn)當(dāng)中應(yīng)盡量選擇在室溫條件下超聲波振蕩浸提處理方法，這樣既能夠使檸檬酸取得盡大的獲得量而使其更接近真實(shí)值，也確保了其他各種有機(jī)酸含量的科學(xué)性，同時(shí)能夠降低實(shí)驗(yàn)當(dāng)中因提供低溫條件而增加的成本，還可以節(jié)省時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。

2.5 貯藏適宜條件篩選

2.5.1 樣品貯藏形式對(duì)有機(jī)酸檢測(cè)結(jié)果的影響

果實(shí)經(jīng)機(jī)械勻漿處理后，經(jīng)過(guò)離心處理與未進(jìn)行離心處理的樣品經(jīng)過(guò)72 h貯藏，以破碎經(jīng)離心再用0.45 μm超微濾膜過(guò)濾后立即檢測(cè)樣品作為對(duì)照，表4表明，兩種處理方法中，奎尼酸與莽草酸均以經(jīng)過(guò)離心貯藏的樣品含量高，而且奎尼酸含量在兩種處理間存在顯著性差異，但二者大小均極顯著低于對(duì)照；草酸含量以漿液共存在樣品中含量最高，極顯著高于漿液分離與對(duì)照樣品，離心處理后貯藏與立即檢測(cè)樣品草酸含量幾乎相同；而蘋(píng)果酸、檸檬酸在三者之間含量相當(dāng)，不存在顯著差異，說(shuō)明二者極易溶出且性質(zhì)十分穩(wěn)定，同時(shí)，含量極高且處理間含量相當(dāng)?shù)奶O(píng)果酸也使三者間有機(jī)酸總量相近，沒(méi)有顯著差異。因此，利用液相色譜分析‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果有機(jī)酸含量，樣品前處理后，最好立即進(jìn)行分析，如檢測(cè)不能立即實(shí)施，可以對(duì)樣品進(jìn)行離心分離處理，然后再進(jìn)行短期貯藏。

2.5.2 貯藏條件對(duì)有機(jī)酸檢測(cè)結(jié)果的影響

樣品經(jīng)離心分離處理，在不同溫度與光照條件下保存3 d，由表5可看出，在條件變化過(guò)程中，除草酸含量在冷凍避光條件下稍高一些，其他4 種有機(jī)酸均存在由上至下的遞減規(guī)律，即含量值均為常溫光照貯藏最高，常溫避光次之，以冷凍避光最低，而且降低幅度很小，奎尼酸、莽草酸、檸檬酸在3 個(gè)處理間均不存在顯著性差異，僅蘋(píng)果酸在25 ℃光照與-50 ℃避光處理間存在顯著性差異，這是溫度與光照共同作用的結(jié)果。綜上說(shuō)明貯藏過(guò)程中溫度與光照條件是影響各類(lèi)有機(jī)酸獲得量的主要因素，但影響不大，樣品如需保存，應(yīng)選擇常溫、光照條件下做短期貯藏。

2.6 ‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果果實(shí)有機(jī)酸組分含量

選擇常溫條件下浸提15 min，前處理后立即檢測(cè)。圖3表明，‘澳洲青蘋(píng)’果實(shí)中含有草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸和檸檬酸5 種有機(jī)酸，以蘋(píng)果酸含量最高，為7.370 4 mg/g，占各類(lèi)有機(jī)酸總量（8.003 3 mg/g）的92.09%，極顯著高于其他4 種有機(jī)酸，其他4 種有機(jī)酸含量均較低，依次為奎尼酸（0.368 9 mg/g）、檸檬酸（0.154 0 mg/g）、草酸（0.102 8 mg/g），含量最低的為莽草酸（0.007 2 mg/g），僅接近蘋(píng)果酸含量的1%?！闹耷嗵O(píng)’蘋(píng)果果實(shí)有機(jī)酸由草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸和檸檬酸5 種有機(jī)酸組成，含量順序?yàn)樘O(píng)果酸＞奎尼酸＞檸檬酸＞草酸＞莽草酸，含量差別大，蘋(píng)果酸是最為主要的有機(jī)酸。

2.7 ‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果不同果實(shí)有機(jī)酸組分含量

從表6可以看出，‘澳洲青蘋(píng)’蘋(píng)果不同果實(shí)中均含有草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸和檸檬酸5 種有機(jī)酸，且含量均為蘋(píng)果酸＞奎尼酸＞檸檬酸＞草酸＞莽草酸；不同果實(shí)中有機(jī)酸含量不同，甚至相差較大，總量較高的果實(shí)中奎尼酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸含量也比較高，只有莽草酸含量不符合該規(guī)律，總量最高的果C中莽草酸含量卻最低，草酸在不同單果間含量差異并不明顯。本實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，4 個(gè)不同果實(shí)有機(jī)酸總量以果C最高，為9.949 0 mg/g，以果B最低，為6.987 5 mg/g，相差2.961 5 mg/g，占果B有機(jī)酸總量的42.38%，其中蘋(píng)果酸相差2.829 9 mg/g，占果B蘋(píng)果酸含量的44.18%，奎尼酸相差0.092 0 mg/g，占果B奎尼酸含量的27.57%，均存在極顯著性差異。由此可見(jiàn)，‘澳洲青蘋(píng)’不同果實(shí)中均含有草酸、奎尼酸、蘋(píng)果酸、莽草酸和檸檬酸5 種有機(jī)酸，而且蘋(píng)果酸＞奎尼酸＞檸檬酸＞草酸＞莽草酸，同時(shí)各類(lèi)有機(jī)酸含量差異較大，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意試材的選取。

3 討 論

不斷優(yōu)化、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)樣品前處理技術(shù)，客觀(guān)、靈活把握具體方法與時(shí)間，能夠提高實(shí)驗(yàn)科學(xué)性。前處理是指樣品在通過(guò)大型儀器設(shè)備進(jìn)行指標(biāo)分析檢測(cè)前，對(duì)樣品進(jìn)行的令目標(biāo)物質(zhì)盡大量溶解在浸提劑中使其含量更接近原始實(shí)驗(yàn)材料中真實(shí)含量的處理過(guò)程，包括樣品采集與選擇、破碎浸提去雜以及貯藏保存等步驟，從本項(xiàng)研究分析來(lái)看，每一環(huán)節(jié)均會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，都至關(guān)重要。

首先，本實(shí)驗(yàn)中，在管理方式相同的同一果園中樹(shù)齡相同的‘澳洲青蘋(píng)’樹(shù)上選擇大小相近、顏色相似的果實(shí)作為試材進(jìn)行有機(jī)酸含量的分析，結(jié)果表明，有機(jī)酸含量高低仍然相差40%以上，這可能是由于試材來(lái)自于不同單株或樹(shù)上不同位置存在同化代謝的不同導(dǎo)致果實(shí)營(yíng)養(yǎng)積累的差異而造成的，景延秋等[23]在不同葉位烤煙葉片有機(jī)酸含量分析中也得到了相似的結(jié)論，可以想象，如果材料是來(lái)自不同產(chǎn)地、不同管理方式的不同果園中不同外觀(guān)質(zhì)量的果實(shí)，單個(gè)試材間的有機(jī)酸含量還將會(huì)存在更大差距，這種差異很可能超過(guò)實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍甚至超出處理間的差異，至使誤導(dǎo)科學(xué)判斷甚至得到相反結(jié)論，實(shí)驗(yàn)選材是每項(xiàng)科研工作的前提和基礎(chǔ)，每個(gè)科學(xué)工作者都應(yīng)該十分注意。

其次，樣品破碎、浸提、去雜過(guò)程中，要注意把握好處理的力度與時(shí)間長(zhǎng)短和指標(biāo)穩(wěn)定性的關(guān)系。處理力度大、時(shí)間長(zhǎng)、指標(biāo)穩(wěn)定性好的樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果指標(biāo)檢測(cè)獲得量越高，越接近真實(shí)存在，而如果指標(biāo)穩(wěn)定性較差，處理力度越大、時(shí)間越長(zhǎng)，指標(biāo)檢測(cè)獲得量可能反而會(huì)降低，本實(shí)驗(yàn)中草酸和檸檬酸在研磨破碎方法及高溫浸提條件下有較高的獲得量，因此，實(shí)驗(yàn)當(dāng)中要合理把握樣品前處理的方法、力度、時(shí)間的搭配，高玉龍等[24]在不同處理方式的煙葉樣品中測(cè)定出有機(jī)酸含量的差異較大。

再次，處理后樣品最好立即完成儀器檢測(cè)過(guò)程，更為科學(xué)、真實(shí)，否則，一定經(jīng)過(guò)離心去雜后再進(jìn)行保存，保存時(shí)要注意貯藏條件與時(shí)間長(zhǎng)短的搭配。貯藏過(guò)程中，不同貯藏形式樣品中草酸、奎尼酸、莽草酸含量的巨大差異以及蘋(píng)果酸與檸檬酸含量的幾近相同，可能是由于這些酸在前處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶解性與穩(wěn)定性不同，奎尼酸與莽草酸在樣品貯藏過(guò)程中容易轉(zhuǎn)化或降解，在漿、液共存的環(huán)境中發(fā)生更為嚴(yán)重，而貯藏過(guò)程可能有利于草酸的盡大量溶出和生成，這與人工研磨的樣品中有極高草酸含量可能存在相同的原因，研磨能夠使果肉破碎更細(xì)而使草酸能夠盡大量的溶出，而蘋(píng)果酸、檸檬酸二者極易溶出且性質(zhì)十分穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)中經(jīng)離心分離后的樣品中去除了大量果肉碎塊，使得樣品中物質(zhì)組分基本保持了上機(jī)檢測(cè)前的原貌，因此，樣品溶液內(nèi)部在貯藏過(guò)程中物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化、降解的較少，各類(lèi)指標(biāo)含量與立即檢測(cè)樣品指標(biāo)含量應(yīng)該最為相近，是一種比較理想的貯藏形式，而未經(jīng)離心處理的樣品中含有大量的果肉碎塊，在這種環(huán)境體系中，化學(xué)反應(yīng)與變化的發(fā)生可能更為復(fù)雜和多樣。因此，在蘋(píng)果有機(jī)酸定量分析實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，如不能立即進(jìn)行檢測(cè)，一定要將樣品離心分離，使檢測(cè)結(jié)果趨近客觀(guān)、真實(shí)。

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Optimization of Pretreatment Conditions for Determination of Organic Acid Contents in ‘Granny Smith’ Apple Fruit Pulp by Liquid Chromatography

YANG Wei1, GAO Wenmin2, MA Haizhong3, WANG Baisong1, HE Yang1, L? Chunjing1, WEI Xiao1, ZHANG Sumin1,*
(1. Liaoning Institute of Pomology, Xiongyue 115009, China; 2. Songjianghe Town Agricultural Technology Promotion Station, Fusong 134504, China; 3. Changbai Mountain Forestry Group Antu Forestry Co. Ltd., Antu 133600, China)

This study was a systematic investigation into the effects of pulping methods, extraction conditions and storage conditions before analysis by liquid chromatography on the organic acid composition and contents of ‘Granny Smith’ apple pulp. The results showed that manual grinding and mechanical homogenization were both effective means to crush apples, and the selection depended on the test purpose and requirements and the specific circumstances. Extraction temperature and oscillation time had no significant effects on extraction efficiency. We found extraction at 25 ℃ for 15 min with ultrasonic oscillation to be optimal immediately followed by the liquid chromatographic analysis; otherwise, the crushed sample was centrifuged before short-term storage at room temperature under light conditions. ‘Granny Smith’ apples were detected to contain oxalic acid, quinic acid, malic acid, shikimic acid and citric acid. Their relative contents were in the following descending order: malic acid ＞ quinic acid ＞ citric acid ＞ oxalic acid ＞ shikimic acid. Malic acid was the main organic acid in all samples although there were tremendous differences in the content of each of the organic acids among different apple fruits and among the contents of the organic acids in the same apple fruit. Thus, attention should be paid to selection of the test material.

liquid chromatography; apple; organic acids; pretreatment technologies

S661.1

A

10.7506/spkx1002-6630-201510028

2014-08-18

遼寧省百千萬(wàn)人才工程項(xiàng)目；遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20102223)

楊巍(1972—),男,副研究員,碩士,研究方向?yàn)楣麡?shù)資源品質(zhì)生理。E-mail：ywsys@yeah.net

*通信作者：張素敏(1972—),女,副研究員,碩士,研究方向?yàn)楣芳庸すに嚺c產(chǎn)品創(chuàng)制。E-mail：yangchunyue@163.com