基于TXRF法的歐李果肉中營養元素特征分析

李衛東，李 歐，和銀霞，葉麗琴，王 越，張忠爽，陳玉婷，金基石

（1.北京中醫藥大學中藥學院，中藥材規范化生產教育部工程研究中心，北京 100102；2.京歐生態農業（張家口）有限公司，河北 張北 076450）

基于TXRF法的歐李果肉中營養元素特征分析

李衛東1，李 歐1，和銀霞1，葉麗琴1，王 越1，張忠爽1，陳玉婷1，金基石2

（1.北京中醫藥大學中藥學院，中藥材規范化生產教育部工程研究中心，北京 100102；2.京歐生態農業（張家口）有限公司，河北 張北 076450）

采用全反射X射線熒光分析法，研究10 份歐李種質果肉中10 種營養元素（P、S、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Rb、Sr）特征，以及產地對京歐2號品種果肉中營養元素含量的影響。結果表明：歐李果肉中富含營養元素，特別是Ca含量較高，其中CH種質果肉中Ca含量最高（441.1 mg/kg，以鮮質量計）；不同種質歐李果肉中營養元素含量差異較大，其中S、Fe、Ca和Sr含量在種質間差異的變異系數大于30%；主成分分析表明，P、S、K、Rb、Ca、Sr是歐李的特征元素；產地對歐李中營養元素影響較大，其中河北張北所產歐李營養元素含量更為豐富。

歐李；全反射X射線熒光；營養元素；種質；產地

營養元素對人體的生理功能具有特殊作用，特別是微量元素雖然數量少，但是功能作用大，對許多生物活性分子往往起著關鍵的調控作用[1]。水果是人體補充營養元素的重要途徑，目前已開展了柑橘、蘋果、葡萄、酸櫻桃、草莓、沙棘等水果[2-7]的營養元素研究。歐李（Cerasus humilis (Bge) Sok.）屬于薔薇科櫻屬矮生灌木野生果樹，具有抗寒、耐旱、耐瘠薄、適應性強等特性，生態價值較高[8-9]。歐李果實色艷、風味獨特、營養豐富，也具有較強的保健功能[10-11]。此外，歐李種仁為郁李仁藥材的主要來源，已有2 000多年的藥用歷史[12]。因此，作為“藥食同源”的歐李集果、藥等綜合開發利用于一身，其生態效益與經濟效益完美結合的開發模式前景廣闊。

關于歐李果實營養元素已開展不少相關研究[13-19]，但多集中于單一品種或種質，以及營養元素在植物體不同器官分布特征等方面，缺少不同品種或種質及不同產地對歐李果肉中營養元素影響及其特征的研究報道。本課題組多年來從事歐李種質資源評價及新品種選育工作，已選育出京歐1號和京歐2號品種[20-21]，這2 個品種已在多地推廣種植。基于前期工作基礎，本研究采用全反射X射線熒光（total reflection X-ray fluorescence，TXRF）法分析，對10 份歐李品種或種質果肉中10 種營養元素含量進行分析，以及對京歐2號品種在5 個產地的營養元素品質進行評價。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2011年7月—9月，歐李果實開始變軟表示開始成熟，此時進行取樣，樣品采集后立即帶回實驗室，液氮速凍，然后貯存在—40 ℃低溫冰柜中，待測。

種質研究的歐李果實取自北京昌平歐李試驗基地，包括：京歐1號、京歐2號、赤13、赤22、赤25、B7-1、10-5、12-3、T5-2和CH，其中京歐1號、京歐2號為已審定品種，其余8 份為篩選出的優良種質。營養研究的京歐2號果實取自5 個產地：內蒙古扎魯特旗、河北張北、河北滿城、北京延慶、北京昌平。每份種質及產地的樣品重復3 次，每次重復250 g。

濃硝酸（65%，V/V）（以濃硝酸為基準） 德國Merck公司；H2O2（30%，V/V） 國藥集團化學試劑有限公司；鎵內標溶液（10 mg/L） 國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.2 儀器與設備

S2 PICOFOX全反射X射線熒光光譜儀 德國布魯克AXS公司；MARS2006微波消解儀 美國CEM公司。

1.3 方法

參考Michenaud-Rague等[1]方法。取10～15 個歐李果實，用去離子水沖洗干凈，再用濾紙吸干水分。去除果柄，將果肉和果核分離，果肉用瑪瑙研缽研磨。精確稱取1.5 g果肉勻漿液，放入聚四氟乙烯消解罐中，加入體積分數65%硝酸（以濃硝酸為基準）溶液4 mL，浸泡30 min后加入體積分數30% H2O2溶液0.5 mL，放入MARS2006微波消解儀中微波消解，消解條件見表1。消解結束后，待樣品冷卻后取出，加入體積分數30% H2O2溶液0.5 mL，消解液澄清后，轉移至25 mL的容量瓶中，用去離子水定容至刻度，待測。

表1 微波消解條件Table1 Operating parameters for microwave digestion

吸取0.9 mL消解液加入離心管中，加入100 μL質量濃度10 mg/L的鎵標準元素內標溶液，充分振蕩混勻后，吸取混合液10 μL滴于石英玻璃片上，然后用紅外爐烘干，其干燥殘留物采用S2 PICOFOX全反射X射線熒光光譜儀直接測定，有效測試時間是1 000 s。采用鉬發射管，工作電壓50 kV，工作電流10～30 mA。

1.4 數據分析

到了畫圣林白軒這里，難倒是不難，就是花時間，三人由林師父領著，一張一張去看他由世間搜羅來的歷代名畫，由名畫中挑出他的師父吳道子的大作，之后又由之前，他課上常常演習的“畫山”、“畫水”、“畫風”中，演繹掌法，這道題跟雨鸞的自創劍法好像，一定是他們夫妻在枕邊商量好的吧！袁安擬風，創的一招掌法名叫“春風狂似虎”，李離依照“畫水”走了一路“波瀾掌”，上官星雨只好去想“畫山”，苦思半天，也只比畫出一招“看山不是山”，白軒說：“星雨你這一掌，恐怕也只能拍死一只蚊子。”星雨心里想，雞舌香師父，你這碧水滔天、水月無間，遠水近山均老矣，不改眉眼盈盈的，我就是在學您老人家的那股子黏糊勁啊！

采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件進行數據處理及統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同種質歐李果肉中營養元素含量特征

表2 不同種質歐李果肉中營養元素的含量Table2 Nutrient element contents in flesh of Chinese dwarf cherry from different germplasms sms

不同種質歐李果肉中營養元素含量特征如表2所示，在常量元素平均含量中，由大到小的順序為：K＞Ca＞P＞S。不同種質歐李果肉中K含量是所有元素中含量最高的，平均值為957.4 mg/kg（以鮮質量計，以下同）。不同種質歐李果肉中K含量范圍731.1～1 456.3 mg/kg，最高值出現在T5-2種質，最低值出現在赤25種質。

不同種質歐李果肉中Ca含量范圍134.0～441.1 mg/kg，最高值出現在CH種質，最低值出現在12-3種質。在常量元素含量中，P和S含量范圍分別是137.3～317.9 mg/kg和16.8～73.9 mg/kg，2 種元素的最高含量均出現在T5-2種質，其平均含量分別是192.2 mg/kg和33.6 mg/kg。

Mn、Fe、Cu、Zn 4 種微量元素的平均含量大小順序為：Fe＞Zn＞Mn＞Cu。表2表明，不同種質歐李果肉中Fe含量范圍為4.10～17.42 mg/kg，最高值出現在京歐1號品種，最低值出現在B7-1種質，平均含量8.68 mg/kg。不同種質歐李果肉中Zn含量范圍為1.07～2.42 mg/kg，最高值出現在京歐1號和T5-2種質，最低值出現在B7-1種質，平均含量為1.58 mg/kg。

不同種質歐李果肉中Mn含量范圍為0.78～1.64 mg/kg，最高值出現在B7-1種質，最低值出現在赤22種質，平均含量為1.11 mg/kg。Cu含量范圍為0.30～0.72 mg/kg，最高值出現在B7-1種質，最低值出現在10-5種質和12-3種質，平均含量為0.51 mg/kg。

表2還表明，Rb和Sr含量范圍分別是1.18～2.43 mg/kg和0.46～1.30 mg/kg，2 種元素的最高含量分別出現在T5-2種質和CH種質。Rb和Sr的平均含量分別是1.49 mg/kg和0.67 mg/kg。

2.2 不同種質歐李果肉中營養元素的主成分分析主成分分析的目的之一就是用少量的因素來描述多種指標或因素之間的關系，其特征值及貢獻率是選擇主成分的依據[22]。由表3可知，總方差的81.35%的貢獻來自前3 個因素，即一個三因素模型解釋了81.35%的數據。第1主因素和P、S、K、Rb高度正相關，第2主因素和

Table3 Loading coefficients and communalities of principal component analysis for nutrient elements in flesh of Chinese dwarf cherry表3 不同種質歐李果肉中營養元素含量主成分分析的載荷系數及公因子方差Table3 Loading coefficients and communalities of principal component analysis for nutrient elements in flesh of Chinese dwarf cherry from different germplasms sms

K、Rb、Ca、Sr是歐李種質資源的特征元素。

2.3 產地對歐李果肉中營養元素含量的影響

表4 不同產地的京歐2號歐李品種果肉中營養元素含量Table4 Nutrient element contents in flesh of Chinese dwarf cherryTable4 Nutrient element contents in flesh of Chinese dwarf cherry Jing Ou 2 variety from different producing areas

由表4可知，產地對同一歐李品種果肉中營養元素含量的影響較大，其中張家口壩上地區的河北張北所產歐李中P、S、Ca、Mn、Fe、Zn元素含量在5 個產地中最高，分別比最低含量高出31.8%、53.4%、20.9%、68.9%、73.5%、47.7%，特別是Fe、Mn、S含量表現更為突出（大于50%）。內蒙古扎魯特旗所產歐李中K、Cu、Rb、Sr含量在5 個產地中最高，分別比最低含量高出39.2%、34.9%、74.2%、66.9%。本研究認為，產地對歐李果肉中營養元素品質影響較大，河北張北所產歐李營養元素含量更為豐富。

2.4 歐李果肉中營養元素含量在不同種質間以及不同產地間的變異系數

圖1 歐李果肉中營養元素含量在不同種質間以及不同產地間的變異系數Fig.1 Coefficients of variation for nutrient elements in flesh of Chinese dwarf cherry influenced by germplasm and producing areas

歐李果肉中營養元素含量在不同種質間的變異系數較大（圖1），其中變異系數最大值是S元素（55.2%），最小值是K元素（21.4%），變異系數大于30%的元素排列順序：S＞Fe＞Ca＞Sr，變異系數小于30%的元素排列順序：Zn＞P＞Cu＞Mn＞Rb＞K。

京歐2號歐李品種果肉中營養元素在不同產地間的變異系數也較大，變異系數最大值是Fe元素（46.1%），最小值是Ca元素（11.2%），變異系數大于30%的元素排列順序：Fe＞Mn＞Rb＞Sr＞S，變異系數小于30%的元素排列順序：Zn＞K＞Cu＞P＞Ca。

種質與產地對歐李果肉中營養元素的影響變異系數相差最大的元素是Ca（28.2%），其次是S（20.5%），表明這2 個元素變異系數情況是種質大于產地。

3 討 論

3.1 歐李果肉中K、Ca、Fe、Zn等營養元素含量高于其他水果

營養元素分為2 大類，一類是常量元素，如P、S、K、Ca等，另一類是微量元素，如Mn、Fe、Cu、Zn、Rb、Sr等[23]。K和Ca在體內維持細胞的內外滲透平衡，維持神經細胞膜的生物興奮性，信號傳導等方面具有重要作用[24-25]。在本研究中，歐李果肉中K含量低于內蒙古歐李[13]。與其他水果相比，不同種質歐李K平均含量高于葡萄[4]，而低于草莓[5]和沙棘[6]等水果。

歐李種質CH果肉中的Ca含量最高（441.1 mg/kg），這與張美莉等[13]報道的內蒙古歐李果肉（428.1 mg/kg）以及曹琴等[14]報道的‘農大3號’品種歐李果肉（455.3 mg/kg）中Ca含量相似，而高于馬建軍等[15]報道的野生歐李果肉中Ca含量（178.5 mg/kg）。不同種質歐李中Ca平均含量217.0 mg/kg，明顯高于蘋果、葡萄、酸櫻桃、草莓、沙棘、櫻桃李等水果[3-7]。本研究結果表明，相對于其他水果而言，歐李是一種重要的補鈣水果。劉會茹等[16]的研究結果也表明，歐李果實成熟時富含鈣質營養元素，且果實成熟時主要以人體易吸收的水溶鈣和磷酸鈣為主，生長發育期兒童和中老年可以作為補鈣的生物鈣源之一。

此外，不同種質歐李果肉中Fe含量普遍低于內蒙古歐李（21.1 mg/kg）[13]，與新疆歐李相近[17]，而明顯高于蘋果、葡萄、酸櫻桃、草莓等水果[3-5]。除B7-1種質外，其他種質歐李果肉中Zn含量都高于內蒙古歐李[13]和新疆歐李[17]，其平均含量也較柑橘、蘋果、葡萄、酸櫻桃、草莓等水果[2-5]含量高。

3.2 種質與產地對歐李果肉中營養元素都有較大影響

不同種質歐李果肉中營養元素含量差異較大，其中S、Fe、Ca、Sr含量的變異系數大于30%，表明歐李果肉中營養元素在不同種質間具有較大的遺傳多樣性，這為優良種質類型篩選及新品種選育提供理論依據。此外，主成分分析表明，P、S、K、Rb、Ca、Sr是歐李種質資源的特征元素。因此，在歐李新品種選育中要特別關注特征元素的變化。

種質較產地對歐李果肉中營養元素的變異系數影響最大的元素是Ca，因此，以高Ca含量作為歐李育種目標時，建議從種質基因型著手更有利于開展研究工作。馬建軍等[15]研究認為，歐李果實發育期活性Ca組分的吸收與積累可能是導致其果實高Ca特性的重要機制。馬建軍等[18]研究還發現，歐李韌皮部中的總Ca及活性Ca組分明顯高于木質部中的總Ca及活性Ca組分，這意味著歐李韌皮部中的Ca可能具有再吸收利用特性，其鈣素轉運機制尚有待進一步深入研究。此外，Ca不僅作為重要的營養元素之一，還是偶連胞外信號與胞內生理生化反應的第二信使，調節多種重要酶類的活性及細胞功能[19]。對于高Ca含量歐李而言，更應該把鈣素作為研究的重點。

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Analysis of Nutrient Element Characteristics of Flesh of Chinese Dwarf Cherry Based on Total Reflection X-Ray Fluorescence Method

LI Weidong1, LI Ou1, HE Yinxia1, YE Liqin1, WANG Yue1, ZHANG Zhongshuang1, CHEN Yuting1, JIN Jishi2
(1. Engineering Research Center of Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs, Ministry of Education, School of Chinese Materia Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China; 2. Jing’ou Ecological Agriculture (Zhangjiakou) Co. Ltd., Zhangbei 076450, China)

The contents of nutrient elements such as P, S, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Rb, and Sr were determined using total reflection X-ray fluorescence spectrometry (TXRF) in the flesh of Chinese dwarf cherry from ten genotypes and Jing Ou 2 from 5 producing areas. The results indicated that Chinese dwarf cherry was a rich source of elements especially Ca, and the highest Ca content (441.1 mg/kg fresh fruit ) was found in genotype CH among ten genotypes. A large variability in nutritional element contents among the examined genotypes was obtained, because of the variation coefficients larger than 30% in S, Fe, Ca, and Sr contents. Principal component analysis was applied to the data matrix to evaluate analytical results. It was found that P, S, K, Rb, Ca, and Sr might acted as eigenelements for the germplasm resource of Chinese dwarf cherry. The fruit quality of nutrient elements was also significantly affected by producing area and the highest nutrient element contents were found in Zhangbei county of Hebei province.

Chinese dwarf cherry; total reflection X-ray fluorescence; nutrient element; germplasm; producing area

TS201.4

A

1002-6630（2015）04-0164-04

10.7506/spkx1002-6630-201504031

2014-07-03

中國科學院重點部署項目（KSZD-EW-Z-012）；北京中醫藥大學自主選題（201310026008；201410026026）；國家林業局公益性行業科研專項（201504710）

李衛東（1970—），男，副研究員，博士，研究方向為道地藥材資源評價與品種創新。E-mail：liweidong2005@126.com