廣西地區13 個主栽桑品種的桑椹營養與藥用品質綜合評價

何雪梅，孫 健,*，梁貴秋，邱長玉，李杰民，李 麗，李昌寶，盛金鳳，劉國明，零東寧，唐雅園

（1.廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西壯族自治區蠶業科學研究院，廣西 南寧 530007）

桑椹是桑樹的果實，具有很高的營養價值和藥用價值，1993年被國家衛生部列入首批“藥食兩用資源”名錄[1]。桑椹富含蛋白質、氨基酸、維生素、礦物質、不飽和脂肪酸、膳食纖維等多種營養元素[2]，《中華人民共和國藥典》記載桑椹主治陰血不足而致的頭暈目眩耳鳴、心悸、煩躁失眠、腰膝酸軟、須發早白、消渴、口干、大便干結等癥[3]?，F代醫藥科學發現，桑椹中含有黃酮、花青素、生物堿、白藜蘆醇、多糖等多種功能活性成分，具有增強免疫力、抗衰老、降血糖、促進造血細胞生長等藥理作用[4-6]。廣西蠶桑業有著得天獨厚的亞熱帶氣候環境，同時得益于國家“東桑西移”扶持，從2005年至今該產業穩居全國第一，桑園面積連續11年全國第一。桑椹為蠶桑業主要副產物，2015年廣西桑園面積達300萬 畝，桑椹產量達20多萬 t[7-8]。隨著人們對桑椹營養保健價值的認識和消費者的喜愛重視，生產上逐漸形成了以采摘桑椹為主的果桑品種，種植面積逐漸擴大，呈現出良好的發展前景[9]。桑椹屬于漿果類果實，皮薄多汁不耐貯藏，除少量鮮食外，大部分以加工為主，目前桑椹的加工產品主要有桑椹汁、桑椹酒、桑椹干、桑椹膏等[10-11]。加工產品的品質與果實原料的營養、加工特性密切相關，針對不同類型的加工產品篩選適宜的優良品種，對加工產品品質的提升尤為重要。因此開展桑椹營養品質與藥用品質特性分析和綜合評價，建立桑椹綜合品質評價指標體系，對指導果桑優良品種選育、桑椹食藥用開發及果桑產業發展具有重要意義。

目前已有對桑椹品質的評價分析，但多集中于單一品質方面，未建立營養與藥品品質的綜合評價體系。如李升峰等[12]對不同果桑品種桑椹的糖酸組成進行分析，確定了桑椹的主要糖類和有機酸類組成。李俊芳等[13]采用主成分分析法對不同果桑品種桑椹的游離氨基酸進行綜合評價，確定了影響游離氨基酸的主要因素。不同桑品種桑椹的花色苷含量、抗氧化能力及其相關性研究表明，花色苷含量在不同品種間有較大差異，其含量與抗氧化能力呈極顯著正相關[14]。喬宇等[15]對湖北省和江蘇省的12 個果桑品種桑椹的理化性質進行檢測，采用主成分分析確定了影響桑椹品質的主要因子，篩選出適宜桑椹加工的果桑品種。為了科學、合理地對桑椹資源進行食、藥用開發，本實驗分別從桑椹的營養指標和活性成分指標中挑選了15 個和9 個指標進行檢測分析，采用因子分析法將各項營養與藥用品質指標轉化為少數相互獨立的新指標，得到影響桑椹營養與藥用品質的主要因子，構建科學、易操作的桑椹品質評價體系，依據綜合得分篩選出適合桑椹藥食用途開發的專用桑品種。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試桑品種共13 個，均為廣西壯族自治區蠶業科學研究院資源圃保存的廣西主栽桑品種資源，樹齡為2 a。13 個桑品種中大10、倫40、桂桑優12、桂誘M54、桂誘M191、桂誘M38、桂誘M208、桂誘M70、桂桑優62、桂誘M161、桑特優2號、桂誘M257均為廣東桑（Morus atropurpurea Roxb.），臺灣四季大果桑為長果桑（Morus laevigata Wall.）。各品種的桑椹樣品采摘時間為2015年3月16日，選取成熟度為8～9成的桑椹，使桑椹成熟度保持一致。新鮮桑椹用于測定水分、維生素的含量，其余指標均采用烘干樣品測定。不同桑品種的桑椹樣品在50 ℃烘干、粉碎過60 目篩于4 ℃條件下貯存備用。

VB1、VB2、VC、葉酸、蘆丁、槲皮素、綠原酸、1-脫氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）等標準品美國Sigma公司；2,4-二硝基苯肼、石油醚、水合茚三酮、還原茚三酮、二甲基亞砜、雷氏鹽、甲醇、苯酚、硫酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、鹽酸、甲基紅、丙酮和乙醚等試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

FW80-1型粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；AL204型電子分析天平 梅特勒-托利多（上海）有限公司；Varian Cary 50型紫外分光光度計 美國瓦利安公司；722S型可見分光光度計 上海江儀儀器有限公司；835-50型高速氨基酸分析儀 日本日立公司；RF-540型熒光分光光度計、CS-9000薄層掃描儀 日本島津公司；WYT手持糖量計 成都光學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 桑椹營養成分的測定

水分含量采用GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》第一法“直接干燥法”測定；粗蛋白含量采用GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》第一法“凱氏定氮法”測定；粗脂肪含量采用GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》第一法“索氏抽提法”測定；灰分含量采用GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》方法測定；碳水化合物含量采用《食品營養標簽管理規范》中碳水化合物的計算方法（食品干物質總質量分別減去蛋白質、脂肪、灰分和膳食纖維的質量，即是碳水化合物的量）；膳食纖維含量采用GB 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》方法測定；礦物質含量采用干法消化、火焰原子分光光度計測定[16]；氨基酸含量采用氨基酸分析儀測定，分析桑椹中的總氨基酸和17 種游離氨基酸含量[17]；VB1含量采用GB/T 5009.84—2003《食品中硫胺素（維生素B1）的測定》方法中的熒光法測定；VB2含量采用GB/T 5009.85—2003《食品中核黃素的測定》中的熒光法測定；葉酸含量采用GB/T 5009.197—2003《保健食品中鹽酸硫胺素、鹽酸吡哆醇、煙酸、煙酰胺和咖啡因的測定》中的高效液相色譜法；VC含量采用GB/T 5009.159—2003《食品中還原型抗壞血酸的測定》中的分光光度法測定；可溶性固形物含量采用NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定 折射儀法》測定；總酸含量采用GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的方法測定。桑椹中營養成分的含量（除水分含量、維生素含量外）均以桑椹干物質計算。

1.3.2 桑椹中主要功能活性成分含量和特征性化學成分含量的測定

總黃酮含量以蘆丁為標準品，采用Al(NO3)3比色法[18]測定；多酚含量以沒食子酸為標準品，采用Folin-Ciocalteu比色法[19]測定；多糖含量以葡萄糖為標準品，采用苯酚-硫酸法[20]測定；總生物堿含量以4-羥基哌啶為對照品，采用雷氏鹽比色法[21]測定；DNJ含量采用柱前衍生化高效液相色譜-熒光檢測法測定[22]；花青素含量采用pH示差法測定[23]；槲皮素含量測定采用2005版《中國藥典》一部[24]中銀杏葉含量測定方法中的高效液相色譜法；綠原酸和蘆丁含量采用高效液相色譜法[25]測定。桑椹中功能活性成分含量均以mg/g桑椹干物質計。

1.3.3 檢測數據的轉化與統計分析

采用因子分析法[26]對桑椹的多項品質指標進行客觀、科學的綜合評價。由于原始實驗數據的計量單位和數據量綱不同，因此在因子分析前，采用隸屬函數法[27]對數據進行標準化轉換。各指標依據公式（1）進行轉化。采用SPSS 19.0軟件對數據進行因子分析，各樣品的綜合得分通過公式（2）得到。

式中：Uin是第n個樣品第i個指標的原始數據經轉化后的隸屬函數值；Xin指第n個樣品第i個指標的原始數據；Ximax和Ximin分別指樣品中第i個指標的最大值和最小值；Dn為經因子分析法得到的各樣品品質的綜合得分；Fjn為第n個樣品第j個特征根大于1的公因子的分值；Ej為第j個公因子的方差貢獻率；m為特征根大于1的公因子的個數。

2 結果與分析

2.1 13 個桑品種的桑椹營養成分含量及營養品質因子分析

表1 廣西蠶區13 個主栽桑品種的桑椹營養成分含量Table 1 Nutrient contents of 13 mulberry varieties

2.1.1 主要營養成分含量分析

如表1所示，不同品種間營養成分含量差異較大。水分質量分數分布在83.65%～92.40%之間，平均水分質量分數為87.89%，說明桑椹不耐貯藏，其中倫40、桂誘M70的水分質量分數超過90%。粗脂肪質量分數較低，平均值為4.61%，品種間差異較大，變異系數為32.74%。粗蛋白質量分數較高，平均值為11.95%，品種間差異較大，桂桑優12和桂桑優62的粗蛋白質量分數高達15%以上，大10的質量分數僅7.88%。桑椹粗蛋白含量大約是蘋果粗蛋白含量的3 倍以上[28]。膳食纖維質量分數較高，分布在11.45%～18.31%之間，平均為13.69%，品種間差異較小，桑椹膳食纖維含量是蘋果纖維含量的2 倍以上[28]。

桑椹中總氨基酸的質量分數分布在5.37%～6.65%之間，平均為5.85%，品種間差異較小。果蔬深加工處理（加工飲料、酒、醋等）中可溶性固形物含量是一個很重要的指標[2,13]。桑椹可溶性固形物質量分數在43.00%～80.50%之間，質量分數較高的品種是大10、倫40和臺灣四季大果桑，較低的品種是桂誘M38、桂誘208和桂誘70，差異達一倍之多，這可能與桑椹的品種有關，不同品種其果實的可溶性固形物含量有很大差異。糖酸組成是影響果實品質和風味的重要因素，桑椹糖酸比值在10.16～32.40之間，差異非常大。據報道桑椹中的主要糖類是果糖與葡萄糖，不含蔗糖，酸類主要包括檸檬酸、蘋果酸和琥珀酸等有機酸[29]。

表2 廣西蠶區13 個主栽桑品種的桑椹的游離氨基酸含量Table 2 Free amino acid contents of 13 mulberry varieties

桑椹中含有豐富的人體必需的礦物元素，不同品種間Ca、Mg的含量變化差異很小，變異系數分別為2.63%和2.11%。Fe、Zn、Cu、Mn在品種間的差異較大，其中Fe變異系數最大，達到24.15%。桑椹中的維生素含量豐富，其中VC的含量最高，平均值為25.49 mg/kg，品種間變異系數為13.18%；VB1在品種間的差異較大，變異系數為22.83%。

如表2所示，桑椹含有17 種游離氨基酸，其中必需氨基酸有7 種[13]，必需氨基酸占總氨基酸的28%左右，其中亮氨酸、蘇氨酸含量較高，蘇氨酸是谷類限制性氨基酸。與果實風味關系較為密切的氨基酸主要為味覺氨基酸，包括鮮味氨基酸（Glu、Asp）、甜味氨基酸（Ala、Gly、Ser、Pro）和芳香族氨基酸（Tyr、Phe）[30]，這幾種氨基酸的含量均較高。

2.1.2 13 個桑椹營養品質的因子分析

表3 桑椹營養品質評價因子的載荷矩陣特征向量及累計方差貢獻率Table 3 Load matrix eigenvector and cumulative contribution rate of nutritional quality factors in mulberry

篩選13 個桑品種桑椹的15 個營養成分檢測數據經隸屬函數法轉化后進行因子分析，從15 項指標提取了5 個公因子（特征根＞1），得到了各項指標的方差貢獻率、累計方差貢獻率和因子載荷矩陣，如表3所示。5 個公因子的累計方差貢獻率為86.32%，說明這5 個因子所含信息占總體信息的86.32%，能較好地解釋自變量。對桑枝營養品質評價的指標由15 個減少為5 個彼此不相關的成分，達到了降維的目的。因子載荷值反映了桑椹各營養成分指標對公因子負荷相對大小和作用的方向，即該指標對主成分的影響程度，符號為正表明該指標對該公因子有正向影響，反之，符號為負表明有負向影響。其中第1公因子中載荷較高的指標有VB1、VB2和葉酸含量，載荷值均大于0.8，均為正向影響，即第1公因子大時，VB1、VB2和葉酸含量越高，第1公因子的方差貢獻率最大為27.51%，表明第1公因子對桑椹營養品質的影響最大，稱為維生素因子。第2公因子中載荷較高且有正向影響的指標有Ca和Mg的含量，載荷值為0.70和0.78，載荷較高且有負向影響的指標為Zn和Fe的含量，載荷權數為－0.65和－0.82，第2公因子方差貢獻率為19.50%，稱為有益微量元素因子；第3公因子中總氨基酸和可溶性固形物含量的載荷值較大，總氨基酸為負向影響，載荷值為－0.75，可溶性固形物含量為正向影響，載荷值為0.70，方差貢獻率為16.66%，稱為其他內在因子；第4公因子中起正向作用的指標為膳食纖維含量，載荷值為0.81，方差貢獻率為13.00%，稱為膳食纖維因子；第5公因子中Mn、Cu含量的載荷值較大且均為正向影響，方差貢獻率為9.65%，稱為有害微量元素因子。

因子分析綜合了各品種在各因子中的影響，經過科學的計算得到合理的綜合排名，可以更全面、客觀地反映桑椹的營養品質。以各公因子的方差貢獻率作權重，由公因子得分和對應權重加權求和得到各桑品種桑椹營養品質的綜合得分，結果見表4。綜合得分的排序反映了各品種桑椹綜合品質的優劣，其中桑品種大10、桑特優2號和桂誘M161桑椹樣品的綜合得分值位于前3，說明其綜合營養品質較高，可作為廣西蠶區桑椹食用開發的原料品種資源。

表4 13 個桑品種的桑椹樣品基于營養品質因子分析的綜合得分Table 4 Comprehensive scores for nutritional quality of 13 mulberry varieties by factor analysis

2.1.3 桑椹營養品質指標間的相關性分析

表5 桑椹營養品質指標間的相關性Table 5 Correlation between nutritional quality indexes of mulberry

如表5所示，在第1公因子中，VB1、VB2和葉酸呈顯著正相關關系；第2公因子中，Ca與Mg呈顯著正相關關系，與Zn呈顯著負相關關系，與Fe的相關性不顯著；第3公因子中，總氨基酸與可溶性固形物無顯著相關性。在第4公因子中，膳食纖維跟其他指標間無顯著相關性；第5公因子中，Mn與Cu呈極顯著正相關關系。根據因子分析中各公因子的貢獻率及各指標之間的相關性，可以簡化桑椹營養品質的評價指標，最終確定對桑椹品質影響最大的是VB2、Mg、Fe、總氨基酸、可溶性固形物、膳食纖維和Cu 7 項指標。

2.2 13 個桑品種桑椹中的功能活性成分含量及藥用品質的因子分析

2.2.1 13 個桑品種桑椹功能活性成分含量分析

綜合眾多桑椹化學成分與藥理作用相關文獻報道[17-20]，最終確定了多酚、總黃酮、總生物堿、多糖、花青素為桑椹的主要功能活性成分，DNJ、綠原酸、蘆丁和槲皮素為桑椹的特征化學成分。對13 個桑品種桑椹中的主要功能活性成分與特征化學成分的含量進行測定，結果見表6。幾種功能成分中花青素的含量在品種間差異非常大，變異系數高達71.87%，其中桂桑優62的含量高達10.48 mg/g，高于其他品種，而倫40、桂誘M257和大10等的含量均低于2 mg/g。桑椹中多酚的含量分布在3.10～8.57 mg/g之間，平均為4.90 mg/g，品種間差異較大，變異系數為28.44%。臺灣四季大果桑的多酚含量高于其他品種。總黃酮含量在1.72～6.16 mg/g之間，平均為3.24 mg/g，品種間含量較大，變異系數為33.91%。同樣臺灣四季大果?？傸S酮含量最高，比桂誘M70的黃酮含量高2 倍。多糖的含量在不同品種間差異也較大，平均值為61.32 mg/g，大10的多糖含量為94.87 mg/g，高于其他品種。總生物堿的品種間差異較小，平均值為2.33mg/g，桂桑優12和桂誘M54的含量較高。綠原酸含量分布在0.14～0.35 mg/g之間，平均為0.24 mg/g，大10和臺灣四季大果桑的含量較高；槲皮素含量平均值為1.58 mg/g，桂誘M257和大10的含量較其他品種高；蘆丁含量在品種間差異較大，變異系數高達37.82%，桂誘M70的含量最高。品種間DNJ含量差異較小，含量分布在0.47～0.87 mg/g之間，平均為0.64 mg/g。

2.2.2 藥用品質的因子分析

表7 桑椹藥用品質評價因子的載荷矩陣特征向量及累計貢獻率Table 7 Load matrix eigenvector and cumulative contribution rates of medicinal quality factors in mulberry

將13 個桑品種桑椹的9 個功能活性成分含量檢測指標數據經隸屬函數法轉化后進行因子分析，9 項指標提取了4 個公因子，得到了各項指標的方差貢獻率、累計方差貢獻率和因子載荷矩陣表，如表7所示。4 個公因子的累計方差貢獻率為88.02%，能較好地解釋自變量。第1公因子中載荷較高且為正向影響的指標有多酚、總黃酮、總生物堿，載荷值分別為0.92、0.88和0.80，載荷較高且有負向影響的指標為DNJ含量。即第1公因子大時，多酚、總黃酮和總生物堿的含量越高，而DNJ含量越低，其他成分含量基本不變。第1公因子方差貢獻率為32.81%。第2公因子中綠原酸和槲皮素的載荷值最高，且為正向影響，方差貢獻率為31.35%。第3公因子中蘆丁的載荷值最高，為正向影響，載荷值為0.98，方差貢獻率為12.10%。第4公因子中花青素為正向影響的因素，載荷值最高為0.97，方差貢獻率為11.74%。

表8 13 個桑品種桑椹樣品基于藥用品質因子分析的綜合得分Table 8 Comprehensive scores for medicinal quality of 13 mulberry varieties by factor analysis

以各公因子的方差貢獻率作權重，由公因子得分和對應權重加權求和得到各桑品種桑椹藥用品質的綜合得分，結果見表8。綜合得分的排序反映了各品種桑椹藥用品質的優劣，其中桑品種桂誘M257、桂桑優62和大10的綜合得分值最高，排列前3 位，可作為廣西蠶區桑椹藥用開發的專用原料桑品種資源。

2.2.3 桑椹藥用品質指標間的相關性分析

表9 桑椹藥用品質指標間的相關性Table 9 Correlation between medicinal quality indexes of mulberry

對13 個桑品種桑椹的9 項品質指標分別做相關性分析和顯著性檢驗，結果見表9。在第1公因子中，多酚與總黃酮呈極顯著正相關關系，與總生物堿呈顯著性正相關，與DNJ呈顯著負相關；第2公因子中，綠原酸與槲皮素呈極顯著正相關關系；第3公因子中，蘆丁與其他指標無顯著相關性。在第4公因子中，花青素與其他指標間無顯著相關性。根據因子分析中各公因子的貢獻率及各指標之間的相關性，可以簡化桑椹藥用品質的評價指標，最終確定對桑椹品質影響最大的是多酚、綠原酸、蘆丁和花青素4 項指標。

3 結 論

對廣西蠶區13 個桑品種桑椹營養品質、藥用品質性狀指標進行了系統分析，描述性指標結果顯示，大多數指標變異程度大，品種間各成分含量差異較大。桑椹的營養品質、藥用品質均是綜合性品質，評價指標較多，各指標間存在相關性和信息重疊，不同指標對品質的影響程度不同，因此需采用合理的分析方法進行科學地評價。本實驗采用因子分析將多個測定指標轉化為少量的相互獨立的公因子，既可解釋原始指標間關系，同時也簡化了品質評價的因子[14]。從15 項營養指標中提取了5 個公因子，累計方差貢獻率為86.32%，主要有維生素因子、有益微量元素因子、其他內在因子、膳食纖維因子和有害微量元素因子，結合相關性分析，最終確定影響桑椹營養品質的主要評價指標為VB2、Mg、Fe、總氨基酸、可溶性固形物、膳食纖維和Cu 7 項指標。桑椹營養品質綜合得分排列前3 位的為大10、桑特優2號和桂誘M161，可作為廣西蠶區桑椹食用開發的專用桑品種資源。從9 項活性成分指標中提取了4 個公因子，累計方差貢獻率為88.02%，較好地反映了桑枝藥用品質的綜合信息。確定了桑椹藥用品質的主要評價指標為多酚、綠原酸、蘆丁和花青素4 項指標，桂誘M257、桂桑優62和大10的藥用品質綜合得分最高，可作為廣西蠶區桑椹藥用開發的專用桑品種資源。

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