不同品種樹莓果實品質綜合分析

尚宏麗,崔珊珊,寧詩文,吳 杰,王雅楠

(1.錦州醫科大學,遼寧錦州 121001;2.大連外國語大學,遼寧大連 116600)

樹莓擁有世界“第三代水果之王”的美譽,富含多種營養成分和人體必需的微量元素,尤其富含對人身體有益的多種植物活性物質[1]。樹莓中所含鞣花酸,花色苷和酚類化合物[2-3],早已經被證明在體外和體內流行病診治過程中,能夠維護人類健康和預防慢性疾病癌變[4]。我國由于樹莓種植規模不斷擴大,導致樹莓引種等方面存在很大盲目性,往往會出現引種品種混亂,導致引種品種不適合當地的自然條件或者市場需求。尤其東北地區,由于夏季多雨和樹莓的夏果型品種的采摘期同步,這就會極大影響樹莓成熟時酸甜度,同時樹莓又極易腐爛。樹莓采后貨架期極短,由于其具有高的呼吸速率,很快失去原有的果實新鮮程度,果實變軟,色澤變暗,容易腐爛變質[5]。樹莓果實品質及其制品質量品質與樹莓的品種、產地、采收期、采摘成熟度、加工工藝關系緊密[6]。所以篩選出適合當地自然條件,同時品質好,適合生產加工的樹莓品種，對于樹莓設施栽培、品種選育以及保鮮貯藏有著重要實際意義。

本文以沈陽農業大學樹莓資源圃提供的15個品種樹莓果實為原料,系統分析不同品種樹莓果實品質指標以及抗氧化特性,旨在利用統計分析得到標準化數據,建立樹莓品種間指標評價體系,全面了解樹莓不同品種果實品質指標,對樹莓設施栽培和品種選育以及保鮮貯藏有一定指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料樹莓 來自沈陽農業大學樹莓種植資源圃,共15個品種,分別為(1)Rideau、(2)Omet、(3)meeker、(4)Willamette、(5)Royalty(美22)、(6)Creston、(7)Festival、(8)Zeva Remontant、(9)Nova、(10)早紅、(11)Boysen勝利、(12)Cuthbert、(13)Sunrise、(14)Heritage、(15)Tulameen;矢車菊素-3-葡萄糖苷(色譜純) Sigma-Aldrich公司;Folin Ciocatieu’s酚試劑(分析純)、TAC試劑盒 武漢博士德生物工程有限公司;其余為生化試劑或者分析純試劑。

TA-XT2i型質構儀 美國FTC公司;DW-86L388型超低溫冷凍冰箱 海爾集團有限公司;UV-2700型紫外可見分光光度計 日本島津有限公司;5804R型高速低溫離心機 北京時代北利離心機有限公司;SC-80C型全自動色差計 上海滬粵科學儀器有限公司;PAL-3型阿貝折光儀 愛拓ATAGO公司;ANT-300型全自動粗蛋白測定儀器 上海洪紀儀器設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樹莓樣品的制備 2016年6～8月間進行果實采摘,選擇大小一致,色澤相近,無機械損傷,成熟度為全熟樹莓果,利用PE保鮮盒盛裝。在(1±1) ℃冷庫預冷12 h。

將冷庫預中樹莓進行解凍(紅樹莓凍果在23 ℃下,避光40 min至解凍完全),采用研缽研磨成勻漿,得到漿液。

1.2.2 不同品種樹莓的品質特性評價

1.2.2.1 不同品種樹莓VC含量的測定 準確量取1.2.1所得樣品漿液10.0 mL,用已標定的2,6-二氯酚靛酚溶液,采用GB/T 5009.159-2003食品中抗壞血酸的測定方法測定[7]結果重復三次。

1.2.2.2 不同品種樹莓可溶性固形物含量的測定 準確量取1.2.1所得樣品漿液5.0 mL,利用阿貝折光儀在20 ℃測定,參考GB/T 12295-90方法進行測定,利用蒸餾水調零處理后,利用測量的數值乘以稀釋倍數所得數值為產品可溶性固形物含量。

1.2.2.3 不同品種樹莓可滴定酸含量的測定 采用林本芳[8]等的方法,中和法滴定測定可滴定酸(TA)。準確稱取50 g樹莓漿液進行測定,以100 g鮮果中含酸量表示可滴定酸含量。

1.2.2.4 不同品種樹莓可溶性蛋白含量的測定 準確稱取1.2.1所得樣品漿液25 g進行測定,測定方法利用GBT 5009.5-2010滴定法,利用ANT-300型全自動蛋白測定儀器測定,用牛血清蛋白作為標準物,以每百克鮮果中含有可溶性蛋白的克數計算,單位以g/100 g FW表示。

1.2.2.5 不同品種樹莓電導率的測定 應用DDS-11D電導率儀測定電導率變化值[9]。將10個大小均勻樹莓果實放入500 mL蒸餾水中,浸泡后1 h立刻利用電導率儀測定電導值。

1.2.3 不同品種樹莓的酚類物質及抗氧化特性評價

1.2.3.1 不同品種樹莓總酚含量的測定 參考總酚測定方法[10],略微進行改進。準確稱取10 g樹莓漿與甲醇溶液混合,反應提取60 min,低溫(-4 ℃)離心5000 r/min,離心15 min,取上清液,置于冰箱冷藏(4 ℃)保存備用。

采用福林-Folin-Ciocalteu法測定總酚,標準曲線的建立:以沒食子酸為標準品,制備1 mg/mL的標準溶液,取標液體積100～500 μL定容后,配成相應濃度標準溶液。分別取標準溶液1 mL,加入Folin-Ciocalteu試劑2.5 mL,反應5 min后,再吸取2 mL,75 g/L碳酸鈉溶液,于30 ℃水浴下反應2 h,在分光光度計波長760 nm下測定吸光度A值。測定總酚標準曲線方程為:y=0.0059x+0.1198,R2=0.9999,利用標準曲線,在相同條件下,測定樣品中吸光度A值,結果以100 g鮮重樣品中含有沒食子酸的毫克數表示(mg沒食子酸/100 gFW)。

1.2.3.2 不同品種樹莓總花色苷含量的測定 采用Lako J[10]方法略微改進,準確稱取2 g樹莓與1% HCl-甲醇溶液5 mL混合冰浴勻漿,低溫(-4 ℃)離心5000 r/min,離心15 min,取上清液,為花色苷提取液。

反應體系包括2 mL花色苷提取液,10 mL pH1.0鹽酸緩沖液和10 mL pH4.5醋酸緩沖液,混合搖勻,反應90 min后,在波長510 nm和700 nm下,測定吸光度。計算公式如下:

花色苷含量(mg/mL)={[(A510-A700)pH1.0-(A510-A700)pH4.5]×449.2×DF}/(26900×1)

式中:以矢車菊-3-葡萄糖苷為標準449.4;DF為稀釋倍數;消光系數,26900 L·cm-1·mg-1;1為光程(1 cm)。

1.2.3.3 不同品種樹莓總黃酮含量的測定[9]取5 g樹莓果實,置于25 mL,80%的甲醇水溶液中,常溫下提取30 min,低溫離心10000 r/min,10 min后,收集上清液。利用蘆丁作標準品,得到標準曲線方程:y=0.1596x-0.0099,R2=0.999,樣品中總黃酮含量換算成(μg/g FW)每克鮮品中含有蘆丁微克量。

1.2.3.4 不同品種樹莓鐵離子還原能力(FRAP)測定[11]25 mL含0.1 mol/L,pH3.6 的乙酸鹽緩沖液混合等體積的Fe3+-三吡啶三吖嗪(TPTZ工作液)和氯化鐵溶液,將100 μL的1.2.3.1中上清液與4 mL TPTZ工作液于37 ℃水浴反應10 min后,置于分光光度計波長593 nm下測其吸光度。利用80%的甲醇作為參比溶液,測定標準曲線為:y=0.00611x+0.00277,R2=0.999。樹莓中FRAP值以每百克鮮果中相當VC的毫克數表示(mgVC/100 g)。

1.2.3.5 不同品種樹莓DPPH自由基清除率測定[12]取0.2 mL 1.2.3.1中上清液,加入2 mL的DPPH無水乙醇溶液(2.5 mmol/L)靜置反應30 min后,于分光光度計波長520 nm下測其吸光度Ai。等量樣品直接與無水乙醇溶液混合后,反應同上,測定吸光度Aj。等量蒸餾水與DPPH無水乙醇溶液混合后,反應同上,測定吸光度A0。對DPPH自由基清除率K利用公式算出,公式如下:

1.3 數據分析

數據利用SPSS 19.0和Excel 2007軟件進行統計分析,數據以平均值±標準差計,進行相關性分析和主成分分析(principle component analysis,PCA)以及聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種樹莓果實品質的評價

2.1.1 不同品種樹莓果實品質的比較 對不同品種樹莓果實的VC含量、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、可溶性蛋白、電導率這六個指標分別進行方差分析,可以看出不同品種樹莓品質指標存在差異性(表1)。其中Heritage樹莓VC含量最高;Zeva R品種樹莓可溶性固形物含量顯著高于其他品種(P<0.05),而 meeker、Festival、Heritage、Tulameen、Sunrise五個品種中可溶性固性物之間差異不顯著。可滴定酸含量比較高的品種為Rideau、Omet、Willamette、早紅、Tulameen。固酸比是評價水果果實風味和成熟程度,Zeva R樹莓固酸比顯著高于其他品種(P<0.05),說明該品種樹莓風味較佳。可溶性蛋白含量在各個品種之間差異不顯著,其中較高為Zeva R、meeker和美國22。勝利品種樹莓相對電導率值最高,早紅品種相對電導率值最低,其他品種間相對電導率值差異性不顯著。

表1 不同品種樹莓果實品質的比較Table 1 Comparison of fruit quality of different raspberry varieties

2.1.2 不同品種樹莓果實品質特性相關性分析 從表2可以得到,15個品種樹莓不同品質指標的相關性分析。其中VC含量與可溶性固形物呈現顯著正相關(P<0.05),可溶性固形物與可滴定酸和固酸比呈現顯著正相關,而可滴定酸與固酸比和可溶性蛋白呈現顯著負相關(P<0.05),固酸比與可溶性蛋白呈現顯著正相關(P<0.05)。其他指標間也呈現一定相關性,但不顯著。

表2 不同品質特征指標的相關性分析Table 2 Relevance analysis of different quality characteristic indicators

2.1.3 不同品種樹莓果實品質的主成分分析 采用15個品種樹莓果實品質指標主成分分析結果見表3,其中特征值大于1的前三個主成分積累方差達到86.940%(能夠代表樹莓品質指標的大部分信息),可以把原來測定的6個評價指標綜合為3個獨立的主成分,分別為PC1(40.964%)、PC2(27.051%)和PC3(18.925%)。

表3 特征根、貢獻率及累積貢獻率Table 3 Characteristic root,contribution rate and cumulative contribution rate

根據主成分分析法,進行樹莓果實品質指標特征值,方差貢獻率和累積方差貢獻率計算。表4中給出三個指標具體值。從特征值可以得到提取主成分3個,累積方差貢獻率達到86.94%,說明提取三個主成分可以描述解釋試驗數據的86.94%的信息。從負荷因子矩陣表得到,主成分1綜合了固酸比和可溶性蛋白的信息,可以將PC1命名為品質因子,主成分2綜合了可溶性固形物和VC信息,PC2可以命名營養因子,PC3綜合了電導率指標信息,可以命名為果實膜透性因子。

表4 樹莓品質特征指標因子負荷矩陣Table 4 Raspberry quality characteristic index factor load matrix

15個品種樹莓品質指標主成分得分詳見表5。由表5可知,樹莓品種Zeva R、meeker、Willamette、美國22、Nova、勝利、Cuthbert其得分落在PC1較高的正向區間,表明這幾個品種樹莓品質因子水平高,固酸比和可溶性蛋白明顯區別其他種類樹莓。樹莓品種meeker、Sunrise、Heritage、Tulameen、Zeva R其得分落在PC2正向較高區間,說明這幾個品種樹莓營養因子水平高,可溶性固形物和VC含量較高,明顯區別其他品種。勝利、Willamette、美國22、Nova、Cuthbert、Heritage、Tulameen品種得分落在PC3較高正向區間,說明這幾個品種樹莓果實膜透性因子高。

表5 樹莓品質特征指標主成分分值Table 5 Raspberry quality characteristic index principal component score

2.1.4 不同種類樹莓果實品質的比較聚類分析 圖1顯示15個品種樹莓的聚類分析結果,當分類距離為6.10,樣本可分為3類,Ⅰ類為14和15號品種分別為Heritage和Tulameen;Ⅱ類為4、5和11號品種分別為Willamette、美國22和勝利;Ⅲ類為2、10、1、7、6、12、9、3和8號這九個品種分別為Omet、早紅、Rideau、Festival、Creston、Cuthbert、Nova、meeker和Zeva R。Ⅰ類Heritage和Tulameen兩個品種,該類品種樹莓可溶性固形物和VC含量均高的類別;Ⅱ類Willamette、美國22和勝利三個品種,該類品種樹莓果實膜滲透性因子高的類別;Ⅲ類為Omet、早紅、Rideau、Festival、Creston、Cuthbert、Nova這七個品種其VC含量和固酸比均低的類別。Pantelidis G E、Michael D等[20-21]報道可溶性固形物含量與水果的成熟度和品質優良有著直接關系。通常隨著果實成熟,果實中可溶性固形物含量會逐漸增加[22-24]。通常可溶性固形物含量可以作為判斷果實采收和耐貯藏性研究時參考的重要指標。Zhang H、Morales M L等[25-26]報道樹莓果實風味的形成,與果實中含有葡萄糖和蔗糖以及果糖有關,同時也與所含檸檬酸有著重要關系,所以可滴定酸含量可以直接反映樹莓果實品質優劣。同時也利用果實所含VC、可溶性蛋白、相對電導率來描述果實品質指標與Beekwilder J等[27-29]評價不同樹莓果實特性指標相一致。

圖1 不同品種樹莓品質指標聚類分析樹狀圖Fig.1 Dendrogram of cluster analysis for nutritional quality of different raspberry varieties

2.2 不同品種樹莓果實抗氧化能力相關指標的比較

包海蓉[14]等研究發現果蔬中含有高濃度的植物活性物質,其中包括總酚、總花色苷、總黃酮等,這些成分能夠促進健康以及具有抗氧化能力。本文對15個品種樹莓的總酚和總花色苷含量與總黃酮含量進行了詳細測定,其結果見表6。結果顯示,各個品種樹莓果實總酚含量存在差異性,其中Tulameen中含量最高,為(349.39±5.47) mg/100 g,其次是meeker含量為(346.19±10.41) mg/100 g,顯著高于其他品種(P<0.05),Creston果實中總酚含量最低,為(181.98±3.7l) mg/100 g。總花色苷含量在Rideau品種中含量最高,在Festival品種中含量最低。而總黃酮,在meeker品種中含量最高,在Creston品種含量最低。FRAP值,美國22品種最高,DPPH自由基清除率,則Willamettea品種最高。

表6 不同品種樹莓果實總酚、總黃酮、總花色苷和抗氧化特性Table 6 Total phenolics,total flavonoids,total anthocyanins and ascorbic acid and radical scavenging capacity of different raspberries

Arpassorn等[16]研究發現果實中生物活性成分與抗氧化活性之間存在良好相關性。由表7可知,樹莓總酚含量與總黃酮含量表現出極顯著正相關(P<0.01),與花色苷含量、FRAP總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力之間都是顯著正相關(P<0.05),這與Liang Chen[17]等報道相一致,說明總酚含量高的樹莓品種,其FRAP總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、黃酮含量、花色苷含量也高。這些相關性也說明了酚類化合物可能不是樹莓果實中唯一抗氧化活性物質[18],這還有待于進一步研究證明。總花色苷含量與FRAP總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力之間都表現出極顯著正相關(P<0.01),而與總黃酮表現為顯著正相關(P<0.05)。總黃酮含量與FRAP總抗氧化能力呈現極顯著正相關(P<0.01),與DPPH自由基清除能力之間都是顯著正相關(P<0.05)。FRAP總抗氧化能力和DPPH自由基清除能力兩者之間表現極顯著正相關(P<0.01)。

表7 不同品種樹莓果實總酚、總黃酮、總花色苷和抗氧化活性相關性分析Table 7 Correlation matrix of total polyphenol,total flavonoid,total anthocyaninantioxidant activities

2.3 不同品種樹莓果實酚類物質和抗氧化能力的主成分分析

根據主成分分析法,進行15個品種樹莓果實抗氧化能力指標特征值,方差貢獻率和累積方差貢獻率計算如表8所示。從特征值可以得到提取主成分2個,累積方差貢獻率達到89.352%,說明提取兩個主成分可以描述樹莓抗氧化能力的89.352%的信息。從負荷因子矩陣表9中看出,主成分1綜合了所有活性成分和抗氧化能力,將PC1命名為總活性因子。而主成分2則綜合了總酚和總黃酮的信息,將PC2命名為總功能性因子。

表8 特征根、貢獻率及累積貢獻率Table 8 Eigenvalue proportion and cumulative

表9 不同品種樹莓果實總酚、總黃酮、總花色苷、抗氧化特性因子負荷矩陣Table 9 Load matrix of total phenols,total flavonoids,total anthocyanins,and antioxidant properties of different raspberry varieties

15個品種樹莓酚類物質與抗氧化指標主成分得分詳見表10。從得分表中可以直觀看到,樹莓品種Heritage、meeker、Rideau其得分落在PC1較高的正向區間,表明這三個品種樹莓抗氧化水平高,也與Aprea E[30-31]等報道樹莓中酚酸等酚類化合物含量相似,這些成分具有保護心臟、抗氧化和抗炎等作用。Creston、Festival、Nova這三個品種得分落在PC1較高的負向區間,說明其這三個品種樹莓抗氧化水平低。

表10 酚類物質與抗氧化指標主成分分值Table 10 Scores of main components of phenols and antioxidant index

2.4 不同種類樹莓果實酚類物質和抗氧化能力聚類分析

圖2顯示15個品種樹莓酚類物質與抗氧化能力的聚類分析結果,當分類距離為5.00時,可將這15個品種樹莓酚類物質與抗氧化能力劃分為兩大類,Ⅰ類為4、5、8、14、1、3號,品種分別為Willamettea、美國22、Zeva R、Heritage、Rideau、meeker這六個品種。根據差異顯著性分析和聚類分析可知,這六個品種樹莓抗氧化活性強的品種,其果色多為偏深紅色。這與蘇澤春[19]等報道相似,樹莓果色深黑或者深紅,聚類單獨一類,此類果實抗氧化能力強,適合加工。Ⅱ類為其余剩下九個品種樹莓,這九個樹莓品種的抗氧化能力比較低,其果色多為亮紅色或者淺紅。

圖2 15個品種樹莓果實酚類物質與抗氧化能力聚類分析樹狀圖Fig.2 Cluster analysis of phenolics and antioxidant capacity of 15 varieties of raspberry fruits

3 結論

本研究系統分析了15個品種樹莓果實品質指標以及抗氧化能力指標,建立了樹莓不同品種間品質指標和抗氧化能力系統分析數據,全面檢測和對比了不同品種樹莓果實品質指標,篩選出Heritage樹莓品種具有果實品質指標優良、抗氧化能力強的特點,在遼寧地區本品種屬于秋季果,可以作為該地區樹莓栽種、保鮮和長期貯藏優選品種。為該地區樹莓設施栽培和品種選育以及保鮮貯藏提供一定數據支持和指導。