五種小漿果抗氧化活性和相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的測(cè)定及主成分分析

李晨，張秀玲，李鳳鳳，汲潤(rùn)，張文濤

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱，150030)

漿果風(fēng)味獨(dú)特、色澤鮮艷、營(yíng)養(yǎng)豐富、藥用價(jià)值高，同時(shí)漿果中富含花青素，抗壞血酸等多種抗氧化物質(zhì)，有較強(qiáng)的抗氧化、清除自由基等功能。黑龍江省內(nèi)林區(qū)野生小漿果資源豐富，能加工和鮮食的野生漿果有10科13屬27種[1]。其中藍(lán)靛果、藍(lán)莓、黑加侖、紅豆越橘和樹莓種植面積更廣，開發(fā)潛力更大。研究表明，藍(lán)靛果果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富，含有多種礦物質(zhì)元素、氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類、有機(jī)酸、花色苷、多酚和類黃酮等活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌、降血糖和降血脂等功效[2-3]；藍(lán)莓果實(shí)具有含量豐富的多糖、維生素、礦物質(zhì)及花青素、多酚和黃酮類化合物，在抗氧化、抗癌、抗衰老、抗心血管疾病以及增強(qiáng)人體免疫力、防止腦神經(jīng)老化等方面功效顯著，在食品、化妝品和藥品領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[4-5]；黑加侖果實(shí)含有多種氨基酸、礦物質(zhì)和維生素，具有降血脂、降血壓、抗衰老、保肝、提高機(jī)體免疫力等功能[5-6]；紅豆越橘別名紅果、紅豆、牙疙瘩，富含黃酮、多酚、花青素等功能性成分，具有抗氧化、抗衰老、抗炎、抗癌、抗菌、防微波、防輻射、改善視力等多種功效[7]；樹莓含有大量的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)元素、鞣花酸、黃酮類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是超氧化物歧化酶的含量居于各類水果之首，紅樹莓被譽(yù)為預(yù)防癌癥的“紅寶石”[8-9]。5種小漿果都具有良好的抗氧化性能，于人體健康十分有益。

故此，本研究選擇了黑龍江省5種常見的具有良好抗氧化活性的小漿果(藍(lán)靛果、藍(lán)莓、黑加侖、紅豆越橘、樹莓)為研究對(duì)象，比較不同品種小漿果在蛋白質(zhì)、可溶性糖、總酸、抗壞血酸、花色苷、總黃酮、總多酚含量和體外抗氧化活性指標(biāo)上的差異，主要側(cè)重于對(duì)抗氧化能力的分析比較。采用主成分分析的方法將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為綜合指標(biāo)，簡(jiǎn)化評(píng)價(jià)過程，進(jìn)行綜合分析。以期為這些小漿果的研究與開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍(lán)靛果采摘于大興安嶺地區(qū)呼瑪縣農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)，品種為“蓓蕾”。藍(lán)莓采摘于小興安嶺伊春地區(qū)，野生鮮果。樹莓采摘于尚志市城西村，野生鮮果。黑加侖、紅豆越橘采摘于大興安嶺地區(qū)，野生鮮果。所有品種的小漿果均在果實(shí)九成熟時(shí)采摘，分裝于保鮮盒內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室用于各試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定。

福林-酚試劑、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純)、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純)、DPPH、ABTS，美國(guó)Sigma公司；菲啰嗪一鈉鹽、2,4,6-三吡啶基三嗪，上海源葉生物科技有限公司；牛血清蛋白，北京Solarbio公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PHS-3C型pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；DHP-9162型電熱恒溫培養(yǎng)箱、HWS-24型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科技有限公司；JA1003型電子天平，上海舜宇恒天科學(xué)儀器有限公司；JE1002型電子天平，上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司；79-1磁力加熱攪拌器，金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠；SpectraMax i3x 多功能酶標(biāo)儀，美谷分子儀器上海有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 理化指標(biāo)測(cè)定

蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用曹建康等[10]的考馬斯亮藍(lán)法；可溶性糖含量的測(cè)定采用曹建康等[10]的苯酚-硫酸法；總酸含量的測(cè)定參考GB/T 12456—2008 食品中總酸的測(cè)定的pH電位法。抗壞血酸含量的測(cè)定采用分光光度計(jì)法[10]。

1.3.2 花色苷、總黃酮、總多酚含量的測(cè)定

提取液的制備：稱取適量漿果，按料液比1∶30加入體積分?jǐn)?shù)70%的無水乙醇，超聲提取30 min后抽濾，濾液于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

花色苷含量的測(cè)定采用pH示差法[11-12]。取2 mL提取液分別用pH 1.0緩沖液和pH 4.5緩沖液定容到50 mL，30 ℃水浴平衡60 min后，分別在520 nm及700 nm處測(cè)定吸光值。花青素含量計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中：A,(A520-A700)pH1.0-(A520-A700)pH4.5；M,矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量，449.2 g/mol；K,稀釋倍數(shù)；V,提取溶劑的體積，mL；E,矢車菊-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù)，26 900 L/(mol·cm)；m,稱取的藍(lán)靛果質(zhì)量，g。

總黃酮含量的測(cè)定采用硝酸鋁顯色法[13]。取樣品提取液1 mL，加5 mL蒸餾水，1 mL 50 g/L亞硝酸鈉水溶液，振蕩搖勻后靜置6 min，加入1 mL 100 g/L硝酸鋁水溶液，振蕩搖勻后靜置6 min，加10 mL 100 g/L氫氧化鈉水溶液，振蕩搖勻后充分反應(yīng)15 min，吸光度設(shè)為510 nm，以蘆丁作為標(biāo)品重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程為y=0.763x+0.03(R2=0.993)。按照公式(2)計(jì)算總黃酮含量:

(2)

式中：P,由標(biāo)準(zhǔn)方程計(jì)算出的提取液總黃酮的質(zhì)量濃度，mg/mL；V,提取液總體積，mL；N,稀釋倍數(shù)；M,樣品質(zhì)量，g。

總多酚含量的測(cè)定采用福林-酚比色法[13]。取樣品提取液1 mL，加5 mL蒸餾水，1 mL福林-酚試劑，混勻后加3 mL 75 g/L碳酸鈉溶液，振蕩搖勻后于75 ℃水浴避光反應(yīng)30 min，以沒食子酸為標(biāo)品重復(fù)上述步驟，在765 nm下測(cè)定吸光度值。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程為y=5.392 9x+0.048 6 (R2=0.993)。按照公式(3)計(jì)算總多酚含量:

(3)

式中：P,由標(biāo)準(zhǔn)方程計(jì)算出的提取液總多酚的質(zhì)量濃度，mg/mL；V,提取液總體積，mL；N,稀釋倍數(shù)；M,樣品質(zhì)量，g。

1.3.3 體外抗氧化活性

1.3.3.1 ABTS陽離子自由基清除率

參照了EREL[14]和GARZN等[15]的方法并做適當(dāng)修改。將50 mL 75 mmol/L，pH 7.4 的磷酸鹽緩沖液，1.2 mg ABTS和0.1 g二氧化錳混合反應(yīng)10 min后過濾取上清液，用磷酸鹽緩沖液稀釋至734 nm下吸光度為(0.700±0.020)，即為ABTS測(cè)定液。將20 μL漿果提取液與200 μL ABTS測(cè)定液混合均勻，用蒸餾水作空白，反應(yīng)5 min后測(cè)定734 nm處的吸光值，用于比較5種漿果對(duì)ABTS陽離子自由基的清除能力，為了觀察5種漿果對(duì)ABTS陽離子自由基清除能力的動(dòng)力學(xué)變化，本試驗(yàn)在反應(yīng)5、10、20、30、60、120 min時(shí)均于734 nm處測(cè)定吸光度值，每1個(gè)樣品做3次平行試驗(yàn)，ABTS陽離子自由基清除率計(jì)算如公式(4)所示：

(4)

式中：A0,空白溶液的吸光度值；A1,樣品溶液的吸光度值。

1.3.3.2 DPPH自由基清除率

參照LI等[16]和ZIMMER等[17]的方法并做適當(dāng)修改。取2 mL 0.1 mmol/L DPPH溶液加2 mL漿果提取液，以無水乙醇代替樣品液做空白對(duì)照，另一組樣品液中不添加DPPH溶液，用等量無水乙醇替代，避光反應(yīng)30 min后，于517 nm下測(cè)定吸光度值，用于比較5種漿果對(duì)DPPH自由基的清除能力，為了觀察5種漿果對(duì)DPPH自由基清除能力的動(dòng)力學(xué)變化，本試驗(yàn)分別在反應(yīng)5、10、20、30、60、120 min時(shí)于517 nm 下測(cè)定吸光度值，DPPH自由基清除率計(jì)算如公式(5)所示：

(5)

式中：A0,乙醇空白對(duì)照溶液的吸光度值；A1,樣品溶液的吸光度值；A2,不添加DPPH溶液的樣品的吸光度值。

1.3.3.3 羥自由基清除率

參照了WANG等[18]的方法并做適當(dāng)修改。取100 μL 1.5 mmol/L硫酸亞鐵溶液加70 μL 6 mmol/L 過氧化氫，100 μL漿果提取液靜置10 min后加 30 μL 20 mmol/L水楊酸溶液，搖勻，另一組不加水楊酸溶液，以乙醇溶液代替樣品液作空白對(duì)照，在37 ℃ 下靜置30 min于510 nm處測(cè)定吸光度值，用于比較5種漿果對(duì)羥自由基的清除能力，為了觀察5種漿果對(duì)羥自由基清除能力的動(dòng)力學(xué)變化，本試驗(yàn)分別在反應(yīng)5、10、20、30、60、90、120 min時(shí)均于510 nm處測(cè)定吸光度值，每個(gè)樣品做3次平行試驗(yàn)，羥自由基清除率計(jì)算如公式(6)所示：

(6)

式中：A0,空白溶液的吸光度值；A1,樣品溶液的吸光度值；A2,不添加水楊酸的樣品的吸光度值。

1.3.3.4 FRAP法

參照BENZIE等[19]和AMAMCHARLA等[20]的方法并做適當(dāng)修改。在酶標(biāo)板中加入10 μL的漿果提取液和300 μL的FRAP試劑，蒸餾水作空白，濃度為800、400、200、100、50 μmol/L的硫酸亞鐵溶液作為標(biāo)準(zhǔn)液，在37 ℃下孵育5 min，測(cè)定593 nm處的吸光度，用于比較5種漿果的體外抗氧化能力，為了觀察5種漿果體外抗氧化能力的動(dòng)力學(xué)變化，本試驗(yàn)在反應(yīng)2 h內(nèi)(5、10、20、30、60、90、120 min)連續(xù)測(cè)定樣品液在593 nm處的吸光度值，每個(gè)樣做3次平行試驗(yàn)。繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，以樣品液的吸光度對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線得到樣品液相當(dāng)于硫酸亞鐵的濃度值，即為FRAP值，F(xiàn)RAP值越大，說明樣品的抗氧化性越強(qiáng)。

1.3.3.5 螯合鐵離子能力

參照GUO等[21]的方法并做適當(dāng)修改。取1 mL漿果提取液加3.7 mL無水乙醇和0.1 mL 2 mmol/L 的硫酸亞鐵溶液混合后靜置1 h，加0.2 mL 5 mmol/L 菲洛嗪溶液，以無水乙醇作空白，反應(yīng)10 min后，于562 nm處測(cè)定吸光值，用于比較5種漿果螯合鐵離子能力，為了觀察5種漿果螯合鐵離子能力的動(dòng)力學(xué)變化，本試驗(yàn)在反應(yīng)2 h內(nèi)(10、15、20、40、120 min)連續(xù)測(cè)定樣品液在562 nm處的吸光度值，每個(gè)樣品做3次平行試驗(yàn)，鰲合能力計(jì)算如公式(7)所示：

(7)

式中：A0,空白溶液的吸光度值；A1,樣品溶液的吸光度值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示，用SPSS 20.0軟件中單因素方差分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan檢驗(yàn)，P<0.05表示差異顯著。用Origin 8.5軟件繪圖。為消除各個(gè)指標(biāo)單位、度量的差異，對(duì)所有指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 五種漿果的理化指標(biāo)

表1表明，不同品種漿果間基本營(yíng)養(yǎng)成分存在一定差異。5種漿果蛋白質(zhì)含量差異顯著(P<0.05)，排序依次為藍(lán)靛果、藍(lán)莓、紅豆越橘、黑加侖、樹莓。糖酸含量直接影響漿果的口味，是劃分漿果屬于鮮食還是加工品種的重要指標(biāo)，5種漿果可溶性糖含量為4.09%～5.68%，總酸含量為21.00～57.34 g/kg。抗壞血酸間含量差異顯著(P<0.05)，其中藍(lán)靛果抗壞血酸含量最高為647.3 mg/100g，是其他4種漿果的2～10倍。

表1 五種漿果的理化特性Table 1 Physical and chemical properties of five berries

2.2 五種漿果的花色苷、總黃酮、總多酚含量

花色苷，多酚和黃酮類物質(zhì)是漿果中非常重要的活性物質(zhì)，對(duì)漿果的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能效用都有著很大影響。由表2可知，各漿果的功效成分含量之間存在一定差異，其中藍(lán)靛果的花色苷含量(3.04 mg/g)、總多酚含量(8.65 mg/g)、總黃酮含量(5.02 mg/g)均顯著高于其他4種的漿果(P<0.05)，是其他4種漿果1～13.8倍。5種漿果花色苷含量為0.22～3.04 mg/g，總多酚含量為3.33～8.65 mg/g，總黃酮含量為1.22～5.02 mg/g，其中樹莓總多酚和總黃酮含量最低。綜合各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)得出，藍(lán)靛果功效活性成分含量豐富，可以用于各類產(chǎn)品加工及活性成分提取。

表2 五種漿果功效成分含量Table 2 Contents of functional components of five berries

2.3 五種漿果的體外抗氧化活性

研究表明，漿果中含有多種生物活性物質(zhì)，具有較高的體外抗氧化活性[2-9]。本研究采用5種體外抗氧化測(cè)定方法來比較不同品種漿果的抗氧化活性。如圖1所示，圖1-A為反應(yīng)5 min時(shí)5種漿果ABTS陽離子自由基清除率的比較，其中藍(lán)莓的ABTS陽離子自由基清除率最高，為(91.74±0.13)%；紅豆越橘和藍(lán)靛果次之，彼此間差異不顯著(P>0.05)；樹莓最低，為(91.16±0.15)%。由圖1-B可知，5種漿果ABTS陽離子自由基清除率隨時(shí)間變化不大，反應(yīng)2 h后，藍(lán)莓ABTS陽離子自由基清除率由初始的(91.74±0.13)%下降至(90.11±0.37)%。不同漿果的下降幅度不同，紅豆越橘由初始的(91.67±0.23)%下降至(89.65±0.53)%。這主要是因?yàn)闈{果中具有較多的抗氧化活性的物質(zhì)，不同種類的抗氧化物質(zhì)與ABTS陽離子自由基反應(yīng)時(shí)具有不同的動(dòng)力學(xué)行為。

A-5種漿果ABTS陽離子自由基清除率的比較；B-5種漿果ABTS陽離子自由基清除率的變化圖1 五種漿果ABTS陽離子自由基清除率的比較及變化情況Fig.1 Comparison of ABTS free radical scavenging rate of five berries and changes注：小寫字母不同表示各測(cè)定指標(biāo)間差異顯著(P<0.05)(下同)

圖2-A為反應(yīng)30 min時(shí)，5種漿果對(duì)DPPH自由基清除能力的比較，由圖2-A可知，藍(lán)靛果對(duì)DPPH 自由基的清除率最高，紅豆越橘最低，5種漿果對(duì)DPPH自由基的清除率為95.13%～99.56%。由圖2-B可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，5種漿果對(duì)DPPH 自由基的清除能力均有所增強(qiáng)，反應(yīng)前30 min，紅豆越橘對(duì)DPPH自由基清除率大幅度提高，由初始的(63.02±3.17)%升至(95.13±1.80)%。反應(yīng)30 min后，5種漿果DPPH自由基清除率趨于穩(wěn)定。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，5種漿果DPPH自由基清除率大小順序發(fā)生改變。原因可能是漿果中具有較多的抗氧化活性的物質(zhì)，不同種類的抗氧化物質(zhì)與DPPH反應(yīng)時(shí)具有不同的動(dòng)力學(xué)行為[22]。MISHRA等[23]也指出使用DPPH法時(shí)，固定不同反應(yīng)時(shí)間會(huì)使結(jié)果產(chǎn)生偏差。

A-5種漿果DPPH自由基清除率的比較；B-5種漿果DPPH自由基清除率的變化圖2 五種漿果DPPH自由基清除率的比較及變化情況Fig.2 Comparison of DPPH free radical scavenging rate of five berries and changes

圖3-A為反應(yīng)30 min時(shí)5種漿果對(duì)羥自由基清除能力的比較，由圖3-A可知，反應(yīng)30 min時(shí)，樹莓對(duì)羥自由基的清除率最高，達(dá)到(91.21±2.33)%，黑加侖最低，為(69.80±3.55)%。由圖3-B可知，5種漿果對(duì)羥自由基的清除能力隨反應(yīng)時(shí)間變化較大。總體來說，在反應(yīng)前30 min之內(nèi)，5種漿果對(duì)羥自由基的清除率整體呈上升趨勢(shì)，大致變化相同，30 min之后出現(xiàn)了不同程度的改變，因此可以看出，相比于其他抗氧化測(cè)定方法，水楊酸法更不穩(wěn)定，所以在文獻(xiàn)中水楊酸法都是采用固定反應(yīng)時(shí)間去測(cè)定[18]。也因此本試驗(yàn)選擇反應(yīng)30 min時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)5種漿果羥自由基清除能力進(jìn)行比較。

A-5種漿果羥自由基清除率的比較；B-5種漿果羥自由基清除率的變化圖3 五種漿果羥自由基清除率的比較及變化情況Fig.3 Comparison of the scavenging rate of hydroxyl free radicals of five berries and changes

檢測(cè)抗氧化劑的抗氧化活性有很多途徑方法，其中還原能力也是一個(gè)很好的指標(biāo)。由圖4-A可知，F(xiàn)RAP法測(cè)定的5種漿果抗氧化能力差異顯著(P<0.05)，反應(yīng)5 min時(shí)，藍(lán)靛果FRAP值最高，為(2 124.47±93.24) μmol/L，抗氧化能力最強(qiáng)。黑加侖、藍(lán)莓、紅豆越橘的FRAP值分別為(1 653.91±84.84)、(1 489.31±21.74)、(1 048.16±56.07) μmol/L。樹莓FRAP值最低，為(706.6±83.34) μmol/L。由圖4-B可知，F(xiàn)RAP法測(cè)得的5種漿果抗氧化能力隨反應(yīng)時(shí)間的變化一致，5種漿果的抗氧化能力均呈上升的趨勢(shì)，且反應(yīng)2 h后，不同漿果FRAP值的大小順序保持不變。

抗氧化劑具有螯合金屬離子的能力，本試驗(yàn)選擇鐵離子測(cè)定漿果中抗氧化劑的螯合能力，如圖5-A所示，反應(yīng)10 min時(shí)，樹莓對(duì)于鐵離子的鰲合作用最強(qiáng)，為(88.15±0.19)%，黑加侖，藍(lán)靛果，紅豆越橘螯合能力次之，分別為(73.03±0.13)%、(63.44±0.91)%、(61.33±0.08)%。藍(lán)莓螯合鐵離子能力最弱，為(53.40±0.31)%。由圖5-B可知，除黑加侖隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，鐵離子的螯合能力出現(xiàn)明顯下降外，其余4種漿果對(duì)鐵離子的螯合能力隨時(shí)間變化不大。這可能是因?yàn)椋诩觼鲋芯哂序翔F離子能力的物質(zhì)并不穩(wěn)定，該物質(zhì)隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減少，從而導(dǎo)致后期鐵離子與菲洛嗪結(jié)合形成紫色復(fù)合物在562 nm處產(chǎn)生強(qiáng)吸收。

A-5種漿果FRAP值的比較；B-5種漿果FRAP值的變化圖4 五種漿果FRAP值的比較及變化情況Fig.4 Comparison of FRAP values of five berries and changes

A-5種漿果螯合鐵離子能力的比較；B-5種漿果螯合鐵離子能力的變化圖5 五種漿果螯合鐵離子能力的比較及變化情況Fig.5 Comparison of the ability of five berries to chelate iron ions and changes

2.4 主成分分析

主成分分析法是利用降維的思想，將多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)重要綜合變量的多元統(tǒng)計(jì)方法，其目的是通過降維，去除眾多信息中相互重疊的信息[24-27]。目前已被廣泛應(yīng)用于果蔬品種篩選以及品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)研究當(dāng)中。

2.4.1 漿果品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表3可知，花色苷含量與DPPH自由基清除率的相關(guān)系數(shù)為0.649，極顯著正相關(guān)；總多酚含量與羥自由基清除率的相關(guān)系數(shù)為-0.518，顯著負(fù)相關(guān)；總多酚含量與花色苷含量的相關(guān)系數(shù)為0.756，極顯著正相關(guān)；抗壞血酸含量與FRAP值的相關(guān)系數(shù)為0.909，極顯著正相關(guān)；總黃酮含量與FRAP值的相關(guān)系數(shù)為0.558，顯著正相關(guān)。所有的變量都至少和1個(gè)不同變量線性相關(guān)，表明這些變量適合主成分分析。

表3 五種漿果各指標(biāo)之間相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis among the indicators of the five berries

2.4.2 漿果品質(zhì)指標(biāo)主成分提取

基于抗氧化活性和相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)不同品種漿果進(jìn)行品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)時(shí)，不能僅參考一個(gè)或幾個(gè)指標(biāo)特性的優(yōu)劣，而應(yīng)該更客觀、全面、系統(tǒng)地考慮到所有指標(biāo)。為消除各個(gè)指標(biāo)單位、度量的差異，本研究將測(cè)得的ABTS陽離子自由基清除率(Z1)、DPPH自由基清除率(Z2)、羥自由基清除率(Z3)、FRAP值(Z4)、螯合鐵離子能力(Z5)、抗壞血酸(Z6)、花色苷(Z7)、蛋白質(zhì)(Z8)、可溶性糖(Z9)、總酸(Z10)、總多酚(Z11)、總黃酮(Z12)共12個(gè)指標(biāo)先標(biāo)準(zhǔn)化處理，再轉(zhuǎn)化為12個(gè)主成分進(jìn)行主成分分析，結(jié)合表4和圖6可知，共可提取出3個(gè)主成分(PC)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)87.535%，綜合了漿果品質(zhì)的大部分信息，因此可以用這個(gè)3個(gè)主成分代替上述12個(gè)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)不同品種漿果，基于抗氧化活性和相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)和優(yōu)選。3個(gè)主成分分別定義為PC1、PC2、PC3。根據(jù)主成分分析原理，得到各主成分的線性組合分別如公式(8)～公式(10)所示。

表4 PC的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 4 Eigenvalues of PC and their contributions and cumulative contributions to total variance

圖6 碎石圖Fig.6 Scree plot

主成分1：

PC1=0.226Z1+0.203Z2-0.162Z3+0.370Z4-0.258Z5+0.332Z6+0.327Z7+0.366Z8+0.260Z9+0.206Z10+0.365Z11+0.288Z12

(8)

主成分2：

PC2=-0.327Z1+0.372Z2+0.487Z3+0.114Z4+0.341Z5+0.258Z6+0.287Z7-0.007Z8+ 0.351Z9-0.225Z10-0.077Z11-0.244Z12

(9)

主成分3：

PC3=-0.038Z1+0.154Z2-0.198Z3+0.102Z4+0.374Z5+0.118Z6+0.119Z7-0.256Z8-0.322Z9+0.626Z10+0.229Z11-0.378Z12

(10)

由表4、表5可知，主成分1(PC1)的特征值為6.666，方差貢獻(xiàn)率為55.551%，是最主要的主成分，主要綜合了漿果的花青素、總黃酮、總多酚、抗壞血酸、蛋白質(zhì)含量和FRAP值，即主要綜合反映漿果營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。主成分2(PC2)的特征值為2.577，方差貢獻(xiàn)率為21.479%，代表漿果對(duì)ABTS陽離子、DPPH、羥自由基3種自由基的清除能力和螯合鐵離子能力以及可溶性糖含量，即主要綜合反映漿果的體外抗氧化活性。主成分3(PC3)的特征值為1.261，方差貢獻(xiàn)率為10.506%，主要綜合了漿果的總酸含量。

表5 PC的特征向量與載荷矩陣Table 5 PC eigenvectors and loading matrix

2.4.3 漿果品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)各主成分的方差貢獻(xiàn)率占累計(jì)總方差貢獻(xiàn)率的比率為權(quán)重計(jì)算綜合得分，并根據(jù)綜合得分對(duì)5種漿果進(jìn)行排序(表6)，綜合得分計(jì)算如公式(11)所示：

綜合得分

(11)

由表6中主成分綜合指標(biāo)值可知，在綜合反映漿果營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的PC1中，排名最靠前的3種漿果依次為藍(lán)靛果、黑加侖和藍(lán)莓，說明這3種漿果比其他漿果中花青素、總黃酮、總多酚、抗壞血酸、蛋白質(zhì)含量豐富。其中藍(lán)靛果的PC1值為3.597，明顯高于其他4種漿果，因此藍(lán)靛果的營(yíng)養(yǎng)成分含量更高。藍(lán)靛果和樹莓在PC2上得分較高，說明藍(lán)靛果和樹莓相比于其他3種漿果，體外抗氧化活性更強(qiáng)。黑加侖在PC3上得分最高，說明黑加侖總酸含量最多。相比于其他4種漿果，藍(lán)靛果的PC1值和PC2值均較高，因此藍(lán)靛果的花色苷、總黃酮和總多酚3種活性成分含量相對(duì)最高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量更為豐富，體外抗氧化活性相對(duì)更強(qiáng)。由表6的綜合得分來看，5種漿果的綜合排序依次為藍(lán)靛果、黑加侖、藍(lán)莓、紅豆越橘、樹莓。

表6 不同漿果品種品質(zhì)評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)值、綜合得分和排名Table 6 Comprehensive index value, comprehensive score and ranking of different berry varieties quality evaluation

3 結(jié)論與討論

漿果的抗氧化性與漿果內(nèi)抗氧化物質(zhì)的含量呈正相關(guān)。藍(lán)靛果的花色苷含量(3.04 mg/g)、總多酚含量(8.65 mg/g)、總黃酮含量(5.02 mg/g)以及抗壞血酸含量(647.3 mg/100g)，均顯著高于其他4種漿果(P<0.05)，是其他漿果的1～13.8倍，花色苷含量是紅豆越橘的14倍左右。CHEN等[28]發(fā)現(xiàn)藍(lán)靛果中花青素-3-葡萄糖苷含量高于藍(lán)莓，黑莓和覆盆子等其他漿果，HWANG等[29]也發(fā)現(xiàn)藍(lán)靛果提取物的總多酚含量顯著高于花楸果和藍(lán)莓提取物，這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。本實(shí)驗(yàn)選擇了5種體外抗氧化活性測(cè)定方法綜合評(píng)價(jià)不同漿果的體外抗氧化能力，其中藍(lán)靛果的FRAP值最大，對(duì)DPPH自由基清除率最高；樹莓對(duì)羥自由基清除率最高，對(duì)鐵離子螯合能力最強(qiáng)；藍(lán)莓對(duì)ABTS陽離子自由基清除率最高。通過試驗(yàn)結(jié)果和主成分分析可知，藍(lán)靛果的主成分1(綜合反映花色苷、總多酚、總黃酮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量)和主成分2(綜合反映體外抗氧化能力)的綜合指標(biāo)值均較高，所以藍(lán)靛果的體外抗氧化能力更強(qiáng)，這與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的藍(lán)靛果的抗氧化活性與花青素等生物活性成分含量高度相關(guān)結(jié)果一致[3]。

本研究以東北地區(qū)5種常見的具有良好抗氧化活性的小漿果為研究對(duì)象，比較不同品種的漿果在蛋白質(zhì)、可溶性糖、總酸、抗壞血酸、花色苷、總黃酮、總多酚含量和體外抗氧化活性上的差異，通過對(duì)漿果抗氧化活性及相關(guān)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，從中提取出3個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)87.535%，可以較好地反映漿果品質(zhì)的綜合信息。其中主成分1(PC1)的方差貢獻(xiàn)率為55.551%，主要綜合了漿果的花色苷、總多酚、總黃酮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，藍(lán)靛果、黑加侖和藍(lán)莓的主成分1綜合指標(biāo)值較高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量?jī)?yōu)于其他漿果。主成分2(PC2)方差貢獻(xiàn)率為21.479%，綜合反映漿果的體外抗氧化活性，藍(lán)靛果和樹莓主成分2綜合指標(biāo)值較高，說明藍(lán)靛果和樹莓的體外抗氧化能力更強(qiáng)。主成分3(PC3)方差貢獻(xiàn)率為10.506%，綜合反映漿果的總酸含量，黑加侖的主成分3綜合指標(biāo)值最高，因此黑加侖總酸含量高于其他4種漿果。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，5種漿果的綜合排序?yàn)樗{(lán)靛果、黑加侖、藍(lán)莓、紅豆越橘、樹莓。其中藍(lán)靛果的體外抗氧化活性相對(duì)最強(qiáng)，花色苷、總黃酮和總多酚含量相對(duì)最高。