八個(gè)海棠品種葉片營養(yǎng)成分與抗氧化活性分析

1、八個(gè)海棠品種葉片營養(yǎng)成分與抗氧化活性分析海棠(Malusspp.)為薔薇科蘋果屬(MalusMill.)的落葉喬木或者小喬木，大部分品種具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和抗逆性1，是干旱貧瘠地區(qū)的重要建群種和生態(tài)樹。雖然海棠的主要用途是觀賞，但因其花、葉和果實(shí)中含有豐富的生物活性和營養(yǎng)成分2-4，海棠已成為食物加工、營養(yǎng)產(chǎn)品和藥物開發(fā)的重要資源之一。海棠具有顯著的抗氧化能力，果實(shí)富含豐富的黃酮類化合物，已成為研究黃酮類化合物生物合成分子機(jī)制的有價(jià)值模型5。以海棠果實(shí)為原料開發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品如蘋果酒、醋、果汁等深受消費(fèi)者歡迎6。海棠葉片營養(yǎng)豐富，除了豐富的酚類化合物和黃酮，還含有多種人體所需的蛋白質(zhì)、糖類、維生素、

2、鈣、磷、鐵、鎂等礦質(zhì)元素。海棠葉片常被制成茶飲和飲料7，其中以海棠葉作為茶飲在三峽地區(qū)已有幾百年歷史8。同時(shí)，海棠的多種藥理活性在藥用保健方面也有很大開發(fā)前景9。從海棠葉片和果實(shí)中分離得到的二氫查耳酮類化合物對多種人類癌細(xì)胞具有顯著的抗癌活性10-11。隨著對海棠功能性成分的深入研究，海棠副產(chǎn)品加工的開發(fā)利用已逐漸引起人們的重視，副產(chǎn)品不但可應(yīng)用于了食品、醫(yī)藥和天然化妝品行業(yè)，同時(shí)也可以變廢為寶，減少資源的浪費(fèi)，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。我國海棠栽培歷史悠久，資源豐富12。近幾年對海棠的研究取得了一定的成果，主要集中在海棠種質(zhì)資源、新品種選育和抗氧化活性等方面，而在產(chǎn)品開發(fā)利用方面的研究仍局限

3、在傳統(tǒng)的“海棠四品”(湖北海棠、西府海棠、垂絲海棠和貼梗海棠)中13，致使大部分優(yōu)良海棠品種的葉、花朵和果實(shí)的價(jià)值沒有充分利用而被廢棄在田間。海棠品種間的葉片營養(yǎng)成分與抗氧化活性之間存在一定差異2,14，為探究葉片營養(yǎng)成分和抗氧化活性較高的海棠品種，本試驗(yàn)選取河南省鞏義市廣泛栽植的8種海棠為試驗(yàn)材料，對其葉片主要營養(yǎng)成分、礦物元素和抗氧化活性進(jìn)行分析，旨在為海棠葉片的合理開發(fā)和充分利用提供理論依據(jù)。同時(shí)，研究結(jié)果也可為研究海棠品種的理化特性提供重要信息，為提高海棠的價(jià)值和選擇優(yōu)良的海棠基因型進(jìn)行商業(yè)栽培提供依據(jù)。1 材料與方法1.1 實(shí)驗(yàn)材料本試驗(yàn)研究區(qū)位于河南省鞏義市，材料選自于大峪溝鎮(zhèn)的千

4、畝海棠基地。選取的具體品種為垂絲海棠(M.halliana)、西府海棠(Malus.micromalus)、“沂蒙甜茶”(Sweet tea)、“凱爾斯”(Kelsy)、“冬紅”(Winter red)、“絢麗”(Radiant)、“紅麗”(Red splendor)和“世標(biāo)1號(hào)”(Shibiao 1)，共8個(gè)海棠品種。供試材料均為7年生海棠成樹，樹體無病蟲害，生長良好。每個(gè)品種隨機(jī)選擇3株，于2022年9月下旬采集1年生枝新梢頂部往下第4片葉，在實(shí)驗(yàn)室流水沖洗干凈，105 、30 min殺青，80 、48 h 烘干，密封包裝，常溫放置備用。1.2 儀器與設(shè)備UV-2600 紫外可見分光光度計(jì)

5、，日本島津公司；OGS100 烘箱、MIRCOCL 17R 離心機(jī)、iCAP 7200 HS Duo 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀、Multiskan GO 1510 全波長酶標(biāo)儀，美國Thermo公司；DHG-9035A 鼓風(fēng)干燥機(jī)，上海慧泰儀器制造有限公司；FP6431 火焰光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司；AX205DR 天平，METTLER TOLEDO；DK-S24 水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JXFSTPRP-CL 冷凍研磨儀，上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司。1.3 實(shí)驗(yàn)方法1.3.1 營養(yǎng)成分含量的測定海棠葉片可溶性糖含量采用蒽酮硫酸的方法進(jìn)行測定15。海棠葉片可溶性蛋白含量測定采用

6、牛血清蛋白法16；氨基酸含量參考CHEN等17的方法；粗纖維含量的測定按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.102022的具體方法進(jìn)行；礦質(zhì)元素的含量參照GB 5009.2682022的方法進(jìn)行測定。1.3.2 抗氧化活性物質(zhì)的測定海棠葉片總酚含量、類黃酮和自由基清除能力選取試劑盒進(jìn)行測定，試劑盒來自于蘇州科銘生物技術(shù)有限公司。1.4 數(shù)據(jù)處理運(yùn)用Excel 2022和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)性分析，所有樣品均進(jìn)行3次重復(fù)，結(jié)果以平均值標(biāo)準(zhǔn)差的形式進(jìn)行表示。2 結(jié)果與分析2.1 海棠葉片形態(tài)如圖1所示,8個(gè)栽培海棠品種葉片形態(tài)有較大差異，顏色以綠色為主色，“絢麗”和垂絲海棠的綠色較淺，“

7、凱爾斯”、“冬紅”和“紅麗”的顏色較深，而西府海棠葉片的顏色最深。海棠葉片大小因品種不同差異顯著，葉片最大的是“沂蒙甜茶”，葉面積達(dá)到32.42 cm2，比最小葉片垂絲海棠的葉面積大180%；“冬紅”葉面積稍小于“沂蒙甜茶”，面積為26.15 cm2。表1 八個(gè)海棠品種葉面積數(shù)據(jù) 單位：cm2Table 1 The data of leaf area in eight crabapple cultivars注：不同小寫字母表示差異顯著(P0.05)(下同)圖1 不同海棠品種葉片形態(tài)Fig.1 The morphology in leaves of different crabapple cul

8、tivars2.2 海棠葉片營養(yǎng)物質(zhì)含量2.2.1 葉片可溶性糖含量可溶性糖是植物內(nèi)部重要的有機(jī)物，在茶品中也是主要的水浸出物之一。不同海棠品種葉片可溶性糖的含量呈現(xiàn)顯著差異(表2)，其中含量最高的是“世標(biāo)1號(hào)”，其次是“冬紅”和西府海棠，三者平均含量達(dá)到87.93 mg/g；“沂蒙甜茶”和“凱爾斯”可溶性糖的含量有所降低；“絢麗”的含量達(dá)到最低，其次是垂絲海棠和“紅麗”，最低的含量平均是37.37 mg/g，比最高組含量低57.50%。2.2.2 葉片可溶性蛋白含量本研究中海棠葉片的平均可溶性蛋白含量為262.83 mg/g，品種間存在顯著差異?！笆罉?biāo)1號(hào)”的含量最高，達(dá)到338.86 mg

9、/g；其次是“冬紅”和西府海棠；葉片可溶性蛋白的含量最低的是絢麗海棠，僅有182.83 mg/g。8種海棠葉片的可溶性蛋白含量排序?yàn)椋骸敖k麗”“紅麗”“凱爾斯”“沂蒙甜茶”垂絲海棠西府海棠“冬紅”“世標(biāo)1號(hào)”，含量最低的“絢麗”比含量最高的“世標(biāo)1號(hào)”低84.34%。2.2.3 葉片氨基酸含量根據(jù)表2可知，8個(gè)品種海棠葉片均含有氨基酸，平均含量為70.26 mg/g，氨基酸的總量最低為57.13 mg/g，最高為88.78 mg/g，其中“冬紅”的總氨基酸含量最高，“絢麗”的最低?！岸t”的氨基酸含量比8個(gè)海棠葉片的平均值高26.40%，比最低的“絢麗”高55.40%。不同海棠品種葉片中氨基酸

10、組成達(dá)到顯著差異(P0.05)。表2 海棠葉片營養(yǎng)成分比較分析 單位：mg/gTable 2 Comparative analysis of nutraceutical compounds in crabapple leaves2.2.4 礦質(zhì)元素含量海棠葉片含有十分豐富的礦質(zhì)元素(圖2)。在測定的3種常量元素中，Mg和K的含量稍低，Ca的含量相對較高。Mg的含量為4.007.57 g/kg，其中“紅麗”的Mg含量最高，其次是“冬紅”，“絢麗”葉片的Mg含量最低。K的含量變化為5.989.37 g/kg，含量最高的是“沂蒙甜茶”，其次是“凱爾斯”，含量最低的是垂絲海棠。Ca含量位于13.232

11、2.11 g/kg，“凱爾斯”和“冬紅”含量最高，約為22 g/kg，“絢麗”含量最低。微量元素的測定表明，海棠葉片含有豐富的Fe元素，供試的8種海棠葉片平均含F(xiàn)e量為247.35 mg/kg，含量最高的為“沂蒙甜茶”，其次為“世標(biāo)1號(hào)”和“冬紅”，含量最低的為西府海棠。Mn的含量比Fe含量低，其含量為29.2872.54 mg/kg，含量最高的為“世標(biāo)1號(hào)”，含量最低的為“沂蒙甜茶”。與Fe和Mn相比，Zn和Cu的含量相對較低。Zn的含量在8.2214.87 mg/kg，“冬紅”的Zn含量最高，“絢麗”的Zn含量最低。Cu含量為7.69.44 mg/kg，“世標(biāo)1號(hào)”的Cu含量最高，最低的是

12、“絢麗”。圖2 海棠葉片礦質(zhì)元素的含量分析Fig.2 Analysis of mineral element contents in the leaves of crabapples注：數(shù)據(jù)柱上不同小寫字母表示差異顯著(P0.05)(下同)2.2.5 葉片的礦質(zhì)元素與營養(yǎng)成分相關(guān)性分析對海棠葉片的礦質(zhì)元素與營養(yǎng)成分(可溶性糖、可溶性蛋白和氨基酸)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，大部分的礦物元素與可溶性糖及可溶性蛋白的相關(guān)性都沒有達(dá)到顯著水平(表3)。海棠葉片礦質(zhì)元素Cu的含量與可溶性糖含量成負(fù)相關(guān)，并達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)0.580。礦物元素和可溶性蛋白之間的相關(guān)性并沒有達(dá)到顯著水平；大部分礦物質(zhì)元素則和

13、氨基酸的含量相關(guān)性均達(dá)到顯著水平，其中氨基酸與大部分礦質(zhì)元素都有顯著的正相關(guān)，但Fe與氨基酸的含量則有顯著的負(fù)相關(guān)。表3 海棠葉片礦物元素與主要營養(yǎng)成分的相關(guān)性分析Table 3 The correlation of mineral elements and main nutritional components of crabapple注：*表示在0.05水平上達(dá)到顯著相關(guān)；*表示在0.01水平上達(dá)到顯著相關(guān)(下同)2.3 葉片抗氧化活性物質(zhì)2.3.1 葉片類黃酮與總酚的含量8種海棠葉片類黃酮的平均含量為48.34 mg/g，總體含量為37.4658.27 mg/g(圖3)。類黃酮含量最高的

14、品種為“冬紅”，比8種供試海棠的平均值高20.53%，比最低含量的“絢麗”高55.54%；垂絲海棠葉片類黃酮的含量也較高，僅比“冬紅”低3.17 mg/g，比8種供試海棠的平均值高13.97%，比最低含量的“絢麗”高47.07%。圖3 八個(gè)海棠品種類黃酮和總酚含量的比較Fig.3 Comparative contents of flavonoids and total phenols in eight crabapple cultivars8種海棠葉片的總酚含量平均為94.95 mg/g，其含量范圍為70.66133.49 mg/g，且不同海棠品種之間葉片的總酚含量存在顯著差異(P0.05)。

15、“冬紅”葉片的總酚含量顯著高于其他種類，其含量是8種海棠葉片的總酚均值的1.41倍，是最低含量“絢麗”的1.89倍；垂絲海棠的總酚含量雖然低于“冬紅”16.72%，但仍明顯高于其他品種，其含量是8種海棠葉片總酚平均值的1.17倍，是最低品種“絢麗”含量的1.57倍。2.3.2 自由基清除能力抗氧化能力常用清除DPPH自由基和ABTS陽離子自由基的能力來評(píng)價(jià)。本研究中，供試的海棠品種清除DPPH自由基與ABTS陽離子自由基的能力均較強(qiáng)(圖4)。海棠葉片DPPH自由基的清除率為86.20%92.79%，品種之間存在顯著差異(P0.05)：葉片中DPPH自由基的清除能力最強(qiáng)的是“冬紅”和垂絲海棠，都

16、達(dá)到90%以上；“沂蒙甜茶”和“絢麗”葉片中DPPH自由基的清除能力較弱，分別是86.20%和87.25%。8種海棠葉片ABTS陽離子自由基的清除率為79.47%92.71%，在不同海棠品種之間差異顯著(P0.01)：其中垂絲海棠和“冬紅”葉片的ABTS陽離子自由基清除能力較強(qiáng)，清除率均大于90%；“絢麗”和“世標(biāo)1號(hào)”葉片中ABTS陽離子自由基的清除能力最弱，清除率僅為79%。2.3.3 海棠葉片類黃酮含量、總酚含量與抗氧化活性的相關(guān)性分析海棠葉片的類黃酮含量、總酚含量、DPPH自由基清除力和ABTS陽離子自由基清除力呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(表4)。類黃酮與總酚含量、ABTS陽離子自由基和DPPH自

17、由基清除能力顯著正相關(guān)，其中與總酚含量和ABTS陽離子自由基清除能力相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平(P0.01)?？偡雍颗cDPPH自由基清除力和ABTS陽離子自由基清除力都呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.600和0.580。ABTS陽離子自由基與DPPH自由基清除力之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)是0.619。圖4 海棠葉片清除DPPH和ABTS陽離子自由基清除的能力Fig.4 Activity of DPPH and ABTS cationic radical-scavenging in crabapple leaves表4 類黃酮含量、總酚含量和抗氧化活性相關(guān)性分析Table 4 The cor

18、relation of flavonoids, total phenols and antioxidant activity2.4 海棠葉片品質(zhì)性狀與抗氧化活性的主成分分析對海棠葉片的12個(gè)指標(biāo)的主成分分析發(fā)現(xiàn)(表5)，主成分特征值大于1的共有4個(gè)，累計(jì)方差的貢獻(xiàn)率為94.15%，可代表海棠葉片大部分指標(biāo)的信息。第1主成分特征值是5.653，貢獻(xiàn)率是47.11%，其中氨基酸和常量元素(Mg、K、Ca)在第1主成分中有較高載荷，且載荷均為正值。第2主成分的特征值為3.407，貢獻(xiàn)率是28.39%，其中可溶性蛋白、總酚和類黃酮在第2主成分中具有較高的載荷，載荷均為正值。第3主成分的特征值為1.13

19、9，貢獻(xiàn)率為9.49%，其中Fe、Zn和Cu在第3主成分有較高的正載荷。第4主成分的特征值為1.098，貢獻(xiàn)率為9.154%，其中可溶性糖和Mn在第3主成分具有較高載荷，且載荷均為正值。根據(jù)主成分綜合模型得出8種海棠葉片品質(zhì)成分的綜合評(píng)價(jià)，其葉片營養(yǎng)成分和抗氧化活性的綜合得分排序?yàn)椋捍菇z海棠西府海棠“沂蒙甜茶”“絢麗”“世標(biāo)1號(hào)”“紅麗”“凱爾斯”“冬紅”。表5 八種海棠葉片營養(yǎng)物質(zhì)和抗氧化性能主成分分析Table 5 Principal component analysis of nutraceutical compounds and antioxidant properties of ei

20、ght crabapple cultivars3 結(jié)論栽培海棠因品種不同其葉片的營養(yǎng)成分都有顯著差異。糖類物質(zhì)是茶湯重要呈味物質(zhì)之一，在一定程度上能削減苦澀味18。本研究中，西府海棠、“冬紅”和“世標(biāo)1號(hào)”葉片的可溶性糖的含量都大于 80 mg/g，這對于海棠茶葉總體口感將有一定的改善作用。本研究中“世標(biāo)1號(hào)”海棠葉片可溶性蛋白的含量為338.86 mg/g，“冬紅”總氨基酸含量為88.78 mg/g，這與王海英等4研究認(rèn)為海棠葉片氨基酸和蛋白質(zhì)的含量豐富的研究結(jié)果一致。海棠葉片蛋白質(zhì)含量豐富，可促使其作為新型植物蛋白源，提供較高的營養(yǎng)成分19。本次試驗(yàn)所選的8種海棠葉片皆具有非常豐富的常量元素及微量元素。Ca和Fe都是人體內(nèi)最重要的礦物元素；但兩者元素又是人類膳食中最易缺乏的重要營養(yǎng)素之一。“凱爾斯”和“冬紅”的Ca元素含量達(dá)到22 g/kg，“沂