不同产地黑果枸杞中原花青素和花青素含量研究

汪　洋,丁　龙,王四清

(城乡生态环境北京实验室,国家花卉工程技术研究中心,北京林业大学,北京 100083)



不同产地黑果枸杞中原花青素和花青素含量研究

汪洋,丁龙,王四清*

(城乡生态环境北京实验室,国家花卉工程技术研究中心,北京林业大学,北京 100083)

在溶剂提取法基础上,采用香草醛-盐酸显色法测定不同产地黑果枸杞果实原花青素的含量,采用消光系数法测定花青素含量,为人工种植高品质黑果枸杞提供理论依据。结果表明:原花青素含量范围为14.26～90.24 mg/g(烘干粉),花青素含量范围为0.69～8.40 mg/g,黑果枸杞果实中原花青素含量明显高于花青素含量。不同地区野生黑果枸杞中原花青素和花青素依次为青海格尔木>新疆阿克苏>青海诺木洪>新疆库尔勒>内蒙古额济纳旗。此外,格尔木人工露地种植黑果枸杞原花青素含量显著高于(p<0.05)格尔木野生的黑果枸杞,说明人工栽培黑果枸杞可能是一种更好的方式。在水、肥、阳光充足的条件下，选择性状表现好的品种，可实现北京人工栽培的黑果枸杞果实原花青素和花青素含量达到原产地人工栽培的水平。

黑果枸杞,原花青素,花青素,含量测定

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)是茄科枸杞属多年生耐盐、抗旱植物,《中国植物志》记载:分布于我国陕西北部黄土高原、宁夏、甘肃、青海、内蒙古、新疆和西藏等地区。据《维吾尔药志》记载,黑果枸杞果实具有强肾、润肺、明目、健胃、补脑、抗衰老及通经作用。黑果枸杞的成熟浆果中富含紫红色素,又属于珍稀的天然花色苷类色素资源,具有清除自由基、抗氧化的功能[1]。

原花青素是广泛存在于植物中的一类天然多酚类化合物,具有水溶、无毒、无过敏、安全性好等特性[2],具有保护心血管、预防高血压、抗肿瘤、抗辐射、抗疲劳、抗突变及美容等作用,是一种应用前景十分广阔的植物功能成分[3]。花青素又称作花色素,为一类水溶性的类黄酮化合物[4],具有抗氧化、抗衰老、抗癌、抑菌、抗病毒及预防心脑血管疾病等生理功能和药理活性[5],具有多种保健和药用功能。

近年来黑果枸杞受到广泛关注,因其高营养价值备受青睐。生态环境恶化导致资源量减少,同时黑果枸杞野生资源遭到过度开发破坏。目前关于黑果枸杞中原花青素和花青素的研究报道相对较少,相关研究的材料均为野生的黑果枸杞果实,且只研究了原花青素或花青素含量[6-11]中的一种,或花色苷和多酚的组成[12-14]。原花青素和花青素含量均为衡量黑果枸杞营养价值的指标之一,本文对青海、新疆、内蒙古和北京等不同产地的黑果枸杞中原花青素和花青素含量均进行了研究,以期为在不同地域人工种植黑果枸杞提供可行性和理论依据,也为探寻营养价值高的黑果枸杞生长环境提供参考。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

6种来自新疆和青海各地的黑果枸杞成熟干燥果实,编号为A,该样品由青海西域老农黑枸杞种植有限公司协助采集；5种来自内蒙古的黑果枸杞成熟鲜果,编号为B,采摘地点为额济纳旗；4种来自北京人工种植的黑果枸杞成熟鲜果,编号为C。按照实验设计,各样品详细信息见表1～表5。将果实放入烘箱中干燥处理,60 ℃连续烘干40 h至样品恒重,并粉碎成40目后备用。

“大果一号”:在青海格尔木选择的果实直径大综合性状表现好的品种。在对不同产地黑果枸杞原花青素和花青素含量进行研究后,选择出表现好、质量好的地区——青海格尔木的黑果枸杞引种至北京进行盆栽和露地栽培,“大果一号”即为此种引种实验材料。

表1　不同产地野生黑果枸杞样品

注:B1、B2生长环境不同,B1(野生北)为壤土稍有沙,盐渍化程度高；B2(野生西)为戈壁上沙粒质土(棕钙土),有一定盐碱。

表2　不同产地人工种植黑果枸杞样品

注:B3、B4、B5分别为种植地表现性状有差异的植株；C1为播种苗。

表3　青海格尔木野生和人工种植的黑果枸杞样品

注:表中空白表示无此项(野生型)。

表4　内蒙古额济纳旗野生和人工种植的黑果枸杞样品

注: B1、B2生长环境不同,见表1标注。B3、B4、B5分别为种植地表现性状有差异的植株。

表5　北京人工种植“大果一号”样品

BioMate 3S紫外可见分光光度计赛默飞世尔科技公司；XMTD-6000电热恒温水浴锅余姚市上通温控仪器厂；BSA224S电子分析天平赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；DHG-9053A电热鼓风干燥箱上海一恒科学仪器有限公司。

儿茶素(纯度>98%)美国Sigma公司；香草醛(分析纯)天津市津科精细化工研究所；浓盐酸、无水乙醇、甲醇(均为分析纯)北京化工厂；实验用水为纯水。

1.2实验方法

1.2.1原花青素提取和含量测定方法参考文献[6,15-16]中原花青素提取方法及预实验进行改进,准确称取0.1 g黑果枸杞干粉置于10 mL具塞试管中,加入60%乙醇,固液比(g∶mL)为1∶15,置恒温水浴锅中,在50 ℃下浸提1 h。冷却至室温后过滤,定容至25 mL容量瓶中,摇匀,得样品溶液。取1 mL样品溶液加入试管中(试管用铝箔包裹严实,仅留管口用于加样),加入3 mL 4%的香草醛-甲醇溶液,再加入1.5 mL浓盐酸,加盖彻底混合均匀。室温条件反应显色10 min,于波长500 nm处测定吸光度(A)。

1.2.2对照品溶液制备和标准曲线绘制精确量取0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL浓度为1 mg/mL儿茶素对照品溶液,分别置于25 mL容量瓶中,用甲醇定容至25 mL,摇匀,得到浓度为0～0.1 mg/mL的对照品使用液。以相应试剂为空白,取1 mL加入试管中,测定吸光度A,以浓度C为横坐标,以A为纵坐标绘制标准曲线。

1.2.3精密度实验取1.2.1项下方法制成的样品溶液进行精密度实验,连续测定3次,测得吸光度平均值,得到RSD值为0.21%,表明该方法的精密度高,仪器性能良好。

1.2.4稳定性实验取1.2.1项下方法制成的样品溶液进行稳定性实验,在0、2、4、6、8 h不同时间段分别测定吸光度,得到RSD值为0.84%,表明供试样品在测定时间内稳定性良好。

1.2.5样品测定(重复性实验)每份黑果枸杞样品分别取3份按照1.2.1项下方法测定吸光度A,带入标准方程得到黑果枸杞中原花青素的含量,得出样品中原花青素含量的平均值。

[19]U Nu，U Nu: Saturday’s Son, New Haven and London: Yale University Press, 1975, p.227.

1.2.6花青素提取和含量测定方法参考文献[17-18]中花青素提取方法及预实验进行改进,准确称取0.1 g黑果枸杞干粉置于10 mL具塞试管中,加入1%盐酸-乙醇混合液,固液比(g∶mL)为1∶40,置恒温水浴锅中,在60 ℃下浸提100 min。冷却至室温后过滤,定容至25 mL容量瓶中,摇匀,得样品溶液。消光系数法测定花青素含量。用紫外分光光度计在400～600 nm波长范围内扫描,测定样品溶液的最大吸收波长。在其最大吸收波长测定样品的吸光值(A),重复3次。

MF=(A×V)/(98.2×M)

式中,MF:样品中花青素含量(mg/g)；A:最大波长下吸光度值；V:定容体积(mL)×稀释倍数；M:样品重量(g)；98.2:花色苷平均消光系数。

1.3数据统计分析

实验数据采用Excel 2007软件整理、绘图,用SPSS 18.0统计软件进行分析,方差分析采用Duncan法。

2　结果与分析

2.1标准曲线绘制

绘制所得原花青素标准曲线见图1,得到的线性回归方程为A=4.812C+0.005,R2=0.990。由此可知,在对照品溶液浓度在0～ 0.1 mg/mL之间时,实验数据具有良好的线性关系。

图1　原花青素标准曲线Fig. 1　Standard curve of proanthocyanidins

2.2不同产地野生黑果枸杞中原花青素和花青素的含量

同为野生状态下的黑果枸杞,对6种不同产地的样品进行原花青素和花青素含量的测定和对比研究,分别来自青海诺木洪(A1)、新疆库尔勒(A2)、青海格尔木(A3)、新疆阿克苏(A4)和内蒙古额济纳旗(B1、B2,生境不同),结果见表6。

表6　不同产地野生黑果枸杞中原花青素

注:表中所测含量为每克干粉中所含毫克数。同列标有不同小写字母者表示差异显著(p<0.05),表7～表9同。

2.2.1野生黑果枸杞中原花青素含量由表6可知,来自不同地域的野生黑果枸杞中原花青素含量差别较大,范围为14.26～72.71 mg/g。其中含量最低的为B2号样品,值为14.26 mg/g,来自内蒙古额济纳旗；含量最高的为A3号样品,值为72.71 mg/g,来自青海格尔木。不同产地野生黑果枸杞中原花青素含量大小顺序为:青海格尔木>新疆阿克苏>青海诺木洪>新疆库尔勒>内蒙古额济纳旗(野生北)>内蒙古额济纳旗(野生西)。根据表6方差分析结果得出,A3号样品含量显著高于其他地区(p<0.05),B1、B2号样品含量显著低于其他地区(p<0.05),且各地区间含量均差异显著(p<0.05)。由此可知,在此五个地域,青海格尔木是最适宜黑果枸杞生长发育的产地,其果实中原花青素含量最高。

究其原因,这可能与海拔高度、日照强度及时长、土壤成分、降水量等生长环境有关,因而导致了黑果枸杞中原花青素含量的地域差异性。根据中国天气网数据资料,青海格尔木地区海拔高,同时全年日照时长高于其他地区,光热资源丰富,降雨少,蒸发量大,气候干旱,空气相对湿度低。此外,格尔木地区多盐湖、碱滩,地藏丰富的矿物质。这些气候及土壤条件的特征可为今后黑果枸杞栽培环境的选择提供参考。

2.2.2野生黑果枸杞中花青素含量由表6可知,来自不同地域的黑果枸杞中花青素含量差别较大,范围为0.69～7.86 mg/g。其中含量最低的为B2号样品,值为0.69 mg/g,来自内蒙古额济纳旗；含量最高的为A3号样品,值为7.86 mg/g,来自青海格尔木。不同产地野生黑果枸杞中花青素含量大小顺序为:青海格尔木>新疆阿克苏>青海诺木洪>新疆库尔勒>内蒙古额济纳旗(野生北)>内蒙古额济纳旗(野生西),与原花青素含量顺序相同。根据表6方差分析结果得出,A3号样品含量显著高于其他地区(p<0.05),B1、B2号样品含量显著低于其他地区(p<0.05),除A1和A2号样品含量无显著差异外(p>0.05),其余各地区间含量均差异显著(p<0.05)。由此分析所得结论与原花青素含量分析中结论基本保持一致。

2.3不同产地人工种植黑果枸杞中原花青素和花青素的含量

同为人工种植的黑果枸杞,对9种不同来源的样品进行原花青素和花青素含量的测定和对比研究,结果见表7。

表7　不同产地人工种植黑果枸杞中原花青素和花青素的含量测定结果(mg/g)

2.3.1人工种植黑果枸杞中原花青素含量由表7可知,不同来源人工种植的黑果枸杞中原花青素含量差别较大,范围为14.96～90.24 mg/g。其中含量最高的为C4号样品,其值为90.24 mg/g,来自北京屋顶盆栽“大果一号”且施肥多；其次为A5号样品,值为86.50 mg/g,来自青海格尔木露地栽培且施肥,方差分析得两者差异不显著(p>0.05)，但均显著高于其他样品含量(p<0.05)。含量最低的为B3、B4、B5号样品,均来自内蒙古额济纳旗,三者间差异不显著(p>0.05),但均显著低于其他样品含量(p<0.05)。C2号含量高于C1,说明同为北京栽培,“大果一号”品种果实中原花青素含量高于播种苗。C4样品含量显著高于C2和C3(p<0.05),说明施肥有助于显著提高果实原花青素含量。原因可能为北京土壤EC值一般为0.5 ms/cm,格尔木原产地土壤EC值为189 ms/cm,相差较大,模拟原产地土壤条件,施加复合肥且适当增大施肥量效果明显。由此说明选择性状表现好的品种(如“大果一号”)引种至北京栽培,且适当增大施肥量可使其原花青素含量达到原产地区人工栽培水平。

2.3.2人工种植黑果枸杞中花青素含量由表7可知,不同来源人工种植的黑果枸杞中花青素含量差别较大,范围为0.95～8.40 mg/g。其中含量最高为A5和C4号样品,值均为8.40 mg/g；含量最低的为B3、B4、B5号样品且显著低于其他样品含量(p<0.05)。表明在北京人工种植黑果枸杞且适量施肥可得到与原产地栽培条件下花青素含量相同的果实。

2.4野生和人工种植的黑果枸杞中原花青素和花青素的含量

2.4.1青海格尔木野生和种植的黑果枸杞中原花青素和花青素的含量产地同为青海格尔木的黑果枸杞,对3种不同样品进行原花青素和花青素含量的测定和对比研究,分别为野生状态(A3)、露地种植且施肥(A5)和露地种植无施肥(A6),结果见表8。

表8　青海格尔木野生和种植的黑果枸杞中原花青素

2.4.1.1黑果枸杞中原花青素含量由表8可知,A5号样品含量最高,值为86.50 mg/g,显著高于A3号和A6号样品(p<0.05)。A6号样品含量为79.02 mg/g,A5号和A6号含量显著高于A3号(p<0.05)。由此可知,人工种植条件下得到的果实中原花青素含量均高于野生状态下果实中原花青素含量,且露地种植同时施肥条件下含量显著高于无施肥条件下的含量。分析表明,格尔木地区属于高寒盐碱地,植被稀少,土壤钾含量高,而缺乏氮肥,所以施氮肥效果明显。

2.4.1.2黑果枸杞中花青素含量由表8可知,A5号样品含量最高,值为8.40 mg/g；A3号样品含量最低,值为7.86 mg/g。但3种样品含量差异并不显著(p>0.05),说明同一产地野生和人工种植条件对果实花青素含量的影响不大。

2.4.2内蒙古额济纳旗野生和种植的黑果枸杞中原花青素和花青素的含量产地同为内蒙古额济纳旗的黑果枸杞,对5种不同样品进行原花青素和花青素含量的测定和对比研究,分别为野生状态(B1、B2,生境不同)、人工种植(B3、B4、B5,同一种植地表现性状有差异植株),结果见表9。

表9　内蒙古额济纳旗野生和种植的黑果枸杞中

2.4.2.1黑果枸杞中原花青素含量由表9可知,B1号样品含量最高,值为39.04 mg/g,显著高于其余样品(p<0.05)。同样来自内蒙古额济纳旗本地的野生果实,B1样品含量显著高于B2(p<0.05),可能与土壤类型相关。野生北为壤土,通气透水、保水保温性能都较好,是较理想的农业土壤。而野生西为棕钙土,是一种干旱土壤,土壤腐殖质积累作用弱,有机质含量低,一般需结合改良措施和灌溉条件才适于进行农业生产。此外,野生北土壤盐渍化程度高,说明土壤含盐量也可能会是影响果实原花青素含量的原因之一,此方面暂时还没有相关研究,可考虑作为今后的探究方向之一。人工种植的B3、B4、B5号样品含量高于野生西B2号,但差异不显著(p>0.05)。B3、B4、B5号含量有差异,说明同一产地人工种植的黑果枸杞不同品种间果实中原花青素含量可能有差异。

2.4.2.2黑果枸杞中花青素含量由表9可知,B1号样品花青素含量最高,值为3.70 mg/g,显著高于其余样品(p<0.05)。同为野生果实,B1号含量显著高于B2(p<0.05),可能原因类型为土壤类型不同,相比于野生西的棕钙土,野生北壤理化性质各方面更好,更适于黑果枸杞的生长发育,从而导致花青素含量也更高。人工种植的B3、B4、B5号样品含量高于B2号且差异显著(p<0.05)。B3、B4、B5号样品间含量有差异。此结果与原花青素含量结果基本一致,说明同一产地人工种植的黑果枸杞不同品种间果实中花青素含量可能也存在差异。

2.5不同产地黑果枸杞中原花青素和花青素含量的总结

本实验测得所有样品黑果枸杞烘干果实中的原花青素含量范围为14.26～90.24 mg/g(1.4%～9.0%),花青素含量范围为0.69～8.40 mg/g。陈晨[7]测得青海黑果枸杞色素中原花青素含量为22 g/100 g,22%是洗脱物的原花青素含量,而不是干果或鲜果的原花青素含量。孙楠等[8]测得青海黑果枸杞中原花青素含量平均值为5.04%,与本实验结果相近。任小娜等[6]测得4种产地黑果枸杞原花青素含量为1.21%～2.99%,最高来自新疆塔县。表明新疆产黑果枸杞原花青素含量较低。段雅彬等[10]测得青海藏药黑果枸杞中总花色苷含量为0.639 g/100 g,与本实验结果相近。罗华等[11]测得21个不同产地黑果枸杞中花青素的平均含量为1.90 g/100 g,因其为脱脂后黑果枸杞果实干粉的花青素含量。同时罗华等[11]得到花青素含量最高为青海格尔木,次之为新疆,最低为内蒙古,与本实验结论一致。此外,黑果枸杞果实中原花青素的含量远高于花青素含量。如果以保健医疗美容等为目的,参考原花青素的含量更有意义。

3　结论

综上所述,实验所测黑果枸杞烘干果实中的原花青素含量范围为14.26～90.24 mg/g(1.4%～9.0%),花青素含量范围为0.69～8.40 mg/g。黑果枸杞果实中含量更高、营养价值更高的是原花青素。不同产地野生黑果枸杞中,原花青素和花青素含量依次为青海格尔木>新疆阿克苏>青海诺木洪>新疆库尔勒>内蒙古额济纳旗。人工露地种植并施肥条件下黑果枸杞原花青素含量显著高于野生,人工栽培黑果枸杞可能是一种更好的方式。此外,在水、肥、阳光充足的条件下,选择性状表现好的品种,可实现北京人工栽培的黑果枸杞果实原花青素和花青素含量达到原产地人工栽培的水平。

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Study on proanthocyanidins and anthocyanins contents ofLyciumruthenicumMurr. from different areas

WANG Yang,DING Long,WANG Si-qing*

(Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment,National Engineering Research Center for Floriculture,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)

Based on the method of traditional solvent extraction,the proanthocyanidins contents ofLyciumruthenicumfrom different producing areas was determined by spectorphotometry with vanillin-Hydrochloric acid as the color-developing agent. The anthocyanins contents were determined by extinction coefficient method. The results showed that proanthocyanidins and anthocyanin content range was 14.26～90.24 mg/g and 0.69～8.40 mg/g (dry powder). It meant that the content of proanthocyanidins was significantly higher than that of anthocyanins. The content of proanthocyanidins from wildL.ruthenicumin Golmud Qinghai was significantly higher than that in other places,in which the contents were Aksu Xinjiang>Nomhon Qinghai>Kuerle Xinjiang>Ejinaqi Inner Mongolia. The content of proanthocyanidins from cultivatedL.ruthenicumin Golmud Qinghai was significantly higher than that from wildL.ruthenicum(p<0.05). It showed that artificial cultivation ofL.ruthenicumwas a better way. The contents of proanthocyanidins and anthocyanins from cultivatedL.ruthenicumin Beijing can be equal to those in the origin under the condition of abundant water, light and fertilizer.

LyciumruthenicumMurr.; proanthocyanidins; anthocyanin; assaying

2016-01-29

汪洋(1991-)，女，硕士，研究方向：园林植物栽培与生理，E-mail：wangyang_0719@163.com。

王四清(1965-)，男，博士，教授，研究方向：园林植物栽培、生理及杂交育种，E-mail：wangsiqing547@sina.com。

北京市共建项目专项。

TS255.1

A

1002-0306(2016)13-0122-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.016