玛瑙樱桃与早美樱桃营养成分比较研究

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(1.陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西汉中 723000;2.陕西理工大学,陕西省资源生物重点实验室,陕西汉中 723000)

樱桃(Cherry,PrunuspseudocerasusLind),属蔷薇目,蔷薇科,李属乔木[1]。目前,世界上主要栽培的樱桃品种有中国樱桃、欧洲酸樱桃、大樱桃和毛樱桃等。中国樱桃又叫小樱桃,原产于我国,在我国具有悠久的栽培历史[2]。中国樱桃的休眠期较短,一般会在冬末初春时节萌发嫩芽,故有“早春第一果”之称,虽然果重较小,但由于其果实颜色鲜艳有光泽,酸甜可口,肉质细嫩且多汁,深受消费者喜爱。大樱桃,又名车厘子,成熟期晚于中国樱桃,果实较大且颜色呈深红色,口感稍淡,皮厚,肉质较硬[3]。

樱桃味道鲜美且营养价值高,可溶性蛋白质的含量约为589 mg/100 g,且中国樱桃中的可溶性蛋白质含量是大樱桃的1.98～3.6倍[3]。樱桃中含有较多VC以及黄酮类化合物,不同品种樱桃中的VC含量在1.02～5.12 mg/100 g范围内[4],总黄酮提取率在0.691%～1.113%。美国NIAMS关节炎研究基金会针对554名痛风患者进行调查,发现樱桃摄入量与复发性痛风风险有关,当樱桃与别嘌呤醇结合使用,痛风发作的频率较平时降低了75%。Xu[5]通过使用酶联免疫吸附法测定由脂多糖诱导的体外炎症模型中的NO、PGE2等炎症指标,发现蓝莓中的花青素可显著性抑制炎症因子的释放。刘园园等[6]研究发现,毛樱桃总黄酮可抑制RAW 264.7炎症反应中炎症因子的表达,且呈浓度依赖性。有研究指出,适量食用樱桃可有效延缓疲劳、软化血管、清除自由基、控制糖尿病及其并发症[7-8]、防止痛风、抗炎症、抗肿瘤[9-11]。另外,樱桃中含有较多的糖类、有机酸、微量元素等物质,所以樱桃还具有促进血红蛋白再生的功效,对心脑血管疾病也有一定的预防作用[12-13]。明代药物学家李时珍在《本草纲目》中记载,樱桃有补中益气,祛风湿、解毒等多种药效,主治体虚气弱、咽干口渴、风湿腰腿疼痛、四肢不仁、关节屈伸不利等病症[14-15]。

本文针对陕西主要栽培的中国樱桃品种玛瑙樱桃及大樱桃品种美早樱桃的营养成分及功能成分进行比较,对这两种樱桃资源的开发利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中国樱桃品种玛瑙樱桃、大樱桃品种美早樱桃 汉中市西乡县圣樱农产品有限公司提供;氯化钙、石油醚 分析纯,天津市天力化学试剂有限公司;蒽酮、浓硫酸、氢氧化钠、硫酸氢钠 分析纯,上海科丰实业有限公司;D101树脂 北京慧德易科技有限公司;芦丁、葡萄糖、紫云英苷、金丝桃苷、木樨草苷、牡荆素、矢车菊素3-O葡萄糖苷标准品 纯度>98%,天津比斯特化学科技有限公司;37种脂肪酸甲酯混合标准品 纯度>98%,Sigma公司;甲醇、甲酸、异辛烷 色谱纯,天津市光复科技发展有限公司;所有分离用有机溶剂 均为国产分析纯。

UV-1750型紫外可见分光光度仪、Gc2010气相色谱仪 日本岛津公司;Biochrom 30+氨基酸自动分析仪 瑞士华嘉公司;Optima 8000电感耦合等离子体发射光谱仪 美国珀金埃尔默公司;RV10基本型数显型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;Agilent 1100型高效液相色谱仪 安捷伦科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 樱桃品质测定 用重量法测定两种樱桃果肉的含水量[16]。将两种樱桃去核后精确称量核、肉重量,计算果实核肉比。通过手持折光仪测定樱桃中的可溶性糖含量,用蒽酮比色法测定果肉总糖含量,绘制标准曲线,Y轴为吸光值,X轴为葡萄糖标准溶液浓度(μg/mL),葡萄糖标准曲线方程为:Y=0.0068X+0.0089,R2=0.9988。用中和法测定总酸,计算糖酸比;用索氏抽提法测定脂肪含量[17]。

1.2.2 樱桃中氨基酸种类及含量 称取樱桃果肉0.800 g于20 mL安培瓶中(切勿贴壁);加入15 mL 6 mol/L盐酸,充氮气约30 s封口,封口后盖紧塞子,将安培瓶放入110 ℃恒温干燥箱内消解24 h。室温下冷却后摇匀,定容至15 mL,用0.22 μm微孔过滤膜过滤。取1 mL滤液加入等量蒸馏水置于烘箱中烘干,该操作重复3次,然后加入1 mL pH2.2缓冲液。混匀后用0.22 μm微孔过滤膜过滤,该滤液供最终氨基酸分析仪进样检测,检测波长为570和440 nm。

色谱条件:色谱柱:4.6×200 mm,填料:8 μm阳离子交换,泵最大压力:45 MPa,泵最大流速:130 mL/h,缓冲液流速:25.0 mL/h,茚三酮流速:20.0 mL/h,柱温:32.0 ℃,样品池温度:4 ℃。

1.2.3 电感耦合等离子光谱发生仪检测樱桃中微量元素的含量 60 ℃烘干粉碎樱桃果肉,过50目筛,准确称取0.300 g,将样品置于微波消解管(浸泡于稀HNO3中12 h后烘干)中,加入8 mL HNO3,混匀,放入微波消解炉内充分消解[18]。消化完毕,将消解液倒入烧杯置于电炉上,使酸充分挥发,然后用0.5% HNO3定容至10 mL,供电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)分析检测[19]。

1.2.4 樱桃中总黄酮的提取及含量测定 樱桃去核,45 ℃烘干果肉,精确称取样品50.000 g。样品于体积分数为70%的乙醇溶液,料液比为1∶15 (g/mL),60 ℃下提取3 h后,超声10 min,以上步骤重复2次,合并滤液,旋转蒸发,于50 ℃下烘干[20]。得到樱桃果肉的乙醇提取物。

精确称取芦丁标品0.005 g,用体积分数为70%的乙醇溶液溶解,定容至25 mL。分别取芦丁标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL置于25 mL棕色容量瓶中,各加入体积分数为70%的乙醇溶液10.00 mL、5%亚硝酸钠溶液1.00 mL,摇匀后静置6 min。再加入10%硝酸铝溶液1.00 mL,摇匀,静置6 min后,加入4%氢氧化钠溶液10.00 mL。最后加入纯水至刻度,摇匀,静置15 min。于510 nm处测定吸光度[21-22]。相同步骤测定樱桃乙醇提取物中黄酮类化合物含量。

1.2.5 樱桃中黄酮种类及含量的测定

1.2.5.1 标准品制备 精确称取芦丁、紫云英苷、金丝桃苷、木樨草苷、牡荆素、矢车菊素3-O葡萄糖苷标品,用甲醇定容至10 mL[22],混匀后,超声20 min,取上层溶液过0.22 μm有机滤膜,后避光保存于4 ℃冰箱中以备进行高效液相色谱仪检测。

1.2.5.2 样品溶液制备 精确称取D101大孔吸附树脂30 g,于95%乙醇中浸泡24 h后,用超纯水冲洗至无乙醇味。将树脂浸泡于4% HCl溶液中3 h后,冲洗至中性,再将树脂浸泡于2% NaOH溶液中3 h后,冲洗至中性,完成树脂预处理。

选用160 mm×50 mm层析柱,采用湿法装柱,取1.2.4中制得的乙醇提取物配置成浓度为1 mg/mL的溶液,每次进样体积为1 mL,先用纯水洗脱提取物中的糖分,再用20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液进行梯度洗脱,流速为1 mL/min,每一梯度洗脱至洗脱液无色再换下一梯度,收集洗脱液,浓缩、干燥后得到纯化的樱桃黄酮类化合物的提取物。

精确称取样品0.030 g,用甲醇定容至10 mL,混匀后超声10 min,吸取上层溶液,用0.22 μm有机滤膜过滤,滤液避光保存于4 ℃冰箱中以备进行高效液相色谱仪检测。

1.2.5.3 色谱检测条件 流动相甲醇-水体系进行等度洗脱分离,通过改变流动相比例,以及甲酸含量进行多次试验,最终确定最合适的检测条件为:色谱柱:Diamonsil C18(250 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱;流动相为甲醇-水体系(含1%甲酸),流动相比例50∶50;进样体积:20 μL;检测波长275 nm;流速1 mL/min。

1.2.6 樱桃中脂肪酸种类及含量的测定

1.2.6.1 标准品制备 精确2.5 mg脂肪酸标准品,用异辛烷定容至10 mL,后避光保存于4 ℃冰箱中以备进行气相色谱仪检测。

1.2.6.2 样品溶液制备 精确称取玛瑙樱桃及美早樱桃脂肪提取物(采用索氏提取法提取)0.005 g,加入异辛烷0.4 mL以及浓度为2 mol/L的氢氧化钾甲醇溶液0.02 mL,剧烈振荡3 min,加入1 g硫酸氢钠,剧烈振荡后,去上清液过滤膜,后避光保存于4 ℃冰箱中以备进行气相色谱仪检测。

色谱条件:色谱柱:SPTM2560(100 mm×0.25 mm,0.2 μm)色谱柱;载气为N2;先升温至140 ℃保持10 min,以5 min/ ℃的升温速率升至210 ℃,保持15 min,再以3 ℃/min的升温速率升至240 ℃,保持15 min;进样口温度为240 ℃,检测器温度为260 ℃;分流比60∶1[23]。

1.3 数据处理

实验进行3次重复,采用M±SD表示。利用SPSS软件进行数据显著性分析,使用Excel 2007进行绘图。

2 结果与分析

2.1 樱桃不同品种品质比较

分别测定玛瑙樱桃和美早樱桃的含水量、核肉比及内含物,结果如表1所示。

根据表1可得,玛瑙樱桃含水量远大于美早樱桃,具有极显著差异(P<0.01),通过比较标准差及变异系数发现,玛瑙樱桃的标准差及变异系数均小于美早樱桃,说明玛瑙樱桃含水量较稳定。对比两种樱桃的核肉比发现,玛瑙樱桃核肉比较小,说明玛瑙樱桃果肉比例较大。另外,玛瑙樱桃中含有的可溶性糖以及总糖均高于美早樱桃,具有极显著性差异(P<0.01)。通过对比标准差及变异系数发现,美早樱桃中的可溶性糖以及总糖的标准差及变异系数均小于玛瑙樱桃。对比两种樱桃总酸含量发现,美早樱桃中的总酸含量较高,且两种樱桃总酸含量具有显著差异(P<0.05)。玛瑙樱桃的糖酸比、脂肪含量大于美早樱桃,且具有极显著性差异(P<0.01)。

表1 不同种类樱桃含水量、核肉比及内含物指标Table 1 Water content,nuclear meat ratio and inclusion index of different types of cherries

玛瑙樱桃的含糖量整体高于美早樱桃,酸度小于美早樱桃,说明玛瑙樱桃的整体口感优于美早樱桃,但品质不稳定。

2.2 氨基酸组成分析

通过氨基酸分析仪测定玛瑙樱桃和美早樱桃中的水解氨基酸含量,结果如表2所示。

表2 不同种类樱桃氨基酸种类及含量Table 2 Types and contents of amino acids in different cherries

由表2可知,玛瑙樱桃和美早樱桃都含有17种氨基酸,其中玛瑙樱桃总氨基酸含量为17.725 mg/g,美早樱桃总氨基酸含量为18.796 mg/g,说明美早樱桃中的水解氨基酸含量较多。经比较,发现这两种樱桃中天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸含量较多,胱氨酸含量最少;玛瑙樱桃和美早樱桃中含有赖氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸7种必需氨基酸,其中赖氨酸和亮氨酸含量较多。

2.3 微量元素含量

通过电感耦合等离子体发射光谱仪测定玛瑙樱桃和美早樱桃中的微量元素,结果如表3所示。

表3 不同种类樱桃微量元素种类及含量Table 3 Types and contents of trace elements in different cherries

由表3可知,玛瑙樱桃和美早樱桃中含有大量的K、Ca、Fe、P等人体必需的微量元素,其中玛瑙樱桃和美早樱桃中的K含量最多,分别为209.77、261.13 mg/100 g。玛瑙樱桃中的Fe、Mg含量大于美早樱桃,且具有极显著性(P<0.01),其中玛瑙樱桃的Fe含量约为美早樱桃的6倍,Mg含量约为美早樱桃的5倍。另外,两种樱桃中Cu的含量都很少,均低于国家限量标准。

2.4 樱桃中黄酮的组分及含量

2.4.1 总黄酮含量测定 用有机溶剂提取法提取樱桃中的黄酮类化合物,通过D101树脂进行初步纯化,用紫外分光光度法测定提取物中总黄酮的含量,制作标准曲线,Y轴为吸光值,X轴为芦丁标准溶液浓度(mg/mL),芦丁标准曲线方程为:Y=12.986X-0.0024,R2=0.9999。

根据芦丁标准曲线计算,玛瑙樱桃与美早樱桃中黄酮的含量分别为37.88%、39.18%。

2.4.2 黄酮组分及含量测定 将6种黄酮标品配制成不同浓度梯度的标品溶液,在相同色谱条件下进行检测,以峰面积(Y)为纵坐标,标品浓度(X)为横坐标绘制标准曲线,结果见表4。标准曲线的R2在0.9909～0.9998,表明6种黄酮具有良好的线性关系。

表4 黄酮标准曲线线性方程及相关系数Table 4 Linear equation and correlation coefficient of flavonoid standard curve

采用高效液相色谱仪,对玛瑙樱桃和美早樱桃的黄酮提取物进行分析,液相结果显示玛瑙樱桃和美早樱桃中主要含有5种黄酮,对照标准品的色谱图可知,这5种黄酮分别是矢车菊素3-O葡萄糖苷、牡荆素、木樨草苷、芦丁、紫云英苷。根据标准曲线计算得到黄酮各组分的含量见表5。玛瑙樱桃和美早樱桃中含有较多的矢车菊素3-O葡萄糖苷和紫云英苷。另外,美早樱桃中的黄酮类化合物含量较多,其中矢车菊素3-O葡萄糖苷含量为玛瑙樱桃的2.43倍。

表5 樱桃黄酮组分含量Table 5 The composition and content of flavonoids in cherry

2.5 脂肪的含量及组分分析

2.5.1 脂肪酸标准品分析 通过气相色谱仪,对脂肪酸标准品进行分析,结果如图1所示。

图1 脂肪酸标准品色谱图Fig.1 Fatty acid standard chromatogram注:图中1～37分别为C4∶0、C6∶0、C8∶0、C10∶0、C11∶0、C12∶0、C13∶0、C14∶0、C14∶1、C15∶0、C15∶1、C16∶0、C16∶1、C17∶0、C17∶1、C18∶0、C18∶1n9t、C18∶1n9c、C18∶2n6t、C18∶2n6c、C20∶0、C18∶3n6、C20∶1、C18∶3n3、C21∶0、C20∶2、C22∶0、C20∶3n6、C22∶1n9、C20∶3n3、C20∶4n6、C23∶0、C22∶2、C24∶0、C20∶5n3、C24∶1、C22∶6n3。

由图1可知,以上37种脂肪酸保留时间较短,且分离效果较好,说明标品的浓度适中,色谱柱效果较佳。

通过气相色谱仪对脂肪酸标准品、玛瑙樱桃及美早樱桃的脂肪酸含量进行分析,结果显示玛瑙樱桃及美早樱桃中含有9种脂肪酸。针对脂肪酸标品中这9种脂肪酸进行线性回归分析,以峰面积(Y)为纵坐标,标品浓度(X)为横坐标绘制标准曲线,其R2在0.9908～0.9998,表明以上9脂肪酸具有良好的线性关系。

表6 脂肪酸标准曲线线性方程及决定系数Table 6 Linear equation of fatty acid standard curve and determination coefficient

2.5.2 樱桃中脂肪酸组分分析 根据表6中的标准曲线方程,计算玛瑙樱桃及美早樱桃的脂肪酸含量,结果如表7所示。玛瑙樱桃及美早樱桃中含有9种脂肪酸,且含量差异均未达到极显著水平,其中含有亚油酸及亚麻酸两种人体必需脂肪酸。另外,辛酸、亚油酸、亚麻酸在玛瑙樱桃和美早樱桃中的含量较高,玛瑙樱桃中含辛酸32.56%,其含量高于美早樱桃,美早樱桃中的油酸、亚油酸、亚麻酸含量分别为9.75%、27.89%、24.18%,高于玛瑙樱桃。

表7 樱桃脂肪酸组分含量Table 7 The composition and content of fatty acids in cherries

3 讨论与结论

从品质检测数据来看,不同樱桃的含水量、核肉比、可溶性糖、总糖、总酸、糖酸比等基本指标之间存在不同程度的显著差异。其中,玛瑙樱桃的含水量、核肉比、可溶性糖、糖酸比均优于美早樱桃,说明玛瑙樱桃的整体品质优于美早樱桃。另外,通过文献对比含水量、糖酸比,发现玛瑙樱桃和美早樱桃的指标参数均优于已报道的早丹、布莱特、早大果、拉宾斯、先锋等优质樱桃果品[3,24-25]。

玛瑙樱桃和美早樱桃中含有苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸6种人体必需氨基酸,这两种樱桃中还含有大量的钾、钙、铁、磷等人体必需的微量元素,参与体内能量代谢,帮助维持人体的酸碱平衡和神经肌肉的正常功能,还可以预防缺铁性贫血等疾病[26],其中,玛瑙樱桃中的Zn、Fe、Mg远大于美早樱桃的含量。有研究指出桃子、桔子、柚子、香蕉、橙子、菠萝等常见水果中黄酮类化合物含量均低于0.5%[27]、通过检测樱桃中的黄酮类化合物发现,相比于这些水果,樱桃中的总黄酮含量较多。美早樱桃中总黄酮含量大于玛瑙樱桃,且矢车菊素3-O葡萄糖苷含量远大于玛瑙樱桃。利用气相色谱检测樱桃中的脂肪种类及含量发现,玛瑙樱桃和美早樱桃中含有9中脂肪酸,其中辛酸、亚油酸、亚麻酸含量较多,其次是油酸。

玛瑙樱桃酸甜适中、含水量高,因而可以用于樱桃饮料等产品加工;从理化指标来看,美早樱桃黄酮类化合物含量高,长期食用有助于抗氧化、防衰老,具有较高的保健作用。