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不同石榴品种果实成熟期酚类物质组分与含量分析

2013-04-12韩玲玲苑兆和冯立娟杨尚尚朱峰

果树学报 2013年1期
关键词:多酚高效液相色谱石榴

韩玲玲 苑兆和 冯立娟 杨尚尚 朱峰

摘 要: 【目的】为了揭示不同石榴品种成熟期果实酚类物质组分与含量的差异,【方法】以‘水晶甜、‘红宝石和‘绿宝石3个不同果色表现型(白皮、红皮、绿皮)石榴品种为试材,利用高效液相色谱法(HPLC)分别测定其果皮、种子和果汁中酚类物质的组分与含量。【结果】各石榴品种果皮和种子中共检测到13种酚类物质,果汁中检测到12种,未检测到表儿茶素。不同品种同一部位酚类物质含量差异显著,在果皮、种子和果汁中‘绿宝石石榴多酚含量最高,‘水晶甜果皮和果汁中多酚含量最低,‘红宝石种子中多酚含量最低。各石榴品种不同部位多酚的总量均是果皮(5.957 mg·g-1)最高,主要成分为对羟基苯甲酸、表儿茶素和儿茶素;果汁(1.037 mg·g-1)次之,主要成分为儿茶素和对羟基苯甲酸;种子(0.295 mg·g-1)含量最低,主要成分为根皮苷和儿茶素。【结论】石榴不同品种不同部位酚类物质含量存在显著差异。

关键词: 石榴; 品种; 多酚; 高效液相色谱

中图分类号:S665.4 文献标志码:A 文章编号:1009-9980?穴2013?雪01-0099-06

石榴(Punica granatum L.)属石榴科(Punicaceae)石榴属(Punica L.)植物,主要分布在西亚、印度、以色列和西班牙等国家。目前,我国石榴产业发展迅速,已经成为世界上种植面积最大的国家[1]。石榴自古以来就是一种药食两用的植物,其果实营养价值较高,是一种中高档水果。现代科学研究表明,石榴果实提取物具有很强的抗氧化性,对心脑血管疾病、某些肿瘤、细菌感染等具有显著的防治作用,这些功能可能是源自于石榴果实所含的多酚类物质[2-5]。

多酚是植物体内最重要的次生代谢产物之一,主要存在于植物的皮、根、叶、果中[6]。在日本有人将其称之为继第6类营养素膳食纤维之后的第7类营养素[7]。据研究,石榴中多酚的含量较高,具有很高的食用价值和药用价值[8]。目前,关于石榴多酚的研究主要集中在石榴多酚的提取物[9]、总多酚含量的测定[10]等方面,且大都局限于单一品种。利用高效液相色谱法测定石榴酚类物质含量的研究较少[11],对石榴不同品种、不同部位酚类物质组分及含量测定方面的研究尚未见相关报道。本试验以自主选育的3个石榴品种为试材,采用高效液相色谱法对其果实不同部位酚类物质组分与含量进行深入研究,以揭示不同石榴品种成熟期酚类物质组分与含量的差异,为石榴酚类物质的开发利用和良种选育提供理论依据和数据支持。

1 材料和方法

1.1 试剂与设备

多酚标准品:没食子酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、表儿茶素、咖啡酸、儿茶素、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、根皮苷、槲皮素、肉桂酸、根皮素,纯度≥98%,天津一方科技有限公司生产。甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)、乙酸乙酯(分析纯)、冰乙酸(分析纯),天津永大试剂责任有限公司生产。

Waters 510高效液相色谱仪(美国Waters 公司生产) ,配有Waters 2487双波长紫外检测器。ALPHA1-4真空冷冻干燥机(德国CHRTST公司生产)。PHS-2C实验室pH计(上海伟业仪器厂生产)。5810R高速冷冻离心机(德国Eppendorf公司生产)。RE-52AA旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂生产)。

1.2 材料

试验于2011年9—12月在山东省果树研究所进行。供试材料为红皮的‘红宝石、绿皮的‘绿宝石和白皮的‘水晶甜3个石榴品种,定植于山东省果树研究所石榴种质资源圃,该资源圃石榴立地条件中等,管理水平一般,一年施用1次基肥,树龄均为8 a生。采用完全随机设计,各品种分别选取9株树,3次重复,3株为一小区。取样时,选取树势一致的植株,自树体东南西北4个方向及高度一致的果枝取完全成熟的果实。采摘后低温条件下带回实验室,将果皮和籽粒分开,籽粒手工压榨后经3层纱布过滤得到果汁,榨汁后剩下的部分去掉假种皮得到种子。果皮、果汁和种子分离后冷冻干燥,-20 ℃冻存备用。

1.3 方法

1.3.1 石榴样品的处理方法 取冷冻干燥后的果皮1.0 g,磨碎加入10 mL超纯水,用1 mol·L-1 NaoH调pH至7.0,加入10 mL的乙酸乙酯,在摇床上摇动15 min,4 ℃ 5 000 r·min-1离心15 min,分离出酯相和水相,水相再用上述方法萃取2次,合并酯相,此为中性酚。水相用6 mol·L-1的HCl调pH至2.0,再分别用10 mL的乙酸乙酯萃取3次,合并酯相,此为酸性酚。将中性酚和酸性酚合并后真空浓缩至干,残渣溶于4 mL的甲醇中,0.22 μm滤膜过滤,放入-20 ℃冰箱中冷藏保存、备用。

种子和果汁中多酚的提取同上。

1.3.2 多酚标准溶液的配置 分别准确的秤取6.0 mg没食子酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、表儿茶素、咖啡酸、儿茶素、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、根皮苷、槲皮素、肉桂酸、根皮素,用甲醇分别定容至10 mL得每个标准品的标准溶液。分别移取5.0 mL,混合定容至100 mL得13种标准品混合液。标准品溶液不使用时放4 ℃冰箱中保存。

1.3.3 多酚的测定方法 色谱柱为Kromasil 色谱柱( 250 mm×4.6 mm, 5 μm ),柱温30 ℃,检测器为Waters 2487双波长紫外检测器,波长280 nm,流动相为乙腈(A液)和1%冰乙酸水溶液(B液),线性梯度洗脱,流速为1.1 ml·min-1。梯度洗脱程序:0 ~30 min(10%~35%A液,65%~90% B液),30~40 min (35% A液,65% B液),40~42 min,(35%~10% A液,65%~90% B液),42~45 min,(10% A液,90% B液) 。

1.4 分析方法

采用SPSS17.0软件进行数据的统计分析。

2 结果与分析

2.1 标准品的测定

在确定的色谱条件下,取10 μL标准品混合液进样分析,得到其标准溶液的分离色谱图(图1)。没食子酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、表儿茶素、咖啡酸、儿茶素、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、根皮苷、槲皮素、肉桂酸和根皮素的保留时间分别为3.398、7.915、9.348、10.165、10.765、12.565、15.132、17.098、21.832、 22.932、25.165、31.032、33.765 min,且各标准品的峰形和分离效果均较好。

2.2 石榴果实酚类物质的组分与含量测定

2.2.1 石榴果皮中酚类物质的组分与含量差异 在确定的色谱条件下,分别取10 μL不同品种果皮多酚提取液进样,得到不同石榴品种果皮酚类物质色谱图(图2),将图2与图1比较,根据保留时间确定各石榴品种果皮中所含的酚类物质的组分。从图2可以看出,3个石榴品种的果皮中均检测到了13种酚类物质。

不同石榴品种果皮中酚类物质含量存在一定的差异(表1),‘绿宝石果皮中酚类物质总量(6.774 mg·g-1)显著高于‘红宝石(5.897 mg·g-1)和‘水晶甜(5.199 mg·g-1)。检测到的酚类物质中,对羟基苯甲酸、表儿茶素和儿茶素含量较高,在‘水晶甜果皮中合计占56.19%,高于‘红宝石(49.23%)和‘绿宝石(44.74%)。根皮素含量最低,在果皮中仅占0.19%~0.27%。没食子酸和香草醛在‘红宝石果皮中含量最高,‘水晶甜中最低。绿原酸、咖啡酸、苯甲酸和槲皮素的含量在‘绿宝石果皮中最高,‘水晶甜中最低。阿魏酸和根皮苷含量在‘绿宝石果皮中最高,‘红宝石中最低。‘水晶甜果皮中肉桂酸含量最高 (0.090 mg·g-1),‘绿宝石中含量最低(0.077 mg·g-1)。可见,不同石榴品种果皮中各酚类物质含量不同。

2.2.2 石榴种子中酚类物质组分与含量差异 如图3所示,3个石榴品种的种子中亦均检测到了没食子酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、表儿茶素、咖啡酸、儿茶素、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、根皮苷、槲皮素、肉桂酸和根皮素这13种酚类物质。

石榴种子中的酚类物质含量明显低于石榴果皮,各品种种子中所含的酚类物质含量仍然存在较大的差异(表2)。‘绿宝石含有的酚类物质总量(0.312 mg·g-1)显著高于‘水晶甜(0.290 mg·g-1)和‘红宝石(0.283 mg·g-1)。检测出的酚类物质中,根皮苷和儿茶素的含量较高,在‘水晶甜中合计占了42.13%,高于‘红宝石 (41.77%)和‘绿宝石 (35.88%)。香草醛和绿原酸在各石榴品种中含量均最低,仅占多酚总量的3.38%~4.07%。各品种种子中的没食子酸和对羟基苯甲酸含量由高到低依次为‘绿宝石、‘红宝石和‘水晶甜。‘绿宝石中表儿茶素、咖啡酸、阿魏酸、苯甲酸和肉桂酸的含量最高,其次为‘水晶甜和‘红宝石,其中‘绿宝石中的含量是‘红宝石的1.5倍。‘红宝石中槲皮素和根皮素的含量最高。可见,不同石榴品种种子中各酚类物质含量不同。

2.2.3 石榴果汁中酚类物质的组分与含量差异 如图4所示,3个石榴品种的果汁中同样也检测到了没食子酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、儿茶素、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、根皮苷、槲皮素、肉桂酸和根皮素,但未检测到表儿茶素。

由表3可知,各石榴品种果汁中所含的酚类物质含量差异显著,其中‘绿宝石含有的总量(1.402 mg·g-1)显著多于‘红宝石(1.117 mg·g-1)和‘水晶甜(0.592 mg·g-1)。儿茶素在‘绿宝石和‘红宝石中的含量均最高,分别为0.422 mg·g-1和0.289 mg·g-1,‘水晶甜中对羟基苯甲酸含量最高为0.086 mg·g-1;阿魏酸在‘绿宝石和‘水晶甜中含量最低,分别为0.023 mg·g-1和0.011 mg·g-1,‘红宝石中槲皮素含量最低(0.004 mg·g-1),仅占总多酚含量的0.32%。‘绿宝石中没食子酸、绿原酸、咖啡酸、香草醛和肉桂酸的含量均高于‘红宝石和 ‘水晶甜;苯甲酸和根皮苷的含量以‘红宝石中的最高;‘水晶甜中根皮素含量高于其他品种。可见,石榴果汁中各酚类物质的含量因石榴品种的不同而不同。

2.2.4 石榴果实不同部位酚类物质的组分及含量差异 综合比较表1~3可以看出,石榴果皮、果汁和种子酚类物质含量存在显著差异。各石榴品种不同部位酚类物质的总量均是果皮(5.957 mg·g-1)>果汁(1.037 mg·g-1)>种子(0.295 mg·g-1),‘水晶甜、‘红宝石和‘绿宝石果皮酚类物质总量分别比种子高94.41%,95.19%和95.39%。除了‘水晶甜中的阿魏酸和根皮苷,‘绿宝石中的根皮苷,‘红宝石中的槲皮素的含量为果皮>种子>果汁,各品种根皮素的含量在果汁中最高外,各石榴品种不同部位没食子酸、绿原酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、儿茶素、香草醛、苯甲酸和肉桂酸的含量均是果皮含量最高,果汁次之,种子中的含量最低。表儿茶素在果汁中未检测出来,果皮中的含量显著高于种子。可见,石榴果实不同部位酚类物质组分与含量存在显著差异。

3 讨 论

大量的研究证实:儿茶素和表儿茶素具有抗氧化性、抗肿瘤、抗过敏及抑菌抗病毒等多种生物学功能[12]。本研究发现:各石榴品种所含酚类物质中,儿茶素和表儿茶素为主要成分,平均含量分别为1.241, 1.055 mg·g-1,这与在枣[13]、杏[14]等水果中的研究一致。由此推测,石榴果实具有抗衰老、抗肝炎和抗前列腺癌等多种保健功能可能与这2种物质有关。Poyrazoglu等[15]研究认为,没食子酸和儿茶素是石榴汁中主要的酚类物质。李国秀[16]对石榴果实不同部位酚类物质研究指出,安石榴苷、没食子酸和表儿茶素为主要的酚类物质。本研究发现对羟基苯甲酸的含量较高,而没食子酸的含量则较低,这可能由于石榴果实品种、成熟度和组织形态不同使所含的成分不同。

石榴作为药源植物,酚类物质的组成及含量是评价其质量的重要指标。对于水果,酚类物质也是评价其果实风味和品质的重要指标。本试验结果表明,同一品种不同部位,酚类物质组分和含量不完全相同,表儿茶素在果皮和种子含量较高,而在果汁中未检测出来。酚类物质总量是果皮中的含量最高,果汁次之,种子含量最少,这种器官上的差异与胡淳淳等[17]的研究结果一致。Mousavinejad等[18]、胡芳等[19]研究认为不同石榴品种,酚类物质的组分和含量不同,本试验进一步证实该观点,果皮和果汁中酚类物质总量‘绿宝石的显著高于‘红宝石和‘水晶甜,种子中酚类物质总量由高到低依次为‘绿宝石、‘水晶甜和‘红宝石。石榴多酚具有明显的品种和器官差异性,该结果有利于加深人们对石榴果实各部分营养价值的认识,为石榴的育种工作和综合开发利用提供理论依据。

果皮的颜色与花青苷、叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮等色素类物质含量有关,同时还受酚类等次生代谢物质的影响[20]。本文采用高效液相色谱法对红、绿、白3种果色表现型石榴品种多酚组分及含量进行研究,各品种石榴果皮多酚含量差异显著。供试品种中,果实成熟时‘红宝石果皮全红,‘绿宝石果皮仅向阳面稍有红色斑点,但‘绿宝石果皮多酚含量较‘红宝石高,这可能是由于果实成熟时多酚与花青苷的合成途径几乎同时存在,二者的合成均以苯丙氨酸为直接前体,合成过程相互制约。‘水晶甜果实成熟时呈黄白色,多酚含量最低,其原因尚不清楚。关于多酚和花青苷的代谢、转化过程与果实色泽的关系还有待进一步的研究。

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