吳婧婧　陸春霞　董桂清　梁貴秋　周曉玲　譚汪英　黃振勇　吳軍

摘要：[目的]評價廣西不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能，篩選出營養(yǎng)型或保健型的桑樹品種資源，以推動廣西蠶桑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。[方法]測定廣西蠶區(qū)12個主栽桑樹品種桑枝的基本營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（總黃酮、總生物堿、多酚、多糖），通過隸屬函數(shù)分析和主成分因子分析對桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能進(jìn)行綜合評分，并采用類平均聚類法進(jìn)行聚類分析。[結(jié)果]在桑枝營養(yǎng)品質(zhì)方面，12個桑樹樣品中以桂桑優(yōu)62的綜合評分值（Di）最高（2.309），強桑1號次之，7862×94168的最低（-1.598）；聚類分析結(jié)果表明，供試的12個桑樹樣品可初步劃分為四大類：桂桑優(yōu)62可作為食品加工和菜用兼用品種（第1類），強桑l號、農(nóng)桑14和果大10可作為飼料加工品種（第Ⅱ類），桂桑優(yōu)12、試11×93251和7862×94168可作為兼用備選品種（第1II類），桑特優(yōu)1號、粵桑11號、倫40、沙2x倫109和桑特優(yōu)2號可作為菜用品種（第Ⅳ類）。在桑枝保健功能方面，12個桑樹樣品中以粵桑11號的Di最高（3.204），沙2×倫109次之，農(nóng)桑14的最低（-2.337）；聚類分析亦可將供試的12個桑樹樣品初步劃分為四大類：第Ⅰ類為黃酮和多糖類兼用型保健品種（粵桑11號），第Ⅱ類為生物堿和多酚類兼用型保健品種（桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62和農(nóng)桑14），第Ⅲ類為生物堿和黃酮類兼用型保健品種（桑特優(yōu)2號和試11×93251），第Ⅳ類為兼用備選品種（果大10、7862×94168、桑特優(yōu)1號、強桑l號、沙2×倫109和倫40）D[結(jié)論]依據(jù)桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能，可將廣西蠶區(qū)12個主栽優(yōu)良桑樹品種分別分成四大類。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能特性予以綜合開發(fā)利用，促進(jìn)廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：桑枝；營養(yǎng)品質(zhì)；保健功能；隸屬函數(shù)分析；主成分分析；聚類分析

0引言

[研究意義]廣西擁有豐富的桑樹資源，隨著我國東桑西移工程在廣西的成功實踐，桑蠶產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成具有較大影響力的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，截至2016年廣西蠶繭總量持續(xù)領(lǐng)跑全國12年，廣西全區(qū)桑園面積達(dá)20.67萬ha。桑樹資源中以桑枝產(chǎn)量較高，成林桑園年均產(chǎn)桑枝18.00-22.50 t/ha。據(jù)統(tǒng)計，廣西年產(chǎn)桑枝372.06萬-465.07萬t。因此，研究分析廣西不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)成分和保健活性成分，既可為營養(yǎng)型或保健型桑樹品種的選擇提供參考依據(jù)，又能促進(jìn)桑枝綜合利用及推進(jìn)廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。[前人研究進(jìn)展]目前，已有諸多學(xué)者對桑枝的食用成分和保健成分進(jìn)行評價分析，一致認(rèn)為桑枝的營養(yǎng)成分適合開展多元綜合利用（劉剛等，2008；孫波等，2015；許楠等，2015），包括食品加工、菜肴烹制、飼料加工和食用菌培養(yǎng)基配制等。桑枝富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、木質(zhì)素等營養(yǎng)成分，桑枝切片晾干后，經(jīng)蒸熱發(fā)酵并烘干可加工成桑枝茶（鄒紅強和潘琦，2013）；桑枝的多種營養(yǎng)成分適合制成桑枝屑用于食用菌栽培（劉剛等，2008）。羅太明等（2011）對桑枝屑與雜木屑、玉米芯等5種培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)桑枝屑的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、碳水化合物及灰分含量均高于其他培養(yǎng)基，因此桑枝可作為營養(yǎng)基質(zhì)添加于動物飼料中。王永昌等（2016）對不同產(chǎn)地桑枝莖葉的營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，并通過代謝試驗評定四川白鵝對其養(yǎng)分的利用率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)桑枝莖葉粗蛋白灰分含量高，鈣多磷少，可采取合理工藝手段以增加桑枝莖葉營養(yǎng)成分的利用率。生物堿、多糖是降血糖和抑制血脂升高的作用成分；多酚能清除自由基，具有抗衰老、防治腫瘤及增加機(jī)體免疫力等功能（賈洋洋等，2016）；黃酮類成分則具有清除機(jī)體超氧離子自由基的生理活性，可防止動脈硬化、降低血壓和抗衰老等（梁貴秋等，2015，2016）。桑枝中富含桑色素、桑酮、二氫桑色素等黃酮類成分（廖森泰等，2007）。張作法和時連根（2008）對不同品種桑枝進(jìn)行多糖和多酚類物質(zhì)含量檢測，發(fā)現(xiàn)桑枝多糖含量較高，且提取獲得的多酚類物質(zhì)具有良好的抗氧化活性；李平平等（2014）對云南蠶區(qū)33份桑樹種質(zhì)資源的桑枝總黃酮含量進(jìn)行測定，比較得出長穗桑種地方品種普洱8的桑枝總黃酮含量最高，適合作為黃酮類保健型桑樹品種予以開發(fā)利用；陳依鍵（2016）研究發(fā)現(xiàn)，桑枝總生物堿片對2型糖尿?。駸崂⒆C）患者的癥候、HbAlc、FPG、lhPBG、2hPBG和血脂均具有明顯的改善作用；郭福團(tuán)等（2016）研究表明，桑枝多糖對糖尿病小鼠腎臟損害有一定的保護(hù)作用，其作用機(jī)制可能與增加腎皮質(zhì)中SIRTl、FOX01的蛋白表達(dá)及組織的抗氧化能力有關(guān)。[本研究切入點]廣西桑園面積雖居全國第一，但蠶桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對滯后，因此，探索廣西桑樹資源的營養(yǎng)價值和保健價值，更好地發(fā)揮桑樹資源優(yōu)勢，對促進(jìn)廣西桑樹產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展和幫助農(nóng)民脫貧致富具有重大意義。[擬解決的關(guān)鍵問題]對廣西蠶區(qū)主栽優(yōu)良桑樹品種的桑枝進(jìn)行營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（總黃酮、總生物堿、多酚、多糖）檢測及對比分析，篩選出營養(yǎng)型或保健型的桑樹品種資源，以推動廣西蠶桑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試桑樹品種共12個，分別為桂桑優(yōu)12、桑特優(yōu)1號、桑特優(yōu)2號、桂桑優(yōu)62、粵桑11號、7862×94168、試11×93251、強桑1號、果大10、沙2×倫109、農(nóng)桑14和倫40，均由廣西蠶業(yè)科學(xué)研究院提供。12個桑樹品種的種植時間為2013年3月，桂桑優(yōu)12、桑特優(yōu)1號、桑特優(yōu)2號、桂桑優(yōu)62、粵桑11號、7862×94168、試11×93251、沙2×倫109的種植規(guī)格為寬行0.80 m+窄行0.40 m、株距0.15 m，每行種植267株；強桑1號、果大10、農(nóng)桑14、倫40的種植規(guī)格為行距1.20 m、株距0.30 m，每行種植67株。

1.2材料預(yù)處理

桑枝樣品采摘時間為2016年3月3 1日，采摘桑樹枝條的中段部位。將桑枝切片后于50℃下烘干，粉碎后過60目篩備用。

1.3桑枝營養(yǎng)成分和活性成分測定

1.3.1營養(yǎng)成分測定 灰分含量采用灼燒一稱重計算法（GB 5009.4-2010）進(jìn)行測定；水分含量采用直接干燥法（GB 5009.3-2010）進(jìn)行測定；總酸含量采用酸堿滴定法（GB/T 12456-2008）進(jìn)行測定；可溶性固形物含量采用折射儀法（GB/T 12295-1990）進(jìn)行測定；粗蛋白含量采用凱氏定氮法（GB 5009.5-2010）進(jìn)行測定。

1.3.2保健活性成分測定 總黃酮測定采用三氯化鋁與黃酮類物質(zhì)酚羥基結(jié)合成絡(luò)合物的分光光度計比色法，首先配制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后于420 nm波長處測定吸光值，總黃酮以蘆丁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，以確定樣品中的總黃酮含量（NY/T1295-2007）?？偵飰A測定采用分光光度計法，以鹽酸小檗堿為對照品測定總生物堿含量，首先配制鹽酸小檗堿標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后于421 nm波長處測定吸光值，總生物堿含量以鹽酸小檗堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，以確定樣品中的總生物堿含量（劉秀萍等，2011；程彬等，2015）。多酚測定采用福林酚法（Folin-Ciocalteu）測定，配制沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，于765 nm波長處測定吸光值，多酚含量由沒食子酸的質(zhì)量計，以確定樣品中的多酚含量（沈維治等，2014）。多糖測定采用多糖在硫酸作用下生成糖醛衍生物與苯酚反應(yīng)的比色法進(jìn)行測定，配制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，于490 nm波長處測定吸光值，多糖含量以葡萄糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，以確定樣品中的多糖含量（NY/T 1676-2008）。

1.4統(tǒng)計分析

采用SPSS 21.0和Excel 2007對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。營養(yǎng)品質(zhì)評價和保健品質(zhì)評價采用劉軍等（2011）的方法計算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值[U（X1）]，同時采用主成分分析和聚類分析對不同品種的桑枝營養(yǎng)和保健品質(zhì)進(jìn)行綜合評價（曾小玲等，2010）。

式中，Xj表示第j個指標(biāo)值，Xmin表示第j個綜合指標(biāo)的最小值，Xmax示第j個綜合指標(biāo)的最大值，Wj表示第j個綜合指標(biāo)的權(quán)重值，Pj為供試材料第廣個公因子的貢獻(xiàn)率，Di為供試材料的綜合評分值。

2結(jié)果與分析

2.112個桑樹品種桑枝的基本營養(yǎng)成分比較

2.1.1營養(yǎng)成分分析結(jié)果 由表1可知，12個桑樹品種桑枝的水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)和可溶性固形物含量及糖酸比存在不同程度的差異。桑枝水分含量介于72.543%-78.411%，平均值76.071%，變異系數(shù)2.590%；桑枝灰分含量介于4.938%-6.687%，平均值5.748%，變異系數(shù)8.825%；桑枝脂肪含量介于0.993%-2.116%，平均值1.453%，變異系數(shù)27.490%；桑枝蛋白質(zhì)含量介于4.675%-7.060%，平均值5.799%，變異系數(shù)13.254%；桑枝可溶性固形物含量介于0.368%-0.751%，平均值0.501%，變異系數(shù)18.801%；桑枝糖酸比介于1.521-2.408，平均值1.893，變異系數(shù)15.607%。

2.1.2營養(yǎng)成分的因子分析結(jié)果 營養(yǎng)成分作為桑枝品質(zhì)一個綜合指標(biāo)，可采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)值[U（Xj）]表示。由表2可知，各營養(yǎng)成分間存在不同程度的相關(guān)性，且個別指標(biāo)問存在顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）的相關(guān)性。其中，灰分與蛋白質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān)，可溶性固形物與蛋白質(zhì)、糖酸比呈顯著正相關(guān)。不同營養(yǎng)成分對品質(zhì)綜合評分所起的作用也不同，因此需綜合評價各營養(yǎng)成分對桑枝營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成的貢獻(xiàn)率。由表3可知，從6項營養(yǎng)成分指標(biāo)中提取兩個公因子（特征根>1.000），獲得各項營養(yǎng)指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率、累積方差貢獻(xiàn)率和因子載荷矩陣。兩個公因子的累積方差貢獻(xiàn)率為70.337%，其中，第一主成分絕對值較大的特征向量為灰分、蛋白質(zhì)和可溶性固形物3個指標(biāo)，起主要作用，方差貢獻(xiàn)率為40.417%；第二主成分絕對值較大的特征向量為糖酸比（起主要作用），方差貢獻(xiàn)率為29.920%。通過因子分析，得到各桑枝樣品營養(yǎng)品質(zhì)的公因子分值及相應(yīng)的公因子貢獻(xiàn)率，以公式（3）計算得出12個桑枝樣品的營養(yǎng)品質(zhì)綜合評分值（Di），其數(shù)值越大，表明桑枝營養(yǎng)綜合品質(zhì)越優(yōu)，詳細(xì)結(jié)果見表4。其中，以桂桑優(yōu)62的Di最高（2.309），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)；強桑1號次之；7862×94168的最低（-1.598），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最劣。

依據(jù)隸屬函數(shù)值[U（Xj）]，通過基于歐式距離的樣本進(jìn)行不同桑枝營養(yǎng)品質(zhì)性狀聚類分析，結(jié)果顯示，可將供試材料分為四大類（圖1）。第1類由桂桑優(yōu)62構(gòu)成，主要表現(xiàn)為蛋白質(zhì)、可溶性固形物和糖酸比較高，可用于食品加工和菜用；第Ⅱ類由強桑1號、農(nóng)桑14和果大10構(gòu)成，主要表現(xiàn)為脂肪、蛋白質(zhì)較高，可用于飼料加工；第Ⅲ類由桂桑優(yōu)12、試11×93251和7862×94168構(gòu)成，表現(xiàn)為水分、蛋白質(zhì)、可溶性固形物含量適中，可作為兼用備選品種；第Ⅳ類由桑特優(yōu)1號、粵桑11號、倫40、沙2×倫109和桑特優(yōu)2號構(gòu)成，主要表現(xiàn)為脂肪含量較低，灰分較低，糖酸比較高，可作為食品菜予以開發(fā)利用。

2.2 12個桑樹品種桑枝的生物活性成分比較

2.2.1生物活性成分分析結(jié)果 由表5可知，12個桑樹品種桑枝的黃酮、總生物堿、多酚和多糖存在不同程度的差異。桑枝黃酮含量介于0.705-2.704 mg/g，平均值1.235 mg/g，變異系數(shù)47.305%；桑枝總生物堿含量介于0.041-0.152 mg/g，平均值0.07 1 mg/g，變異系數(shù)42.793%；桑枝多酚含量介于1.918-6.987 mg/g，平均值3.497 mg/g，變異系數(shù)45.393%；桑枝多糖含量介于0.891-8.638 g/100 g，平均值3.858g/100 g，變異系數(shù)59.635%。

2.2.2生物活性成分的因子分析結(jié)果 由表6可知，各生物活性成分問存在不同程度的相關(guān)性，其中多糖與黃酮、多酚呈顯著相關(guān)。通過因子分析綜合評判桑枝的保健品質(zhì)，由表7可知，從4項保健成分指標(biāo)中提取1個公因子（特征根>1.000），獲得各項保健指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率、累積方差貢獻(xiàn)率和因子載荷矩陣。主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為55.827%，其中絕對值較大的特征向量為黃酮、多酚和多糖3個指標(biāo)，起主要作用。通過因子分析，得到各桑枝樣品保健品質(zhì)的公因子分值及相應(yīng)的公因子貢獻(xiàn)率，以公式（3）計算得出12個桑枝樣品的保健品質(zhì)綜合評分值（Di），數(shù)值越大，表明桑枝保健綜合品質(zhì)越優(yōu)，詳細(xì)結(jié)果見表8。其中，以粵桑11號的D最高（3.204），表明其保健品質(zhì)最優(yōu)；沙2×倫109次之；農(nóng)桑14的最低（-2.337），表明其保健品質(zhì)最劣。

依據(jù)隸屬函數(shù)值[U（Xj）]，通過基于歐式距離的樣本進(jìn)行不同桑枝保健品質(zhì)性狀聚類分析，結(jié)果顯示，也可將供試材料分為四大類（圖2）。第1類由粵桑11號構(gòu)成，表現(xiàn)為黃酮和多糖含量較高，可用于黃酮和多糖類兼用型保健產(chǎn)品的開發(fā)；第Ⅱ類由桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62和農(nóng)桑14構(gòu)成，表現(xiàn)為生物堿和多酚含量較高，可用于生物堿和多酚類兼用型保健產(chǎn)品的開發(fā)；第Ⅲ類由桑特優(yōu)2號和試11×93251構(gòu)成，表現(xiàn)為生物堿和黃酮含量較高，可用于生物堿和黃酮類兼用型保健產(chǎn)品的開發(fā)；第Ⅳ類由果大10、7862×94168、桑特優(yōu)1號、強桑1號、沙2×倫109和倫40構(gòu)成，表現(xiàn)為各生物活性成分含量適宜，可作為兼用備選品種予以開發(fā)利用。

3討論

在桑樹資源綜合利用中，以針對桑葉營養(yǎng)和保健功能的研究較廣泛。劉軍等（2011）以粗蛋白、可溶性糖和糖酸比為指標(biāo)，對不同桑葉品種進(jìn)行優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價。梁貴秋等（2015）對不同種桑葉品種的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，篩選出適合桑葉藥食用途的專用品種。至今，有關(guān)桑枝營養(yǎng)和保健功能評價的研究相對較少。本研究以廣西蠶區(qū)12個主栽優(yōu)良桑樹品種為對象，對其桑枝進(jìn)行營養(yǎng)成分（水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、糖酸比、可溶性固形物）和保健活性成分（總黃酮、總生物堿、多酚、多糖）檢測及對比分析，旨在揭示不同來源桑樹品種問存在的營養(yǎng)和保健功能差異，篩選出營養(yǎng)型或保健型開發(fā)利用的桑樹品種，推進(jìn)廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

在評價桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)時，采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)值[U（Xj）]表示營養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣性，并進(jìn)行因子分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12個桑樹樣品中以桂桑優(yōu)62的Di最高（2.309），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)；強桑1號次之；7862×94168的最低（-1.598），表明其營養(yǎng)品質(zhì)最劣；而聚類分析結(jié)果表明，供試的12個桑樹樣品可初步劃分為四大類：第1類由桂桑優(yōu)62構(gòu)成，可用于食品加工和菜用；第Ⅱ類由強桑1號、農(nóng)桑14和果大10構(gòu)成，可用于飼料加工；第Ⅲ類由桂桑優(yōu)12、試11×93251、7862×94168構(gòu)成，可作為兼用備選品種；第1V類由桑特優(yōu)1號、粵桑11號、倫40、沙2×倫109和桑特優(yōu)2號構(gòu)成，可作為菜用食品予以開發(fā)利用。在評價桑枝的保健品質(zhì)時，采用隸屬函數(shù)值[U（Xj）]衡量保健品質(zhì)的優(yōu)劣性，并進(jìn)行因子分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12個桑樹樣品中以以粵桑11號的D最高（3.204），表明其保健品質(zhì)最優(yōu)；沙2×倫109次之；農(nóng)桑14的最低（-2.337），表明其保健品質(zhì)最劣。對保健品質(zhì)性狀進(jìn)行聚類分析，亦可將供試的12個桑樹樣品初步劃分為四大類：第1類由粵桑11號構(gòu)成，可用于開發(fā)黃酮和多糖類兼用型保健產(chǎn)品；第Ⅱ類為桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62和農(nóng)桑14構(gòu)成，可用于開發(fā)生物堿和多酚類兼用型保健產(chǎn)品；第Ⅲ類由桑特優(yōu)2號和試11×93251構(gòu)成，可用于開發(fā)生物堿和黃酮類兼用型保健產(chǎn)品；第Ⅳ類由果大10、7862×94168、桑特優(yōu)1號、強桑1號、沙2×倫109和倫40構(gòu)成，可作為兼用備選品種予以開發(fā)利用?？梢姡芯糠治鰪V西不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健功能特性，可為選擇營養(yǎng)型或保健型的桑樹品種提供參考依據(jù)，從而促進(jìn)廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

4結(jié)論

依據(jù)桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)，可將廣西蠶區(qū)12個主栽優(yōu)良桑樹品種分別聚類分成四大類。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同桑樹品種桑枝的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)特性予以綜合開發(fā)利用，促進(jìn)廣西蠶區(qū)蠶桑產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。