李俊,傅曼琴,徐玉娟,吳繼軍,余元善,溫靖
(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州 510610)
金桔又名金橘、金柑、金彈、羅浮、牛奶桔等,為蕓香科金橘屬植物金橘Fortunella margarita(Lour.)Swingle 的果實(shí),是藥食兼用型水果,不僅清甜爽口,且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高,具有理氣、解郁、消食、開(kāi)胃、化痰、醒酒等功效,主治胸悶郁結(jié)、腹脘痞脹、食滯納呆、化痰止咳以及傷酒口渴等癥。金桔果皮富含黃酮類(lèi)活性物質(zhì)[1],其總黃酮含量顯著高于其他品種柑桔皮。金桔黃酮對(duì)羥基自由基(·OH)和超氧陰離子自由基(·O2-)均有良好的清除作用[2],還可通過(guò)修復(fù)胰島β細(xì)胞以及提高胰島β細(xì)胞分泌胰島素的能力來(lái)提高小鼠體內(nèi)胰島素的濃度,從而調(diào)節(jié)血糖和改善糖耐量[3]。金桔多酚具有抗氧化、抗病毒等多種藥理活性[4,5],亦可顯著降低高膽固醇癥的血漿總膽固醇,膽固醇及甘油三酯的含量[6]。金桔多糖通過(guò)提高血漿和組織中脂肪酶活性、降低膽固醇含量和増強(qiáng)抗氧化醇活性等途徑達(dá)到對(duì)高血脂癥大鼠的降血脂作用[7]。此外,金桔果實(shí)中含油率約為1~2%[8],油質(zhì)溫和,品質(zhì)為柑桔類(lèi)精油之最,是重要的化工原料、食用香精及日化香精。金桔精油可通過(guò)抑制p38 MAPK和NF-KB信號(hào)通路減輕脂多糖誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷[9]??傊鸾劬哂幸志?、抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)免疫、降脂及防治心腦血管疾病等多種功效,因此經(jīng)常攝食對(duì)提高免疫力、預(yù)防血栓及動(dòng)脈粥樣硬化等慢性病益處多多。
金桔多產(chǎn)于中國(guó)南方,廣東、廣西、臺(tái)灣、福建等省均有分布。廣西“融安金桔”為中國(guó)國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品,種植歷史悠久,作為融安縣傳統(tǒng)特產(chǎn)水果,素有"長(zhǎng)壽果"的美稱(chēng)。果表富有光澤,清香甜脆,油泡細(xì)密,含芳香油、維生素A、維生素C、磷、果膠及粗纖維等,風(fēng)味濃郁,入口化渣,甜蜜可口,品味佳。金桔成熟期為每年十月底至十二月初[10],采收期不同,其口感風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)亦不同,本研究以產(chǎn)自融安地區(qū)的兩個(gè)金桔品種(油皮金桔和脆皮金桔)的不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的金桔果實(shí)為研究對(duì)象,分析其果實(shí)性狀、理化特性及營(yíng)養(yǎng)活性成分等動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,以期為金桔的科學(xué)采收、質(zhì)量控制和進(jìn)一步精深加工提供理論依據(jù)。
油皮金桔和脆皮金桔均產(chǎn)自廣西融安縣大將鎮(zhèn),生長(zhǎng)期為2019年9月至12月,由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所徐玉娟研究員鑒定為油皮金桔和脆皮金桔。具體樣品編號(hào)如表1所示。
表1 供試樣品信息表Table 1 Summary of the samples harvested at different time
乙醇(分析純),中糧生化能源有限公司;乙腈,上海昊化化工有限公司;磷酸氫二銨,吳江市黎里東陽(yáng)助劑廠(chǎng);偏磷酸,南通天昊化工有限公司;Folin-Ciocalteu,廣州市齊云生物技術(shù)有限公司;無(wú)水碳酸鈉,亞硝酸鈉,氫氧化鈉,天津市褔晨化學(xué)試劑廠(chǎng);沒(méi)食子酸,甲醇(分析純),天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng);乙酸乙酯,南京化學(xué)試劑股份有限公司;甲醇(色譜純),天津市富宇精細(xì)化工有限公司;硝酸鋁,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;蘆丁,湖南奧馳生物科技有限公司。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH),二硫代蘇糖醇(TPTZ),2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS),日本東京化成工業(yè);6-羥基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox),美國(guó)Sigma公司。
電子天平ME204,pH計(jì),梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;G&GJJ1000型電子天平,常熟市雙杰測(cè)試儀器廠(chǎng);RFM340+全自動(dòng)臺(tái)式折光儀,桂寧(上海)實(shí)驗(yàn)器材有限公司超聲波清洗機(jī),上海之信儀器有限公司;UV1800型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),日本津島公司;JW-1042低速大容量離心機(jī),安徽嘉文儀器裝備有限公司;HWS-24型電熱恒溫水浴鍋,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,東京理化器械株式會(huì)社;高效液相色譜儀,日本津島公司;Tecan Infinite F200/M200型多功能酶標(biāo)儀,瑞士TECAN集團(tuán)公司。
1.4.1 果實(shí)理化性狀
單果重、果籽占比、出汁率用電子天平測(cè)定;果汁pH值用pH計(jì)測(cè)定,可溶性固形物含量用折光儀測(cè)定,可滴定酸含量采用Na OH中和滴定法測(cè)定。
1.4.2 總酚、總黃酮含量的測(cè)定[11]
總酚含量采用福林酚法進(jìn)行測(cè)定:分別取樣液1 mL,加入1 mL的福林-酚試劑,用7.5%的Na2CO3水溶液定容至25 mL,混勻后在室溫下暗處?kù)o置2 h后,取上清液,分光光度計(jì)在700 nm處測(cè)定其吸光度。以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程如下,結(jié)果以沒(méi)食子酸當(dāng)量(mg GE/g)表示:
y=31.285x-0.0535,R2=0.9928
總黃酮含量采用改良的比色法進(jìn)行測(cè)定:分別取樣液1 mL,加入5%的NaNO2溶液1 mL,混勻,5 min后加入10%的Al(NO3)3水溶液1 mL,5 min后加入0.04 g/mL NaOH水溶液10 mL并混勻,用去離子水定容至25 mL,充分混勻,靜置15 min后,取上清液在510 nm處測(cè)定吸光度。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程如下,結(jié)果以蘆丁當(dāng)量(mg RE/g)表示:
1.4.3 主要糖分含量的測(cè)定[12]
采用高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定,包括果糖、葡萄糖和蔗糖。色譜柱為Shodex Asahipak NH2P-50 4E(4.6 mm×250 mm),檢測(cè)器為蒸發(fā)光(ELSD)檢測(cè)器,柱溫40 ℃,漂移管溫度為50 ℃,流動(dòng)相為70%乙腈,流速1 mL/min,進(jìn)樣量為10 μL。
表2 三種糖類(lèi)化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Table 2 The standard curves for three carbohydrate compounds
1.4.4 主要有機(jī)酸含量測(cè)定[12]
采用HPLC法進(jìn)行測(cè)定,包括抗壞血酸、蘋(píng)果酸和草酸。色譜條件:C18色譜柱(4.6×250 mm,5 μm),柱溫30 ℃;二極管陣列檢測(cè)器(PDA),檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm;流動(dòng)相:0.1%的(NH4)2HPO4,調(diào)節(jié)pH值2.7;流速:1 mL/min;進(jìn)樣量:10 μL。
表3 三種有機(jī)酸類(lèi)化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Table 3 The standard curves for three organic acids
1.4.5 主要黃酮類(lèi)物質(zhì)含量測(cè)定[13]
采用HPLC法進(jìn)行測(cè)定。色譜條件:C18色譜柱(4.6×250 mm,5 μm),柱溫30 ℃;二極管陣列檢測(cè)器(PDA),流動(dòng)相:1%甲酸(A),甲醇(B);0~10 min,10% A,90%B;10~14 min,30% A,70% B;14~15 min,50% A,50% B;15~20 min, 90% A,10% B;檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm;流速:0.8 mL/min;進(jìn)樣量:10 μL。
表4 三種黃酮類(lèi)化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Table 4 Standard curves for three flavonoids
1.4.6 總抗氧化能力測(cè)定
表5 三種抗氧化檢測(cè)方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Table 5 Standard curves for three antioxidant detection methods
分別采用DPPH、FRAP和ABTS方法測(cè)定金桔果實(shí)的Trolox等效抗氧化能力。
DPPH法:參照Barreca等[14]的方法,稍作改動(dòng)。50 μL待測(cè)液加150 μM DPPH甲醇溶液,室溫避光反應(yīng)20 min,用酶標(biāo)儀測(cè)定波長(zhǎng)517 nm處的吸光度,以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)品,測(cè)定不同濃度的Trolox對(duì)DPPH自由基的清除率,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。結(jié)果以Trolox當(dāng)量表示(mmol TE/g)。
FRAP法:參照Hamrouni-Sellami等[15]的方法,稍加改動(dòng)。20 μL待測(cè)液加180 μL FRAP反應(yīng)液(10 mM TPTZ,20 mM FeCl3),反應(yīng)30 min,測(cè)定593 nm處吸光值。以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)品,測(cè)定不同濃度的Trolox對(duì)鐵離子的還原力,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。結(jié)果以Trolox當(dāng)量表示(mmol TE/g)。
ABTS法:參照J(rèn)imenez-Zamora等[16]的方法,稍加改動(dòng)。將7.4 mM的ABTS溶液和2.6 mM的過(guò)硫酸鉀溶液1:1混合,在室溫、避光的條件下靜置過(guò)夜,形成ABTS儲(chǔ)備液。使用前用無(wú)水乙醇稀釋至734 nm波長(zhǎng)處吸光度為0.7±0.02。取適當(dāng)稀釋后的待測(cè)樣品10 μL,加入190 μL ABTS溶液,室溫條件下避光反應(yīng)6 min,測(cè)定波長(zhǎng)734 nm處吸光度。以Trolox為標(biāo)準(zhǔn)品,測(cè)定不同濃度的Trolox對(duì)ABTS+·的清除率,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),結(jié)果以Trolox當(dāng)量表示(mmol TE/g)。
所有試驗(yàn)重復(fù)三次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,所有統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 20.0進(jìn)行。采用單因素方差分析(ANOVA)和Tukey檢驗(yàn)對(duì)同一品種不同采收期的金桔果實(shí)進(jìn)行多重比較。并進(jìn)行t檢驗(yàn),比較不同品種在同一采收期的差異,p<0.05。
圖1 金桔不同生長(zhǎng)期間果實(shí)理化性狀Fig.1 The fruit physicochemical properties of kumquat during different growth periods
成熟后的油皮金桔油包多、籽大,口感甜味一般、稍顯辛澀,麻嘴;而脆皮金桔幾乎無(wú)油包,少籽或無(wú)籽,吃起來(lái)純甜無(wú)辣味。不同采收期間兩種金桔的單果重、果籽占比、出汁率、pH值、可溶性固形物、可滴定算以及糖酸比等果實(shí)性狀比較如圖1所示。
兩種金桔隨生長(zhǎng)期的延長(zhǎng),單果重逐漸增大,但是兩種金桔之間無(wú)顯著性差異;成熟的油皮金桔的果籽質(zhì)量占整果的2.38%,顯著高于脆皮金桔;出汁率顯著上升,生長(zhǎng)后期,脆皮金桔的出汁率顯著高于油皮金桔;9~12月期間,脆皮金桔的pH值、可溶性固形物以及糖酸比均顯著高于油皮金桔,但二者可滴定酸含量無(wú)顯著性差異。
糖、酸含量及其配比是影響果實(shí)風(fēng)味的重要指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn),低糖高酸的果實(shí)風(fēng)味過(guò)酸,而高糖低酸的果實(shí)風(fēng)味清甜卻寡淡,都不適宜作為鮮食。有研究發(fā)現(xiàn),在蘋(píng)果中果實(shí)糖酸比和含糖量無(wú)關(guān),主要取決于含酸量,含酸量在0.2%~0.5%的品種,甜酸適宜,鮮食品質(zhì)好[17]。本研究中,金桔的可溶性固形物含量、糖酸比隨生長(zhǎng)期延長(zhǎng)而上升,可滴定酸含量顯著下降,完全成熟后脆皮金桔的糖酸比(130.69)顯著高于油皮金桔(99.00),這也是脆皮金桔比油皮金桔口感較甜的原因。
采用高效液相色譜法從金桔果汁中檢測(cè)到三種主要糖類(lèi)化合物,果糖、葡萄糖和蔗糖,用外標(biāo)法進(jìn)行糖組分的定量分析,三種糖均隨生長(zhǎng)期延長(zhǎng)而積累,但是增長(zhǎng)幅度不一致,9~12月期間,油皮金桔的果糖含量一直在增加,葡萄糖和蔗糖只在早期增長(zhǎng)較快,后期11~12月其含量無(wú)顯著增加;而脆皮金桔的三種糖類(lèi)均在早期迅速積累,后期無(wú)顯著變化。至成熟末期,油皮金桔的果糖、葡萄糖和蔗糖含量分別為9月時(shí)的4.46倍、2.62倍和2.32倍,脆皮金桔分別增長(zhǎng)至6.25倍、4.90倍和2.19倍,積累最多的是果糖,其次是葡萄糖,蔗糖含量最低,且脆皮金桔的三種糖含量均顯著高于油皮金桔。據(jù)報(bào)道,梨的成熟果實(shí)中積累的可溶性糖為葡萄糖和果糖,在果實(shí)迅速生長(zhǎng)期也是葡萄糖和果糖的迅速積累期[18]。
表6 油皮金桔和脆皮金桔不同生長(zhǎng)期間果實(shí)主要糖分含量變化(mg/g)Table 6 The changes of main sugar content of kumquat fruit during different growth periods (mg/g)
表7 油皮金桔和脆皮金桔不同生長(zhǎng)期間果實(shí)主要有機(jī)酸含量變化(mg/g)Table 7 The changes of main organic acid content of kumquat fruit during different growth periods (mg/g)
采用高效液相色譜法從金桔果汁中檢測(cè)到三種主要有機(jī)酸,抗壞血酸、蘋(píng)果酸和草酸。其中抗壞血酸含量隨生長(zhǎng)期延長(zhǎng)先上升后下降,10月份采收的金桔抗壞血酸含量達(dá)到峰值,且油皮金桔(48.23 mg/g)顯著高于脆皮金桔(23.20 mg/g);蘋(píng)果酸和草酸含量均隨生長(zhǎng)期延長(zhǎng)而下降,下降幅度最大的為油皮金桔的草酸含量從9月份的6.62 mg/g下降至1.65 mg/g,脆皮金桔的蘋(píng)果酸和草酸含量均顯著高于油皮金桔。在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,果實(shí)中的有機(jī)酸一方面作為代謝底物用于氨基酸、酯類(lèi)、醇類(lèi)以及醛類(lèi)等物質(zhì)的形成,另一方面也是三羧酸循環(huán)過(guò)程的重要中間產(chǎn)物和能量物質(zhì),因此果實(shí)的成熟過(guò)程中有機(jī)酸起到了重要作用,蘋(píng)果中的有機(jī)酸含量隨果實(shí)的成熟亦逐漸下降[19]。
圖2 三個(gè)主要黃酮類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structure of three main flavonoids
金桔生長(zhǎng)期間,總黃酮含量逐漸下降,如圖3a所示從9月至12月,油皮金桔的總黃酮含量從3.45 mg RE/g下降至1.21 mg RE/g,脆皮金桔從2.14 mg RE/g下降至0.76 mg RE/g。成熟前期9~10月,油皮金桔的總黃酮含量顯著高于脆皮金桔(p<0.05),而到成熟后期11~12月,兩者無(wú)顯著性差異(p>0.05)。
圖3 金桔不同生長(zhǎng)期間果實(shí)黃酮含量變化Fig3. The changes of flavonoids content in kumquat fruit during different growth periods
采用高效液相色譜法從總黃酮中檢測(cè)到3個(gè)主峰,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照并結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道,分別鑒定為金柑苷[20]、橙皮苷[21]和蘆丁[22],結(jié)構(gòu)圖如圖2,采用外標(biāo)法對(duì)其進(jìn)行定量分析,結(jié)果表明兩種金桔果實(shí)中,橙皮苷含量最高(516.24~767.45 μg/g),遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他2個(gè)化合物(金柑苷18.71~38.56 μg/g,蘆丁41.69~84.97μg/g)。從圖3b~d可以看出,9~12月期間,金柑苷的含量呈上升趨勢(shì),而橙皮苷和蘆丁含量顯著下降。9~11月期間,油皮金桔和脆皮金桔的金柑苷含量無(wú)顯著差異,到成熟后期12月,油皮金桔的金柑苷含量顯著高于脆皮金桔;10月份油皮金桔的橙皮苷含量顯著高于脆皮金桔,其他月份則無(wú)顯著差異;9月份兩者的蘆丁含量無(wú)顯著差異,而隨著果實(shí)的成熟,10~12月期間,脆皮金桔的蘆丁含量均顯著高于油皮金桔??傮w上,金桔果實(shí)生長(zhǎng)期間總黃酮含量下降,Barreca等報(bào)道未成熟的金桔汁總黃酮含量是成熟金桔汁的3倍,與本文結(jié)果一致[2];在酸橙果實(shí)生長(zhǎng)過(guò)程中,總黃酮含量下降,但是其中有些化合物如野漆樹(shù)苷、橙皮苷等含量上升,蘆丁、柚皮苷等含量下降[23]。說(shuō)明果實(shí)成熟期間,黃酮類(lèi)物質(zhì)發(fā)生著轉(zhuǎn)化積累或者降解,具體生物合成機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
如圖4a所示,9月至12月期間,油皮金桔和脆皮金桔的總酚含量均顯著下降,且油皮金桔的總酚含量始終高于脆皮金桔,油皮金桔總酚從5.12下降至3.23 mg GAE/g,脆皮金桔從3.47下降至1.69 mg GAE/g。酚類(lèi)物質(zhì)是果實(shí)抗氧化能力的主要因素,有研究報(bào)道了抗氧化能力與總酚含量之間的相關(guān)性[24,25]。測(cè)定天然產(chǎn)物體外抗氧化活性的方法有多種,如FRAP、DPPH、ABTS、ORAC法等,然而,由于植物化學(xué)組成的復(fù)雜以及氧化過(guò)程的復(fù)雜性,抗氧化活性可能是不同機(jī)制的結(jié)果,如抑制過(guò)氧化物的分解,中斷連續(xù)的脫氫反應(yīng),阻止清除自由基、還原能力或者結(jié)合過(guò)渡金屬離子催化劑,因此,僅用一種方法無(wú)法全面評(píng)估植物提取物的抗氧化活性[26,27]。本研究采用FRAP、DPPH和ABTS法測(cè)定金桔果實(shí)總酚的抗氧化活性,結(jié)果表明其抗氧化活性亦顯著下降(圖4b~d),且油皮金桔的FRAP值(1.52~3.66 mmol TE/g)、DPPH值(4.05~6.02 mmol TE/g)和ABTS值(1.36~2.59 mmol TE/g)分別高于脆皮金桔(0.29~2.07 mmol TE/g,2.69~4.40 mmol TE/g和0.52~1.66 mmol TE/g)。該趨勢(shì)與文獻(xiàn)報(bào)道一致,未成熟金桔果實(shí)中的黃酮類(lèi)化合物對(duì)DPPH·(約79%)和ABTS·+(約93%)的抗氧化作用貢獻(xiàn)最大,而成熟的金桔總酚、總黃酮含量?jī)H為未成熟金桔的三分之一左右[2]。差異(p<0.05)。
本研究結(jié)果表明,從9月到12月,金桔的單果重、出汁率、pH值、可溶性固形物和糖酸比等理化指標(biāo)上升,果籽率和可滴定酸含量下降,油皮金桔和脆皮金桔的成熟單果重、可滴定酸含量均無(wú)顯著差異,油皮金桔的果籽率顯著高于脆皮金桔,而其出汁率、果汁pH值、可溶性固形物以及糖酸比顯著低于脆皮金桔;金桔果實(shí)的主要糖組分為果糖、葡萄糖和蔗糖,三者含量均增加至9月份的2倍以上,完全成熟時(shí),脆皮金桔的三種糖含量均顯著高于油皮金桔;主要有機(jī)酸為抗壞血酸、蘋(píng)果酸和草酸,其中抗壞血酸含量先上升后下降,而蘋(píng)果酸和草酸含量一直下降,且抗壞血酸含量油皮>脆皮金桔,而草酸含量油皮<脆皮金桔;金桔的總黃酮含量呈下降趨勢(shì),9~10月,總黃酮含量油皮金桔>脆皮金桔,后期二者無(wú)顯著差異;主要黃酮組分為金桔柑、橙皮苷和蘆丁,其中金桔苷含量上升,而后兩個(gè)化合物含量下降,成熟后期,金桔苷含量油皮>脆皮金桔,蘆丁含量油皮<脆皮,二者橙皮苷含量無(wú)顯著差異;總酚含量下降,油皮金桔的總酚含量和總抗氧化活性均顯著高于脆皮金桔。綜上所述,通過(guò)本研究明確了9~12月期間,金桔果實(shí)的理化性狀以及活性成分的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,探明了油皮金桔和脆皮金桔的兩個(gè)品種在不同時(shí)期的特點(diǎn),為兩種金桔的科學(xué)采收、質(zhì)量控制和進(jìn)一步精深加工提供了理論依據(jù)。