宋彪，徐凱悅，王曉華，郭九信，吳良泉，蘇達

蜜柚果實不同空間部位植酸及礦質(zhì)營養(yǎng)有效性的分布特征

宋彪1,2,3，徐凱悅2,3，王曉華2,3，郭九信2,3，吳良泉2,3，蘇達1,3

1福建農(nóng)林大學農(nóng)學院/作物遺傳育種與綜合利用教育部重點實驗室，福州 350002；2福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院，福州 350002；3福建農(nóng)林大學國際鎂營養(yǎng)研究所，福州 350002

【】明確植酸（PA）、礦質(zhì)元素含量及其有效性在蜜柚果實中的空間分布特征，為蜜柚礦質(zhì)營養(yǎng)的生物強化以及果實綜合營養(yǎng)評價提供理論參考。以平和蜜柚產(chǎn)區(qū)5個代表性蜜柚品種（白肉蜜柚、黃金蜜柚、紅肉蜜柚、三紅蜜柚、紅棉蜜柚）為供試材料，將成熟期蜜柚果實從外到內(nèi)細分為黃皮層、白皮層、囊衣和果肉，分別利用鐵沉淀法、ICP-MS（Inductively coupled plasma mass spectrometry）、PA與礦質(zhì)元素的摩爾比，分析蜜柚果實不同空間區(qū)位的PA、礦質(zhì)營養(yǎng)的含量及其有效性；并在此基礎(chǔ)上利用三元模型模擬鋅在人體腸道內(nèi)的有效吸收。蜜柚果實中，磷組分（磷、無機磷）以果肉中含量最高，但PA含量最低。PA含量從外到內(nèi)總體表現(xiàn)為持續(xù)降低的趨勢（黃皮層＞白皮層＞囊衣＞果肉）。果肉中植酸磷（PAP）含量僅占總磷的4%，而果皮為30%。此外，果肉中PA表現(xiàn)出顯著的基因型差異。不同蜜柚品種果肉中PA含量以紅肉蜜柚最高，三紅蜜柚和白肉蜜柚最低，最大相差2.6倍。而果肉中磷和無機磷在不同蜜柚品種之間差異不顯著。從礦質(zhì)元素的分布角度看，果皮（黃皮層、白皮層和囊衣）中鈣（Ca）的含量較高，果肉中磷的含量較高，而鐵（Fe）在果皮不同部位均顯著高于果肉，且以在黃皮層和果肉中變異最大。受蜜柚果實不同部位PA和礦質(zhì)元素含量的共同影響，黃皮層中的[PA]/[Mg]和[PA]/[Fe]最高，白皮層中[PA]/[Zn]和[PA]/[Mn]最高，而果肉中[PA]/[Ca]最高。此外，果肉中礦質(zhì)元素的有效性也表現(xiàn)出顯著的基因型差異。黃金蜜柚的[PA]/[Fe]是紅棉蜜柚的將近6倍。紅棉蜜柚的[PA]/[Zn]是白肉蜜柚和三紅蜜柚的3.6倍。5個供試蜜柚品種中，三紅蜜柚和白肉蜜柚屬低PA、高礦質(zhì)元素有效性品種。蜜柚果實的PA、礦質(zhì)元素及其有效性在不同蜜柚品種之間，以及果實不同空間部位均存在顯著差異。果肉中磷主要以無機磷的形態(tài)存在，而非PA。推測果肉的低PA背景對礦質(zhì)元素的抑制效應相對有限。而果皮中（黃皮層、白皮層）PA含量相對較高，在果皮深加工過程中需注意其礦質(zhì)元素的有效發(fā)揮。

蜜柚；植酸；果實營養(yǎng)；礦質(zhì)元素有效性；品質(zhì)

0 引言

【研究意義】我國是蜜柚的起源、栽培和遺傳變異中心，擁有豐富的種質(zhì)資源[1]。相較于其他柑橘類果實（如橘子和香櫞）而言，蜜柚具有果形大、果皮厚、易保存、維生素含量高、風味獨特等特點。近年來，平和縣琯溪蜜柚的產(chǎn)量逐年上升，種植面積已近4.67×104hm2[2-3]。在農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效和可持續(xù)發(fā)展的背景下，進一步促進蜜柚果實優(yōu)質(zhì)化，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新目標?！厩叭搜芯窟M展】前人關(guān)于柑橘屬果實的品質(zhì)性狀已有較多研究，主要集中在果肉品質(zhì)的基礎(chǔ)參數(shù)（糖、有機酸、膳食纖維、果膠、維生素和氨基酸等）、初級和次級代謝物中的有益組分、生物活性物質(zhì)譜（酚類、類黃酮、類胡蘿卜素和抗壞血酸）等方面[1,4-7]。臨床試驗和流行病學研究表明，柑橘類果實中生化活性物質(zhì)的組分、含量及比例與其抗氧化特性密切相關(guān)。這些抗氧化物質(zhì)通過抗脂質(zhì)過氧化和消除氧自由基在預防基礎(chǔ)代謝疾病過程中發(fā)揮作用[8-9]。此外，柑橘類果實的果皮也富含人體健康有益的成分，通常比果肉組織更有效[10-11]。果皮中的礦質(zhì)元素如鈣等，除參與細胞壁組成及維持果實緊實度外，還作為信號調(diào)控因子參與蜜柚成熟和貯藏過程中的生理調(diào)控[12]。這也意味著蜜柚果實中礦質(zhì)元素的合成和積累除與果實品質(zhì)密切相關(guān)外，對果實的成熟、采后貯藏也有一定的影響。蜜柚果實中的礦質(zhì)營養(yǎng)除決定果樹的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成外，也是評價其品質(zhì)的重要參量[13]。蜜柚果實以鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）的含量最為豐富[14]。傳統(tǒng)飲食結(jié)構(gòu)中增加柑橘類水果攝入，可顯著改善以精淀粉為主食的人群的礦質(zhì)營養(yǎng)。然而，礦質(zhì)元素在人體內(nèi)的有效性（即真正被人體有效吸收的部分），除與果實中礦質(zhì)元素的含量直接相關(guān)外，同時還受到果實中其他組分，如植酸（- inositol-1,2,3,4,5,6-hexaphosphoric acid，PA）、多酚或果膠等的影響。禾谷類作物、豆科、油料作物籽粒中的PA積累水平、組成形態(tài)（如不同價位磷酸肌醇）、生理代謝以及環(huán)境調(diào)控效應已被廣泛報道[15-17]?！颈狙芯壳腥朦c】蜜柚果實中的PA濃度處于什么范圍，PA如何影響蜜柚果實中礦質(zhì)元素的有效性等，尚未見相關(guān)報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究選用平和蜜柚產(chǎn)區(qū)5個代表性蜜柚品種，即白肉蜜柚（傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)品種）、紅肉蜜柚和三紅蜜柚（特色品種）、黃金蜜柚和紅棉蜜柚（普通品種），擬在明確蜜柚果實不同部位（黃皮層、白皮層、囊衣、果肉）中PA、礦質(zhì)營養(yǎng)含量的基礎(chǔ)上，進一步對礦質(zhì)元素有效性的空間分布特征進行研究。相關(guān)結(jié)果為蜜柚礦質(zhì)營養(yǎng)的生物強化、蜜柚品質(zhì)資源篩選和功能食品開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地為福建省漳州市平和縣蜜柚試驗區(qū)。供試5個蜜柚品種（白肉蜜柚、黃金蜜柚、紅肉蜜柚、三紅蜜柚、紅棉蜜柚）的果皮和果肉顏色存在顯著差異，但單果重等基本外觀指標相近（圖1-A）。

1.2 取樣方法

每個品種設(shè)3個種植小區(qū)，生育期內(nèi)統(tǒng)一施肥及田間管理。2019年10月中下旬于果實成熟時統(tǒng)一采集樣果。具體取樣標準如下：每個小區(qū)內(nèi)隨機選擇長勢相近的2株果樹，固定樹位取樣（統(tǒng)一選樹冠外圍中上部成熟度、大小、果皮顏色一致且無損傷的蜜柚果實，即5個品種×3個小區(qū)×2個重復）。樣品取回實驗室當天，先用自來水洗凈，再用去離子水潤洗3次。每個果實縱切，取1/4果實并細分為黃皮層、白皮層、囊衣和果肉（圖1-B）。每個小區(qū)的2個蜜柚果實各部位分別等量混勻后歸為一個重復。用于測定PA和礦質(zhì)元素的各組織樣品切小塊后先105℃殺青30 min，然后在80℃的烘箱內(nèi)烘干至恒重。烘干后的樣品粉碎成均質(zhì)后過40目孔篩，并置于干燥器中用于隨后的生化分析。取樣、處理及分析過程中所用玻璃器具需預先在30%的HNO3里浸泡。試驗過程全程避免手、金屬或玻璃等試驗材料可能造成的污染。

a：白肉蜜柚，b：黃金蜜柚，c：紅肉蜜柚，d：三紅蜜柚，e：紅棉蜜柚

1.3 分析和測定方法

可食率計算方法為：可食率=食用果肉重/單果重×100%；

果皮厚度、縱徑與橫徑用游標卡尺測量，并根據(jù)縱徑與橫徑的比值計算果形指數(shù)；

可溶性固形物含量（%）用便攜式折射計測定（型號為Instrutherm, model RT-30 ATC）；

可滴定酸（%）測定采用NaOH中和滴定法；

Vc含量（mg·kg-1）用2,6-二氯酚靛酚氧化還原法測定；

用ICP-MS測定礦質(zhì)元素Ca、Mg、Fe、Zn和Mn含量[18]；

P組分主要分析P（總磷）、PA（植酸）、PAP（植酸磷）和Pi（無機磷）含量，其中P含量測定采用ICP-MS，具體參考文獻[18]，PA和Pi含量測定采用分光光度法，具體參考文獻[19]；PAP含量為=PA×0.2818，并在此基礎(chǔ)上計算PAP/P和Pi/P。

礦質(zhì)元素的有效性以PA與礦質(zhì)元素的摩爾比來表示[20]。

此外，鋅的有效性（TAZ，mg Zn?d-1）同時還參照MILLER等[21]的三元模型進行分析：

式中，每日攝入鋅的生物有效性（TAZ，mg Zn?d-1），即有效鋅指數(shù)，將根據(jù)每日膳食中植酸（TDP，mmol PA?d-1）和鋅（TDZ，mmol Zn?d-1）的含量擬合后獲得。與腸內(nèi)鋅穩(wěn)態(tài)和生物利用率相關(guān)的3個常數(shù)為MAX（最大鋅吸收）＝0.091；K（Zn受體結(jié)合反應的平衡解離常數(shù)）＝0.680；（Zn和PA結(jié)合反應的平衡解離常數(shù)）=0.033。以一天食用一個蜜柚作為Zn和PA的唯一來源（即果肉干重150 g為計）。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)最終結(jié)果以平均數(shù)±標準差表示。使用Microsoft Excel 2019對數(shù)據(jù)進行整理和計算，同時運用IBM SPSS Statistics 21對數(shù)據(jù)進行方差分析、相關(guān)性分析和聚類分析（Tukey’s test（<0.05）；Pearson’s correlation；Wards（square Euclidian distance）），并用RStudio繪制相關(guān)性圖。

2 結(jié)果

2.1 不同蜜柚果實的外觀性狀和基本品質(zhì)性狀

外觀性狀中，單果重、橫縱比（果實、果肉）、果形指數(shù)、含水率（果皮、果肉）在供試蜜柚品種之間差異均不顯著。紅棉蜜柚的果皮重低、果皮厚度小，可食率較高。紅肉蜜柚的果皮厚度最高，對應的可食率最低。白肉蜜柚、黃金蜜柚和三紅蜜柚的果皮厚度、可食率相對較低（表1）。

基本品質(zhì)性狀中，可溶性固形物、可滴定酸、Vc、固酸比在不同蜜柚品種中均存在顯著差異。其中三紅蜜柚、黃金蜜柚的可滴定酸相對較低，固酸比相對較高。白肉蜜柚、紅肉蜜柚和紅棉蜜柚呈現(xiàn)相反的變化趨勢。紅棉蜜柚果肉中的Vc含量相對較低。

同行不同小寫字母表示不同品種差異顯著（< 0.05）Different lowercase letters in the same line indicate significant difference (< 0.05)

2.2 蜜柚果實中磷組分（P、PA、Pi）的空間分布

從P組分在果實不同部位的豐度來看，P、Pi和Pi/P在果肉中含量最高。PA和PAP/P在黃皮層含量最高，在果肉中含量最低，總體從外（黃皮層）到內(nèi)（果肉）表現(xiàn)為持續(xù)性降低的趨勢。

從變異系數(shù)角度，總體表現(xiàn)為P、Pi以及Pi/P的變異系數(shù)在果皮（黃皮層、白皮層、囊衣）中相對較高，而在果肉中相對較低，這與PA和PA/P的分布規(guī)律相反。具體表現(xiàn)為P在黃皮層中變異最大，Pi和Pi/P在囊衣中變異最大，PA和PA/P在果肉中變異最大。從P組分在果實不同部位的變異系數(shù)角度看，PA或PA/P在果實不同部位中的變異均較大，而P或Pi在不同部位的變異均最小。

果皮（黃皮層、白皮層和囊衣）中P組分含量及比例在不同品種之間的差異均達到顯著水平（白皮層中的Pi和Pi/P除外）。果肉中，PA和PA/P表現(xiàn)出顯著的基因型差異，而P、Pi、Pi/P在不同蜜柚品種之間的差異不顯著。其中不同蜜柚品種果肉中PA含量為0.14—0.37 g·kg-1，以紅肉蜜柚最高，三紅蜜柚和白肉蜜柚最低，最大相差2.6倍；PAP/P為2.55%—6.09%，以黃金蜜柚和紅肉蜜柚最高，白肉蜜柚和三紅蜜柚最低，總體趨勢與不同品種間PA變化相似（表2）。

表2 5種蜜柚果實中磷組分的空間分布（DW）

同一部位中同列不同小寫字母表示不同品種差異達到顯著水平（<0.05）。下同

Means followed by different letters in the same fruit location are signi?cantly different (<0.05). The same as below

2.3 蜜柚果實中礦質(zhì)元素的空間分布

從果實不同部位礦質(zhì)元素的豐度來看，果皮表現(xiàn)為Ca＞Mg＞P＞Fe＞Zn＞Mn（僅黃皮層中Mn＞Zn）。果肉中，P＞Ca＞Mg＞Fe＞Zn＞Mn。從礦質(zhì)元素在果實不同部位的濃度來看，P在果肉中濃度較高，而Ca、Mg、Fe和Mn在不同果皮空間（黃皮層，白皮層和囊衣）中的濃度均顯著高于果肉。進一步對不同部位的果皮進行分析，Ca、Mg和Mn在外果皮層分布較多（黃皮層＞囊衣＞白皮層），而Fe表現(xiàn)為囊衣＞白皮層＞黃皮層。Zn在果實中的分布表現(xiàn)為黃皮層＞果肉，而果皮其他部位（白皮層和囊衣）小于果肉。

從礦質(zhì)元素在果實不同空間部位的變異系數(shù)角度看，P、Mg在黃皮層中變異最大，在果肉和囊衣中變異最小。Fe在果肉中變異最大，在囊衣中變異最小。Zn和Mn在白皮層中變異最大，在黃皮層中變異最小。從同一部位不同礦質(zhì)元素含量的變異系數(shù)角度看，微量元素（Zn、Fe、Mn）的變異程度總體高于大量/中量元素（P、Ca、Mg）（黃皮層中的Zn和Mn除外）。其中，黃皮層和果肉中變異最大的是Fe，變異最小的是Mg和P。白皮層和囊衣中變異最大的是Zn，最小的是P、Mg（白皮層）和Ca、Mg（囊衣）。

果皮中（黃皮層、白皮層和囊衣）礦質(zhì)元素含量在不同品種之間的差異均達到顯著水平。而果肉中P和Mn含量的差異不顯著。分析可食部位果肉礦質(zhì)元素含量可知，P含量為1.59—1.70 g·kg-1。Ca含量為0.76—1.02 g·kg-1，以黃金蜜柚顯著高于其他蜜柚品種。Mg含量為0.64—0.71 g·kg-1，以黃金蜜柚和紅肉蜜柚顯著高于三紅蜜柚。Fe含量為15.9—76.7 mg·kg-1，以紅棉蜜柚最高，黃金蜜柚最低，兩者相差近4.8倍。Zn含量為3.90—9.85 mg·kg-1，平均含量僅為Fe含量的1/4，以紅肉蜜柚和三紅蜜柚最高，紅棉蜜柚最低，兩者相差2.5倍。Mn的含量為1.91—2.58 mg·kg-1（表3）。

2.4 蜜柚果實中礦質(zhì)元素的有效性的空間分布

在明確蜜柚果實不同空間部位PA和礦質(zhì)元素含量的基礎(chǔ)上，進一步對果實不同部位礦質(zhì)元素的有效性進行分析（有效性用PA和礦質(zhì)元素的摩爾比表示）（表4）。

各礦質(zhì)元素的摩爾比在果實不同部位的結(jié)果表明，[PA]/[Ca]最高的是果肉，最低的是囊衣；[PA]/[Mg]最高的是黃皮層，最低的是果肉；[PA]/[Fe]最高的是黃皮層，最低的是囊衣；[PA]/[Zn]最高的是白皮層，最低的是果肉；[PA]/[Mn]最高的是白皮層，最低的是囊衣。具體在可食部位的果肉中，不同礦質(zhì)元素的摩爾比在不同蜜柚品種中均表現(xiàn)出顯著的基因型差異。其中[PA]/[Ca]為10.2×10-3—27.3×10-3；[PA]/[Mg]為9.6×10-3—19.2×10-3，以紅肉蜜柚最高，白肉蜜柚最低。[PA]/[Fe]為0.26—1.57，以黃金蜜柚最高，紅棉蜜柚最低，最高相差近6倍。[PA]/[Zn]為1.65—5.86，TAZ為2.86—8.09。兩種表征鋅有效性的結(jié)果一致，均以紅棉蜜柚鋅的有效性最低，白肉蜜柚和三紅蜜柚鋅的有效性最高（表4，圖2）。[PA]/[Mn]為6.28—14.56，以黃金蜜柚和紅肉蜜柚顯著高于其他蜜柚品種。

不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05） Different lowercase letters indicate signi?cant difference (P<0.05)

表3 5種蜜柚果實中礦質(zhì)元素的空間分布（DW）

從摩爾比在果實不同部位的變異系數(shù)角度看，[PA]/[Ca]和[PA]/[Mg]在果肉中變異最大，在黃皮層（[PA]/[Ca]）和白皮層（[PA]/[Mg]）中變異最小。[PA]/[Fe]和[PA]/[Mn]在白皮層中變異最大，在囊衣中變異最小。[PA]/[Zn]在囊衣中變異最大，在黃皮層中變異最小。從同一部位不同礦質(zhì)元素摩爾比的變異系數(shù)角度看，黃皮層和果肉中[PA]/[Fe]變異最大；白皮層中[PA]/[Mn]最大；囊衣中[PA]/[Zn]最大；果肉中[PA]/[Fe]最大，[PA]/[Mg]最小。

2.5 蜜柚果實中P組分、礦質(zhì)元素及其摩爾比之間的相關(guān)性

蜜柚果實中P組分、礦質(zhì)元素及其摩爾比的相關(guān)性在果實不同部位的結(jié)果有所不同（圖2、表5）。相關(guān)性總體表明，果皮中待測指標達到顯著或極顯著水平的結(jié)果要多于果肉和全果。

其中，蜜柚果肉中，PA與P、Mg、[PA]/[Ca]、[PA]/[Mg]、[PA]/[Fe]和[PA]/[Mn]呈顯著正相關(guān)，而與[PA]/[Zn]的相關(guān)性不顯著。Zn與Fe含量、[PA]/[Zn] 之間呈極顯著負相關(guān)，而與[PA]/[Fe]呈顯著正相關(guān)。Fe與[PA]/[Fe]呈極顯著負相關(guān)，而與[PA]/[Zn]呈極顯著正相關(guān)。Mg與Ca呈極顯著正相關(guān)，[PA]/[Mg]與[PA]/[Ca]、[PA]/[Fe]呈顯著正相關(guān)。[PA]/[Zn]與[PA]/ [Fe]之間的相關(guān)性不顯著。

果皮（黃皮層、白皮層和囊衣）中，PA與P、Ca、Mg、Zn、Mn、[PA]/[Mg]、[PA]/[Fe]呈極顯著正相關(guān)，而與Fe呈極顯著負相關(guān)。Zn與Mg、Ca、[PA]/[Fe]之間呈極顯著正相關(guān)，而與Fe含量、[PA]/[Zn]之間為極顯著負相關(guān)。Fe與Mg、Ca、[PA]/[Fe]、[PA]/[Mg]之間呈極顯著負相關(guān)。Mg與Ca、Zn、[PA]/[Fe]的含量呈顯著正相關(guān)，而與Fe和[PA]/[Zn]呈顯著負相關(guān)。[PA]/[Mg]與[PA]/[Fe]、[PA]/[Ca]極顯著正相關(guān)。[PA]/[Zn]與[PA]/[Fe]之間的相關(guān)性不顯著。

表4 5種蜜柚果實中PA與礦質(zhì)元素摩爾比空間分布（DW）

[PA]/[Ca]、[PA]/[Mg]、[PA]/[Fe]、[PA]/[Zn]、[PA]/[Mn]分別表示植酸與鈣、鎂、鐵、鋅和錳的摩爾比

[PA]/[Ca], [PA]/[Mg], [PA]/[Fe], [PA]/[Zn], [PA]/[Mn] represents the molar ratio of PA to Ca, Mg, Fe, Zn and Mn, respectively

對全果實而言，PA與Ca、Mg、Zn、Mn、[PA]/[Mg]、[PA]/[Fe]、[PA]/[Zn]呈極顯著正相關(guān)。Zn和Mg、Ca、[PA]/[Fe]呈極顯著正相關(guān)，而與Fe、[PA]/[Zn]呈極顯著負相關(guān)。Fe和[PA]/[Fe]、[PA]/[Ca]呈極顯著負相關(guān)，而與[PA]/[Zn]呈極顯著正相關(guān)。Mg與Zn和[PA]/[Fe]呈極顯著正相關(guān)。[PA]/[Mg]與[PA]/[Fe]、[PA]/[Ca]顯著正相關(guān)。[PA]/[Zn]與[PA]/[Fe]之間的相關(guān)性不顯著。

2.6 聚類分析

以蜜柚果肉中P組分、礦質(zhì)元素的含量和摩爾比為變量的樹狀聚類結(jié)果如圖4所示。黃金蜜柚和紅肉蜜柚可歸為一類，并與白肉蜜柚和三紅蜜柚有明顯的分離，紅棉蜜柚為單獨一類。

圖3 果實不同部位磷組分、礦質(zhì)元素及其摩爾比之間的相關(guān)性

圖4 以果肉中磷組分、礦質(zhì)元素及摩爾比為變量的SPSS Ward法樹狀聚類圖

3 討論

營養(yǎng)學及流行病學的研究表明，水果的抗氧化特性與慢性疾病的發(fā)生表現(xiàn)為顯著的負相關(guān)關(guān)系[9,22]。此外，水果中還富含人體營養(yǎng)所必需的礦物質(zhì)。以柑橘為例，果實中富含的K、Mg、Ca和P等[23]是以谷類精淀粉為主食的人群礦質(zhì)營養(yǎng)的有效補充。為明確蜜柚果實PA、礦質(zhì)元素含量及其有效性的基因型以及空間區(qū)位分布差異，本研究在氣候、土壤類型、肥料運籌和栽培管理條件一致的背景下，選擇果實成熟度一致的蜜柚樣果進行分析，有效排除了生態(tài)、氣候因素以及果型大小對果實PA及礦物質(zhì)積累可能產(chǎn)生的影響。

3.1 蜜柚果實中PA的空間分布

蜜柚果實除富含諸多“有益元素”外，還存在“抗營養(yǎng)組分”。研究表明水果果實中抗壞血酸、果膠以及多酚等可顯著抑制有益元素在人體內(nèi)的有效吸收[9]。此外，PA也是一種不可忽視的抗營養(yǎng)成分。PA具有多羥基、多磷酸根的結(jié)構(gòu)特點，其磷酸基團上的負氧離子可螯合礦質(zhì)陽離子（K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+等），并最終以植酸鹽（phytate）的形式貯存在籽?；蚬麑嵵衃19]。由于人或單胃動物消化系統(tǒng)（腸）內(nèi)缺乏可降解PA的內(nèi)源植酸酶，大量PA的存在會顯著抑制礦質(zhì)元素、Pi以及活性蛋白被人體的有效吸收[24]。因此，從品質(zhì)營養(yǎng)角度看，PA是一種典型的抗營養(yǎng)因子。

禾谷類作物（如水稻、玉米和小麥）、豆科作物和油料作物種子中P主要以PA的形式存在[19,24]。然而PA在蜜柚果實不同空間部位的分布特征、果實中植酸磷（PAP）是否是果實P的主要存在形式，相關(guān)信息還未見文獻報道。本研究結(jié)果表明，PA在果皮中的含量高于果肉。進一步分析發(fā)現(xiàn)PA在果實不同空間部位具有較強的組織特異性，總體表現(xiàn)為從外（黃皮層）到內(nèi)（果肉）持續(xù)性降低的趨勢，其中黃皮層的PA含量是果肉中的6.5倍。從果實不同部位PAP的比例看，蜜柚黃皮層和白皮層中的PAP/P為30%左右，囊衣中占15.4%，而果肉中的比例僅為4.18%。說明蜜柚果實果肉中的磷組分比例與禾谷類、豆科、油料作物籽粒相比存在明顯差異[25-27]。蜜柚果肉中Pi（73.8%）是P的最主要儲存形式，而非PA。

本試驗中，供試蜜柚果實的植酸含量（0.14—0.37 g·kg-1）低于MALIK等[28]在葡萄柚、橘子和酸橙果肉中測得的植酸含量（1.18—1.34 g·kg-1）。分析原因，除與柑橘屬間遺傳多樣性、種植區(qū)域及其環(huán)境差異有關(guān)外，可能還與植酸的分析方法不同有關(guān)。同樣采用鹽酸提取法，本試驗中蜜柚果皮植酸含量（黃皮層：1.57 g·kg-1、白皮層：0.62 g·kg-1）與前人在檸檬果皮（0.61 g·kg-1）、柑橘果皮（0.61 g·kg-1）、臍橙果皮（0.81 g·kg-1）、酸橙果皮（1.27 g·kg-1）中的結(jié)果相近[29-30]。

表5 果實不同部位磷組分、礦質(zhì)元素及其摩爾比之間的相關(guān)性分析

*表示在0.05水平上顯著相關(guān)，**表示在0.01水平上顯著相關(guān)

* indicate significant correlation at 0.05 level, ** indicate significant correlation at 0.01 level

蜜柚果肉中PA含量雖然遠低于谷物、豆類、堅果或其他籽粒[25]，但PA（或PAP）在蜜柚果實各部位（黃皮層、白皮層、囊衣和果肉）中的變異均高于P或Pi，尤其以果肉最為明顯。此外，蜜柚果實中PA含量存在顯著的基因型差異。本試驗中，果肉中富含礦質(zhì)元素的紅肉蜜柚，PA含量也最高。因此，進一步分析蜜柚果實礦質(zhì)元素的有效性仍具有參考意義。

3.2 蜜柚果實中礦質(zhì)元素含量及其有效性的空間分布分析

近年來，蜜柚集約化栽培體系中過量肥料投入（以N、P為主）造成的土壤酸化現(xiàn)象較為突出，已直接影響了土壤中Ca和Mg的有效利用。LI等[3]的調(diào)查表明，平和蜜柚產(chǎn)區(qū)有82.1%的土壤P過量、65.8%的土壤鈣缺乏。本試驗結(jié)果表明，蜜柚果肉（汁胞）中大/中量元素的含量表現(xiàn)為P＞Ca＞Mg，與CZECH等[14]的結(jié)果（Mg＞P＞Ca）有所不同。分析原因，除與柑橘屬果樹類型差異有關(guān)外，可能還與平和果園Mg、Ca缺乏影響了礦質(zhì)養(yǎng)分在蜜柚果實中的轉(zhuǎn)運和積累有關(guān)[31]。基于此，在平和蜜柚果園減施N、P的同時，增施Mg、Ca等中微量肥料，在緩解土壤酸化特性的同時，或可進一步改善蜜柚果實中Ca、Mg營養(yǎng)。在微量元素方面，本試驗供試蜜柚果肉中Fe含量是Zn含量的4倍。這與CZECH等[14]發(fā)現(xiàn)不同柑橘屬（橙、柚子、橘子、檸檬、青檸和葡萄柚）中柚果Fe含量較為豐富的結(jié)論相似。但本研究中，蜜柚果肉中的Fe含量顯著低于MALIK等[28]在葡萄柚、橘子和酸橙果肉中的Fe含量，且Fe在本試驗不同供試品種之間的變異相較其他礦質(zhì)元素大，說明通過品種選育篩選高Fe蜜柚品種或通過生物強化進一步增加蜜柚果實中的Fe含量將具有一定的可行性。

果皮作為蜜柚副產(chǎn)品深加工的主要原料，也是一種優(yōu)質(zhì)的礦質(zhì)營養(yǎng)原料[32-33]。BARROS等[9]對巴西4種柑橘果實中果皮和果肉的營養(yǎng)品質(zhì)進行比較，表明果皮中的礦物質(zhì)、抗壞血酸、總酚和抗氧化能力均高于果肉。CZECH等[14]的結(jié)果也表明，柚果果皮中礦質(zhì)元素含量高于果肉，以Ca為例，不同柑橘類果實中均表現(xiàn)為果皮高于果肉（50%以上），其中在蜜柚中的差異可到100%。與前人結(jié)果相似，本試驗也表明蜜柚果皮中Ca的含量最高，總體表現(xiàn)為Ca＞Mg＞P＞Fe＞Zn＞Mn，果皮中大量Ca的積累可能有利于其在果肉形成過程中發(fā)揮骨架支撐的作用[34]。但本試驗果皮中Mg的含量顯著高于P，這與?ZCAN等[35]在其他常見果實中的結(jié)論有所不同。這可能是蜜柚區(qū)別于其他水果礦質(zhì)營養(yǎng)的積累特征之一。在微量元素方面，BARROS等[9]的研究表明Fe在柑橘類果實的不同部位中存在顯著差異，果皮中的Fe含量比果肉中高6倍以上。本試驗也得出相似的結(jié)論，但在果皮和果肉中的差異幅度相比其他柑橘類果實要?。ū?）。

進一步對果實不同空間部位進行細分，結(jié)果表明礦質(zhì)元素并不總是表現(xiàn)為果皮＞果肉。P在果肉中含量最高，Ca、Mg、Mn和Fe雖然在不同果皮空間（黃皮層、白皮層和囊衣）的濃度均顯著高于果肉，但峰值出現(xiàn)在果皮中的具體位置有所不同（其中Ca、Mg和Mn在黃皮層較多）。本試驗與BARROS等[9]和GORINSTEIN等[36]的結(jié)果相似，F(xiàn)e在蜜柚果實中的分布也表現(xiàn)為果皮＞果肉，但最高值位于囊衣部位。Zn在蜜柚果實表現(xiàn)為黃皮層＞果肉＞白皮層或囊衣，而P在蜜柚果實表現(xiàn)為果肉＞黃皮層＞白皮層或囊衣。這些結(jié)果說明，與蜜柚果實中植酸從外果皮（黃皮層）到果肉逐漸降低的規(guī)律性變化有所不同，礦質(zhì)元素在蜜柚果實內(nèi)的合成和積累表現(xiàn)出一定的器官特異性。LADO等[37]的研究結(jié)果表明，果實營養(yǎng)成分的生理變化與其成熟度密切相關(guān)，而成熟過程同時還受到營養(yǎng)信號、轉(zhuǎn)錄因子（TFs）、內(nèi)源激素和環(huán)境調(diào)控效應的綜合影響[37-39]。同時，柑橘類果實的果皮和果肉成熟過程并不完全協(xié)調(diào)[40]。因此，柑橘類果實內(nèi)外表現(xiàn)為相互獨立的生理代謝過程和變化特征，可能是本試驗中礦質(zhì)營養(yǎng)表現(xiàn)出空間特異性的原因之一。

PA與礦質(zhì)元素的摩爾比通常用來表征礦質(zhì)元素在吸收過程中被抑制的程度[20]，摩爾比值越高，該礦質(zhì)元素的有效性越低。研究表明，當[PA]/[Zn]的摩爾比＞15、5—15以及＜5時，分別代表Zn的有效性被顯著抑制（10%—15%）、中等抑制（30%—35%）以及高效抑制（50%—55%）狀態(tài)；[PA]/[Fe]的摩爾比＜10時，F(xiàn)e元素被PA抑制的效應相對較小[41-43]。在此基礎(chǔ)上，利用MILLER等[21]的三元模型，通過模擬Zn在人體（或單胃動物）腸胃內(nèi)的真實消化吸收過程，進一步對供試蜜柚品種果肉的鋅有效性（TAZ）進行了分析。本研究中不同礦質(zhì)元素的摩爾比，在不同蜜柚品種以及不同果實部位中均表現(xiàn)為顯著差異。其中供試蜜柚品種果肉中Zn和Fe的有效性都處于高效水平（紅棉蜜柚果肉中的Zn除外）。相關(guān)分析結(jié)果也表明，PA與Mg、[PA]/[Mg]、[PA]/[Fe]在果實不同部位中（果肉、果皮、全果）都呈顯著的正相關(guān)，其中在果皮中呈極顯著正相關(guān)，而PA與[PA]/[Ca]只在果肉中呈極顯著正相關(guān)。從這些結(jié)果可以推測，在蜜柚果皮深加工過程中，通過外源添加植酸酶的方式，可在減少植酸積累的同時同步提高果皮中Mg、Fe、Zn和Mn的有效性。

以果肉中P組分、礦質(zhì)元素及其有效性為變量的聚類結(jié)果顯示，三紅蜜柚和白肉蜜柚屬低PA、高礦質(zhì)元素有效性品種。這與黃金蜜柚和紅肉蜜柚的礦質(zhì)營養(yǎng)有效性表現(xiàn)正好相反。而紅棉蜜柚果肉中富Fe缺Zn的特點，使其果肉中元素有效性也表現(xiàn)為高Fe、低Zn。聚類分析的結(jié)果與平和各蜜柚品種目前的種植面積以及市場選擇具有一定的吻合性，說明植酸、礦質(zhì)營養(yǎng)的有效性可作為品種品質(zhì)篩選的依據(jù)之一。

4 結(jié)論

蜜柚果實的PA、礦質(zhì)營養(yǎng)及其有效性在不同蜜柚品種間以及果實不同空間區(qū)位（黃皮層、白皮層、囊衣和果肉）均存在顯著差異。黃皮層中富含Ca，而果肉中P的含量最高。果實內(nèi)的PA從外到內(nèi)表現(xiàn)為持續(xù)性降低的趨勢，且果肉部位的P主要以Pi的形式存在，而非PA。推測果肉的低PA背景對礦質(zhì)元素的抑制效應相對有限。但需注意的是，蜜柚果皮（黃皮層、白皮層）中PA含量相對較高。因此，在果皮食品深加工過程中，為保證礦質(zhì)元素有效性的高效發(fā)揮，可能需要預先脫PA處理。

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Spatial Distribution of Phytic Acid and Minerals’ Availability in Pomelo Fruit

1Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops/College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002;2College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002;3International Magnesium Institute, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002

【】This study was aimed to elucidate the spatial distribution of phytic acid (PA), mineral concentration and their availabilities in pomelo fruits, and these findings could provide theoretical bases for biofortification of mineral nutrition and comprehensive nutritional evaluation of pomelo fruit. 【】Five representative pomelo cultivars (white-fleshed pomelo, golden-pomelo, red-fleshed pomelo, three-red pomelo, and red-albedo pomelo) grown in Pinghe County, Fujian Province, were used in the present study. At the ripening stage, the representative fruits from each cultivar were selected and divided the whole fruit into four spatial parts, i.e. flavedo, albedo, segment membrane and juice sac. The PA, mineral concentration and their availabilities were analyzed by iron precipitation spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and molar ratio of phytic acid to minerals in different spatial locations of pomelo fruit. In addition, Zn bioavailability was also evaluated by the ternary model, a mathematical model of zinc absorption in human intestine. 【】The concentration of phosphorus (total phosphorus) and inorganic phosphorus was highest in juice sac, but the concentration of PA was the lowest in juice sac. The PA concentration decreased persistently from the outer (flavedo) to the inner (pulp), i.e. flavedo > albedo > segment membrane > juice sac. The concentration of phytate-phosphorus in juice sac was only 4% of total phosphorus, while that in peel was 30%. In addition, the significant cultivar differences of PA were recorded in juice sac. The concentration of PA in juice sac of different pomelo cultivars was the highest in red-fleshed pomelo, while which was the lowest in three-red pomelo and white-fleshed pomelo, with 2.6-fold difference. However, non-significant difference was found in phosphorus and inorganic phosphorus among different pomelo cultivars. From the perspective of mineral distribution in pomelo, the higher concentration of calcium (Ca) was recorded in peel (flavedo, albedo, and segment membrane), while the higher concentration of phosphorus was found in juice sac. Iron (Fe) in peel was significantly higher than that in juice sac, and the variation was the largest in flavedo and juice sac. Influenced by both PA and minerals in different spatial location of pomelo fruit, [PA]/[Mg] and [PA]/[Fe] was the highest in flavedo, [PA]/[Zn] and [PA]/[Mn] was the highest in albedo, whereas [PA]/[Ca] was the highest in the juice sac. There were also significant cultivar differences in the mineral availability in juice sac. The [PA]/[Fe] of golden-pomelo was nearly six times higher than that of red-albedo pomelo. The [PA]/[Zn] of red-albedo pomelo was 3.6 times higher than that of white-fleshed pomelo and three-red pomelo. Generally, among the five pomelo cultivars, three-red pomelo and white-fleshed pomelo had the relatively low PA while high mineral availabilities. 【】Significant cultivar and spatial positional differences existed in PA, minerals and their availabilities in pomelo fruits. Phosphorus in the pomelo juice sac mainly existed in the form of inorganic phosphorus, rather than PA. The results suggested that the inhibitory effect of PA on mineral availability was relatively small and limited in the juice sac. However, the concentration of PA in peel (flavedo, albedo) was relatively higher. Therefore, it is necessary to pay attention to the minerals availabilities during pomelo peel related deep food processing.

pomelo; phytic acid; fruit nutrition; mineral availability; quality

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.06.013

2020-06-17；

2020-09-24

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0200400）、國際鎂營養(yǎng)研究所開放基金（IMI2018-12）

宋彪，E-mail：761546511@qq.com。通信作者蘇達，E-mail：suda@fafu.edu.cn

（責任編輯 趙伶俐）