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中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性



全 文 :中国农业科学 2015,48(9):1785-1794
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.09.12
收稿日期:2014-10-23;接受日期:2015-02-12
基金项目:国家自然科学基金(31171930)、“十一五”国家科技支撑计划(2007BAD47B07)、中央高校基本科研业务费专项(XDJK2014A014)、重
庆市“创新团队建设计划”项目(KJTD201333)、农业部国家现代农业(柑橘)产业技术体系建设专项(CARS-27)
联系方式:张桂伟,E-mail:gh365@swu.edu.cn。通信作者席万鹏,E-mail:xwp1999@zju.edu.cn
中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性
张桂伟 1,张秋云 1,江 东 2,席万鹏 1,周志钦 1
(1西南大学园艺园林学院/南方山地园艺学教育部重点实验室,重庆 400716;2西南大学柑桔研究所,重庆 400712)
摘要:【目的】对不同品种葡萄柚(Citrus paradis Macfad.)的酚类物质组成及其抗氧化能力进行比较研
究,为柑橘育种及葡萄柚资源的利用提供科学依据。【方法】以中国主栽的 9个葡萄柚品种为材料,使用高效液相
色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)法检测分析各品种果肉酚类物质的组成、含量与分布
情况,用自由基清除(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radicals, DPPH)、铁离子还原(ferricreducing
antioxidant power, FRAP)和自由基抗氧化(2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiozoline-6)-sulphonic acid, ABTS)
3种方法对各品种果肉提取物的总抗氧化活性进行评价,并使用相关系数法分析抗氧化能力与多酚含量的相关性。
【结果】结果表明,供试葡萄柚总酚含量变异范围为 6.93—21.18 mg·g-1 DW,‘四倍体马叙’葡萄柚的总酚含量最
高;总黄酮含量变异范围为 5.56—23.24 mg·g-1 DW,‘四倍体马叙’的总黄酮含量最高。葡萄柚中的黄烷酮以柚皮
苷和新橙皮苷为主,柚皮苷含量变异范围为 1 180.58—3 065.33 μg·g-1 DW,‘火焰’葡萄柚的柚皮苷含量最高,
新橙皮苷含量变异范围为 94.05—637.24 μg·g-1 DW,‘鸡尾’葡萄柚的新橙皮苷含量最高。多甲氧基黄酮以橘皮素
为主,其变异范围在 0.56—4.66 μg·g-1 DW 之间,‘奥罗勃朗卡’的橘皮素含量最高。酚酸以没食子酸为主,其变
异范围为 60.42—385.53 μg·g-1 DW,‘四倍体马叙’没食子酸含量最高。‘鸡尾’含有丰富的圣草次苷(111.23 μg·g-1
DW),‘马叙’含有丰富的橙皮苷(130.90 μg·g-1 DW),‘火焰’‘瑞红’‘四倍体马叙’和‘红马叙’含有丰富的没
食子酸(>300 μg·g-1 DW),‘鸡尾’含有丰富的绿原酸、咖啡酸和阿魏酸。供试葡萄柚的综合抗氧化指数(an overall
antioxidant potency composite index, APCI)变异范围大,在 36.70—97.50 之间,除‘奥罗勃朗卡’和‘鸡
尾’外,其他葡萄柚的 APCI 都比较高(>80)。柚皮苷、新橙皮苷、橙皮素、川陈皮素、橘皮素和绿原酸与果实
抗氧化能力呈显著的正相关关系。【结论】中国主栽的 9个葡萄柚品种多酚含量丰富,变异范围大,具有明显的组
成和含量特点。柚皮苷、橘皮素和没食子酸是中国主栽葡萄柚的主要多酚类物质,各品种间多酚类物质的含量差
异较大,抗氧化能力也有明显差异。‘火焰’‘瑞红’‘四倍体马叙’和‘红马叙’是没食子酸的良好来源,而‘鸡
尾’是绿原酸、咖啡酸和阿魏酸的良好来源。总体上,在这些供试葡萄柚品种中,‘粉红汤姆逊’‘马叙’‘火焰’
‘瑞红’‘四倍体马叙’和‘红马叙’不仅多酚含量极其丰富,而且抗氧化能力也高,是具有良好开发前景的天然
抗氧化剂和保健食品及生物药品基料。
关键词:葡萄柚;酚类物质;类黄酮;酚酸;抗氧化能力
Phenolic Composition and Antioxidant Activities of Grapefruit
Varieties Cultivated in China
ZHANG Gui-wei1, ZHANG Qiu-yun1, JIANG Dong2, XI Wan-peng1, ZHOU Zhi-qin1
(1College of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest University/Key Laboratory of Horticultural Science for Southern
Mountainous Regions, Ministry of Education, Chongqing 400716; 2Citrus Research Institute, Southwest University,
Chongqing 400712)
1786 中 国 农 业 科 学 48卷
Abstract: 【Objective】 The polyphenols in grapefruit (Citrus paradis Macfad.) of different varieties were identified and
characterized. The antioxidant activities of polyphenol extracts from different samples of each variety were compared. The aim of the
study is to obtain the scientific data for improvement of Citrus breeding, grapefruit resources development and utilization.【Method】
The composition and content of phenolic compounds in pulps of nine major grapefruit varieties cultivated in China were determined
by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), and the antioxidant activities of these grapefruits were evaluated by using
2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radicals (DPPH), ferric reducing antioxidant power (FRAP), and 2,2′-azino-bis (3-ethylbenzthiozoline-
6)-sulphonic acid (ABTS) methods. The correlation between antioxidant capacity and phenolic content was measured with Pearson
correlation coefficient. 【Result】Results showed that naringin and neohesperedin were the predominant flavanones in grapefruit,
the naringin contents varied from 1 180.58 μg·g-1 to 3 065.33 μg·g-1, Huoyan had the highest content of naringin, while
neohesperedin contents varied from 94.05 μg·g-1 DW to 637.24 μg·g-1 DW, Jiwei had the highest content of neohesperedin.
Tangeretin was the major polymethoxylated flavone, varying from 0.56 μg·g-1 DW to 4.66 μg·g-1 DW, which reached the highest
content in Aoluobolangka, and gallic acid was the major phenolics acid, varying from 60.42 μg·g-1 DW to 385.53 μg·g-1 DW,
which reached the highest content in Sibeitimaxu. Jiwei was rich in eriocitrin (111.23 μg·g-1 DW), while Maxu rich in hesperidin
(130.90 μg·g-1 DW). Huoyan, Ruihong, Sibeitimaxu, and Hongmaxu had abundant gallic acid (>300 μg·g-1 DW), whereas Jiwei
contained rich chlorogenic acid, caffeic acid and ferulic acid. The overall antioxidant potency composite index (APCI) revealed
wide variations in the grapefruits investigated (36.70-97.50). Except for Aoluobolangka and Jiwei, the other seven grapefruit
cultivars presented high APCI (>80). Naringin, neohesperedin, hesperetin, nobiletin, tangeretin and chlorogenic acid showed a
significant positive correlation with antioxidant abilities. 【Conclusion】The pulps of nine major grapefruit varieties cultivated in
China were rich in polyphenols. Different varieties showed obvious variations and characterized by their composition and content
of phenolic compounds. Naringin, tangeretin and gallic acid were the predominant phenolic compounds of nine grapefruit
varieties studied. Significant variations in polyphenols contents and antioxidant abilities were found between the tested varieties.
Huoyan, Ruihong, Sibeitimaxu and Hongmaxu are good natural source of gallic acid, while Jiwei is the natural source of
chlorogenic acid, caffeic acid and ferulic acid. Among the nine grapefruit varieties investigated in the study, Fenhongtangmuxun,
Maxu, Huoyan, Ruihong, Sibeitimaxu and Hongmaxu not only contained rich phenolic compounds, but also presented high
antioxidant activities. It was concluded that these cultivars may be used as a good natural antioxidant as well as an important
basic material of functional foods and biomedicinals.
Key words: grapefruit; phenolics; flavonoid; phenolic acid; antioxidant capacity
0 引言
【研究意义】酚类物质是指具有一个或多个芳香
环,并且连接一个或多个羟基的一类化合物,是植物
重要的次生代谢产物。多酚主要包括类黄酮、酚酸、
芪和木质素等。其中类黄酮是植物中最常见的一类酚
类物质,具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗衰老等生物活
性,对心血管疾病、糖尿病和癌症等多种慢性疾病起
到很好的预防和治疗作用[1-3]。柑橘是世界上最重要的
果树之一,其果实多酚含量十分丰富,以类黄酮和酚
酸为主[4]。中国是世界上柑橘的重要起源和栽培中心
之一,野生和栽培资源极其丰富。充分利用中国的资
源优势,研究各类柑橘资源多酚组成与含量特点,比
较其提取物的抗氧化能力,筛选生物活性物质含量高
及抗氧化能力强的柑橘资源,对于育种、资源的开发
利用和消费指导都具有重要的理论意义及实际应用价
值。【前人研究进展】多酚已成为柑橘活性物质领域
研究的重点和热点。近年来,关于柑橘多酚已有较多
研究。前人已经报道了梾檬、葡萄柚、甜橙、柠檬、
蜜橘[5-7]、柚子、酸橙[8]、宽皮柑橘[9]等多酚含量及其
抗氧化活性。葡萄柚是柑橘的主要栽培类型,起源于
西印度群岛,营养价值高,风味独特,是世界柑橘类
4大类群(甜橙类、宽皮柑橘类、柠檬梾檬类、葡萄
柚和柚类)之一[10-11]。经过多年的引种栽培与育种,
中国也保存了一些葡萄柚资源,已经形成了一些适合
中国栽培的葡萄柚主栽品种。目前部分研究已经涉及
了葡萄柚的基因定位,EST-SSR标记遗传图谱构建[12],
柚的遗传多样性[13],SRAP标记种质鉴定[14]等方面。
【本研究切入点】迄今未见关于中国主栽葡萄柚品种
的酚类组成及其抗氧化活性方面的研究。笔者前期研
究发现,28个柚品种酚类物质和抗氧化活性显著低于
4个葡萄柚品种[15],因此,有必要对中国主栽葡萄柚
多酚组成及其抗氧化活性进行系统研究。【拟解决的
关键问题】以中国主栽的 9个葡萄柚品种果实为材料,
9期 张桂伟等:中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性 1787
旨在摸清中国主栽葡萄柚果肉的酚类物质组成、含量
与分布情况,并对其抗氧化活性进行评价,为柑橘育
种及资源开发利用提供信息。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用材料(表 1)均于 2013年 12月至 2014
年 1月采自国家果树种质资源(重庆)柑橘圃。在果
实成熟期,随机选择树势相对一致的 3—5株树,在树
冠中外围中上部随即挑选果实大小、成熟度相对一致
的果实。采摘后,立即将果实切成小块于-80℃冷冻
48 h,再冷冻干燥至含水量小于 5%,冻干样品经粉碎
后过 40目筛密封,储存于-80℃备用。
1.2 试剂来源
标准品圣草次苷(eriocitrin)、柚皮苷(naringin)、
橙皮苷(hesperidin)、柚皮素(naringenin)、芸香苷
(narirutin)、新橙皮苷(neohesperedin)、香叶木甙
(diosmin)、橙皮素(hesperetin)、橙黄酮(sinensetin)、
川陈皮素(nobiletin)、橘皮素(tangeretin)、没食
子酸(gallic acid)、绿原酸(chlorogenic acid)、咖
啡酸(caffeic acid)、阿魏酸(ferulic acid),购自美
国 Sigma 公司。DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl
radicals)、TPTZ(2,4,6-tris(2-pyridyl)-S-triazine)、
DMSO(dimethyl sulfoxide)、甲酸、乙腈,购自美国
Fluka公司。其他试剂均为分析纯,购自中国上海国药
化学试剂有限公司。
1.3 可溶性固形物、可滴定酸测定
可溶性固形物和可滴定酸测定参照 Xi等[15]的方
法进行。可溶性固形物使用日本爱宕数字手持式折射
仪 AYAGO PAL-1测定。果肉匀浆后,用纱布过滤。
10 mL果汁用蒸馏水稀释 10倍后转移到 250 mL烧杯
中,用磁力棒持续搅动。PH计浸入到果汁中,用 0.1
mol·L-1 NaOH滴定,加入酚酞指示剂,滴定至 pH达
到 8.1时计算可滴定酸。可滴定酸用 g/100 mL果汁含
有的苹果酸当量来表示。
1.4 酚类物质的提取
酚类物质的提取参照 Nogata等[16]的方法略加修
改。称取冷冻干燥样品 1 g于 50 mL带螺旋盖的离心
管中,加 10 mL甲醇+二甲基亚砜(v/v=1﹕1)提取
剂,超声波处理 30 min,8 000 r/min下离心 10 min,
残渣再加 10 mL相同的提取剂重复提取两次,合并 3
次提取的上清液,定容至 30 mL,检测前用 13 mm的
聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)和 0.22 μm
的过虑器(Waters,Milford,MA,USA)过滤,保存
于-20℃用于类黄酮、酚酸、总酚、总黄酮和抗氧化分析。
1.5 总酚、总黄酮测定
总酚采用福林-酚法,参照 Singleton等[17]的方法,
略有改动。取 0.3 mL 提取液至 25 mL 容量瓶,加
10 mL蒸馏水摇匀,加 1.0 mL Folin-酚试剂,震荡,
暗处反应 5 min,加入 5% Na2CO3 5 mL,蒸馏水定
容至 25 mL,充分混匀,避光放置 60 min,765 nm
处测吸光值,以没食子酸做标样制作标准曲线,总
酚含量用没食子酸当量 GAE(gallic acid equivalent)
表示。
总黄酮参照 Kim等[18]的方法进行。取 0.5 mL提
取液,加入 5.5 mL蒸馏水摇匀,避光放置 6 min,加
入 1.0 mL 10% Al(NO3)3,摇匀,避光放置 6 min,加
入 1 mol·L-1 NaOH 10 mL,摇匀,蒸馏水定容至 25 mL,
摇匀避光放置 15 min,于 500 nm处测吸光值。以芦
丁标样做标准曲线,总黄酮含量用芦丁当量 RT(rutin
equivalent)表示。
1.6 多酚类物质的检测
用Waters HPLC e2695系统(Waters,MA,USA)
对多酚进行检测,系统配有 2998PDA检测器、高精度
四元梯度泵、自动进样器、柱温箱和 Waters SunFire
C18 柱(4.6 mm×250 mm,硅胶 5 μm)(Waters,
Milford,MA,USA),系统由Waters公司的Waters
Empower软件运行。双溶剂梯度流动相为含 0.1%甲
酸的水(A)和甲醇(B)。梯度设定为:0—20 min,
37%—50% A;20—35 min,50%—80% A;35—40
min,80%—100% A;40—50 min,100% A;50—60
min。37% A。流动相流速为 0.7 mL·min-1;柱温为
25℃;进样量 10 μL。
在特定波长范围内对黄烷酮类(圣草次苷、柚
皮苷、橙皮苷、柚皮素、橙皮素、芸香苷、香叶木
甙、圣草酚),多甲氧基黄酮(橙黄酮、川陈皮素、
橘皮素)和酚酸(没食子酸、绿原酸、咖啡酸、阿
魏酸)分别进行检测。其中黄烷酮和没食子酸在 283
nm的波长下检测,多甲氧基黄酮在 330 nm 波长下
检测,其他酚酸在 320 nm波长下检测,上述多酚类
物质的保留时间依次为:12.930、18.990、17.580、
31.885、32.442、20.648、23.075、27.611、36.090、
38.863、41.126、4.771、7.920、10.517和 15.902 min
(图 1)。通过比较样品中各检测峰和标准品的保
留时间及光谱特性进行物质定性,并使用标准曲线
法进行多酚的定量。
1788 中 国 农 业 科 学 48卷
表 1 供试葡萄柚品种及果实基本品质指标
Table 1 Grapefruit vultivars used in the present study and their basic fruit quality indexes
编号
N0.
品种
Cultivars
中文名
Chinese name
缩写
Abbreviation
资源圃号
Repository number
可溶性固形物
SSC (%)
可滴定酸
TA (g/100 mL)
1 Citrus paradis Macfad.Aoluobolangka 奥罗勃朗卡 AL LG0120 11.2 0.93
2 C. paradis Macfad.Jiwei 鸡尾 JW LG0245 11.9 0.73
3 C. paradis Macfad.Fenhongtangmuxun 粉红汤姆逊 FH LG0094 7.9 2.22
4 C. paradis Macfad.Xinglubi 星路比 (79-55) XL LG0096 9.6 2.28
5 C. paradis Macfad.Maxu 马叙 MX LG0093 10 3.48
6 C. paradis Macfad.Huoyan 火焰 HY LG0114 9 2.02
7 C. paradis Macfad.Ruihong 瑞红 RH LG0248 10 1.56
8 C. paradis Macfad.Sibeitimaxu 四倍体马叙 SM LG0115 8.1 0.93
9 C. paradis Macfad.Hongmaxu 红马叙 HM LG0243 7.8 1.09
SSC, 可溶性固形物 Soluble solid content;TA, 可滴定酸 Titratable acidity
0.06
0.04
0.02
0
0.06
0.04
0.02
0
0.06
0.04
0.02
0
0 10 20 30 40
时间 Time (min)
4
5
6
7
8 9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
标准品 283 nm
Standards 283 nm
标准品 320 nm
Standards 320 nm
标准品 330 nm
Standards 330 nm
1:没食子酸;2:绿原酸;3:咖啡酸;4:圣草次苷;5:阿魏酸;6:橙皮苷;7:柚皮苷;8:芸香苷;9:香叶木甙;10:新橙皮苷;11:柚皮素;
12:橙皮素;13:橙黄酮;14:川陈皮素;15:橘皮素
1: Gallic acid; 2: Chlorogenic acid; 3: Caffeic acid; 4: Eriocitrin; 5: Ferulic acid; 6: Hesperidin; 7: Naringin; 8: Narirutin; 9: Diosmin; 10: Neohesperedin; 11:
Naringenin; 12: Hesperetin; 13: Sinensetin; 14: Nobiletin; 15: Tangeretin
图 1 15种类酚类物质标准品的液相色谱图
Fig. 1 HPLC chromatograms of 15 phenolics standards
1.7 抗氧化活性检测
采用 DPPH、FRAP、ABTS三种方法进行抗氧化
活性检测。
DPPH法,参照 Barreca等[19]的方法进行。每个样
品 50 μL的等分试样与 63 μmol·L-1的 DPPH和 80%甲
醇混合,定容至 4.0 mL,25 min后,在 517 nm的波
长下检测吸光度。清除自由基活性的抑制率(%)即
为 DPPH值。
9期 张桂伟等:中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性 1789
FRAP法,参照 Jang等[20]的方法进行。将果实提
取物 20 μL的等分试样与 1.8 mL FRAP试剂和 1.8 mL
去离子水混合,30 min后,在 593 nm的波长下检测
吸光度。校准液为 0—5 mmol·L-1的七水合硫酸亚铁水
溶液,降低的效率表示为 mmol·L-1。
ABTS法,参照 Almeida等[21]的方法进行。取 440
μL 140 mmol·L-1过硫酸钾溶液与 25 mL 7 mol·L-1 BTS
溶液混合,避光反应 12—16 h,然后用乙醇稀释 ABTS
溶液至吸光值为 0.7±0.002,得到 ABTS溶液。分别吸
取 0.1 mL果肉(稀释 50倍)提取液,加 4.9 mL ABTS
反应 10 min后于 734 nm处测定。以溶于 80%甲醇的
Trolox溶液为标样,以吸光值的减少值与 Trolox浓度
作标准曲线,计算 Trolox当量的抗氧化能力。
1.8 数据分析
所有样品均设 3 个重复,测定结果以平均值
(means)±标准差(standard deviation)表示。使用
SPSS19.0(SPSS Inc.,Chicago,IL,USA)进行方差
分析和相关性分析。样品间的差异显著性采用单因素
方差分析(One Way ANOVA)邓肯氏(Dunken)检
验法测验。相关性分析使用 Pearson correlation
coefficient。
2 结果
2.1 可滴定酸和可溶性固形物含量
柑橘果汁的可溶性固形物(soluble solid content,
SSC)和可滴定酸(titratable acidity,TA)见表 1。柑
橘果肉的 SSC以白利糖度(°Brix)为单位表示,成熟
果实的 SSC变异范围为 7.8%—11.9%。‘鸡尾’葡萄
柚的 SSC最高,为 11.9%;‘奥罗勃朗卡’次之,为
11.2%。‘马叙’葡萄柚、沙田柚(长寿)的 SSC均
大于 10%,‘红马叙’葡萄柚的 SSC最低,为 7.8%。
各品种的 TA变异范围为:0.73—3.48 g/100 mL。‘粉
红汤姆逊’的 TA最低,‘马叙’葡萄柚果汁 TA最
高。‘奥罗勃朗卡’‘鸡尾’‘瑞红’‘四倍体马叙’
‘红马叙’葡萄柚的 TA值均小于 2 g/100 mL。
2.2 酚类物质含量
2.2.1 总酚和总黄酮 供试葡萄柚总酚含量为 6.93—
21.18 mg·g-1 DW,‘四倍体马叙’葡萄柚的总酚含量
最高(表 2)。除‘鸡尾’葡萄柚而外,其他供试葡
萄柚的总酚含量均高于 10 mg·g-1 DW。供试葡萄柚的
总黄酮含量变化范围较大,为 5.56—23.24 mg·g-1 DW,
‘四倍体马叙’的总黄酮含量最高。除‘鸡尾’葡萄柚
外,其他供试葡萄柚的总黄酮含量均大于 10 mg·g-1 DW。
表 2 葡萄柚果实总酚、总黄酮的含量
Table 2 The total phenolic and total flavonoid contents of
grapefruit analyzed in this study (mg·g-1 DW)
品种 Cultivars 总酚 Total phenolic 总黄酮 Total flavonoid
AL 13.48±0.06c 10.63±0.29d
JW 6.93±0.40d 5.56±0.39e
FH 18.56±0.32ab 17.67±0.07bc
XL 20.15±0.14a 19.21±0.38b
MX 16.40±4.82bc 18.53±0.03b
HY 20.13±0.03a 19.34±0.28b
RH 18.46±0.32ab 16.64±0.06bc
SM 21.18±0.17a 23.24±0.81a
HM 20.50±0.18a 19.29±0.40b
同一列不同字母为差异显著(P<0.05)
Different letters between columns represent significant differences between
samples (P<0.05)
2.2.2 黄烷酮 黄烷酮是葡萄柚中主要的类黄酮(表
3)。从葡萄柚果实中检测到了 8种黄烷酮,分别是圣
草次苷、柚皮苷、橙皮苷、柚皮素、芸香苷、新橙皮
苷、香叶木甙、橙皮素。柚皮苷和新橙皮苷是主要的
黄烷酮,圣草次苷、橙皮苷、柚皮素次之。供试葡萄
柚的柚皮苷含量为 1 180.58—3 065.33 μg·g-1 DW,‘火
焰’葡萄柚的柚皮苷含量最高,‘鸡尾’葡萄柚的含
量最低。‘奥罗勃朗卡’‘粉红汤姆逊’‘火焰’‘瑞
红’‘四倍体马叙’和‘红马叙’葡萄柚皮苷含量丰
富(>1 500 μg·g-1 DW)。供试葡萄柚的新橙皮苷含
量为 94.05—637.24 μg·g-1 DW,‘鸡尾’葡萄柚的含
量最高,‘奥罗勃朗卡’的含量最低。除‘奥罗勃朗
卡’,其他供试葡萄柚的新橙皮苷含量均大于 100
μg·g-1 DW。供试葡萄柚圣草次苷含量为 21.74—111.23
μg·g-1 DW,‘鸡尾’葡萄柚的圣草次苷含量最高,‘四
倍体马叙’的圣草次苷含量最低。‘奥罗勃朗卡’‘鸡
尾’‘粉红汤姆逊’和‘星路比(79-55)’的圣草次
苷含量均大于 50 μg·g-1 DW。橙皮苷含量在 0—130.90
μg·g-1 DW之间,‘马叙’葡萄柚的含量最高,在‘奥
罗勃朗卡’葡萄柚中未检测到橙皮苷。‘鸡尾’‘粉
红汤姆逊’‘马叙’‘瑞红’‘四倍体马叙’和‘红
马叙’的橙皮苷含量高于 30 μg·g-1 DW。柚皮素的含
量在 1.60—39.10 μg·g-1 DW之间,‘星路比(79-55)’
葡萄柚的柚皮素含量最高,‘瑞红’含量最低。‘奥
罗勃朗卡’‘鸡尾’‘星路比(79-55)’和‘四倍
体马叙’葡萄柚柚皮素的含量高于 15 μg·g-1 DW。芸
香苷只有在‘奥罗勃朗卡’和‘星路比(79-55)’
1790 中 国 农 业 科 学 48卷
葡萄柚中检测到。供试葡萄柚中香叶木甙的含量在
2.05—10.03 μg·g-1 DW之间,‘奥罗勃朗卡’的含量
最高,‘鸡尾’葡萄柚的含量最低。除‘鸡尾’葡萄
柚外,其他葡萄柚的香叶木甙的含量均高于 5 μg·g-1
DW。在全部检测到的黄烷酮中,橙皮素含量最低,
为 0—2.84 μg·g-1 DW,‘奥罗勃朗卡’的橙皮素含量
最高,其中,在‘星路比(79-55)’葡萄柚中未检
测到橙皮素。
2.2.3 多甲氧基黄酮 在检测到的橙黄酮、川陈皮素
和橘皮素中,橘皮素是最主要的多甲氧基黄酮,其含
量为 0.56—4.66 μg·g-1 DW,‘奥罗勃朗卡’葡萄柚的
含量最高,‘粉红汤姆逊’的含量最低(表 3)。‘奥
罗勃朗卡’‘鸡尾’‘火焰’和‘瑞红’的橘皮素含
量高于 2 μg·g-1 DW。橙黄酮只在‘奥罗勃朗卡’‘鸡
尾’‘马叙’和‘火焰’4个葡萄柚品种中检测到,
‘奥罗勃朗卡’的橙黄酮含量最高(1.43 μg·g-1 DW)。
川陈皮素只在‘鸡尾’‘星路比(79-55)’‘马叙’
‘火焰’‘瑞红’‘四倍体马叙’葡萄柚中检测到,
‘火焰’的川陈皮素含量最高(1.23 μg·g-1 DW)。
2.2.4 酚酸 从葡萄柚果实中检测到了 4种酚酸,分
别是没食子酸、绿原酸、咖啡酸、阿魏酸。没食子酸
是葡萄柚果肉中最主要的酚酸,绿原酸和咖啡酸次之
(表 3)。供试葡萄柚没食子酸的含量为 60.42—385.53
μg·g-1 DW,‘四倍体马叙’葡萄柚的没食子酸含量最
高,‘鸡尾’葡萄柚的没食子酸含量最低。‘奥罗勃
朗卡’‘粉红汤姆逊’‘火焰’‘瑞红’‘四倍体马
叙’‘红马叙’的没食子酸含量均在 200 μg·g-1 DW以
上。绿原酸的含量为 0—130.35 μg·g-1 DW,‘粉红汤
姆逊’的含量最高,‘火焰’葡萄柚中未检测到绿原
酸。‘奥罗勃朗卡’‘粉红汤姆逊’‘马叙’‘瑞红’
‘四倍体马叙’和‘红马叙’的绿原酸含量高于 20
μg·g-1 DW。咖啡酸的含量为 0—54.47 μg·g-1 DW,‘粉
红汤姆逊’的咖啡酸的含量最高,在‘鸡尾’葡萄柚
中未检测到咖啡酸。阿魏酸为 0—23.67 μg·g-1 DW,‘粉
红汤姆逊’的含量最高。在‘火焰’和‘瑞红’中未
检测到阿魏酸。
2.3 抗氧化活性
DPPH法被广泛应用于评价植物生物活性成分清
除自由基的能力。DPPH可以通过抗氧化反应减少自
由基数量,以此测定样品的抗氧化活性[22]。葡萄柚的
DPPH值为 33.874%—82.596%(表 4)。‘瑞红’葡
萄柚的 DPPH值最高,‘鸡尾’葡萄柚的 DPPH值最
低。除‘鸡尾’葡萄柚外,其他供试葡萄柚 DPPH均
大于 50%。
FRAP法通常用来检测样品减弱铁络合物转化为
铁离子的能力[23]。柚子和葡萄柚的 FRAP值为 5.389
—21.247 mmol·L-1,‘四倍体马叙’葡萄柚的 FRAP
值最高,‘鸡尾’葡萄柚的 FRAP值最低(表 4)。
‘星路比(79-55)’‘马叙’‘火焰’‘瑞红’‘四
倍体马叙’和‘红马叙’的 FRAP均大于 15 mmol·L-1。
ABTS法基于清除系统中产生的自由基阳离子 ABTS+
的能力,测定抗氧化活性[24]。葡萄柚的 ABTS 值为
3.494—7.989 mmol·L-1(表 4)。‘四倍体马叙’葡萄
柚的 ABTS值最高,‘鸡尾’葡萄柚的 ABTS值最低。
除‘鸡尾’葡萄柚而外,其他品种的 ABTS均大于 6
mmol·L-1。
由于使用 DPPH、FRAP、ABTS三种方法评价 9
个品种的抗氧化活性结果并不完全一致,故本研究采
用 Zhang 等 [25]的综合抗氧化评价指数(an overall
antioxidant potency composite index,APCI)来评价各
柑橘样品抗氧化活性,并对供试葡萄柚果肉抗氧化活
性高低进行排序,计算方法为 APCI=∑ [(样品抗氧化
值/最大抗氧化值)×100]。结果表明,APCI能较好
地反映各葡萄柚的抗氧化能力,不同基因型葡萄柚的
抗氧化活性差异较大(36.70—97.50)。‘四倍体马叙’
葡萄柚综合抗氧化指数最高,其次是‘红马叙’‘火
焰’和‘瑞红’葡萄柚。‘鸡尾’葡萄柚的综合抗氧
化指数最低。‘粉红汤姆逊’‘星路比(79-55)’‘马
叙’‘火焰’‘瑞红’‘四倍体马叙’和‘红马叙’
葡萄柚的综合抗氧化指数均大于 80。
2.4 多酚含量与抗氧化能力之间的关系
从相关性分析可以看出(表 5),多酚含量与
DPPH、FRAP和 ABTS,总黄酮与 DPPH都呈极显著
的正相关关系,总黄酮与 FRAP和 ABTS呈显著正相
关关系。大部分多酚类物质与抗氧化能力之间呈正相
关关系,只有少数多酚类物质与抗氧化能力之间呈负
相关关系。如香叶木甙、圣草酚、橙黄酮与 FRAP呈
负相关关系,咖啡酸与 3种抗氧化值均呈负相关性。
柚皮苷与 DPPH、FRAP和 ABTS均呈显著的正相关
关系(P<0.05),相关系数分别为 0.528、0.577 和
0.718。新橙皮苷与 DPPH 和 FRAP 呈显著的正相关
关系(P<0.05),与 ABTS呈极显著的正相关关系
(P<0.01),相关系数分别为 0.633、0.517和 0.847。
川陈皮素也与 3种抗氧化能力呈显著的正相关关系,
相关系数分别为 0.718、0.552和 0.921。橙皮素也与
3种抗氧化能力呈显著的正相关关系(P<0.05,r≥
9期 张桂伟等:中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性 1791
1792 中 国 农 业 科 学 48卷
表 5 多酚含量和抗氧化能力之间的相关性分析
Table 5 Correlation coefficients between the contents of phenolic
compounds and antioxidant capacities
指标 Indexes DPPH FRAP ABTS
总酚 Total phenolics 0.823** 0.763** 0.822**
总黄酮 Total flavonoid 0.745** 0.678* 0.666*
圣草次苷 Eriocitrin 0.312 0.414 0.449
柚皮苷 Naringin 0.528* 0.577* 0.718*
橙皮苷 Hesperidin 0.579 0.214 0.375
柚皮素 Naringenin 0.301 0.51 0.302
芸香苷 Natirutin 0.113 -0.259 0.142
新橙皮苷 Neohesperidin 0.633* 0.517* 0.847**
香叶木甙 Diosmin 0.155 -0.191 0.141
橙皮素 Hesperetin 0.656* 0.669* 0.509*
橙黄酮 Sinensetin 0.071 -0.148 0.403
川陈皮素 Nobiletin 0.718* 0.552* 0.921**
橘皮素 Tangeretin 0.667* 0.545* 0.595*
没食子酸 Gallic acid 0.286 0.343 0.298
绿原酸 Chlorogenic acid 0.579* 0.591* 0.787**
咖啡酸 Caffeic acid -0.194 -0.053 -0.298
阿魏酸 Ferulic acid 0.232 0.477 -0.122
** 差异极显著(P<0.01);* 差异显著(P<0.05)
** Highly significant difference (P< 0.01); * Significant difference (P<
0.05)
0.545)。绿原酸与 DPPH和 FRAP呈显著的正相关关
系(P<0.05),与 ABTS呈极显著的正相关关系(P
<0.01),相关系数分别为 0.579、0.591和 0.787。
3 讨论
多酚是柑橘果实中重要的生物活性物质,随着现
代分离鉴定技术的不断发展,柑橘各代表类型中多酚
类物质组成与含量情况已经逐步明确。前人研究表明,
甜橙以橙皮苷为主,也含丰富的柚皮苷、香风草甙和
柚皮芸香甙[22,25-26],而酸橙以柚皮苷为主,宽皮柑橘
类黄酮以柚皮苷为主[27]。Zhang等[25]的研究发现,中
国特有的野生宽皮柑橘类黄酮以橙皮苷和芸香柚皮苷
为主。柚子和葡萄柚在黄烷酮种类和含量上有明显差
异。Zhang等[28]认为,柚皮苷是柚子中主要的黄烷酮,
柚皮苷和圣草次苷是葡萄柚中主要的黄烷酮。Sun等[29]
发现胡柚以新橙皮甙为主,柚皮芸香甙在大多数种类
中都存在。柚皮苷主要在酸橙、柚子和葡萄柚中存在。
本研究结果发现,中国主栽的葡萄柚品种果肉中类黄
酮主要以柚皮苷和新橙皮苷为主,与笔者前期在柚果
皮上的研究结果相一致[15]。
多甲氧基黄酮是柑橘属植物所特有的、高度甲氧
化的黄酮类化合物,因具有良好的抗氧化、抗炎、抗
癌、抗心血管疾病、降血脂和改善胰岛素分泌等多种
生物活性功能而备受国内外学者的关注。黄明发等[30]
发现,甜橙果皮中的多甲氧基黄酮主要以川陈皮素为
主,平均含量为 0.21 mg·g-1 DW,占总多甲氧基黄酮
含量的 60.23%,其次橙黄酮和橘皮素。Sun等[29]在佛
柚中检测到橘皮素,而在胡柚中检测到了川陈皮素和
橘皮素。笔者前期研究发现,28个中国本地柚品种的
多甲氧基黄酮以川陈皮素和橘皮素为主,对照葡萄柚
品种鸡尾、瑞红和常山胡柚的川陈皮素含量是供试
柚品种的 5.18—97.13倍,葡萄柚也含有丰富的橘皮
素[15]。本研究发现,供试葡萄柚品种的多甲氧基黄酮
主要以橘皮素为主,其含量为 0.56—4.66 μg·g-1 DW,
大多数葡萄柚品种中都能检测到橙黄酮和川陈皮素,
而笔者前期研究发现柚果肉的仅少数品种中检测到川
陈皮素和橘皮素[16],说明葡萄柚果肉中多甲氧基黄酮
种类和含量均比柚果肉中丰富。
Bocco 等[31]发现阿魏酸是柑橘果实中主要的酚
酸,柑橘中的羟基肉桂酸含量变化顺序如下:阿魏酸
>芥子酸>香豆酸>咖啡酸。然而,Wang等[32]报道,
绿原酸是柑橘果皮中主要的酚酸,酚酸含量变化顺序
如下:绿原酸>香豆酸>阿魏酸>芥子酸>咖啡酸。
笔者前期研究表明[15],宽皮柑橘果皮中主要酚酸为阿
魏酸,酚酸变化顺序为:阿魏酸>香豆酸和咖啡酸>
芥子酸。本研究结果表明,9个中国主栽葡萄柚果肉
酚酸主要是没食子酸,含量变化顺序为:没食子酸>
咖啡酸>绿原酸>阿魏酸,这和上述报道都不相同。
这些差异可能与品种、组织部位和环境因素等有关。
本研究还发现,总酚、总黄酮与抗氧化能力呈显
著的正相关关系,表明总酚、总黄酮是葡萄柚品种抗
氧化能力的重要物质基础。这一结果已被前人的研究
结果证明。本研究还发现,酚类物质芸香苷、橙皮素、
柚皮苷、川陈皮素、橘皮素和绿原酸与总抗氧化能力
呈显著的正相关关系,与‘四倍体马叙’和‘红马叙’
葡萄柚抗氧化能力最强的评价结果并不完全一致。而
橙皮素和橘皮素含量最高的‘奥罗勃朗卡’以及绿原
酸含量最高的‘粉红汤姆逊’葡萄柚的抗氧化能力最
弱,这些结果证明,果实中酚类组分和含量的不同配
比都会直接影响总抗氧化能力,果实总抗氧化能力不
是单个物质抗氧化能力的简单叠加,不同多酚类物质
之间的协同和拮抗作用会直接影响果实总抗氧化能力。
9期 张桂伟等:中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性 1793
4 结论
9种中国主栽葡萄柚果肉酚类物质以柚皮苷、新
橙皮苷、橙皮素和没食子酸为主。‘火焰’‘鸡尾’
‘奥罗勃朗卡’和‘四倍体马叙’葡萄柚分别具有最
高含量的柚皮苷、新橙皮苷、橙皮素和没食子酸。‘鸡
尾’葡萄柚含有丰富的圣草次苷,‘马叙’葡萄柚含
有丰富的橙皮苷。‘火焰’‘瑞红’‘四倍体马叙’
‘红马叙’葡萄柚含有丰富的没食子酸,‘鸡尾’葡
萄柚含有丰富的绿原酸、咖啡酸和阿魏酸。总体上,
‘奥罗勃朗卡’‘粉红汤姆逊’‘马叙’‘火焰’‘瑞
红’‘四倍体马叙’‘红马叙’葡萄柚不仅多酚含量
极其丰富,而且抗氧化能力也显著高于其他品种,开
发潜力较大。
References
[1] Yamada T, Hayasaka S, Shibata Y, Ojima T, Saegusa T, Gotoh T,
Ishikawa S, Nakamura Y, Kayaba K. Frequency of citrus fruit intake is
associated with the incidence of cardiovascular disease: the Jichi
Medical School cohort study. Journal of epidemiology/Japan
Epidemiological Association, 2010, 21(3): 169-175.
[2] Oboh G, Ademosun A O. Phenolic extracts from grapefruit peels
(Citrus paradisi) inhibit key enzymes linked with type 2 diabetes and
hypertension. Journal of Food Biochemistry, 2011, 35(6): 1703-1709.
[3] Du Q, Chen H. The methoxyflavones in Citrusreticulata blanco cv.
ponkan and their antiproliferative activity against cancer cells. Food
Chemistry, 2010, 119(2): 567-572.
[4] Peterson J J, Dwyer J T, Beecher G R, Bhagwat S A, Gebhardt S E,
Haytowitz D B, Holden J M. Flavanones in oranges, tangerines
(mandarins), tangors, and tangelos: a compilation and review of the
data from the analytical literature. Journal of Food Composition and
Analysis, 2006, 19: S66-S73.
[5] Abad-García B, Garmón-Lobato S, Berrueta L A, Gallo B, Vicente F.
On line characterization of 58 phenolic compounds in Citrus fruit
juices from Spanish cultivars by high-performance liquid chromatography
with photodiode-array detection coupled to electrospray ionization
triple quadrupole mass spectrometry. Talanta, 2012, 99: 213-224.
[6] Goulas V, Manganaris G A. Exploring the phytochemical content and
the antioxidant potential of Citrus fruits grown in Cyprus. Food
Chemistry, 2012, 131(1): 39-47.
[7] Kelebek H, Canbas A, Selli S. Determination of phenolic composition
and antioxidant capacity of blood orange juices obtained from cvs.
Moro and Sanguinello (Citrus sinensis (L.) Osbeck) grown in Turkey.
Food Chemistry, 2008, 107(4): 1710-1716.
[8] Tripoli E, Guardia M L, Giammanco S, Majo D D, Giammanco M.
Citrus flavonoids: Molecular structure, biological activity and nutritional
properties: A review. Food Chemistry, 2007, 104(2): 466-479.
[9] Zhang M, Duan C, Zang Y, Huang Z, Liu G. The flavonoid
composition of flavedo and juice from the pummelo cultivar (Citrus
grandis (L.) Osbeck) and the grapefruit cultivar (Citrus paradisi) from
China. Food Chemistry, 2011, 129(4): 1530-1536.
[10] 叶荫民. 葡萄柚 (Citrus paradise Macf) 及其在我国的发展前景.
中国南方果树, 1997, 26(5): 7-9.
Ye Y M. Citrus paradise Macf. and its prospects in China. China
Southern Fruit, 1997, 26(5): 7-9. (in Chinese)
[11] Swingle W T. The botany of Citrus and its wild relatives//Reuther W,
Webber H J, Batchelor D L. The Citrus Industry, Vol 1. 2nd ed.
Berkeley: University of California Press, 1967: 190-430.
[12] Chai L, Biswas M K, Yi H, Guo W, Deng X. Transferability,
polymorphism and effectiveness for genetic mapping of the Pummelo
(Citrus grandis Osbeck) EST-SSR markers. Scientia Horticulture,
2013, 155:85-91.
[13] Liu Y, Liu D C, Wu B, Sun Z H. Genetic diversity of pummelo (Citrus
grandis Osbeck) and its relatives based on simple sequence repeat
markers. Chinese Journal of Agricultural Biotechnology, 2006, 3(2):
119-126.
[14] Chen W, Guo X Z, Huang P H, Xu W R, Lin S S. Genetic diversity
analysis and identification of pummelo (Citrus maxima (Burm.) Merr.)
germplasms in southern Zhejiang province. Journal of Plant Genetic
Resources, 2012, 13(4): 643-646.
[15] Xi W P, Fang B, Zhao Q, Jiao B, Zhou Z Q. Flavonoid composition
and antioxidant activities of Chinese local pummelo (Citrus grandis
Osbeck.) varieties. Food Chemistry, 2014, 161: 230-238.
[16] Nogata, Sakamoto K, Shiratsuchi H, Ishii T, Yano M, Ohta H.
Flavonoid composition of fruit tissues of citrus species. Bioscience
Biotechnology and Biochemistry, 2006, 70(1): 178.
[17] Singleton V L, Orthofer R, Lamuela-Raverntos R M. Analysis of
total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means
of folin-ciocalteu reagent. Methods in Enzymology, 1999, 199:
155-178.
[18] Kim D. Antioxidant capacity of phenolic phytochemicals from various
cultivars of plums. Food Chemistry, 2011, 124:1561-1566.
[19] Barreca D, Bellocco E, Caristi C, Leuzzi U, Gattuso G. Elucidation of
the flavonoid and furocoumarin composition and radical-scavenging
activity of green and ripe chinotto (Citrus myrtifolia Raf.) fruit tissues,
leaves and seeds. Food Chemistry, 2011, 129(4): 1504-1512.
1794 中 国 农 业 科 学 48卷
[20] Jang H D, Chang K S, Chang T C, Hsu C L. Antioxidant potentials of
buntan pumelo (Citrus grandis Osbeck) and its ethanolic and acetified
fermentation products. Food Chemistry, 2010, 118(3): 554-558.
[21] Almeida M M B, de Sousa P H M, Arriaga  M C, do Prado G M,
Magalhães C E C, Maia G A, de Lemos T L G. Bioactive compounds
and antioxidant activity of fresh exotic fruits from northeastern Brazil.
Food Research International, 2011, 44(7): 2155-2159.
[22] Kumaran A, Joel Karunakaran R. In vitro antioxidant activities of
methanol extracts of five phyllanthus species from India. LWT-Food
Science and Technology, 2007, 40(2): 344-352.
[23] Contreras-Calderón J, Calderón-Jaimes L, Guerra-Hernández E,
García-Villanova B. Antioxidant capacity, phenolic content and
vitamin C in pulp, peel and seed from 24 exotic fruits from Colombia.
Food Research International, 2011, 44(7): 2047-2053.
[24] Kim D O, Lee K W, Lee H J, Lee C Y. Vitamin C equivalent
antioxidant capacity (VCEAC) of phenolic phytochemicals. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 2002, 50(13): 3713-3717.
[25] 张元梅. 中国野生宽皮柑橘酚类物质的检测及其抗氧化活性研究
[D]. 重庆: 西南大学, 2013.
Zhang Y M. Phenolic compositions and antioxidant capacities of the
Chinese wild mandarin(Citrus reticulata Blanco) fruits [D]. Chongqing:
Southwest University, 2013. (in Chinese)
[26] Ooghe W C, Ooghe S J, Detavernier C. L M, Huyghebaert A.
Characterization of orange juice (Citrus sinensis) by flavanone
glycosides. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1994, 42(10):
2183-2190.
[27] Zhang Y M, Sun Y J, Xi W P, Shen, Y, Qiao L P, Zhong L Z, Ye X Q,
Zhou Z Q. Phenolic compositions and antioxidant capacities of
Chinese wild mandarin (Citrus reticulata Blanco) fruits. Food
Chemistry, 2014, 145: 674-680.
[28] Zhang M X, Duan C Q, Zang Y Y, Huang Z W, Liu G J. The flavonoid
composition of flavedo and juice from the pummelo cultivar (Citrus
grandis (L.) Osbeck) and the grapefruit cultivar (Citrus paradisi) from
China. Food Chemistry, 2011, 129(4): 1530-1536.
[29] Sun Y, Qiao L, ShenY, Jiang P, Chen J, Ye X. Phytochemical profile
and antioxidant activity of physiological drop of citrus fruits. Journal
of Food Science, 2013, 78(1): C37-C42.
[30] 黄明发. 橙皮中多甲氧基黄酮含量分析和提取工艺研究[D]. 重庆:
西南大学, 2008.
Huang M F. Studies on the determination andextraction of the
polymethexylated flavones from orange peels [D]. Chongqing:
Southwest University, 2008. (in Chinese)
[31] Bocco A, Cuvelier M E, Richard H, Berset C. Antioxidant activity and
phenolic composition of citrus peel and seed extracts. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 1998, 46(6): 2123-2129.
[32] Wang Y C, Chuang Y C, Hsu H W. The flavonoid, carotenoid and
pectin content in peels of citrus cultivated in Taiwan. Food Chemistry,
2008, 106(1): 277-284.
(责任编辑 赵伶俐)