全 文 ：※工艺技术 食品科学 2008, Vol.29, No.09 207
火棘[Pyracantha fortuneana(Maxim.)Li]为蔷薇科苹
果亚科火棘属的常绿野生灌木果树植物，俗称救军粮、
红 果 泡 等 ， 产 区 皆 有 果 实 代 粮 的 历 史 。 火 棘 属
(Pyracantha Roem.)有 10 种，分布于亚洲东部至欧洲南
部；我国 7 种，常见 4 种，火棘(P.forbuneana Li)，全
缘火棘(P.atalantioides Stapt.)、细圆齿火棘(P.crenulata
Roem.)、窄叶火棘(P.angustifolia Schneid.)，主要分布
于西南地区，以四川、贵州、陕西、云南、湖南、
湖北等省产量较大[1-2]。
目前对火棘的研究工作主要集中在火棘的组织培
养、在观赏园艺中的应用以及对火棘功能作用的研究，
而对不同地区火棘的亲缘关系研究未见报道[3]。在开展
火棘综合利用之前，查清火棘种类、分布、蕴藏量，
全面系统地对火棘品种进行调查，建立品种圃，查明
分布种类，进行引种驯化繁育及栽培研究，具有十分
重要的理论和现实意义。本实验主要以火棘果实中的多
酚、原花色素和黄酮为分析指标，对现有的几种火棘
进行聚类，以期为火棘优良种质的选育奠定理论基础。
1 材料与方法
不同火棘果实功效成分的聚类分析
李 伟1,2，程 超1，张应团1，严 玲1，莫开菊1,2
(1. 湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000；
2. 湖北民族学院 湖北省生物资源保护与利用重点实验室，湖北 恩施 445000)
摘 要：以不同产地和不同采收期的火棘果实为原料，采用正交设计对其黄酮、多酚和原花色素的浸提工艺进行
优化，以三种物质的含量为分类性状，采用 STAT 软件对不同原料进行聚类分析。结果表明，黄酮和原花色素最
佳提取工艺为：90% 乙醇，料液比 1:35，80℃浸提 3h，黄酮和原花色素最高得率为 3.47% 和 4.63%；多酚类物
质最佳浸提工艺为：100% 乙醇，料液比 1:25，70℃浸提 3h，得率为 3.86%。聚类结果可以说明，除了果实的
成熟度影响多酚、黄酮和原花色素含量外，地理位置的不同对其中成分的影响也很大。
关键词：火棘果实；多酚；黄酮；原花色素；聚类
Clustering Analysis of Functional Components in Different Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li Fruits
LI Wei1,2，CHENG Chao1，ZHANG Ying-tuan1，YAN Ling1，MO Kai-ju1，2
(1. College of Biological Science and Technology, Hubei Institute for Nationalities, Enshi 445000, China；2. Hubei Key
Laboratory of Biological Resource Conservation and Utilization，Hubei Institute for Nationalities, Enshi 445000, China)
Abstract：Using the Pyracantha fortuneana fruits from different areas as the raw materials, with orthogal design, the extracting
techonology of the flavonoids etc was optimized. The content of three substances was the classed character, the different
materials were clustered with STAT software. The results were showed that the optimal extracting techonology of the flavonoids
and proanthocyanidins was the ethanol concentration was 90%, temperature 80℃, the ratio of the material and the solvent was
1:35, time 3h, under this condition the highest extracting rate was 3.47% and 4.63%. At the same time the optimal extracting
techonology of the polyphenols was the ethanol concentration was 100%, temperature70℃, the ratio of the material and the
solvent was 1:25, time 3h, under this condition the highest extracting rate was 3.86%. The cluster results showed the maturity
and geographical place had great influence on the compoents content.
Key words：Pyracantha fortuneana(Maxim.)Li；polypheonls；flavonoids；proanthocyanidins；cluster
中图分类号：Q946.91 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2008)09-0207-04
收稿日期：2008-06-28
基金项目：湖北省教育厅资助项目（B200729006）；湖北民族学院青年项目
作者简介：李伟（1975-），男，硕士研究生，主要从事细胞生物学及资源开发利用研究。E-mail：liweichengchao@126.com
208 2008, Vol.29, No.09 食品科学 ※工艺技术
1.1 材料与试剂
火棘果实：C1 产于恩施白杨坪，海拔 820 米左右，
十成熟下雪后采收，果实深红色；C2 产于恩施龙洞河，
海拔 4 5 0 米左右，六成熟果，果实浅红色；C 3 产于宣
恩晓关，海拔 8 0 0 米左右，七成熟果，果实浅红色；
C4 产于建始茅田，海拔 1200 米左右，十成熟，果实深
红色；C 5 产于恩施龙洞河十成熟果，果实深红色；C 6
产于利川南坪，海拔 1100 米左右，八成熟果，果实浅
红 色 。
芦丁、儿茶素、乙醇、硝酸铝、氢氧化钠、亚
硝酸钠、酒石酸钾钠、甲醇、硫酸、香草醛、硫酸
亚铁、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠均为分析级试剂。
1.3 仪器与设备
DL-5 低速大容量离心机 上海安亭科学仪器厂；
UV1900PC紫外双光束分光光度计 上海亚研电子科技有
限公司。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
新鲜火棘种子→洗净→晒干、烘干→粉碎→乙醇
回流浸提→离心分离→上清液→定容→测定
1.3.2 黄酮测定
按照 Al(NO3)3-NaNO2-NaOH 方法测定[4]，以芦丁含
量( m g )和吸光度绘制标准曲线，计算得标准方程为：
Y=0.0026 ＋ 1.228X，r ＝ 0.9998。
样品黄酮测定：精确称取样品溶液 1.0000g，回流
提取离心后定容至 100ml，取样品溶液 1ml，按照标样
的制作方法进行测定。
式中，T 为供试液总量( m l )；V 为吸取的试样量
(ml)。
1.3.3 多酚测定
采用酒石酸铁比色法 [5 ]，吸取样品试液 1 ml 放在
25ml 容量瓶中，加入蒸馏水 4ml 和酒石酸铁溶液 5ml，
摇匀，再加入 pH7.5 磷酸盐缓冲液稀释至刻度，以蒸馏
水代替样品试液，加入同样的试剂作空白，选择 540nm
波长和 0.5cm 的比色杯测定吸光度。
式中，7 . 8 2 6 为常数；T 为供试液总量（m l）；V
为吸取的试样量（m l ）；m 为样品质量( g ) 。
1.3.4 原花色素测定方法[6]
1.3.4.1 标准曲线制作
首先配制 100μg/ml 的儿茶素标准溶液，分别取 0、
0 . 1、0 . 2、0 . 3、0 . 4、0 . 5 m l 标准溶液于 1 0 m l 具塞
试管中，加入 2 . 5 m l 3 0 g ／ L 香草醛溶液，然后加入
2 .5ml30％硫酸溶液，30℃条件下避光反应 20min，以
双蒸水为空白，在 500nm 处测定吸光度，以儿茶素含
量(mg)和吸光度绘制标准曲线得：
Y= 0.0038 + 0.0022x，r=0.9977。
1.3.4.2 样品原花青素含量测定
准确量取 0.3ml 样品溶液，按照上述标准曲线方法
进行测定。
式中，T 为供试液总量( m l )；V 为吸取的试样量
(ml)。
2 结果与分析
2.1 浸提溶剂的优化
精确称取 1.0000g 样品，按料液比 1:5 加入不同浓度
的乙醇，于 70℃回流提取 2h，4000r/min 离心 30min，
上清液定容至 100ml，分别按照样品的测定方法测定，
结果见表 1 。
由表 1 可知，对黄酮和原花色素而言，随着乙醇
浓度的增加，二者得率增加。而对于多酚类物质而言，
当乙醇浓度增加到 8 0 % 时，多酚得率达到最大值。
2.2 浸提工艺的优化
试验选取 A 温度( 6 0、7 0、8 0℃分别对应 1、2、
3 水平)，B 时间( 1、2、3 h 分别对应 1、2、3 水平)，
C 料液比(1:15、1:25、1:35 分别对应 1、2、3 水平)，
D 乙醇浓度(80%、90%、100% 对应 1、2、3 水平)进
行正交 L 9(3 4)试验，试验设计及结果见表 2。以平均得
率为指标进行极差分析结果见表 2。
由表 2 的极差分析可以看出，对原花色素而言，各
个因素对其得率影响的大小为 A ＞ D ＞ B ＞ C，最佳浸
提工艺为 A 3B 3C 3D 2；对黄酮而言，各个因素对其得率
影响大小为 A ＞ D ＞ B ＞ C，最佳浸提工艺为 A3B3C3D2，
与原花色素的最佳浸提工艺相同，即采用 90% 乙醇，料
液比 1:35，在 80℃浸提 3h；黄酮和原花色素最高得率
为 3.47% 和 4.63%；对多酚类物质而言，各个因素对其
得率影响大小为 D ＞ C ＞ A ＞ B ，最佳浸提工艺为
黄酮得率(%)= × 100
(A510nm － 0.0026)× T × 10-3
1.228V
多酚得率(%)= × 100
A540nm × 7.86 × T
1000 × V × m
原花色素得率(%)= × 100(A500nm － 0.0038)× T × 10
-6
0.0022V
表1 溶剂对原花色素、多酚黄酮得率的影响
Table1 Effects of ethanol concentraction on extraction rates
proanthocyanidins polyphenols and flavonoids
溶剂 40%乙醇 60%乙醇 80%乙醇 100%乙醇
黄酮得率(%) 2.06 2.98 3.36 3.70
原花色素得率(%) 0.17 0.43 0.69 1.48
多酚得率(%) 0.27 1.37 1.69 1.57
※工艺技术 食品科学 2008, Vol.29, No.09 209
指标 来 源 平方和 自由度 均 方 F 值 显著性
模型 787.859(a) 8 98.482 383.216 0
截距 16325.547 1 16325.547 63526.275 0
A 532.671 2 266.335 1036.37 0
B 105.226 2 52.613 204.73 0
C 42.635 2 21.317 82.951 0
D 107.327 2 53.663 208.816 0
误差 4.626 18 0.257
总和 17118.032 27
校正总和 792.485 26
模型 20.745(a) 8 2.593 109.255 0
截距 71.238 1 71.238 3001.482 0
A 1.643 2 0.822 34.612 0
B 0.999 2 0.499 21.043 0
C 3.313 2 1.656 69.788 0
D 14.79 2 7.395 311.578 0
误差 0.427 18 0.024
总和 92.41 27
校正总和 21.172 26
模型 1087.230(a) 8 135.904 96.868 0
截距 20981.931 1 20981.931 14955.284 0
A 783.548 2 391.774 279.245 0
B 84.859 2 42.43 30.243 0
C 70.326 2 35.163 25.063 0
D 148.496 2 74.248 52.922 0
误差 25.254 18 1.403
总和 22094.415 27
校正总和 1112.484 26
黄酮
多酚
A2B3C2D3，即采用 100% 乙醇，料液比 1:25，在 70℃
浸提 3h，其得率为 3.86%，不同于原花色素和黄酮的最
佳浸提工艺，各个因素对不同物质的影响大小顺序与表
3 中的方差分析结果一致。
2.3 不同产地火棘果实中黄酮、多酚和原花色素含量
按照黄酮、多酚和原花色素的最佳浸提工艺进行不
同火棘果实中三种物质的浸提并测定其含量，具体结果
见表 4 。
采用 SAS8.0 软件和 STAT 软件对表 5 结果进行偏相
关分析和聚类分析，结果见表 5 和图 1～4。
由表 5 可以看出，火棘果实中的原花色素和黄酮以
及多酚和黄酮之间的相关性达到了极显著水平，其相关
概率为 0.0009 和 0.0023，而多酚和原花色素之间的相关
性仅为显著水平，相关概率为 0.0121。
由图 1～4 可以看出，以黄酮、多酚和原花色素的
任何两个作为聚类指标和总体作为聚类指标，其聚类结
果是一致的，都是 1 号和 4 号为最近的一类，而后与 5
和 6 再次聚类，2 和 3 聚类后与 1、4、5、6 聚为一大
类，即建始茅田与恩施白杨坪的十成熟果实多酚等物质
最接近，而后与恩施龙洞河的十成熟果实相一致等，但
表3 分别以黄酮、多酚和原花色素得率为指标的正交试验方差分析
Table 3 Analyses of variance of orthogonal test on folavonoids,
polyphenols and proanthocyanidins
表5 同火棘果实中原花色素、黄酮和多酚含量的偏相关分析
Table 5 Partial correlation analysis among among contents
of proanthocyanidins, flavonoids and polyphenols in different
Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li fruits
注：** 为在 0.01 水平上极显著；* 为在 0.05 水平上显著。
表 4 不同火棘果实中原花色素、黄酮和多酚含量（%）
Table 4 Contents of proanthocyanidins,flavonoids and
polyphends in different Pyracantha fortuneana (Maxim.) Li fruits
(%)成分 1 2 3 4 5 6
原花色素 2.98 9.82 13.08 3.09 2.37 4.63
黄酮 1.97 5.86 6.2 2.5 2.2 3.47
多酚 3.41 4.57 4.35 3.28 3.22 3.86
原花色素 黄酮 多酚
偏相关 1 0.9752 0.9089
显著水平 0 0.0009** 0.0121*
偏相关 0.9609
显著水平 0.0023**
原花色素
黄酮
原
花
色
素
注：R2 为 0.994(校正 R2 为 0.992)。
表2 正交试验结果和极差分析(n=3)
Table 2 Results of orthogonal test and ranges analysis (n=3)
K1
K2
K3
R
K1
K2
K3
R
K1
K2
K3
R
序
号
A 温度
(℃)
B 时间
(h)
C 料
液比
D 乙醇
浓度(%)
黄酮得
率(%)
多酚得
率(%)
原花色素
得率(%)
1 1 1 1 1 1.71 0.60 2.04
2 1 2 2 2 21.2 1.33 2.52
3 1 3 3 3 2.13 3.18 2.23
4 2 1 2 3 1.96 0.00 2.25
5 2 2 3 1 2.32 1.27 2.64
6 2 3 1 2 2.63 1.17 2.79
7 3 1 3 2 3.22 0.98 3.43
8 3 2 1 3 2.51 1.63 2.87
9 3 3 2 1 3.46 1.27 4.02
6.81 7.72 7.7 8.69
7.68 8.02 8.79 8.74
10.32 9.07 8.33 7.38
3.5 1.35 1.09 1.36
6.03 6.89 6.84 7.49
6.9 7.03 7.62 8.05
9.19 8.21 7.67 6.6
3.16 1.32 0.83 1.45
5.11 4.77 3.40 3.13
5.63 4.23 5.79 3.48
3.87 5.62 5.43 8.01
1.76 1.40 2.39 4.88
原花
色素
黄酮
多酚
210 2008, Vol.29, No.09 食品科学 ※工艺技术
图1 总体聚类图
Fig.1 Total cluster
图4 以多酚和原花色素为指标的聚类图
Fig.4 Clustering chart using contents of polyphenols and
proanthocyanidins as indexes
C3 C2 C6 C5 C4 C1
6
5
4
3
2
1
0
样品组别
相
似
距
离
恩施龙洞河六成熟果实和宣恩的七成熟果实与以上几种
明显不同，单独聚类。虽然不同指标的聚类结果一致，
但是采用不同的聚类指标，每种之间的相似距离并不一
致，其中以黄酮和多酚的含量为聚类指标时，各种火
棘果实之间的相似距离最短。
以上聚类结果可以说明，除了果实的成熟度影响多
酚、黄酮和原花色素含量外，地理位置的不同对其中的成
分的影响也很大。
3 结 论
以多酚、黄酮、原花色素作为不同火棘果的分类性
状进行聚类分析发现，成熟度对其影响较大，相同成熟度
不同海拔三种成分含量也不同。
由于实验过程中样品选取仅有 6 种，恩施州其他县
市火棘果中多酚等物质的聚类分析有待于进一步研究。
参考文献：
[1] 叶萌. 我国火棘资源研究现状及展望[J]. 四川林业科技, 1999(1): 59-64.
[2] 刘芳, 巢强, 王磊. 火棘的开发利用价值[J]. 河北林业科技, 2006(2):
51-52.
[3] 唐宇, 刘建林. 凉山州火棘资源的开发利用与可持续发展[J], 四川
农业科技, 2002(9): 6.
[4] 张婧萱, 廖保宁, 唐贞荣, 等. 柚皮中总黄酮的提取及对羟自由基的
清除作用[J]. 广东微量元素科学, 2006, 13(7): 48-51.
[5] 何照范, 张迪清. 保健食品化学及其检测技术[M]. 北京: 中国轻工
业出版社, 1998: 107.
[6] 张泽生, 赵春艳, 徐英, 等. 山楂果中原花青素提取工艺研究[J]. 天
然产物研究与开发, 2007, 19(1): 127-130.
图3 以黄酮和原花色素为指标的聚类图
Fig.3 Clustering chart using contents of flavonoids and
proanthocyanidins as indexes
C3 C2 C6 C5 C4 C1
6
5
4
3
2
1
0
样品组别
相
似
距
离
C3 C2 C6 C5 C4 C1
6
5
4
3
2
1
0
样品组别
相
似
距
离
图2 以黄酮和多酚为指标的聚类图
Fig.2 Clustering chart using contents of flavonoids and
polyphenols as indexes
样品组别
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
C3 C2 C6 C5 C4 C1
相
似
距
离