河北农业大学生命科学学院顾玉红教授等:红树莓叶片生长代谢过程中酚类物质含量及抗氧化酶活性分析

2023-07-14作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

树莓是蔷薇科悬钩子属多年生木本灌木,叶互生,叶片为绿色、背面有绒毛、长卵形或椭圆形、叶边缘呈锯齿状。树莓叶片还是植物生物活性化学物质的重要来源,富含酚类化合物。抗氧化酶活性、酚类物质的含量均受发育时期影响,所以,叶片的采集时间和采集部位就会直接影响叶片的效果。目前,鲜见对红树莓枝条上、中、下部叶片生长代谢过程中酚类物质含量及其抗氧化酶活性的研究报道。

‘海尔特兹’红树莓果实质量优良,色香味俱佳,对疫霉病、根腐病抗性较强;‘秋福’红树莓果实味佳,早熟,耐寒,耐热。河北农业大学生命科学学院的范青,郭素萍*等人以‘海尔特兹’和‘秋福’红树莓5-12月枝条不同部位的叶片为材料,运用高效液相色谱(HPLC)和分光光度计技术,研究叶片生长代谢过程中酚类物质含量与抗氧化酶活性的变化规律,旨在为红树莓叶片的适时采收及更好地开发利用提供重要的科学依据。
1 ‘海尔特兹’和‘秋福’红树莓叶片生长代谢过程中多种药用酚类物质含量

1.1 叶片生长代谢过程中的鞣花酸含量
由图1可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片生长代谢过程中的鞣花酸含量变化均呈双峰曲线。‘海尔特兹’鞣花酸含量最高是6月份的上部叶片,为157.45mg/g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’的鞣花酸含量最高值是7月份的中部叶片,为250.84mg/g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中‘秋福’7月份中部叶片的鞣花酸含量显著高于‘海尔特兹’6月份上部叶片(P<0.05),两者鞣花酸含量分别是有机红树莓果实成熟果的6.46倍和4.06倍。露地栽培的树莓通常在12月进行平茬,种植户通常把修剪下来的枝条和叶片当做废物处理,而研究发现,‘海尔特兹’、‘秋福’整支叶片12月份的鞣花酸含量分别为27.68-53.99mg/g和18.65-55.15mg/g,是‘泰山红’石榴叶片鞣花酸含量的30倍以上。所以,12月份的树莓叶片具有潜在的应用价值。


1.2 叶片生长代谢过程中水杨酸含量

由图2可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位的叶片在生长代谢过程中水杨酸含量均呈一直下降趋势。‘海尔特兹’水杨酸含量最高值是5月份的上部叶片,为53.34mg/100g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’水杨酸含量最高值也是5月份的上部叶片,为59.33mg/100g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中‘秋福’5月份上部叶片的水杨酸含量高于‘海尔特兹’5月份上部叶片,差异不显著(P<0.05)。

1.3 叶片生长代谢过程中咖啡酸含量

由图3可知,’海尔特兹‘、’秋福‘红树莓纸条上部叶片在生长代谢过程中的咖啡酸含量均呈一直下降趋势,中部和下部叶片均呈单峰曲线。’海尔特兹‘咖啡酸含量最高值是7月份中部叶片,为100.48mg/100g,显著高于除6月份下部叶片之外的其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’咖啡酸含量最高值是5月份的上部叶片,为61.68 mg/100 g,显著高于除7月中部和6月份下部叶片之外的其他月份和部位(P<0.05);其中‘海尔特兹’7月份中部叶片的咖啡酸含量显著高于‘秋福’5月份上部叶片(P<0.05),并且分别是传统树莓果实粉红果、成熟果、过熟果的40.68、19.55、24.75 倍。

1.4 叶片生长代谢过程中阿魏酸含量
由图4可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的阿魏酸含量变化均呈单峰曲线。‘海尔特兹’阿魏酸含量最高值是6月份的下部叶片,为86.28 mg/100 g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’阿魏酸含量最高值是6月份的上部叶片,为158.18 mg/100 g,显著高于其他月份和部位(P<0.05)。其中‘秋福’6月份上部叶片的阿魏酸含量显著高于‘海尔特兹’6月份下部叶片(P<0.05)。绚丽海棠叶片中阿魏酸4-10月,含量先上升再下降,与本研究变化趋势一致,而‘中林5号’铁核桃叶片,5—9月,阿魏酸含量呈先下降再上升又下降的的变化趋势,与本研究趋势不一致。

1.5 叶片生长代谢过程中儿茶素含量
由图5可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的儿茶素含量变化均呈单峰曲线。‘海尔特兹’儿茶素含量最高值是7月份的中部叶片,为18.71 mg/g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’儿茶素含量最高值是6月份的下部叶片,为14.56 mg/g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中‘海尔特兹’7月份中部叶片的儿茶素含量显著高于‘秋福’6月份下部叶片(P<0.05),两者儿茶素含量分别是‘阳丰’柿叶10月中旬儿茶素含量的3.62 倍和2.82 倍。

1.6 叶片生长代谢过程中表儿茶素含量
由图6可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的表儿茶素含量变化均呈单峰曲线。‘海尔特兹’表儿茶素含量最高值是7月份的上部叶片,为128.22 mg/100 g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’表儿茶素含量最高值是7月份的上部叶片,为350.04 mg/100 g,显著高于除8月之外的其他月份(P<0.05);其中‘秋福’7月份上部叶片的表儿茶素含量显著高于‘海尔特兹’7月份上部叶片(P<0.05),两品种表儿茶素含量最高值分别是7月中旬采摘‘磨盘’柿叶的12.51 倍和34.15 倍。

1.7 叶片生长代谢过程中芦丁含量

由图7可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的芦丁含量变化均呈单峰曲线。‘海尔特兹’芦丁含量最高值是6月份的下部叶片,为8.00 mg/100 g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’芦丁含量最高值是6月份的上部叶片,为6.17 mg/100 g,显著高于除7月上部叶片之外的其他月份和部位(P<0.05);其中‘海尔特兹’6月份下部叶片的芦丁含量显著高于‘秋福’6月份上部叶片(P<0.05)。两品种红树莓叶片的芦丁含量最高均在6月份,而‘黔核7号’铁核桃叶片生长代谢过程中芦丁含量最高在4月中旬,所以,芦丁含量的最高时期因物种而异。

1.8 叶片生长代谢过程中总黄酮含量

由图8可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片的总黄铜含量变化均呈单峰曲线。‘海尔特兹’总黄酮含量最高值是7月份的上部叶片,为34.18mg/g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’总黄酮含量最高值是7月份的中部叶片,为20.18mg/g,显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中’海尔特兹‘7月份上部叶片的总黄酮含量显著高于’秋福‘7月份中部叶片(P<0.05)。研究表明,元宝枫叶在4-10月也呈现先升高后下降的变化趋势,与本研究一致,但在6月份时含量达到最高,为24.13mg/g,’海尔特兹‘红树莓7月份的上部叶片中总黄酮的含量高于元宝枫叶,是它的1.42倍。两品种黄酮含量最高均是7月份叶片,使用红树莓叶片制茶主要是因其丰富的黄酮等酚类物质含量。

2 ’海尔特兹‘和’秋福‘红树莓叶片生长代谢过程中抗氧化酶活性的变化

2.1叶片生长代谢过程中SOD活性的变化

由图9可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的SOD活性一直处于较高水平。‘海尔特兹’SOD活性最高值是7月份的下部叶片,为37.00 U/g,稍高于6月份上部叶片,7月份中部和上部叶片,11月和12月中部叶片,差异不显著(P>0.05),显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’SOD活性最高值是10月份的下部叶片,为37.02 U/g,稍高于6月份、10月份、11月份和12月份中部叶片,7月份和8月份的上部叶片、9月份的下部叶片,差异不显著(P>0.05),显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中‘秋福’10月份下部叶片的SOD活性高于‘海尔特兹’7月份下部叶片,二者差异不显著(P>0.05)。综上所述,‘海尔特兹’、‘秋福’树莓叶片均是制备SOD酶制剂的好原料。


2.2 叶片生长代谢过程中POD活性的变化

由图10可知,’海尔特兹‘、’秋福‘红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的POD活性呈双峰曲线,出现2 个高峰期,第1个高峰期是在叶片发育早期,生命力旺盛,产生的自由基多,POD作为清除自由基的酶所以活性高,随着生长代谢过程,呈降低趋势;第2个高峰期低于第1个高峰期,出现在叶片发育后期,可能是植物体为抵抗自身衰老启动的抗逆机制,POD活性稍有增大,延缓衰老。‘海尔特兹’POD活性最高值是8月份的下部叶片,为10.51 U/(g·min),显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’POD活性最高值是7月份的上部叶片,为13.05 U/(g·min),显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中‘秋福’7月份上部叶片的POD活性显著高于‘海尔特兹’8月份下部叶片(P<0.05)。

2.3 叶片生长代谢过程中CAT活性的变化

由图11可知,‘海尔特兹’、‘秋福’红树莓枝条不同部位叶片在生长代谢过程中的CAT活性呈先下降再上升又下降趋势。‘海尔特兹’CAT活性最高值是7月份的下部叶片,为41.12 U/(g·min),显著高于其他月份和部位(P<0.05);‘秋福’CAT活性最高值是5月份的上部叶片,为40.50 U/(g·min),显著高于其他月份和部位(P<0.05);其中‘海尔特兹’7月份下部叶片的CAT活性显著高于‘秋福’5月份上部叶片(P<0.05)。‘海尔特兹’和‘秋福’叶片CAT活性的最高值分别是橡胶树叶片的1.17 倍和1.15 倍,所以,红树莓叶片比橡胶树叶片的CAT活性高。

讨论与结论

植物中抗氧化途径主要分为酶途径与非酶途径2 种。酶途径主要为SOD、POD、CAT等,非酶途径主要为酚酸类物质、黄酮类物质等抗氧化物质,对植物的生长发育与抵御逆境胁迫均发挥重要作用,且随着发育时期不断变化。前人对红树莓叶片中的酚类物质含量研究时期较单一,更是缺乏对不同部位叶片中酚类物质含量的比较,本研究发现,‘海尔特兹’和‘秋福’两品种间红树莓上、中、下部叶片的鞣花酸、水杨酸、咖啡酸、阿魏酸、儿茶素、表儿茶素、芦丁、总黄酮含量的变化趋势均一致,在叶片发育初期相对较高,随着叶片的生长代谢,含量逐渐降低,最后趋于平稳或下降,但同一品种的不同采收时间对树莓叶中酚类物质影响较大。两品种树莓叶片中,除水杨酸含量最高值在5月份外,其余酚类物质的含量最高值均在6—7月份,研究表明酚类物质与植物抗逆性有关,6月和7月正处于河北省的夏季高温天气,且伴随强日照和强降水,酚类物质含量迅速上升可能是植物本身面对逆境时启动的自我保护机制。通过比较分析可知,酚类物质的含量因发育时期、器官、种植地、物种而异,红树莓叶片的鞣花酸、咖啡酸、儿茶素、表儿茶素、总黄酮的含量分别高于有机树莓果实、传统树莓果实、‘阳丰’柿叶、‘磨盘’柿叶、元宝枫叶片,所以,选择红树莓叶片开发酚类物质性价比更高。

SOD、POD、CAT是植物体内主要的抗氧化酶,活性强时,清除超氧阴离子自由基能力增强,可以更好地维持细胞结构稳定和提高植物抗逆性。本研究发现‘海尔特兹’和‘秋福’两品种间红树莓上、中、下部叶片SOD、POD、CAT活性的变化趋势一致,‘海尔特兹’红树莓叶片在生长代谢过程中SOD、POD活性最高的分别是7月份下部叶片、8月份下部叶片,依次为37.00 U/g、10.51 U/(g·min),均高于‘海尔特兹’红树莓果实;‘秋福’红树莓叶片在生长代谢过程中SOD、POD、CAT活性最高的分别是10月份下部叶片、7月份上部叶片、5月份上部叶片,依次为37.02 U/g、13.05 U/(g·min))和40.50 U/(g·min),均高于‘秋福’红树莓果实;即‘海尔特兹’和‘秋福’叶片的抗氧化酶活性均高于其果实,树莓叶片是良好的植物酶制剂来源,可制成纯酶获得经济效益。

综上所述,在5—7月份采摘‘海尔特兹’和‘秋福’红树莓叶片,其酚类物质含量与抗氧化酶活性最高,而且叶片作为树莓种植的副产品,产量高、易得,价格低廉,是一种理想的天然多酚和抗氧化酶来源。本研究揭示了红树莓叶片在生长代谢过程中酚类物质含量与抗氧化酶活性的变化规律,为红树莓叶片的适时采收及更好地开发利用提供重要理论依据。


本文《红树莓叶片生长代谢过程中酚类物质含量及抗氧化酶活性分析》来源于《食品科学》2023年44卷第8期238-246页,作者:范青,李程,李明,张雪梅,张姣,吴迪,顾玉红,郭素萍。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220628-315。