黑果腺肋花楸的遗传多样性与功效成分以及高附加值衍生产品的开发

施林燕，汤佳蕾，张占兵

（1.常州毅博生物科技有限公司，江苏 常州 213000；2.张家口禾久农业开发集团有限公司，河北 张家口 076250）

黑果腺肋花楸（Aronia Berry，Chokeberry） 又称野樱莓、墨楸、不老莓，为落叶灌木，蔷薇科，原产于北美洲东部的湿树林和沼泽，自18 世纪中期从美国出口到俄罗斯后，直到20 世纪末才进一步传播到欧洲其他地区，目前在东欧国家如波兰、德国、芬兰等有大量种植和加工利用。

黑果腺肋花楸品种资源丰富，分别适用于食用、药用和园林绿化等。目前，黑果腺肋花楸主要作为水果加工原料，用于制作果汁、果酱和果酒等[1]。黑果腺肋花楸果实具有良好的保健作用，果实及其提取物对心脏病、高血压等心脑血管疾病具有特殊的疗效。20 世纪黑果腺肋花楸在（前） 苏联和东欧一些国家开始流行，其提取物被用于生产糖浆和膳食补充剂[2]。黑果腺肋花楸树形小而美观，一年四季皆宜观赏，是集观赏花、叶、果等价值于一体的珍贵花灌木，在欧美地区广泛应用于园林绿化。

在欧美许多国家，黑果腺肋花楸的产业体系已经相当完善。而我国由于引种历史短，黑果腺肋花楸市场品种杂乱，对黑果腺肋花楸的认知程度还远远不够。对黑果腺肋花楸的活性成分与功效作用，遗传背景对功效成分的影响，以及引种优势进行介绍，旨为黑果腺肋花楸的开发推广提供帮助。

1 黑果腺肋花楸的主要生物活性成分

黑果腺肋花楸果实中含有大量的活性成分，这些活性成分具有较强的抗氧化、消炎、抗菌、抗疲劳和延缓衰老等作用，能用于食品加工及药物开发，具有较高的营养价值和药用价值，得到了医药行业和食品加工行业的青睐[3]。

黑果腺肋花楸中的主要活性成分为多酚。多酚是植物性食品的常见成分，也是非常重要的抗氧化剂。水果、蔬菜、全谷物以及其他类型的食品和饮料（如茶、巧克力和葡萄酒） 是多酚的重要来源。黑果腺肋花楸中多酚含量很高，其总多酚含量与黑加仑相当，是黑莓的2～4 倍、蓝莓的4 倍、覆盆子的3～8 倍、草莓的10 倍以上。与黑果腺肋花楸果汁或果实相比，黑果腺肋花楸果渣中酚类物质含量最高，果渣中的多酚平均含量较浆果高5 倍[4]。

1.1 类黄酮

类黄酮类化合物为多酚类化合物，广泛存在于水果和蔬菜中。类黄酮的生物和药理学功效包括抗氧化、抗癌、抗病毒、抗菌、护心、护肝等。黑果腺肋花楸果实的类黄酮亚群主要以花青素、原花青素、黄酮醇和黄烷醇为代表[5]。以槲皮素-3-半乳糖苷和槲皮素-3-葡萄糖苷为主的黄酮醇苷约占总酚类物质含量的10%。与总酚含量相似，黑果腺肋花楸提取物的类黄酮含量也高于蓝莓、黑莓、越橘、红覆盆子、草莓等浆果提取物。

1.1.1 原花青素 原花青素已经确定为黑果腺肋花楸中最主要的一类多酚类化合物，含量从0.7%到5.2%不等。黑果腺肋花楸含有B 型原花青素，其主要单体单位是表儿茶素。游离表儿茶素也存在于浆果中，但含量明显低于多聚原花青素[6]。黑果腺肋花楸中的原花青素在果肉中约占70%，在果皮中约占25%，在果仁中约占5%。

1.1.2 花青素 花青素是黑果腺肋花楸中的第二大酚类化合物，含量为干重的0.6%～2.0%，高于其他浆果[7]。研究发现，花青素可以改善视力、保护心脏、抗炎、降血糖、防癌，预防心血管疾病，延缓老年人神经功能退化[8]。

1.2 酚酸

酚酸是芳香族的次生代谢物。黑果腺肋花楸中酚酸含量丰富，在果实中发现的2 种主要酚酸是绿原酸和新绿原酸。

2 黑果腺肋花楸主要活性成分的功效

2.1 抗氧化

抗氧化剂是一种能清除自由基的物质。自由基会对人体细胞造成损伤，导致各种慢性疾病，如动脉粥样硬化、炎症、癌症和神经性疾病。对自由基清除活性起作用的最重要的化合物是酚类物质。在一些动物试验中发现，黑果腺肋花楸中的花青素可以抑制脂质过氧化，并增强抗氧化防御系统酶的活性[9，10]。在人类身体上也发现了一种抗氧化作用，即：在饮食中补充黑果腺肋花楸汁，可以减轻运动引起的红细胞氧化损伤[11]。

2.2 抗菌活性

黑果腺肋花楸中酚类化合物的抗菌活性已在体外试验被证明。国外研究报道，黑果腺肋花楸可以显著降低由组胺或血清素溶液引起的大鼠爪子肿胀，其抗炎作用明显强于芦丁和芦丁镁复合物。另一项体内试验结果表明，静脉注射黑果腺肋花楸提取物对内毒素诱导的大鼠具有明显的抗炎作用[12]。此外，还有研究证明黑果腺肋花楸能抗甲型流感病毒[7]。由于酚含量高，黑果腺肋花楸提取物对小肠也有一定的抗菌作用。根据欧美及国内研究报告，要发挥黑果腺肋花楸提取物的抗菌效果，每天黑果腺肋花楸花青素的使用量需在36 mg 以上，建议摄入量为36～108 mg/d。

2.3 抗糖尿病

黑果腺肋花楸能有效改善葡萄糖的代谢，因此在治疗糖尿病方面是一个很好的选择。在试验诱导的糖尿病动物模型中，对黑果腺肋花楸果和叶提取物进行了抗糖尿病活性研究[13]。经口给药6 周后，链球菌素诱导的糖尿病大鼠出现了显著的降糖效果。除动物模型外，在糖尿病患者中也发现了黑果腺肋花楸果汁的抗糖尿病活性。非胰岛素依赖型糖尿病患者每天摄入200 mL 无糖黑果腺肋花楸汁，3 个月后空腹血糖水平明显降低。由此可见，在糖尿病患者饮食中添加黑果腺肋花楸汁，具有很好的辅助治疗作用。

2.4 心肌保护作用

轻度高胆固醇患者持续6 周以上定时饮用黑果腺肋花楸汁，可以显著降低血液中总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和三甘油三酯的含量。在心梗患者的饮食中，以黑果腺肋花楸作为他汀类药物治疗的补充助剂，心梗患者心血管风险标志物显著减少，收缩压和舒张压降低，表明临床上可以将黑果腺肋花楸用于继发缺血性心脏疾病的预防。

2.5 抗诱变和抗癌活性

艾姆斯试验和姐妹染色单体交换试验结果表明，从黑果腺肋花楸中分离出的花青素具有抗诱变活性[7]。在体外研究的基础上，有研究者认为，黑果腺肋花楸汁及其提取物对结肠癌具有抗增殖作用，同时对人乳腺、白血病、结肠、宫颈肿瘤细胞系生长也具有抑制作用。在某些癌症病例中，黑果腺肋花楸已被成功地用作膳食补充剂[2]。此外，黑果腺肋花楸活性成分还具有抗辐射、保肝、护胃、保护骨骼[14]、预防慢性病[15]等作用。在目前报道的文献中，尚未发现黑果腺肋花楸果汁或提取物对人体有害。黑果腺肋花楸悠久的安全食用历史及其独特的生物活性，使得人们对黑果腺肋花楸新产品的需求量日益增加。黑果腺肋花楸除了作为传统食品外，还有多种含有黑果腺肋花楸成分的新产品进入了全球市场。

在我国，由于黑果腺肋花楸属于新资源食品，暂时未出台相关的食用标准，因此尚无厂家有这种食品的生产资质。目前国内市场售卖的黑果腺肋花楸商品都源自进口，故而市场容量不容小觑，特别是保健食品和功能性食品的市场前景良好。

3 遗传背景及品种对黑果腺肋花楸功效成分的影响

黑果腺肋花楸虽然源自北美，但在俄罗斯已经种植了几十年。俄罗斯是最早对黑果腺肋花楸进行遗传育种的国家。Persson 等[16]开展了以俄罗斯人工驯化的黑果腺肋花楸幼苗为基础的育种项目，结果表明，野生种群的遗传变异水平较人工驯化品种高得多。因此，有必要通过引进野生黑果腺肋花楸品种来扩大遗传的物质基础。野生黑果腺肋花楸基因型是其生物多样性的重要来源，具有用于水果生产和育种的巨大潜力[17]。染色体倍数对腺肋花楸多酚和花青素含量的影响也有研究报道。李建勋[18]对黑果腺肋花揪四倍体与二倍体叶片的抗氧化活性物质进行测定和比较后发现，黑果腺肋花揪四倍体叶片中的花青素、多酚和总黄酮等活性成分含量均高于二倍体叶片。Mark 等[19]连续2 a 对野生与栽培黑果腺肋花楸品种中的花青素含量、总酚含量、抗氧化活性进行了观察和比较，发现不同基因型腺肋花楸属的果实水分含量、总酚含量、花青素含量和抗氧化活性等参数存在明显的种群差异。还有一些国内外学者[20～23]对腺肋花楸不同品种的化学组分和活性成分进行了比较，结果表明，不同栽培品种的活性成分存在差异。但作为抗氧化剂，不同品种的提取物之间差异不显著。

综上所述，不同遗传背景、不同品种的黑果腺肋花楸，其生化特性以及活性成分含量有所差异。因此，需要我们有针对性地对黑果腺肋花楸进行筛选和引种，分别针对其食用、药用以及园林绿化等作用，按需引种栽培。

4 黑果腺肋花楸的地域种植优势

我国的黑果腺肋花楸引种栽培历史可以追溯到20 世纪90 年代。2000 年以后，我国逐渐从美国、波兰和日本等大量引进黑果腺肋花楸优良品种，并在辽宁、吉林、黑龙江、山东和河北等多个省份大面积种植[24]。

以河北省张家口市为例，黑果腺肋花楸具有4 个方面的种植优势。（1） 黑果腺肋花楸适应能力较强，能够适应张家口地区恶劣的环境条件。黑果腺肋花楸具有较强的耐寒能力，其能耐受-40 ℃的低温，在张家口地区可以安全越冬；抗旱性也较强，比较适合在降水较少的张家口进行种植；对土壤要求不严，能适应从一般到潮湿，从微碱性到酸性的大多数土壤。（2） 黑果腺肋花楸喜欢光照充足的环境，而张家口地区光照充足，全年日照时数达2 600～3 100 h，非常有利于黑果腺肋花楸的开花、结果，果实品质能够得到保障。（3） 黑果腺肋花楸几乎无病虫害，既降低了种植户的管理难度，也降低了种植成本。 （4） 黑果腺肋花楸挂果期较长，可以实现一次性采收，降低了管理和储存费用。

我国自引种以来，相继完成了繁殖、栽培、区试等方面的研究。该树种适应性强、结果早、经济价值高，无论是作为食用、药用，还是作为退耕还林、园林绿化应用，都具有广阔的市场前景。今后应加大黑果腺肋花楸推广种植力度，并不断开发研究高附加值产品，使其价值得到充分利用。

5 存在问题与解决方案

5.1 存在问题

黑果腺肋花楸在食用、药用、园林生态等领域都具有很高的应用价值，是不可多得的经济作物。目前很多种植户看到了黑果腺肋花楸潜在的商业价值和发展潜力，开始引入和种植黑果腺肋花楸。在此过程中，盲目引种和栽培导致了很多问题[25]。首先是盲目引种。种植户没有区分黑果腺肋花楸各种类的差别，盲目地将各种类的黑果腺肋花楸混在一起种植和销售。国内黑果腺肋花楸品种混杂，不能集中和有针对性地管理，成本回收慢，导致种植失败。其次是种植技术跟不上。这也是阻碍黑果腺肋花楸产业发展的重要原因。因为黑果腺肋花楸生长适应范围广，病虫害少，种植户和研究人员都忽略了种植技术的重要性。现在的管理模式还以小作坊式为主，未能因地制宜，对黑果腺肋花楸繁育和种植技术的研究也不多，导致黑果腺肋花楸产量和品质不能有效提升。目前国内黑果腺肋花楸产业以种植业为主，相应的加工产业很少，每年的产出主要靠客商的收购，黑果腺肋花楸的价值得不到充分利用，经济效益也无法体现出来。

5.2 解决方案

为了使黑果腺肋花楸在我国能够健康可持续地发展，有必要对目前的种植和管理模式采取积极有效的措施。首先，需要对种植者的种植技术与管理方法进行科学培训和定期指导，以便根据不同地域、环境和气候条件采取相适应的种植技术，促进苗木健康生长，提高果实得收率。其次，需要科学引种，确认种质遗传背景和相关特性的差异，因地制宜进行培育和栽种，使得黑果腺肋花楸能在我国得到可持续的发展。第三，需要扩大宣传力度，提高广大群众对黑果腺肋花楸活性成分及功效的认知度，同时也需要提高黑果腺肋花楸的深加工开发力度。这样既可以有效延伸产业链，也能使黑果腺肋花楸的价值得到充分利用和发挥。