不同石榴品种果实不同部位酚类物质含量和抗氧化能力比较

张岩，邹琴艳，吴帅，赵遵乐，闫昕，张立华，谭伟

（枣庄学院食品科学与制药工程学院/山东省石榴精深加工工程技术研究中心，山东枣庄 277160）

0 引言

石榴(Punica granatum)是石榴科石榴属植物，原产于中东，向东传至中国和印度，向西南方向传至墨西哥等地，在中国南北方均有传入。大量的研究表明，石榴果皮、果汁和种子或其提取物具有很强的药理作用[1-6]，而石榴中多种生物活性成分（也称为功能成分）是药理作用的基础，目前在石榴中已发现的功能成分有60 多种[7]，而酚类物质是石榴生理活性的重要物质基础，也是石榴果实品质的重要指标。石榴皮、石榴籽、石榴果实中均含有酚类物质，其中果皮酚类物质含量最丰富，其次是果汁和种子[8-9]。已从石榴果实各部位中分离了黄酮、黄酮醇、花青素、黄烷醇类等100 余种类黄酮化合物[10-11]；黄酮和黄酮醇主要分布在果皮中，主要是木樨草素、槲皮素、柚皮苷的苷元及其糖苷等；黄烷醇包括儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素等及其衍生物[12]；果皮和果汁中的花色苷种类和含量不同[10,13]。在石榴中检测到30 余种酚酸类物质，包括没食子酸、鞣花酸、原儿茶酸、对羟基苯甲酸等[14-16]，主要分布在果皮、果汁、种子和隔膜中[17]。安石榴苷是石榴果实中较为特异性的成分，是果皮中主要的酚类物质[16,18]。国内外对于酚类物质的研究仅限于单个品种或几个品种的某一些指标[19-22]，尚未对不同石榴果实酚类物质有较全面、系统的分析。笔者收集了石榴八大产区之一枣庄峄城地区的13个石榴品种，对石榴果实果皮、果汁和种子3 个部位中酚类物质含量和抗氧化能力进行分析，一方面可以掌握这些石榴资源的酚类物质特性，另一方面也为综合利用石榴皮、渣，实现石榴果实资源利用率最大化，更好地开发利用石榴资源，提升石榴的附加值提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料于2018 年10 月采自山东枣庄峄城石榴园，13个石榴品种为‘突尼斯芽变’、‘实生wonderful’、‘小青皮酸’、‘小青皮甜’、‘大青皮酸’、‘大青皮甜’、‘硬籽谢花甜’、‘软籽谢花甜’、‘秋艳’、‘三白’、‘大红袍’、‘蚂蚁咂’、‘岗榴’，每个品种从3棵石榴树上采摘了10个果实，采后到枣庄学院食品科学与制药工程学院实验室鉴定，分离各品种的果皮、果粒，果粒榨汁，收集种子，将果皮、果汁和种子用液氮速冻后放入-20℃的冰箱中冷冻保存。

1.2 主要仪器

UNICO UV-2600紫外分光光度计，HH-S2数显恒温水浴锅，SF-TGL-12C 高速离心机，冰箱，PHS-2F 数字pH计，分析天平。

1.3 试验方法

1.3.1 酚类物质提取与含量测定将2 g 液氮冷冻的果皮研磨成浆，用70%乙醇洗入100 mL容量瓶，保证完全转移入容量瓶；取5 mL 果汁、3 g 种子，分别加到100 mL容量瓶里，加入50 mL 70%乙醇。室温浸提24 h，用70%乙醇定容至100 mL，过滤，滤液即为总酚提取液。

采用Folin-Ciocalteu 法测定果皮、果汁和种子中的总酚、单宁含量[23]。按照氯化铝比色法测定总类黄酮含量[24]。采用正丁醇-盐酸比色法测定原花色素含量[25]。

量取20 mL石榴果汁，放入50 mL棕色容量瓶中，加入1%盐酸-无水甲醇提取液20 mL室温下于暗处浸提12 h，定容至50 mL。采用pH示差法测定果汁的总花色苷含量[26]。

1.3.2 抗氧化能力的测定 参照Yemis 等[27]和Brand-Williams等[28]的方法测定DPPH自由基清除能力，结果以清除率表示。以Trolox 质量浓度为横坐标、清除率为纵坐标，绘制并根据标准曲线计算不同品种石榴清除DPPH自由基能力的Trolox当量(TEAC)。

1.4 数据处理与统计分析

数据处理采用Excel 2013，每个数据为3次重复测量数据的均值和标准差。用SPSS 16.0 数据分析软件在P≤0.05 水平下进行显著性差异分析。应用SAS 软件中的主成分分析，估算不同石榴品种不同部位酚类物质的主成分，根据主成分评选出酚类物质含量高的品种。

2 结果与分析

2.1 石榴果实总酚含量比较

如图1 所示，13 个石榴品种果实果皮中总酚含量最高（图1a），果汁中最低（图1b）。果皮总酚含量2.368～9.665 mg/(g·FW)，其中‘软籽谢花甜’最高；其次是‘大青皮酸’、‘小青皮酸’；‘三白’含量最低，比‘软籽谢花甜’低75.5%。‘大青皮酸’与‘软籽谢花甜’、‘实生wonderful’与‘三白’、‘突尼斯芽变’与‘大红袍’之间果皮总酚含量无显著差异；‘蚂蚁咂’与‘小青皮酸’、‘小青皮甜’、‘大青皮甜’、‘岗榴’果皮总酚含量也无显著差异。

果汁总酚含量0.166～0.638 mg/(g·FW)，其中‘大青皮酸’、‘小青皮酸’含量较高，显著高于其他品种，其余品种‘实生wonderful’＞‘软籽谢花甜’＞‘蚂蚁咂’/‘岗榴’/‘小青皮甜’＞‘大红袍’＞‘硬籽谢花甜’/‘大青皮甜’＞‘突尼斯芽变’＞‘三白’＞‘秋艳’(P＜0.05)。

种子总酚含量0.643～1.032 mg/(g·FW)，其中‘软籽谢花甜’最高，‘实生wonderful’和‘小青皮酸’次之，三者种子总酚含量显著高于其他品种，但三者之间差异不显著；‘突尼斯芽变’含量最低，显著低于‘大红袍’，但与‘三白’差异不显著。‘秋艳’和‘蚂蚁咂’与‘岗榴’、‘大青皮甜’均无显著差异，但显著低于‘大青皮酸’和‘小青皮甜’，显著高于‘大红袍’和‘硬籽谢花甜’。

2.2 石榴果实总类黄酮含量比较

13个石榴品种果实果皮中总类黄酮含量最高（图2a），果汁中最低（图2b）。‘软籽谢花甜’果皮中含量最高[14.297 mg/(g·FW)]，显著高于其他品种，其次是‘蚂蚁咂’、‘大青皮甜’；‘大青皮酸’和‘岗榴’中含量低于‘大青皮甜’，高于‘小青皮酸’、‘突尼斯芽变’，但差异不显著；‘小青皮甜’、‘大红袍’中含量分别比‘突尼斯芽变’低6.5% (P＞0.05)、10.0% (P＜0.05)；‘ 实生wonderful’和‘三白’含量显著低于其他品种，仅为‘软籽谢花甜’的39.5%、38.6%。

果汁中总类黄酮含量最高的是‘实生wonderful’[0.241 mg/(g·FW)]，最低的是‘秋艳’[0.084 mg/(g·FW)]。‘小青皮酸’和‘软籽谢花甜’含量分别比‘实生wonderful’低27.9%、32.7%(P＜0.05)，后者高于‘大青皮酸’和‘突尼斯芽变’但差异不显著，‘硬籽谢花甜’、‘蚂蚁咂’、‘岗榴’、‘大红袍’与‘大青皮酸’和‘突尼斯芽变’无显著差异，高于‘小青皮甜’和‘大青皮甜’，但差异不显著，‘秋艳’和‘三白’含量最低。

种子中总类黄酮含量0.162～0.318 mg/(g·FW)，其中‘实生wonderful’含量最高，其余品种含量由大到小依次为‘小青皮酸’＞‘小青皮甜’＞‘大青皮酸’＞‘秋艳’＞‘软籽谢花甜’＞‘岗榴’＞‘蚂蚁咂’＞‘三白’＞‘大青皮甜’/‘突尼斯芽变’/‘硬籽谢花甜’/‘大红袍’。其中‘大青皮酸’与‘秋艳’、‘秋艳’与‘软籽谢花甜’之间无显著差异。

2.3 石榴果汁总花色苷含量比较

13 个石榴品种中，‘三白’果汁无色，其余12 个品种果汁中花色苷含量如图3 所示，果汁中花色苷含量15.327～196.070 mg/(g·FW)，其中‘实生wonderful’最高，其余依次是‘突尼斯芽变’、‘大红袍’、‘小青皮酸’、‘软籽谢花甜’、‘硬籽谢花甜’、‘蚂蚁咂’、‘岗榴’、‘大青皮甜’、‘大青皮酸’、‘小青皮甜’、‘秋艳’(P＜0.05)。

2.4 石榴果实黄烷醇含量比较

除‘实生wonderful’果汁中黄烷醇含量最高，果皮中最低，‘软籽谢花甜’和‘三白’黄烷醇含量种子＞果皮＞果汁外，其余10 个品种果实中黄烷醇含量均是果皮中最高，果汁中最低（图4）。

果皮中黄烷醇含量2.524～4.286 mg/(g·FW)（图4a），‘岗榴’最高，其次是‘秋艳’和‘硬籽谢花甜’，‘大青皮甜’、‘小青皮酸’和‘蚂蚁咂’含量分别比‘硬籽谢花甜’低6.5% (P＞0.05)、7.2% (P＜0.05)、11.8% (P＜0.05)。‘大青皮酸’和‘大红袍’中含量低于‘蚂蚁咂’，高于‘实生wonderful’，但差异不显著。‘软籽谢花甜’、‘小青皮甜’和‘三白’含量显著低于其他品种。

如图4b所示，果汁中黄烷醇含量1.157～3.457 mg/(g·FW)，其中‘实生wonderful’＞‘突尼斯芽变’＞‘软籽谢花甜’＞‘硬籽谢花甜’/‘大红袍’＞‘小青皮酸’/‘蚂蚁咂’＞‘小青皮甜’/‘岗榴’/‘大青皮酸’(P＜0.05)，其中‘大青皮甜’小于‘岗榴’、‘大青皮酸’，但差异不显著。‘秋艳’和‘三白’含量较低。

种子中黄烷醇含量2.420～3.366 mg/(g·FW)，其中‘实生wonderful’与‘软籽谢花甜’含量最高，显著高于其他品种，其次是‘岗榴’、‘蚂蚁咂’和‘三白’。‘秋艳’中含量低于‘蚂蚁咂’和‘三白’，高于‘硬籽谢花甜’和‘大红袍’，但差异都不显著；‘突尼斯芽变’小于‘硬籽谢花甜’、‘大红袍’、‘秋艳’，但差异不显著，显著高于‘小青皮酸’、‘小青皮甜’，‘大青皮酸’最低，但与‘大青皮甜’无显著差异。

2.5 石榴果实单宁含量比较

13个石榴品种果实果皮中单宁含量最高（图5a），果汁最低（图5b）。‘软籽谢花甜’果皮单宁含量最高，显著高于‘大青皮甜’和‘小青皮酸’，但与‘大青皮酸’无显著差异；‘大青皮甜’/‘小青皮酸’/‘小青皮甜’果皮单宁含量＞‘突尼斯芽变’/‘岗榴’/‘蚂蚁咂’＞‘大红袍’＞‘硬籽谢花甜’/‘秋艳’＞‘实生wonderful’/‘三白’(P＜0.05)。

果汁中单宁含量0.028～0.567 mg/(g·FW)，‘小青皮酸’含量＞‘大青皮酸’/‘实生wonderful’＞‘软籽谢花甜’＞‘硬籽谢花甜’/‘岗榴’/‘大红袍’＞‘突尼斯芽变’/‘小青皮甜’＞‘蚂蚁咂’/‘大青皮甜’＞‘三白’＞‘秋艳’(P＜0.05)。

种子中单宁含量0.336～0.877 mg/(g·FW)，其中‘小青皮酸’最高，显著高于‘小青皮甜’、‘岗榴’和‘大青皮酸’，但后三者之间无显著差异，‘实生wonderful’和‘软籽谢花甜’含量显著低于‘小青皮甜’、‘岗榴’，但与‘大青皮酸’差异不显著；‘蚂蚁咂’含量分别比‘实生wonderful’、‘软籽谢花甜’低8.1%(P＜0.05)、4.4%(P＞0.05)，但单宁含量‘蚂蚁咂’＞‘大红袍’＞‘大青皮甜’/‘大青皮酸’/‘秋艳’＞‘硬籽谢花甜’/‘三白’(P＜0.05)。

2.6 石榴果实原花色素含量比较

13个石榴品种果实果皮中原花色素含量最高（图6a），种子中最低（图6c）。果皮中原花色素含量0.074～0.184 mg/(g·FW)，其中‘大红袍’＞‘大青皮酸’＞‘实生wonderful’＞‘软籽谢花甜’/‘突尼斯芽变’＞‘蚂蚁咂’＞‘岗榴’/‘小青皮酸’/‘大青皮甜’(P＜0.05)；‘三白’含量显著低于‘岗榴’，但与‘小青皮酸’、‘大青皮甜’差异不显著，比‘小青皮甜’高6.6%(P＞0.05)；‘秋艳’和‘硬籽谢花甜’含量最低，比‘小青皮甜’低21.0%、15.8%(P＜0.05)。

‘实生wonderful’和‘突尼斯芽变’果汁中原花色素含量显著高于其他品种（图6b），‘软籽谢花甜’分别比‘硬籽谢花甜’和‘大红袍’高12.5%、16.3%(P＜0.05)，而‘小青皮甜’、‘岗榴’与‘大红袍’之间无显著差异；‘小青皮酸’、‘蚂蚁咂’显著低于‘大红袍’，但与‘小青皮甜’、‘岗榴’差异不显著；‘大青皮甜’/‘大青皮酸’＞‘秋艳’＞‘三白’(P＜0.05)。

种子中原花色素含量‘软籽谢花甜’＞‘大红袍’＞‘实生wonderful’/‘突尼斯芽变’＞‘大青皮酸’/‘岗榴’/‘秋艳’/‘小青皮酸’(P＜0.05)；‘蚂蚁咂’、‘大青皮甜’小于‘岗榴’、‘秋艳’和‘小青皮酸’，但差异不显著，大于‘硬籽谢花甜’但差异也不显著。‘三白’含量最低，分别比‘硬籽谢花甜’和‘小青皮甜’低24.1%(P＜0.05)、10.8%(P＞0.05)。

2.7 石榴果皮、果汁、种子抗氧化能力比较

由图7 可见，不同品种石榴果皮清除DPPH 自由基率不同，1 mL 果皮酚类提取液稀释200 倍后的DPPH 清除率在21.35%～53.08%，最高的是‘软籽谢花甜’、‘蚂蚁咂’，但与‘大青皮甜’、‘突尼斯芽变’、‘小青皮酸’差异不显著，后三者与‘大青皮酸’、‘岗榴’、‘大红袍’也无显著差异；‘小青皮甜’DPPH 清除率与‘大青皮酸’、‘岗榴’、‘大红袍’也无显著差异，但显著高于‘硬籽谢花甜’；‘实生wonderful’、‘秋艳’和‘三白’显著低于‘硬籽谢花甜’，但三者之间差异不显著。13个品种石榴果皮TEAC在225.48～301.62 μmol/(g·FW)，大小顺序与DPPH清除率顺序一致。

由图8 可见，不同品种石榴果汁清除DPPH 自由基能力有差异(76.92%～93.93%)。TEAC为143.53～159.87 μmol/(g·FW)，其中‘实生wonderful’＞‘秋艳’＞‘突尼斯芽变’/‘三白’(P＜0.05)，但4 个品种均显著低于其他品种。

不同品种石榴种子清除DPPH 自由基能力不同（24.71%～60.30%，图 9）。TEAC为 155.70～212.63 μmol/(g·FW)，其中最小的是‘突尼斯芽变’和‘三白’，最大的是‘小青皮酸’，显著高于‘大青皮酸’，但与‘小青皮甜’无显著差异；其次是‘软籽谢花甜’、‘实生wonderful’、‘岗榴’、‘秋艳’；‘蚂蚁咂’显著低于‘岗榴’，但与‘秋艳’差异不显著；‘大青皮甜’、‘大红袍’、‘硬籽谢花甜’显著低于‘蚂蚁咂’，但‘大青皮甜’与‘大红袍’、‘大红袍’与‘硬籽谢花甜’之间差异不显著。

2.8 果实酚类物质与抗氧化能力的相关性分析

如表1所示，果皮DPPH清除率与果皮中的总酚、单宁、总类黄酮含量均呈显著正相关，与黄烷醇、原花色素含量呈正相关，但不显著；果汁DPPH清除率与果汁中的总酚、单宁、总类黄酮含量呈正相关，与黄烷醇、原花色素、总花色苷均呈负相关，但不显著；种子DPPH清除率与种子总酚、单宁、总类黄酮含量均呈极显著正相关，与原花色素正相关，与黄烷醇负相关，但均不显著。

2.9 主成分分析

在不损失或很少损失原有信息的前提下，主成分分析法可以将多个且彼此相关的指标转换成新的个数较少且彼此独立的综合指标。用SAS 数据处理系统解出的特征根和特征向量见表2。从表2可以看出，果皮前2 个主成分累计贡献率已达85.61%，其中主成分1 的贡献率达60.16%，说明主成分1 反映的信息量最大，总酚、单宁、总类黄酮在主成分1上有较高正载荷，总黄烷醇在主成分2 上有较高正载荷，原花色素在主成分2上有较高负载荷。果汁前2个因子特征根累计贡献率已达95.07%，其中主成分1 的贡献率达72.92%，果汁酚类物质均在主成分1上有较高正载荷，总酚和单宁在主成分2上有较高正载荷。种子前2个因子特征根累计贡献率达80.45%，其中主成分1 的贡献率达52.82%，总酚、单宁、总类黄酮在主成分1 上有较高正载荷，总黄烷醇和原花色素在主成分2 上有较高正载荷。可以用前2 个主分量来衡量果皮、果汁和种子酚类物质含量高低。

表1 果皮、果汁和种子中酚类物质含量和DPPH清除率的相关性

表2 石榴品种不同部位酚类物质含量的主成分分析

续表2

根据主成分载荷矩阵和特征值计算出前2个主成分的特征向量。以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重计算综合主成分值。果皮中酚类物质含量排名前五的是‘岗榴’、‘软籽谢花甜’、‘大青皮甜’、‘小青皮酸’、‘大青皮酸’，果汁中酚类物质含量排名前五的是‘实生wonderful’、‘小青皮酸’、‘大青皮酸’、‘软籽谢花甜’、‘突尼斯芽变’，种子中酚类物质含量排名前五的是‘软籽谢花甜’、‘实生wonderful’、‘小青皮酸’、‘岗榴’、‘大青皮酸’（表3）。

3 结论

13个石榴品种果实酚类物质含量有差异，且同一品种不同部位之间也有差异。果皮中总酚含量最高，种子中次之，果汁最低。‘软籽谢花甜’果皮中总酚、总类黄酮含量均最高，‘三白’总酚、‘硬籽谢花甜’总类黄酮含量最低；果汁中总类黄酮含量‘小青皮酸’最高，‘秋艳’最低；种子中总类黄酮含量‘实生wonderful’最高，‘大红袍’最低。13 个石榴品种清除DPPH 自由基的范围为 21.35%～93.93%，TEAC为 143.53～301.62 μmol/(g·FW)，其中果皮中最高。石榴果皮、种子DPPH清除率和其总酚、单宁、总类黄酮含量之间均为显著正相关。根据主成分分析，果皮、果汁和种子中酚类物质含量排名均在前5名是‘小青皮酸’、‘大青皮酸’、‘软籽谢花甜’。

4 讨论

酚类物质是果实中最重要且分布最广泛的次生代谢物质之一，也是石榴生理活性的重要物质基础。不同石榴品种果实中酚类物质含量及抗氧化能力存在显著差异[29]，而且同一品种不同部位的酚类物质含量和抗氧化能力也存在差异[15,18]。韩玲玲等[15]研究表明，石榴品种果实成熟期多酚主要分布在果皮，果汁次之，种子最低，冯立娟等[18]研究认为8 个石榴品种中酚类物质含量与之一致，本研究结果与其有一定差别，13 个石榴品种中总酚含量均是果皮中最高，种子次之，果汁最低，可能与本研究用的是鲜样浸提酚类物质有关。同一品种果实不同部位不同酚类物质含量也存在差异性，其中石榴果皮中单宁、原花色素、总花色苷、黄烷醇、总类黄酮、总酚含量最高，在果汁、种子中含量较低，朱峰等[21]分析了4个品种果皮和果汁中的5种类黄酮类组分含量，表明果皮中类黄酮含量均显著高于果汁，本研究中石榴果皮中总类黄酮含量显著高于果汁和种子。本研究中，13 个品种果皮中总类黄酮含量‘软籽谢花甜’最高，‘硬籽谢花甜’最低；果汁中总类黄酮含量‘小青皮酸’最高，‘秋艳’最低；种子中总类黄酮含量‘实生wonderful’最高，‘大红袍’最低。石榴中多酚物质具有很强的抗氧化活性，而且相比苹果汁，对老年人具有更好的抗氧化活性[30]。李巨秀等[31]研究表明，5个石榴品种清除DPPH自由基的范围为24.30%～45.73%，TEAC变化范围为306.24～668.90 μmol/(g·FW)，本研究中13 个石榴品种清除DPPH 自由基的范围为21.35%～93.93%，果汁和种子TEAC变化范围为143.53～212.63 μmol/(g · FW)，果皮中较大[225.48～301.62 μmol/(g·FW)]。冯立娟等[18]研究表明，石榴果实中安石榴苷、没食子酸、鞣花酸、花青苷、总黄酮和总酚等均与DPPH自由基清除率正相关，但不显著，而本研究中石榴果皮、种子DPPH 清除率和其总酚、单宁、总类黄酮含量之间均为显著正相关。

表3 综合主成分值

石榴总酚、花青素等含量可以作为评价石榴功能品质的重要指标[18]，但是关于用主成分分析评价石榴果实酚类物质含量高低还未见报道。酚类物质种类多，酚类物质品质综合评价可以借助主成分分析主成分。本研究中，将5～6 个酚类物质含量指标简化为2个主成分来综合评价不同石榴品种果实酚类物质含量高低，不同部位石榴品种酚类物质含量排名不同，在对石榴果实进行加工时，要根据果实酚类物质含量综合利用。13 个石榴品种中，‘软籽谢花甜’果皮总酚、单宁、总类黄酮含量均最高，种子总酚、原花色素、黄烷醇含量也最高，且主成分综合评价，其果实酚类物质含量均排在前5 名，是值得大力推广和深入开发利用的优良品种。同时，石榴皮中酚类物质含量高，抗氧化能力强，具有较高的开发利用价值，可以在石榴皮综合利用中开发相关高含量酚类产品。