地区差异及光照对野生型蓝莓及人工种植蓝莓营养成分的影响

1、地区差异及光照对野生型蓝莓及人工种植蓝莓营养成分的影响1. 前言1.1 蓝莓蓝莓（Vaccinium. spp）为杜鹃花科（Ericaceae），越橘属（Vaccinium.spp）多年生落叶或常绿灌木，果实为浆果。叶分为落叶型及长青型，叶形卵圆形到披针形，长1-8cm，宽0.5-3.5cm。花朵为钟形，颜色有白色、桃色/红色，有时带有淡淡的绿色调。果实呈深蓝色，被白霜，近圆形。蓝莓起源于北美洲及东亚，目前大致可分为2种：一种为低灌木，矮脚野生，颗粒小，花青素的含量高；另一种为人工培育蓝莓，可长至240cm，果实较大，水分较多，花青素含量相对偏低。产季从每年五月到十月，在七月达最高峰。目前欧美

2、市场出售的食用浆果蓝莓的品种很多来自美国。我国主要产区为大兴安岭、小兴安岭林区，尤其是大兴安岭中部，且均为野生型。由于蓝莓的营养价值，蓝莓栽培及加工的市场越加广阔，目前蓝莓产业主要包括食品方面：蓝莓酒、果酱、饮料等；保健品方面：老年保健品及眼保健品；医药领域主要开发蓝莓花色苷类产品。1.2 蓝莓营养成分蓝莓被誉为水果皇后，果实中含有丰富的营养成分，如花色苷、维生素、果糖、果酸、蛋白质、钾、铁、钙、镁、锰等矿物质元素。蓝莓中的花色苷含有多种有机酸及十几种种氨基酸，包括莽草酸、奎尼酸、羟基乙酸、苹果酸、柠檬酸等。总氨基酸含量占成熟果实干重的1.085-2.549%。其中谷氨酸含量最高，为0.197

3、-0.540%。蓝莓果实中糖类主要为葡糖糖和果糖，其含量随着果实成熟度的增加而增加，糖度可达13%左右。同时，蓝莓中蛋白质含量为400-700mg/100g；脂肪含量为500-600mg/100g；铁含量为0.76-3.0mg/100g、钙含量为22-92mg/100g、镁含量为1.14-2.49mg/100g。所以说蓝莓不仅具有良好的营养保健作用，还具有防止脑神经老化、强心、抗癌软化血管、增强人机体免疫等功能。 1.2.1 花青素花青素又称花色素，是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属于黄酮类化合物，多以糖苷的形式存在，因此也称为花色苷。花色素以苷的形式存在于植物体中，通常以4-8碳位连

4、接方式形成二元聚合物、三元聚合物及至高聚合物的形态存在。花色苷的基本结构母核是2苯基并吡喃（2phenylbenzo pyerylium），结构式见图1。图1-1：2苯基并吡喃蓝莓中花色苷主要是由矢车菊色素（cyanidin）、飞燕草色素（delphinidin）、天竺葵色素（pelargonidin）、锦葵色素（malvidin）、牵牛花色素（petunidin）和芍药色素（peonidin）这5种色素所衍生的各种花色苷及乙酰化花色苷组成，具体花色苷的含量及种类，试蓝莓品种而定。因此蓝莓果皮有着深红到黑色的差异性，此外，由于栽培地区、年份、土质、树龄等其他因素的不同，蓝莓中所含有的花色苷的种

5、类及含量也不同。野生蓝莓花色苷含量为330-380mg/100g，栽培种蓝莓花色苷含量为70-280mg/100g。花青素作为一种天然的食用色素，具有安全、无毒等特点，同时具有一定的营养和医药价值，因此在食品、医药、化妆等领域发挥着重要的作用。目前，植物果实中花色苷含量已经成为衡量判断果实品质的重要指标。蓝莓作为水果皇后，其花色苷被称为天然抗氧化剂，是极为珍贵的功能性天然色素。目前，蓝莓花色苷已经在医药上逐步应用，其保健功能主要包括：激活视网膜酶、促进视红素合成，缓解眼睛疲劳，提高视力，改善夜盲症；降低胆固醇、抑制脂蛋白氧化，增加毛细管的渗透性作用；延缓神经衰老，提高记忆力；消除体内炎症；预防

6、血栓和动脉硬化；清除活性氧自由基；调整糖尿病人血糖值，减少胰岛素注射等功能。蓝莓花色苷的提取方法主要包括：溶剂提取法、超声波法、酸碱法、微波法,每种方法都有其各自的有点及应用范围。上述方法的选择主要取决于提取目的与花色苷本身的成分组成。如果提取出的色素用做医药、科研等方向，则可选择一种使色素处于天然状态的方法；如果用于工业方面，如食物着色等，则可选择一种具有较高产率和稳定性的方法。目前蓝莓花色苷分离纯化的方法主要有双水相萃取法、层析法、高效液相色谱法、溶剂萃取法及层析法。目前蓝莓研究热点为蓝莓花色苷的稳定性，关于此方面的研究已经有数篇论文报道，学者们主要研究温度、光照、pH值、金属离子、酶等相

7、关因素对蓝莓花色苷的影响。蓝莓花色苷在碱性条件下为蓝色，有少量沉淀；在酸性环境下，稳定且色泽接近天然物颜色。在低温和室内光照下不变色；在高温及阳光直射条件下发生强烈降解。同时研究发现，蓝莓花色苷对三价铁离子、二价铜离子敏感，易褪色或产生沉淀。1.2.2-胡萝卜素、维生素C蓝莓果实中胡萝卜素含量为0.25mg/100g，维生素C含量为38.1mg/100g，同时还含有较丰富的维生素E。-胡萝卜素(C40H56)是类胡萝卜素之一，也是橘黄色脂溶性化合物，它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素。许多天然食物中例如：绿色蔬菜、甘薯、胡萝卜、菠菜、木瓜、芒果等，皆存有丰富的-胡萝卜素。-胡萝卜素是一

8、种抗氧化剂，具有解毒作用，是维护人体健康不可缺少的营养素，在抗癌、预防心血管疾病、白内障及抗氧化上有显著的功能，并进而防止老化和衰老引起的多种退化性疾病。蓝莓中的维生素C的含量是苹果的几十倍，被誉为“浆果之王”。维生素C（Vitamin C，C6H8O6 ）又叫L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素（图1-3）。食物中的维生素C被人体小肠上段吸收。一旦吸收，就分布到体内所有的水溶性结构中，正常成人体内的维生素C代谢活性池中约有1500mg维生素C，最高储存峰值为3000mg维生素C。正常情况下，维生素C绝大部分在体内经代谢分解成草酸或与硫酸结合生成抗坏血酸-2-硫酸由尿排出；另一部分可直接由尿排出体

9、外（）。 生物体内胶原蛋白饿合成需要维生素C的参与，若是缺乏，将会阻碍胶原蛋白的合成，进而导致细胞连接障碍。同时，维生素C还可以治疗坏血病，预防牙龈出血、动脉硬化等疾病，提高机体免疫力。此外，维生素C还可以保护生物体内的维生素A、维生素E、不饱和脂肪酸等，防止自由基对其的伤害。可根据-胡萝卜素及维生素C的化学特性，选取合适的提取方法进行提取，同时可使用分光光度计法进行维生素含量的测定，该方法准确有效。 图1-2：-胡萝卜素 图1-3：维生素C1.2.3多糖(果糖)、果酸目前国外对蓝莓的研究主要集中在蓝莓花色苷的功能上，而国内对蓝莓的研究集中在栽培种植上，因此对蓝莓中多糖和果酸的研究尚少，根据资

10、料显示，蓝莓多糖对羟基和DPPH自由基具有较强的清除能力，而且其清除效果明显好于维生素C。多糖在生物体内的作用机制极其复杂，它可以直接参与清除途径，也可以通过调节生物体内内源性抗氧化剂的相关活性。此外，多糖对部分微生物的生长存在着一定程度的抑制作用，但是其抑制机制尚未明确，因而有待于进一步的研究。蓝莓中有机酸含量约占总酸含量的一半以上。有机酸中大部分是枸橼酸，其他的有熊果酸、奎宁酸和苹果酸等。需要着重一提的是熊果酸，熊果酸又称乌索酸，属于一种弱酸性五环三萜类化合物，是多种天然产物的功能成分，具有广泛的生物学活性，特别在抗肿瘤等方面作用突出（）。1.3 野生蓝莓和人工种植蓝莓的现状与区别蓝莓极耐

11、寒，可抵御-50的严寒，喜强酸、湿润的土壤。因此，在长白山及大小兴安岭的大面积酸性（pH4.5-5.5）的沼泽地上具有强大的发展潜力。1906年，FV.Coville首先开始野生蓝莓育种工作，经过30几年的选育，得到15个蓝莓品种并进行商业化栽培。经过数百年的育种工作，已经选育出适应热带、温带、寒带等各种气候条件的优良品种。到20世纪80年代末，已经选育出100多个优良品种在美国东部、南部、北部等地区广泛栽培。随后，世界各国竞相对蓝莓进行引进及栽培。我国蓝莓栽培种植业发展较慢，1983年，吉林农业大学李亚东教授率先开展蓝莓品种引进栽培工作，从国外引进抗寒、丰产的优良品种70余个。目前我国蓝莓种

12、植产区主要分布在吉林、辽宁、山东等地，辽宁省蓝莓种植面积达600亩，但是大部分处于试种阶段，尚未形成规模化种植及产业化体系。1.4 环境条件对蓝莓种植及营养成分的影响。1.5 本研究的目的和内容本课题主要研究不同地域及光照条件对野生蓝莓及人工种植蓝莓的营养成分的影响，进而根据蓝莓的营养成分选择出最佳的环境条件，以便于进一步优化对蓝莓的人工种植栽培技术。2. 材料与方法2.1 材料主要是蓝莓品种，请根据实际情况提供几个品种。2.2 方法2.2.1花色苷提取与测定精确称取蓝莓果，机械破碎后加入15倍量(v/w)浓度为80%的HCl-甲醇，40提取2次，每次提取lh，离心(5000r/min，8mi

13、n)，收集上清液，将上清液用提取溶剂稀释，用分光光度计测吸光度值，用提取溶剂作空白对照。（花色苷含有许多种，每种吸光值不同，请确定测定哪几种？并提供相应标准品及样品测定数据）2.2.2-胡萝卜素、维生素C提取与测定2.2.2.1-胡萝卜素的提取与测定准确称取样品25g，放入组织捣碎机中打碎成糊状物，置于250m1三角瓶中，加入丙酮一石油醚(3:7)100ml，封口，于超声波清洗器中提取25min，离心分离出上清液，静置分层，弃除下层液体，重复提取三次，合并、浓缩所得提取液，并过氧化铝无水硫酸钠层析柱，因-胡萝卜素的吸附能力较弱，先被洗脱下来，收集首先洗脱出的黄色液体，浓缩定容于l00ml容量瓶

14、中，分光光度计450nm处测吸光值，并计算其含量。准确称取-胡萝卜素标准样品20mg，置于25ml棕色容量瓶中，用丙酮、石油醚(3:7)定容，摇匀。取此溶液10ml置于100ml棕色容量瓶中，以丙酮一石油醚(3:7)定容，摇匀，此溶液浓度为8mg/l00ml。分别取此溶液0、0.25、0.75、1.00、1.25、1.50ml，置于10ml比色管中，用丙酮、石油醚(3：7)定容至10ml，使其浓度分别为0、2、4、6、8、10mg100ml。使用分光光度计在450nm处测吸光度值，绘制标准曲线，根据标准曲线和样品所测吸光度值，求得各处理样品液的浓度。（提供相应标准品及样品测定数据）2.2.2.

15、2维生素C的提取与测定称取样品30 g加等重量20 g/L草酸溶液，用组织捣碎机中打成匀浆。取浆状物20 g用10g/L的草酸溶液定容至100 mL，过滤。取样品滤液10 mL，加入10 mL 10 gL的草酸(总Vc约1-10ug/mL)和一勺酸性活性炭，振荡1分钟静置过滤；取滤液2 mL于样品管和空白管中，分别加入l滴硫脲溶液；于样品管中加入0.5mL 2,4二硝基苯肼，两管加盖后，置37保温箱中保温3小时；取出样品管置于冰水中10-20分钟；取出空白管冷却至室温，加入0.5 mL 2,4二硝基苯肼：在冰浴条件下分别在样品管和空白管中缓慢滴加硫酸溶液2 mL，边滴边振荡试管，滴加时间应超过

16、1分钟；滴加完毕，将各管从冰浴中取出，等溶液恢复至室温，立即在分光光度计上检测(检测波长520 nm)，读取吸收值。Vc标准曲线的绘制配置浓度为2、4、6、8、10 ug/mL的VC标准液，各取2 mL于各标准管中，以下操作步骤同样品测定处理。以VC浓度系列为横坐标，以吸收值(A)为纵坐标绘制标准曲线。(提供相应标准品及样品测定数据）2.2.3多糖(果糖)、果酸提取与测定2.2.3.1多糖(果糖)的提取与测定多糖(果糖)的提取：称取干燥至恒重的粉碎的蓝莓10 g，溶于60 mL蒸馏水中，在超声功率为80W、超声时间为40min，超声温度为60条件下处理，并不断搅拌，取出后再3 000 rpm离心10 min，取上清液，加入无水乙醇至乙醇体积分数为80%，冰箱中静置过夜，取出后3 000 rpm离心10min，弃上清液，先后用丙酮、乙醚、乙醇冲洗抽滤，真空干燥得粗多糖。多糖(果糖)的测定：采用硫酸苯酚法。称取105下烘干至恒重的标准葡萄糖25.0 mg于250 mL容量瓶中，加水至刻度线并摇匀，分别取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL葡萄糖标准溶液，分别加水补至1.0 mL，然后加入质量分数为5的苯酚1.6 mL及浓硫酸7.0 mL，充分摇匀，室温放置25min，后使用分光光度计测量其吸光值，以蒸馏水作为空白对照，以多糖质量浓度(z)为横坐标