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文檔簡介
1、地區(qū)差異及光照對野生型藍(lán)莓及人工種植藍(lán)莓營養(yǎng)成分的影響1. 前言1.1 藍(lán)莓藍(lán)莓(Vaccinium. spp)為杜鵑花科(Ericaceae),越橘屬(Vaccinium.spp)多年生落葉或常綠灌木,果實為漿果。葉分為落葉型及長青型,葉形卵圓形到披針形,長1-8cm,寬0.5-3.5cm?;ǘ錇殓娦?,顏色有白色、桃色/紅色,有時帶有淡淡的綠色調(diào)。果實呈深藍(lán)色,被白霜,近圓形。藍(lán)莓起源于北美洲及東亞,目前大致可分為2種:一種為低灌木,矮腳野生,顆粒小,花青素的含量高;另一種為人工培育藍(lán)莓,可長至240cm,果實較大,水分較多,花青素含量相對偏低。產(chǎn)季從每年五月到十月,在七月達(dá)最高峰。目前歐美
2、市場出售的食用漿果藍(lán)莓的品種很多來自美國。我國主要產(chǎn)區(qū)為大興安嶺、小興安嶺林區(qū),尤其是大興安嶺中部,且均為野生型。由于藍(lán)莓的營養(yǎng)價值,藍(lán)莓栽培及加工的市場越加廣闊,目前藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)主要包括食品方面:藍(lán)莓酒、果醬、飲料等;保健品方面:老年保健品及眼保健品;醫(yī)藥領(lǐng)域主要開發(fā)藍(lán)莓花色苷類產(chǎn)品。1.2 藍(lán)莓營養(yǎng)成分藍(lán)莓被譽為水果皇后,果實中含有豐富的營養(yǎng)成分,如花色苷、維生素、果糖、果酸、蛋白質(zhì)、鉀、鐵、鈣、鎂、錳等礦物質(zhì)元素。藍(lán)莓中的花色苷含有多種有機酸及十幾種種氨基酸,包括莽草酸、奎尼酸、羥基乙酸、蘋果酸、檸檬酸等??偘被岷空汲墒旃麑嵏芍氐?.085-2.549%。其中谷氨酸含量最高,為0.197
3、-0.540%。藍(lán)莓果實中糖類主要為葡糖糖和果糖,其含量隨著果實成熟度的增加而增加,糖度可達(dá)13%左右。同時,藍(lán)莓中蛋白質(zhì)含量為400-700mg/100g;脂肪含量為500-600mg/100g;鐵含量為0.76-3.0mg/100g、鈣含量為22-92mg/100g、鎂含量為1.14-2.49mg/100g。所以說藍(lán)莓不僅具有良好的營養(yǎng)保健作用,還具有防止腦神經(jīng)老化、強心、抗癌軟化血管、增強人機體免疫等功能。 1.2.1 花青素花青素又稱花色素,是一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素,屬于黃酮類化合物,多以糖苷的形式存在,因此也稱為花色苷?;ㄉ匾攒盏男问酱嬖谟谥参矬w中,通常以4-8碳位連
4、接方式形成二元聚合物、三元聚合物及至高聚合物的形態(tài)存在?;ㄉ盏幕窘Y(jié)構(gòu)母核是2苯基并吡喃(2phenylbenzo pyerylium),結(jié)構(gòu)式見圖1。圖1-1:2苯基并吡喃藍(lán)莓中花色苷主要是由矢車菊色素(cyanidin)、飛燕草色素(delphinidin)、天竺葵色素(pelargonidin)、錦葵色素(malvidin)、牽牛花色素(petunidin)和芍藥色素(peonidin)這5種色素所衍生的各種花色苷及乙?;ㄉ战M成,具體花色苷的含量及種類,試藍(lán)莓品種而定。因此藍(lán)莓果皮有著深紅到黑色的差異性,此外,由于栽培地區(qū)、年份、土質(zhì)、樹齡等其他因素的不同,藍(lán)莓中所含有的花色苷的種
5、類及含量也不同。野生藍(lán)莓花色苷含量為330-380mg/100g,栽培種藍(lán)莓花色苷含量為70-280mg/100g?;ㄇ嗨刈鳛橐环N天然的食用色素,具有安全、無毒等特點,同時具有一定的營養(yǎng)和醫(yī)藥價值,因此在食品、醫(yī)藥、化妝等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。目前,植物果實中花色苷含量已經(jīng)成為衡量判斷果實品質(zhì)的重要指標(biāo)。藍(lán)莓作為水果皇后,其花色苷被稱為天然抗氧化劑,是極為珍貴的功能性天然色素。目前,藍(lán)莓花色苷已經(jīng)在醫(yī)藥上逐步應(yīng)用,其保健功能主要包括:激活視網(wǎng)膜酶、促進視紅素合成,緩解眼睛疲勞,提高視力,改善夜盲癥;降低膽固醇、抑制脂蛋白氧化,增加毛細(xì)管的滲透性作用;延緩神經(jīng)衰老,提高記憶力;消除體內(nèi)炎癥;預(yù)防
6、血栓和動脈硬化;清除活性氧自由基;調(diào)整糖尿病人血糖值,減少胰島素注射等功能。藍(lán)莓花色苷的提取方法主要包括:溶劑提取法、超聲波法、酸堿法、微波法,每種方法都有其各自的有點及應(yīng)用范圍。上述方法的選擇主要取決于提取目的與花色苷本身的成分組成。如果提取出的色素用做醫(yī)藥、科研等方向,則可選擇一種使色素處于天然狀態(tài)的方法;如果用于工業(yè)方面,如食物著色等,則可選擇一種具有較高產(chǎn)率和穩(wěn)定性的方法。目前藍(lán)莓花色苷分離純化的方法主要有雙水相萃取法、層析法、高效液相色譜法、溶劑萃取法及層析法。目前藍(lán)莓研究熱點為藍(lán)莓花色苷的穩(wěn)定性,關(guān)于此方面的研究已經(jīng)有數(shù)篇論文報道,學(xué)者們主要研究溫度、光照、pH值、金屬離子、酶等相
7、關(guān)因素對藍(lán)莓花色苷的影響。藍(lán)莓花色苷在堿性條件下為藍(lán)色,有少量沉淀;在酸性環(huán)境下,穩(wěn)定且色澤接近天然物顏色。在低溫和室內(nèi)光照下不變色;在高溫及陽光直射條件下發(fā)生強烈降解。同時研究發(fā)現(xiàn),藍(lán)莓花色苷對三價鐵離子、二價銅離子敏感,易褪色或產(chǎn)生沉淀。1.2.2-胡蘿卜素、維生素C藍(lán)莓果實中胡蘿卜素含量為0.25mg/100g,維生素C含量為38.1mg/100g,同時還含有較豐富的維生素E。-胡蘿卜素(C40H56)是類胡蘿卜素之一,也是橘黃色脂溶性化合物,它是自然界中最普遍存在也是最穩(wěn)定的天然色素。許多天然食物中例如:綠色蔬菜、甘薯、胡蘿卜、菠菜、木瓜、芒果等,皆存有豐富的-胡蘿卜素。-胡蘿卜素是一
8、種抗氧化劑,具有解毒作用,是維護人體健康不可缺少的營養(yǎng)素,在抗癌、預(yù)防心血管疾病、白內(nèi)障及抗氧化上有顯著的功能,并進而防止老化和衰老引起的多種退化性疾病。藍(lán)莓中的維生素C的含量是蘋果的幾十倍,被譽為“漿果之王”。維生素C(Vitamin C,C6H8O6 )又叫L-抗壞血酸,是一種水溶性維生素(圖1-3)。食物中的維生素C被人體小腸上段吸收。一旦吸收,就分布到體內(nèi)所有的水溶性結(jié)構(gòu)中,正常成人體內(nèi)的維生素C代謝活性池中約有1500mg維生素C,最高儲存峰值為3000mg維生素C。正常情況下,維生素C絕大部分在體內(nèi)經(jīng)代謝分解成草酸或與硫酸結(jié)合生成抗壞血酸-2-硫酸由尿排出;另一部分可直接由尿排出體
9、外()。 生物體內(nèi)膠原蛋白餓合成需要維生素C的參與,若是缺乏,將會阻礙膠原蛋白的合成,進而導(dǎo)致細(xì)胞連接障礙。同時,維生素C還可以治療壞血病,預(yù)防牙齦出血、動脈硬化等疾病,提高機體免疫力。此外,維生素C還可以保護生物體內(nèi)的維生素A、維生素E、不飽和脂肪酸等,防止自由基對其的傷害??筛鶕?jù)-胡蘿卜素及維生素C的化學(xué)特性,選取合適的提取方法進行提取,同時可使用分光光度計法進行維生素含量的測定,該方法準(zhǔn)確有效。 圖1-2:-胡蘿卜素 圖1-3:維生素C1.2.3多糖(果糖)、果酸目前國外對藍(lán)莓的研究主要集中在藍(lán)莓花色苷的功能上,而國內(nèi)對藍(lán)莓的研究集中在栽培種植上,因此對藍(lán)莓中多糖和果酸的研究尚少,根據(jù)資
10、料顯示,藍(lán)莓多糖對羥基和DPPH自由基具有較強的清除能力,而且其清除效果明顯好于維生素C。多糖在生物體內(nèi)的作用機制極其復(fù)雜,它可以直接參與清除途徑,也可以通過調(diào)節(jié)生物體內(nèi)內(nèi)源性抗氧化劑的相關(guān)活性。此外,多糖對部分微生物的生長存在著一定程度的抑制作用,但是其抑制機制尚未明確,因而有待于進一步的研究。藍(lán)莓中有機酸含量約占總酸含量的一半以上。有機酸中大部分是枸櫞酸,其他的有熊果酸、奎寧酸和蘋果酸等。需要著重一提的是熊果酸,熊果酸又稱烏索酸,屬于一種弱酸性五環(huán)三萜類化合物,是多種天然產(chǎn)物的功能成分,具有廣泛的生物學(xué)活性,特別在抗腫瘤等方面作用突出()。1.3 野生藍(lán)莓和人工種植藍(lán)莓的現(xiàn)狀與區(qū)別藍(lán)莓極耐
11、寒,可抵御-50的嚴(yán)寒,喜強酸、濕潤的土壤。因此,在長白山及大小興安嶺的大面積酸性(pH4.5-5.5)的沼澤地上具有強大的發(fā)展?jié)摿Α?906年,F(xiàn)V.Coville首先開始野生藍(lán)莓育種工作,經(jīng)過30幾年的選育,得到15個藍(lán)莓品種并進行商業(yè)化栽培。經(jīng)過數(shù)百年的育種工作,已經(jīng)選育出適應(yīng)熱帶、溫帶、寒帶等各種氣候條件的優(yōu)良品種。到20世紀(jì)80年代末,已經(jīng)選育出100多個優(yōu)良品種在美國東部、南部、北部等地區(qū)廣泛栽培。隨后,世界各國競相對藍(lán)莓進行引進及栽培。我國藍(lán)莓栽培種植業(yè)發(fā)展較慢,1983年,吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)李亞東教授率先開展藍(lán)莓品種引進栽培工作,從國外引進抗寒、豐產(chǎn)的優(yōu)良品種70余個。目前我國藍(lán)莓種
12、植產(chǎn)區(qū)主要分布在吉林、遼寧、山東等地,遼寧省藍(lán)莓種植面積達(dá)600畝,但是大部分處于試種階段,尚未形成規(guī)模化種植及產(chǎn)業(yè)化體系。1.4 環(huán)境條件對藍(lán)莓種植及營養(yǎng)成分的影響。1.5 本研究的目的和內(nèi)容本課題主要研究不同地域及光照條件對野生藍(lán)莓及人工種植藍(lán)莓的營養(yǎng)成分的影響,進而根據(jù)藍(lán)莓的營養(yǎng)成分選擇出最佳的環(huán)境條件,以便于進一步優(yōu)化對藍(lán)莓的人工種植栽培技術(shù)。2. 材料與方法2.1 材料主要是藍(lán)莓品種,請根據(jù)實際情況提供幾個品種。2.2 方法2.2.1花色苷提取與測定精確稱取藍(lán)莓果,機械破碎后加入15倍量(v/w)濃度為80%的HCl-甲醇,40提取2次,每次提取lh,離心(5000r/min,8mi
13、n),收集上清液,將上清液用提取溶劑稀釋,用分光光度計測吸光度值,用提取溶劑作空白對照。(花色苷含有許多種,每種吸光值不同,請確定測定哪幾種?并提供相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品及樣品測定數(shù)據(jù))2.2.2-胡蘿卜素、維生素C提取與測定2.2.2.1-胡蘿卜素的提取與測定準(zhǔn)確稱取樣品25g,放入組織搗碎機中打碎成糊狀物,置于250m1三角瓶中,加入丙酮一石油醚(3:7)100ml,封口,于超聲波清洗器中提取25min,離心分離出上清液,靜置分層,棄除下層液體,重復(fù)提取三次,合并、濃縮所得提取液,并過氧化鋁無水硫酸鈉層析柱,因-胡蘿卜素的吸附能力較弱,先被洗脫下來,收集首先洗脫出的黃色液體,濃縮定容于l00ml容量瓶
14、中,分光光度計450nm處測吸光值,并計算其含量。準(zhǔn)確稱取-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)樣品20mg,置于25ml棕色容量瓶中,用丙酮、石油醚(3:7)定容,搖勻。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,搖勻,此溶液濃度為8mg/l00ml。分別取此溶液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,使其濃度分別為0、2、4、6、8、10mg100ml。使用分光光度計在450nm處測吸光度值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和樣品所測吸光度值,求得各處理樣品液的濃度。(提供相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品及樣品測定數(shù)據(jù))2.2.2.
15、2維生素C的提取與測定稱取樣品30 g加等重量20 g/L草酸溶液,用組織搗碎機中打成勻漿。取漿狀物20 g用10g/L的草酸溶液定容至100 mL,過濾。取樣品濾液10 mL,加入10 mL 10 gL的草酸(總Vc約1-10ug/mL)和一勺酸性活性炭,振蕩1分鐘靜置過濾;取濾液2 mL于樣品管和空白管中,分別加入l滴硫脲溶液;于樣品管中加入0.5mL 2,4二硝基苯肼,兩管加蓋后,置37保溫箱中保溫3小時;取出樣品管置于冰水中10-20分鐘;取出空白管冷卻至室溫,加入0.5 mL 2,4二硝基苯肼:在冰浴條件下分別在樣品管和空白管中緩慢滴加硫酸溶液2 mL,邊滴邊振蕩試管,滴加時間應(yīng)超過
16、1分鐘;滴加完畢,將各管從冰浴中取出,等溶液恢復(fù)至室溫,立即在分光光度計上檢測(檢測波長520 nm),讀取吸收值。Vc標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制配置濃度為2、4、6、8、10 ug/mL的VC標(biāo)準(zhǔn)液,各取2 mL于各標(biāo)準(zhǔn)管中,以下操作步驟同樣品測定處理。以VC濃度系列為橫坐標(biāo),以吸收值(A)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。(提供相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品及樣品測定數(shù)據(jù))2.2.3多糖(果糖)、果酸提取與測定2.2.3.1多糖(果糖)的提取與測定多糖(果糖)的提?。悍Q取干燥至恒重的粉碎的藍(lán)莓10 g,溶于60 mL蒸餾水中,在超聲功率為80W、超聲時間為40min,超聲溫度為60條件下處理,并不斷攪拌,取出后再3 000 rpm離心10 min,取上清液,加入無水乙醇至乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%,冰箱中靜置過夜,取出后3 000 rpm離心10min,棄上清液,先后用丙酮、乙醚、乙醇沖洗抽濾,真空干燥得粗多糖。多糖(果糖)的測定:采用硫酸苯酚法。稱取105下烘干至恒重的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖25.0 mg于250 mL容量瓶中,加水至刻度線并搖勻,分別取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別加水補至1.0 mL,然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5的苯酚1.6 mL及濃硫酸7.0 mL,充分搖勻,室溫放置25min,后使用分光光度計測量其吸光值,以蒸餾水作為空白對照,以多糖質(zhì)量濃度(z)為橫坐標(biāo)
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