猕猴桃别名羊桃藤、阳桃,被称为水果中的“维生素C之王”,是猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia Lindl.)的大型落叶藤本植物。猕猴桃原产于中国,在我国和新西兰等国栽种广泛[1]。猕猴桃富含维生素C、多酚、类胡萝卜素、多糖等多种营养成分[2-3],具有独特的蛋白酶体系[4],且猕猴桃果实风味独特,具有促进消化、降血脂、抗氧化等功效[5-6],近年来越来越多地受到人们喜爱和关注。
不同品种猕猴桃的品质、营养成分不尽相同,这些差异直接影响其功能活性表现,如抗氧化能力和特定酶抑制活性等方面。温锦丽等[7]研究发现,软枣猕猴桃果实中维生素C和总酚含量与抗氧化能力呈极显著正相关。猕猴桃在酶活性抑制方面展现出显著潜力,其相关作用机制与应用价值值得更为深入的系统性研究。QIAO等[8]研究表明猕猴桃多酚在抗氧化和抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和脂肪酶,特别是α-葡萄糖苷酶活性方面表现优异。CHAI等[9]探究了猕猴桃果皮多酚抑制酪氨酸酶活性及其抑制机理,表明猕猴桃果皮是有效的抗氧化剂和酪氨酸酶抑制剂物质来源。上述研究多停留在“体外化学体系”,忽视了胃肠生理环境对活性成分结构-功能关系的重塑。INFOGEST标准化静态体外模拟消化模型呈现出操作简便、成本低廉、可再现和优异的体内-体外相关性等优点[10]。李斌等[11]利用静态消化模型研究了4种软枣猕猴桃其整果、游离型酚类提取物和果渣样品在经口腔-胃-肠3阶段模拟消化后,酚类物质的含量及抗氧化活性的变化规律,提示消化过程中酚类物质可能发生降解或转化,同时,酚类化合物结构也影响其自身的降解和转化。然而,目前关于不同品种猕猴桃果实综合品质分析,特别是其体外模拟消化后抑制酪氨酸酶活性动态变化规律的相关研究鲜有报道。
因此,本文以市面上5个常见的不同品种猕猴桃为研究对象,首先对果实外观品质和果肉常规营养成分进行全面分析,并采用相关性分析揭示了品质指标的内在联系,进一步运用主成分分析法阐明了猕猴桃中各指标成分的关键贡献因子。在此基础上,本实验进一步探究了猕猴桃果肉水提液经模拟消化处理前后抗氧化与酪氨酸酶抑制活性的动态变化规律,以期为猕猴桃品种的选育与进一步开发利用提供理论依据和数据支撑。
海沃德猕猴桃购于安徽省金寨县;徐香、翠香猕猴桃来源于陕西省周至县;修文猕猴桃来源于贵州省修文县;G3金果购于新西兰佳沛公司;随机取色泽均匀、无病虫害,无机械损伤的各品种猕猴桃果实进行实验。α-淀粉酶(50 U/mg),合肥博美生物科技有限公司;胃蛋白酶(30 000 U/g)、胰蛋白酶(2 500 U/mg)、酪氨酸酶(500 U/mg)、DPPH,上海源叶生物科技有限公司;曲酸、左旋多巴、ABTS、葡萄糖、果糖、蔗糖(纯度为99%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;甘胆酸钠,上海麦克林生化科技股份有限公司;酸性转化酶(acid invertase,AI)、中性转化酶(neutral invertase,NI)、蔗糖合成酶(sucrose synthetase,SS)、蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,SPS)活性检测试剂盒,北京索莱宝科技有限公司;其他试剂均为国产分析纯,四川西陇科学有限公司。
CPA225D十万分之一电子天平,德国Sartorius公司;EnSight多功能酶标仪,美国PerkinElmer公司;MK50糖度计,山东米莱科仪表有限公司;PHS-3E型pH计,上海佑科仪器仪表有限公司;1290超高效液相色谱仪,美国安捷伦科技有限公司;Hypersil NH2氨基柱,大连伊利特分析仪器有限公司。
1.3.1 猕猴桃样品的制备
猕猴桃水提样品制备:果实洗净后去除果皮,每个品种的猕猴桃样品称取30 g,加入30 mL超纯水,均质机匀浆,过滤,滤液在-20 ℃下密封保存备用。猕猴桃乙醇提取样品制备:按1∶15(g∶mL)添加体积分数为80%乙醇溶液,匀浆,收集上清液于-20 ℃密封保存备用。
1.3.2 果实外在品质评价
采用称重法记录果实的质量,利用数显游标卡尺记录果实的纵径和横径,以此计算其果形指数,果形指数为果实的纵径与横径的比值。
1.3.3 果实营养物质评价
按照标准NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定 折射仪法》,采用手持式折光仪测定果实可溶性固形物含量;按照标准SB/T 10203—1994《果汁通用试验方法》,采用酸碱中和法以0.1 mmol/L的NaOH为标准溶液测定果实可滴定酸含量,柠檬酸为计算依据;果实的固酸比为可溶性固形物与可滴定酸的比值。按照标准GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》,采用2,6-二氯吲哚靛酚滴定法测定维生素C的含量;分别采用蒽酮法、福林酚法、硝酸铝法测定可溶性糖、总酚及总黄酮含量。猕猴桃中可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸及可溶性糖的含量均以水提样品测定;总酚和总黄酮的含量则以乙醇提取样品测定。
1.3.4 果实可溶性糖定性定量分析
超高效液相色谱法测定猕猴桃水提物中可溶性糖组分及含量。用孔径0.45 μm的水系滤头过滤,滤液用于超高效液相色谱测定糖含量。色谱条件选用Hypersil NH2柱(4.6 mm×250 mm,5.0 μm),柱温为35 ℃,流动相为V(乙腈)∶V(超纯水)=8.5∶1.5,流速为1.0 mL/min。ELSD蒸发光检测器雾化温度60 ℃,蒸发室温度40 ℃,氮气流速为1.6 L/min。通过获标准糖的峰面积和保留时间来对可溶性糖进行定性定量分析。
1.3.5 果实糖代谢酶活力测定
根据试剂盒说明书,按照1∶10(g∶mL)的比例提取相应酶。SS、SPS的活力表示为:鲜果每克组织每分钟催化产生1 μg蔗糖,于480 nm处测定蔗糖的生成量。AI、NI活力是根据540 nm处测定酶催化蔗糖分解产生还原糖的量计算得到,单位定义为:每克组织每分钟产生1 μg还原糖。
1.3.6 体外模拟消化
参考INFOGES体外静态模拟消化模型,对猕猴桃果实进行模拟口腔、胃、肠消化处理,按表1配制模拟唾液(simulated saliva fluid,SSF)(pH值7.0),α-淀粉酶(酶活力为75 U/mL);模拟胃液(simulated gastric fluid,SGF)(pH值2.0):胃蛋白酶储备溶液(酶活力为 2 000 U/mL);模拟肠液(simulated intestinal fluid,SIF)(pH值7.0):胰蛋白酶储存溶液(酶活力为100 U/mL)、胆汁盐10 mmol/L。
表1 SSF、SGF和SIF配制表 单位:mmol/L
Table 1 Formulation tables of SSF, SGF, and SIF
溶液KClNaHCO3NaClCaCl2SSF15.113.60.150.75SGF6.92547.20.15SIF6.98538.40.3
在模拟消化的整个过程中,使用1 mol/L HCl和1 mol/L NaHCO3溶液调节消化液pH值。口腔消化阶段:用SSF配制成猕猴桃溶液,在水浴振荡器(37 ℃、120 r/min)中孵育10 min以进行口腔消化模拟。胃消化阶段:将口腔模拟消化后样品的pH值调至2.0后1∶1(体积比)加入模拟胃液,密封,在水浴振荡器(37 ℃、120 r/min)中孵育2 h进行胃模拟消化。肠消化阶段:调整胃模拟消化后的剩余样品pH值为7.0,1∶1加入模拟肠液,密封,在水浴振荡器(37 ℃、120 r/min)中孵育2 h。将最终消化完成后获得的样品在4 ℃、10 000 r/min下离心10 min,收集上清液,-20 ℃保存备用。
1.3.7 抗氧化能力测定
ABTS阳离子自由基清除率的测定:7 mmol/L ABTS溶解于2.45 mmol/L过硫酸钾溶液中,室温避光孵育12 h后,用磷酸盐缓冲溶液(PBS:10 mmol/L,pH值7.4)稀释至酶标仪检测其吸光度为0.7±0.02,完成ABTS工作液配制。稀释消化前后猕猴桃样品浓度为20、10、5、2、1、0.5、0.25 mg/mL,取20 μL样品溶液,加入100 μL ABTS工作液,室温下振荡6 min后,在734 nm的波长值下测量反应溶液的吸光度值。以维生素C作为阳性对照。ABTS阳离子自由基清除率按公式(1)计算:
ABTS阳离子自由基清除率![]()
(1)
式中:A1,各组含样品和ABTS工作液的吸光度值;A2,含样品和PBS的吸光度值;A0,ABTS工作液与PBS的吸光值。
DPPH自由基清除率的测定:精密称取DPPH,用体积分数为75%乙醇溶解至浓度为0.05 mmol/L的DPPH工作液。取5个不同品种的猕猴桃消化前后样品配制成不同质量浓度(40、20、10、5、2、1、0.5 mg/mL)。于96孔板中加100 μL不同组不同浓度样品和100 μL DPPH工作液,黑暗条件反应30 min,随后在酶标仪中测定517 nm处的吸光值。以维生素C作为阳性对照。DPPH自由基清除率的计算按公式(2)计算:
DPPH自由基清除率![]()
(2)
式中:A1,各组含样品和DPPH溶液的吸光度值;A2,含样品和75%乙醇的吸光度值;A0,DPPH溶液和体积分数为75%乙醇的吸光度值。
1.3.8 抑制酪氨酸酶活性测定
参照HAO等[12]方法,试管中加入不同浓度的样品0.4 mL,加入0.2 mL用PBS(pH值6.8)稀释成酶活力为100 U/mL的酪氨酸酶溶液,以2 mmol/L的左旋多巴为底物溶液,加入0.4 mL,摇匀后放置于37 ℃水浴锅中加热10 min后取出。每个试管中取0.1 mL加入96孔板,用酶标仪在475 nm处检测吸光度,酪氨酸酶抑制率计算如公式(3)所示:
酪氨酸酶抑制率![]()
(3)
式中:A1,含样品、底物、酪氨酸酶的吸光度值;A2,含样品、底物、PBS的吸光度值;A3,含PBS、底物、酪氨酸酶溶液的吸光度值;A4,含PBS、底物溶液的吸光度值。当抑制率达到50%时,IC50被定义为半数抑制浓度。
实验数据以“平均值±标准差”表示,使用方差分析(analysis of variance,ANOVA)分析样品组间差异。使用Origin 2025b作图并对数据进行各指标的相关性分析、主成分分析。
为系统评价5个市场主销猕猴桃品种的商品性状,本研究对各品种猕猴桃单果重、纵径、横径及果形指数等外观品质指标进行了测定,结果见表2。单果重作为衡量果实大小的核心指标,在品种间差异明显(P<0.05)。“修文”平均单果重达(151.41±9.52) g,显著高于其余4个品种,而“徐香”和“翠香”最低,分别仅为(96.36±4.59)、(96.57±6.12) g。以整体样本计算,单果重的变异系数为4.83%,说明品种间差异虽显著,但各品种内部整齐度较高,符合商品果一致性要求。
表2 果实外观品质
Table 2 Fruit appearance quality
品种外观品质单果重/g纵径/mm横径/mm果形指数/%海沃德107.28±4.24c65.82±1.52bc53.23±1.45b1.24±0.049bG3 132.47±3.72b75.73±1.54a54.40±1.17b1.39±0.041a徐香96.36±4.59d66.74±1.67b55.69±1.51b1.09±0.145c修文151.41±9.52a74.22±4.73a65.28±4.38a1.20±0.022bc翠香96.57±6.12d61.30±4.50c56.69±3.78b1.14±0.126bc
注:不同小写字母表示具有显著性差异(P<0.05),相同代表差异不显著(下同)。
纵径与横径的测定结果显示,5个品种纵径范围为61.30~75.73 mm,横径范围为53.23~65.28 mm,其变异系数分别为8.81%和8.38%,均高于单果重,提示果实形态在不同品种间具有更大的离散度。结合果形指数(纵径/横径)可进一步区分品种类型:“修文”果形指数为(1.20±0.022)%,接近卵圆形;“G3”的果形指数为(1.39±0.041)%,呈典型圆柱形;其余品种介于二者之间。该结果不仅为商品分级提供了直观依据,也为后续包装及运输方式的优化奠定了基础。
实验对猕猴桃果实中的10个营养成分测定结果如表3所示。结果表明,可溶性固形物、固酸比和维生素C的变异系数均高于8%,分别为8.96%、9.44%和8.36%,提示品种间在甜度、口感及抗氧化功能上存在显著差异。其中,可溶性固形物与可溶性糖总量(变异系数4.81%)与消费者甜度评分呈正相关;固酸比与感官“酸甜平衡度”正相关,这3个指标可客观反映消费者对不同品种猕猴桃的喜爱和接受度;维生素C具有良好的抗氧化活性,对防治贫血、提高免疫力具有重要作用,但人体本身不能合成维生素C,只能从食物中摄取[13]。从以上分析可以看出,5个品种猕猴桃在风味与功能活性方面存在明显差异,育种与栽培实践中,可以优先锁定维生素C等抗氧化功能成分,进而通过调控糖酸比及糖谱组成,实现风味与营养的双重提升。
表3 猕猴桃果实营养成分含量
Table 3 The nutritional contents of kiwifruit
品种营养成分可溶性固形物/%可滴定酸/%固酸比维生素C/(mg/100 g)总酚/(mg/g)类黄酮/(mg/g)可溶性糖/%果糖/(mg/g)葡萄糖/(mg/g)蔗糖/(mg/g)海沃德12.50±1.83a0.486±0.016a25.62±3.03b76.29±9.13b2.43±0.03c0.78±0.06b7.57±0.29b26.51±0.67b19.82±0.19a5.71±0.18cdG3 13.10±0.88a0.439±0.016a29.85±3.15b114.40±5.65a3.59±0.05a0.88±0.05a7.57±0.25b34.09±1.10a19.40±0.92a14.11±0.38a徐香9.20±1.21b0.311±0.009b29.61±4.74b66.36±7.04bc2.94±0.01b0.89±0.03a9.56±0.47a24.11±1.03c15.25±0.35c6.36±0.06b修文9.85±0.62b0.247±0.021b39.87±2.87a43.33±1.98d1.85±0.02d0.84±0.02ab7.75±0.49b25.57±1.27bc13.48±0.60d5.48±0.15d翠香12.16±0.55a0.396±0.016a30.69±0.90b57.14±6.08c1.75±0.08d0.60±0.03c7.45±0.42b26.54±1.34b16.80±1.12b6.09±0.15bc
糖代谢酶活性不仅直接决定果实获取同化物(库强)的大小[14],还通过影响可溶性糖的组分与含量进一步左右最终品质。蔗糖、葡萄糖和果糖的动态转化主要受四类关键酶协同调控:AI、NI、SS和SPS。其中,AI与NI不可逆地将蔗糖分解为还原糖;SS负责蔗糖可逆合成与降解,可为细胞壁的合成提供合成底物;SPS则催化蔗糖重新合成[15],蔗糖最终积累量与SPS活性呈正相关,而与转化酶活性呈负相关[16]。
如图1所示的5个品种比较结果显示,酶谱差异可以很好地解释各品种糖组成的差异:“徐香”的AI、NI活性均为最低,蔗糖裂解受限,导致葡萄糖、果糖及可溶性固形物含量最低,与表3结果吻合;“海沃德”“修文”“翠香”的AI、NI活性较高;“G3”AI活性高而NI活性低,意味着其酸性环境下降解蔗糖能力强,而中性环境下较弱;“修文”SS、SPS活性均偏低,尽管转化酶活性高,却难以实现有效的蔗糖再合成,同表3显示“修文”蔗糖含量最低;“海沃德”SS活性高、SPS活性低,蔗糖降解与再合成失衡,致使蔗糖积累有限,与表3所示一致;总体来看,SS活性普遍高于其他3种酶,由此推测SS在猕猴桃果实糖量分配中可能起枢纽作用。综上,猕猴桃品种间糖组分的差异并非由单一酶决定,而是AI/NI与SS/SPS之间的动态平衡结果。
a-AI活性;b-NI活性;c-SS活性;d-SPS活性
图1 糖代谢相关酶活性的测定
Fig.1 Measurement of enzymes activity related to sugar metabolism
注:不同小写字母表示具有显著性差异(P<0.05),相同字母表示差异不显著。
多样本两指标之间相关系数绝对值越大,则这两指标之间的联系越紧密[17]。由此进一步考察不同产地猕猴桃18个品质指标相互间的相关性,本研究采用Pearson相关系数分析不同指标之间相关性,结果如图2所示,单果重直接影响果实横径、纵径,进而影响果形指数。而果形指数与可滴定酸、总酚、类黄酮、维生素C和蔗糖呈极显著正相关,意味着果实大小会影响以上营养成分的含量。总酚与类黄酮、维生素C、蔗糖、蔗糖磷酸合成酶显著正相关,表明总酚与类黄酮、维生素C存在相互协同作用,并且可以促进蔗糖的合成。此外,总酚与酸性转化酶、中性转化酶显著负相关,表明果实产生总酚可能抑制蔗糖转化为果糖和葡萄糖,从而影响口感,从总酚与固酸比显著负相关也可证明这一观点。维生素C除了与上述2个关键指标存在显著正相关,还与可溶性固形物、可滴定酸、蔗糖、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶显著正相关,表明维生素C与果实中蔗糖存在协同作用。相关性分析结果表明,实验所选取的5个猕猴桃品种的18个品质指标相互间具有较高的相关性,表明统计分析的原始数据反映的信息存在重叠。因此进一步采取主成分分析法对18项品质指标降维分析,以提高品质评价的分析效率和准确性[18]。
图2 品质指标间的相关性热图
Fig.2 Heat map of correlation between quality indicators
注:*,P<0.05;**,P<0.01;***,P<0.001。
通过对18项品质指标进行主成分分析,根据特征值大于1的原则,共提取出4个主成分,结果如图3所示。由表4可以看出,前4个成分的累积方差贡献率为86.128%,表明前4个主成分所构成信息占总信息的86.128%,包含了绝大部分猕猴桃品质的信息,可用前4个主成分对其品质进行综合评价。构成主成分1的指标主要反映果实的功能品质与风味,与可滴定酸、维生素C、蔗糖合成酶、葡萄糖和总酚呈高度正相关,说明功能和风味品质在猕猴桃品质评价中具有重要的作用,方差占比32.269%;主成分2中主要成分指标为中性转化酶、酸性转化酶、可溶性固形物,主要反映果实的鲜食品质;主成分3与纵径、果形指数、单果重和总酚、类黄酮、维生素C正相关,主要反映果实的外观品质和功能品质;主成分4主要受果糖、蔗糖、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的影响,其中果糖、蔗糖正载荷量最大,反映果实的甜度风味品质。
图3 主成分分析碎石图
Fig.3 Principal component analysis gravel plot
表4 主成分分析的特征值及方差贡献率
Table 4 Eigenvalues and variance contribution rates of principal component analysis
统计量主成分1主成分2主成分3主成分4特征值5.8084.7503.1071.838方差贡献率/%32.26926.38817.25810.213累积方差贡献率/%33.26958.65775.91586.128
由图4可知,基于主成分分析构建的风味-营养综合评价体系中,就各品种而言,“海沃德”在主成分1、主成分2上均取得较高分,表明其同时具备高糖高酸、多酚与维生素C丰富的双重优势;“G3”虽在主成分1上表现突出,却因主成分2得分偏低;“徐香”在2个主成分上均处于负值区间,提示其可溶性固形物、可滴定酸及中性转化酶和酸性转化酶成分均不突出,整体品质相对薄弱;“修文”仅在主成分2上略有正向贡献,主成分1的负向得分则暴露出其功能成分含量较低,可能导致其相应功能活性较差;而“翠香”位于主成分1、主成分2的中段,体现出糖酸及多酚、类黄酮、维生素C含量的均衡性。由此可见,主成分1与主成分2的协同分布可以直观地揭示各品种的风味-营养差异。
图4 主成分分析图
Fig.4 Prineipal component analysis chart
根据表5构建得分模型,X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18分别代表单果重、纵径、横径、果形指数、可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、可溶性糖、总酚、类黄酮、维生素C、果糖、葡萄糖、蔗糖、酸性转化酶、中性转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶18个成分指标。F1~F4表示各主成分的得分公式,F为综合评价得分公式,得分及排名结果见表6。
F1=-0.165X1-0.092X2-0.234X3+0.099X4+0.063X5+0.245X6-0.268X7+0.080X8+0.074X9+0.061X10+0.072X11-0.092X12+0.109X13-0.109X14+0.032X15+0.030X16+0.088X17-0.101X18
F2=0.115X1+0.062X2+0.010X3+0.047X4+0.154X5+0.125X6+0.016X7-0.153X8-0.109X9-0.031X10+0.012X11+0.001X12+0.057X13-0.078X14+0.261X15+0.262X16+0.028X17-0.205X18
F3=0.206X1+0.263X2-0.009X3+0.229X4+0.045X5+0.076X6-0.018X7-0.063X8+0.121X9+0.210X10+0.149X11-0.064X12-0.087X13+0.037X14+0.021X15+0.023X16-0.109X17-0.072X18
F4=0.039X1+0.006X2+0.068X3-0.042X4+0.092X5-0.078X6+0.147X7-0.162X8+0.051X9-0.104X10+0.090X11+0.276X12+0.080X13+0.308X14-0.055X15-0.053X16+0.127X17+0.276X18
表5 品质指标旋转成分矩阵与得分系数矩阵
Table 5 Rotated component matrix and component score coefficient matrix of quality indexes
指标旋转后的成分矩阵成分得分系数矩阵主成分1主成分2主成分3主成分4主成分1主成分2主成分3主成分4单果重-0.6190.3320.652-0.020-0.1650.1150.2060.039纵径-0.3430.0330.916-0.010-0.0920.0620.2630.006横径-0.8660.151-0.062-0.171-0.2340.010-0.0090.068果形指数0.371-0.0770.8220.1370.0990.0470.229-0.042可溶性固形物0.3900.5850.0760.5340.0630.1540.0450.092可滴定酸0.8650.3060.1890.2430.2450.1250.076-0.078固酸比-0.8680.231-0.0790.055-0.2680.016-0.0180.147可溶性糖0.082-0.640-0.145-0.5400.080-0.153-0.063-0.162总酚0.458-0.5380.5920.3130.074-0.1090.1210.051类黄酮0.123-0.3790.789-0.1980.061-0.0310.210-0.104维生素C0.487-0.0730.6000.5180.0720.0120.1490.090果糖0.0950.219-0.1500.814-0.0920.001-0.0640.276葡萄糖0.5660.305-0.3260.4760.1090.057-0.0870.080蔗糖0.124-0.1620.3090.903-0.109-0.0780.0370.308酸性转化酶-0.0420.969-0.178-0.0150.0320.2610.021-0.055中性转化酶-0.0470.971-0.168-0.0090.0300.2620.023-0.053蔗糖合成酶0.5630.240-0.3680.5860.0880.028-0.1090.127蔗糖磷酸合成酶0.120-0.5790.0050.699-0.101-0.205-0.0720.276
表6 不同品种猕猴桃主成分分析综合得分
Table 6 Scores of the principal component of different varieties of kiwifruit
F1F2F3F4F排名海沃德1.2541.141-0.041-0.6280.6351G3 0.330-0.2711.2891.3000.3902徐香0.196-1.698-0.250-0.674-0.4975修文-1.6300.5750.500-0.689-0.3584翠香-0.1500.252-1.4980.692-0.1703
以各主成分的方差贡献率为权重,构建综合评价模型:F=32.269%F1+26.388%F2+17.258%F3+10.213%F4。根据综合评价模型计算出各品种的猕猴桃的主成分得分和综合评价分值,综合分值越高,表明该品种品质越好。如表6所示,“海沃德”品质最好,其次是“G3”金果,“徐香”品质最差,这与李跃红等[19]的研究结果基本一致。
如图5所示,消化前“海沃德”、“G3”、“徐香”、“修文”、“翠香”猕猴桃ABTS阳离子自由基清除率IC50分别为:1.412、1.573、1.228、4.654、3.983 mg/mL,清除能力由大到小依次为:“徐香”>“海沃德”>“G3”>“翠香”>“修文”;体外模拟胃肠道消化后ABTS阳离子自由基清除率IC50分别为:2.075、1.929、2.171、4.858、5.017 mg/mL,消化后排序为“G3”>“海沃德”>“徐香”>“修文”>“翠香”。
a-消化前5个品种猕猴桃ABTS阳离子自由基清除率;b-消化后5个品种猕猴桃ABTS阳离子自由基清除率;c-消化前5个品种猕猴桃DPPH自由基清除率;d-消化后5个品种猕猴桃DPPH自由基清除率
图5 五个品种猕猴桃ABTS阳离子自由基、DPPH自由基清除率
Fig.5 ABTS cationic radical、DPPH radical clearance in five varieties of kiwifruit
a-消化前5个品种猕猴桃酪氨酸酶抑制率;b-消化后5个品种猕猴桃酪氨酸酶抑制率
图6 五个品种猕猴桃酪氨酸酶抑制率
Fig.6 Tyrosinase inhibition in five varieties of kiwifruit
消化前“海沃德”、“G3”、“徐香”、“修文”、“翠香”猕猴桃DPPH自由基清除率IC50分别为:3.474、2.858、3.388、6.589、6.662 mg/mL,清除能力由大到小依次为:“G3”>“徐香”>“海沃德”>“修文”>“翠香”;体外模拟胃肠道消化后DPPH自由基清除率IC50分别为:5.230、4.982、5.382、11.9、10.99 mg/mL。
XIE等[20]追踪了金果猕猴桃模拟消化过程中6种主要酚类物质的变化,发现其含量随消化进程持续下降;消化结束后,总酚含量显著减少,ABTS阳离子自由基与 DPPH自由基清除能力随之大幅降低。本实验中,体外消化后5个品种猕猴桃的抗氧化活性(ABTS阳离子自由基和DPPH自由基清除能力)普遍下降。然而,不同品种间的抗氧化活性相对趋势未发生显著变化,无论在消化前还是消化后,“海沃德”、“G3”和“徐香”的自由基清除能力均优于“修文”和“翠香”。李斌等[11]研究发现,在体外模拟消化过程中,软枣猕猴桃整果和游离型酚类提取物中总酚含量的变化趋势相同:未消化>口腔>胃>肠;其过氧自由基清除能力与其对应的酚类含量变化趋势一致。
酪氨酸酶是一种含铜的多酚氧化酶,广泛分布于微生物、植物及动物界,是黑色素合成途径以及果蔬酶促褐变过程中的关键限速酶[21]。鉴于其在色素代谢中的核心作用,高效且安全的酪氨酸酶抑制剂可作为皮肤美白剂,具有显著的产业化前景。张青等[22]发现中华猕猴桃水提液可同时作用于酪氨酸酶的单酚酶和二酚酶,其IC50分别为0.2、0.35 g/L,且动力学研究表明,中华猕猴桃水提液对酪氨酸二酚酶的抑制作用表现为混合型抑制,属于可逆过程。在本研究中,以体外模拟胃肠消化模型评价了5个市场主销猕猴桃品种对蘑菇源酪氨酸二酚酶活性的抑制潜力。
实验结果表明,消化前“海沃德”、“G3”、“徐香”、“修文”、“翠香”猕猴桃酪氨酸酶抑制活性依次降低,抑制率达到50%的剂量分别是:1.441、1.538、1.803、3.279、3.711 mg/mL。消化后各品种对酪氨酸酶活性的IC50值分别为分别为:1.23、1.017、0.949 3、4.255、3.812 mg/mL,抑制能力改变为:“徐香”>“G3”>“海沃德”>“翠香”>“修文”,其原因可能是抑制酪氨酸酶的主要活性成分在胃肠环境中较为稳定或分解成新的活性物质[23]。
本研究以我国主栽的5个猕猴桃品种(“海沃德”、“G3”、“翠香”、“修文”、“徐香”)为研究对象,系统测定了外观品质(单果重、纵径、横径和果形指数)与内在营养指标(可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、总酚、类黄酮、可溶性糖、糖代谢酶等),并借助Pearson相关性分析和PCA对18项指标进行降维与综合评价。综合得分由高到低依次为:“海沃德”>“G3”>“翠香”>“修文”>“徐香”。然而,在体外抗氧化(清除ABTS阳离子自由基、DPPH自由基)及酪氨酸酶抑制活性方面,“徐香”却表现出显著优势。进一步解析发现,PCA图显示,徐香在主成分1(抗氧化功能成分维度)上得分最高,提示其低品质的主成分2、主成分3鲜食风味品质与低酸性转化酶和中性转化酶活力并未削弱其功能性化合物积累。“徐香”因富含抗氧化及酪氨酸酶抑制成分,适宜深加工,开发为保健品和美白药妆产品,其工艺应以最大限度保留活性成分为核心。“海沃德”品种口感优异,适合鲜食;“G3”果形美观且风味佳,更宜进入高端鲜果市场。
模拟胃肠消化实验结果显示,5个品种经消化后ABTS阳离子自由基与DPPH自由基清除率均显著下降,提示猕猴桃中活性成分多酚、维生素C和多糖在不同pH值以及胆盐和消化酶作用下可能发生降解、聚合[23-26],导致抗氧化活性降低。但目前实验尚未对消化前后各种单体酚类化合物的含量和结构以及维生素C稳定性变化进行定量追踪,无法明确是哪类化合物的减少或结构变化导致了活性降低。因此,后续研究可结合超高效液相色谱质谱联用深入阐明消化过程中“成分-结构-活性”的动态演变机制,为提升猕猴桃营养利用率和精准育种提供理论依据。
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