Nutrient Composition Analysis of Hibiseu manihot L. at Different Altitudes in Neiqiu, Hebei
To understand the nutrient contents of Hibiseu manihot L. grown at different altitudes in Neiqiu County, Hebei province, the contents of chlorophyll, mineral elements, soluble sugar, soluble protein, vitamin C and polysaccharide in leaves and petals of Hibiseu manihot L. grown at different altitudes were determined, a comparative study was carried out between sunflower and other plants grown at different altitudes. Results: The leaves in the mountains contains of Hibiseu manihot L. growing at high altitude in Neiqiu County, Hebei province, chlorophyll was 3.80 mg/g, the petals of Hibiseu manihot L. contain 11.44% soluble sugar, 13.73 mg/g soluble protein, 46.88 mg/100g Vitamin C and 9.70% polysaccharide in the petals of sunflower, the contents of Mg, Zn, Fe, Cu, Mn, CA and SE in petal were 82.82 μg/g, 72.24 μg/g, 100.58 μg/g, 6.34 μg/g, 4.50 μg/g, 338.50 μg/g and 0.0066 μg/g respectively. The leaves of Hibiseu manihot L. grown at lower altitudes contained 2.08 mg/g chlorophyll, the petals of Hibiseu manihot L. contain 13.89% soluble sugar, 9.83 mg/g soluble protein, 92.98 mg/100g Vitamin C and 7.32% polysaccharide, the contents of Mg, Zn, Fe, Cu, Mn, CA and SE in petal were 82.82 μg/g, 72.24 μg/g, 100.58 μg/g, 6.34 μg/g, 4.50 μg/g, 338.50 μg/g and 0.0056 μg/g respectively. Conclusion: Hibiseu manihot L. grown in inner hills of Xingtai Province of Hebei province is rich in nutrients, with high levels of soluble sugar, soluble protein, vitamin C, polysaccharide and mineral elements, there are some differences in the contents of nutrient components in Hibiseu manihot L. leaves at different altitudes. The leaves of Hibiseu manihot L. at higher altitudes (619 m) contain more chlorophyll, Hibiseu manihot L. petals contain more soluble protein, polysaccharide and magnesium, zinc, copper, manganese, selenium and other mineral elements, the contents of soluble sugar, vitamin C, calcium and iron in the leaves of Hibiseu manihot L. growing at lower altitude were slightly higher.
Altitude
海拔是影响植物品质形成重要环境因素之一
金花葵的鲜花(盛花期,花瓣完全展开)和嫩叶片,采集于邢台木阳农业科技科技开发有限公司基地(河北省邢台市内丘县)内,高海拔样品金花葵采集自内丘县黄岔村金花葵繁育基地(海拔619 m,山地SD),低海拔样品金花葵采集自内丘县小马河流域金花葵种植基地(海拔94 m,平原PY)。分别于山地、平原各5个不同地块进行样本采集。不同地块的金花葵均为相同时间播种,进行统一水肥管理。对采集的金花葵叶片(避光保存)及花朵去除花柄、叶柄,用去离子水冲洗后60℃烘干至恒重,粉碎后过60目筛,放于阴凉干燥处备用。
高速万能粉碎机(天津泰斯特);台式高速离心机(TG16-WS,湘南赛特湘仪);大容量离心机(TDL-5-A,上海安亭);紫外可见分光光度计(UV 5200,上海元析);数显恒温水浴锅(HH-2,国华电器);雪花制冰机(DTY-ZBJ-40,北京德天佑科技);电子天平(CP114,奥豪斯);电热鼓风干燥箱(101AB-1型,山东省菏泽市南城益发);微波消解仪(GT-400,屺尧科技);原子吸收分光光度计(SP-3520AAPC,上海光谱);原子荧光光度计(AFS-8220,北京吉天)。
丙酮、无水乙醇(天津益力)、碳酸钙(天津红岩试剂厂)、蒽酮Anthrone(上海蓝季生物)、硝酸(天津市大茂),浓硫酸(天津市大茂)、葡萄糖(天津红岩)、95% 乙醇(天津益力)、碳酸氢钠(天津红岩)、苯酚、考马斯亮蓝、氯化锶、2,6-二氯靛酚钠盐(凯玛生化天津)、Coqmassie Bnlliant Blue G-50 Amersco、牛血清白蛋白(金克隆北京生物)、草酸(天津红岩)、85%磷酸、抗坏血酸、石英砂、超纯水(18.2 Ω)、镁标准溶液、铁标准溶液、锰标准溶液、锌标准溶液、钙标准溶液、铜标准溶液、硒标准溶液。
分别称取干燥叶片粉各1 g,放到研钵中,加少量石英砂和碳酸钙,加入少量丙酮、无水乙醇混合液,研成匀浆,再加混合液5 mL,继续研磨至糊状,静置3~5 min。取滤纸置于漏斗中,用混合液湿润,沿玻璃棒把提取液倒入漏斗,滤液流进25 mL容量瓶中;用少量混合液冲洗研钵、研棒及残渣数次,最后连同残渣一起倒入漏斗中。用滴管吸取混合液,将滤纸上的叶绿体色素全部洗进容量瓶,直至滤纸和残渣中绿色消失为止。最后用混合液定容至25 mL,摇匀,并做好标记。
吸取上述待测容液各1 mL,稀释10倍后,进行吸光值的测定。以丙酮、无水乙醇混合液作为空白对照,分光光度计设置波长663 nm和645 nm,测定吸光值。并按下列公式进行计算。
(1)
(2)
(3)
(4)
Ca(mg/L):叶绿素a浓度;
Cb(mg/L):叶绿素b浓度;
CT(mg/L):总的叶绿素浓度。
采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量。
分别称取0.1 g干燥的金花葵花粉末,加入蒸馏水研磨成匀浆;置于80℃水浴中浸提30 min;4000 r/min离心10 min,取上清液定容至50 mL备用,做好标记。
吸取待测液各1 mL,稀释10倍。取稀释后溶液各1 mL放入试管中,依次测定样品。
计算公式: (5)
C (µg/mL):吸光值代入标准曲线得到滤液中的糖含量;
V (mL):滤液体积;
W (g):样品称重量。
取6支干燥洁净的试管按照
项目 |
管号0 |
管号1 |
管号2 |
管号3 |
管号4 |
管号5 |
标准葡萄糖溶液/mL |
0 |
0.3 |
0.3 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
蒸馏水/mL |
1.0 |
0.8 |
0.7 |
0.6 |
0.4 |
0.2 |
蒽酮试剂/mL |
4.0 |
4.0 |
4.0 |
4.0 |
4.0 |
4.0 |
沸水浴中准确煮沸10 min,取出用流水冷却,于620 nm处比色 |
||||||
葡萄糖浓度/(mg/mL) |
0 |
20 |
30 |
40 |
60 |
80 |
以第一管为空白对照,在620nm处迅速测其余各管吸光值。 |
以标准葡萄糖含量(mg/mL)为横坐标,吸光值为纵坐标,做出标准曲线,如
采用Brandford法对蛋白质含量进行测定。
准确称取干燥的金花葵花粉末各0.1 g,加入6 mL蒸馏水研磨成匀浆;将匀浆转移到离心管中,以4000 r/min离心10 min;取上清液,用蒸馏水定容至10 mL,作为样品待测液。
(6)
C (mg/mL):吸光值代入标准曲线得到滤液中的蛋白质含量;
V (mL):提取液总体积;
V1(mL):测定时加样量;
W (g):样品测定量。
取16支试管,按照
采用2,6-二氯靛酚法测定VC含量。
各称取干燥的金花葵花粉末1 g,放入研钵中,加入少量20 g/L草酸溶液,在冰浴条件下研磨成浆状。转入100 mL容量瓶中,用20 g/L草酸溶液冲洗研钵后倒入容量瓶,再用20 g/L草酸溶液定容至刻度,摇匀。提取10 min后,4000 r/min离心10 min,收集上清液备用。
项目 |
管号 |
|||||||
空白 |
标准蛋白浓度梯度 |
样品 |
||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
山地 |
平原 |
|
牛血清白蛋白标准液/mL |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
|||
样品待测液/mL |
0.5 |
0.5 |
||||||
蒸馏水/mL |
1.0 |
0.8 |
0.6 |
0.4 |
0.2 |
0.5 |
0.5 |
|
考马斯亮蓝染色液 |
各5.0 mL |
|||||||
反应 |
各管混匀,室温下放置5 min |
|||||||
比色 |
以0号管为空白参比,测定595 nm处的吸光值 |
用移液管吸取10 mL上清液置于100 mL的三角瓶中,用已经标定的2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至出现微红色,15 s不褪色,记下染料用量。重复三次。以10 mL 20 g/L草酸溶液作为空白,用移液管吸取10 mL 20 g/L草酸溶液置于100 mL的三角瓶中,用已经标定的2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至出现微红色,15 s不褪色,记下染料用量。重复三次。
(7)
(8)
V (mL):提取液总体积;
V1(mL):染料消耗测定量;
V0(mL):染料消耗空白量;
Vs(mL):吸取滤液体积;
m (g):样品质量;
ρ (mg/mL):染料标定值。
采用苯酚–硫酸法测定多糖含量。
参考巫玲丽等
取多糖沉淀使用蒸馏水溶解,稀释后倒入200 mL容量瓶中,用蒸馏水定容到刻度线,充分摇匀后得到样品溶液。将样品溶液溶解隔夜后离心10 min,离心速度4000 rpm。将上清液取出2 mL放置于10 mL具塞试管中,加入1.0 mL现配的5%的苯酚溶液,充分混匀后,延试管壁加入5.0 mL浓硫酸,缓慢摇匀使用橡胶塞封口后迅速放入沸水中水浴加热15 min,时间到立即放置在冰水混合液中冷却10 min,待温度冷却至室温后,在490 nm处测定多糖溶液的吸光度,将数据代入葡萄糖标准曲线,综合稀释倍数,计算出质量。
计算公式: (10)
C (µg/mL):吸光值代入标准曲线得到滤液中的糖含量;
V (mL):滤液体积;
W (g):样品称重量。
项目 |
1 |
2 |
3 |
标准抗坏血酸溶液/mL |
10 |
10 |
10 |
2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至微红色,15 s不褪色 |
|||
根据消耗的2,6-二氯酚靛酚溶液的量计算出每1mL染料溶液相当的抗坏血酸质量,取平均值 |
测定金花葵花多糖含量采用苯酚–硫酸法。准备7支干燥且洁净的具塞试管根据
以标准葡萄糖含量(mg/mL)为横坐标,吸光值(A)为纵坐标,绘制葡萄糖标准曲线,如
管0 |
管1 |
管2 |
管3 |
管4 |
管5 |
|
标准葡萄糖溶液/mL |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
蒸馏水/mL |
2.0 |
1.8 |
1.6 |
1.4 |
1.2 |
1.0 |
5%苯酚试剂/mL |
1.0 |
|||||
浓硫酸/mL |
5.0 |
Se含量的测定采用原子荧光法测定,其他各元素含量测定均采用火焰原子吸收法。
将Mg、Zn、Fe、Cu、Mn、Ca、Se储备溶液(1 mg/mL),分别配置成一定的浓度梯度,溶液用1%的硝酸来定容,定容体积为50 mL,各种元素标准溶液浓度梯度,如
Mg、Ca标准曲线的浓度配置与其他素大致相同,但为避免其他元素的干扰,需加入2 mL 30% SrCl2。打开总电源开关,打开通风橱,排风报警,之后打开计算机操作系统,选择工作灯和预热灯,预热15分钟,设置好条件后自动寻峰。接下来即建立校正方程,先设置好标准样品数量点,设置相对应的样品梯度点,样品属性,打开空气压缩机,当压力表达到0.25 mpa且稳定不变时打开乙炔,减压阀调到0.06 mpa,最后点火调零,将毛细管放入待测液,从低浓度到高浓度依此测量,完成测量,保存数据。测定各标准溶液并绘制各元素标准曲线图。
元素 |
标准溶液浓度(μg/mL) |
回归线性方程 |
相关系数 |
|||||
STD1 |
STD2 |
STD3 |
STD4 |
STD5 |
STD6 |
|||
Mg |
0.00 |
0.20 |
0.40 |
0.60 |
0.80 |
1.00 |
y = 0.7237x + 0.0161 |
0.9947 |
Zn |
0.00 |
0.01 |
0.02 |
0.04 |
0.08 |
0.16 |
y = 0.4516x + 0.0036 |
0.9916 |
Fe |
0.00 |
0.05 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.25 |
y = 0.117x + 0.0007 |
0.9943 |
Cu |
0.00 |
0.10 |
0.20 |
0.40 |
0.80 |
1.60 |
y = 0.1319x − 0.0017 |
0.9964 |
Mn |
0.00 |
0.05 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.25 |
y = 0.2155x + 0.0003 |
0.9966 |
Ca |
0.00 |
5.00 |
15.0 |
25.00 |
35.00 |
45.00 |
y = 0.0024x + 0.0004 |
0.9956 |
Se |
0.00 |
1.00 |
5.00 |
10.00 |
20.00 |
30.00 |
y = 232.64x + 1456.9 |
0.9986 |
将消解好的样品稀释到一定的浓度定容体积为25 mL,Ca、Mg要加入1 mLSrCl2以和标液于相同的条件,测量吸光度,保存数据,利用标准曲线方程求出金花葵花瓣各元素的含量。各待测样品溶液的稀释倍数为Mg稀释5倍,Zn稀释10倍,其他未作稀释处理。实验重复三次,取平均值。
海拔较高地区的金花葵花有机物含量与海拔较低地区的金花葵花有机物含量存在极显著性差异,即不同海拔生长环境对金花葵叶绿素含量、可溶性多糖含量、有可溶性蛋白质含量、VC含量以及多糖均呈现显著性影响。山地生长金花葵叶片中叶绿素含量、金花葵花朵中可溶性蛋白质含量和多糖含量均高于平原生长的金花葵,而山地生长金花葵花朵中可溶性糖含量和VC含量低于平原生长的金花葵花朵。
叶绿素(mg/g) |
可溶性糖(%) |
可溶性蛋白质(mg/g) |
维生素C (mg100/g) |
多糖(%) |
|
SD |
3.80 ± 0.10 |
11.44 ± 0.35 |
13.73 ± 0.52 |
46.88 ± 12.71 |
97.0 ± 0.67 |
PY |
2.08 ± 0.09 |
13.89 ± 0.78 |
9.83 ± 1.15 |
92.98 ± 15.17 |
23.45 ± 0.57 |
注:p值 < 0.05。
元素 |
Mg |
Zn |
Fe |
Cu |
Mn |
Ca |
Se |
SD |
82.82 ± 0.20 |
72.24 ± 0.10 |
100.58 ± 0.31 |
6.34 ± 0.53 |
4.50 ± 0.42 |
338.50 ± 0.56 |
0.066 ± 0.08 |
PY |
78.51 ± 0.32 |
66.43 ± 0.25 |
104.14 ± 0.43 |
5.48 ± 0.38 |
2.43 ± 0.27 |
346.21 ± 0.21 |
0.056 ± 0.15 |
注:p值 < 0.05。
由
海拔高度对金花葵生长具有促进作用,山地生长的金花葵叶片中的叶绿素含量远高于平原生长的金花葵。叶绿素是茎叶体植物进行光合作用最重要的色素,含量多增强植物光合作用,含量少光合作用减弱
山地生长的金花葵花朵中的可溶性糖含量低于平原生长的金花葵,而多糖和可溶性蛋白质含量均高于平原生长的金花葵。段鹏伟研究了“富士”苹果果实品质与海拔的相关性,认为海拔高度在700 m以下时,较高的海拔能够显著提高果实的外观品质和可溶性固形物含量,海拔高度与果实质构特性显著相关
山地生长的金花葵花朵中的VC含量低于平原生长的金花葵。VC的含量受海拔高度和年平均气温影响
金花葵富含矿质元素,本研究检测了河北内丘不同海拔高度种植的金花葵的7种主要矿质元素,发现其花朵中Fe、Cu、Mn、Zn和Mg含量均远高于前人报道的江西宜春市袁州区西村镇西双村(海拔95 m,江西)种植的金花葵
山地生长的金花葵叶片中的叶绿素含量远高于平原生长的金花葵,这可能是因为海拔高度影响光照强度,使叶绿素得到积累;可溶性糖含量低于平原生长的金花葵,而多糖和可溶性蛋白质含量均高于平原生长的金花葵,这与海拔、日照时间、昼夜温差等因素有关;VC含量低于平原生长的金花葵,不同植物在不同海拔高度VC含量受不同因素影响,需要进一步研究探索;Mg、Zn、Mn、Cu、Se含量均高于平原地区生长的金花葵。
研究发现,海拔高度对河北内丘金花葵的营养品质具有较大影响,高海拔(619 m)处种植的金花葵的营养成分含量更高。
与以往研究相比,本研究发现了河北邢台内丘种植的金花葵在不同海拔高度下的生长特性和营养成分含量的差异。这为金花葵的栽培和品质改进提供了新的视角和参考。为深入探究河北内丘金花葵产品的品质差异,未来尚需进一步探究不同海拔高度及其他环境因素对金花葵生长和品质的综合影响。
河北省重点研发计划项目(21322902D);邢台市重点研发计划项目(2020ZZ027)。
表A1. 不同海拔金花葵叶绿素吸光值测定结果
项目 |
山地SD |
平原PY |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
A663nm |
1.089 |
1.041 |
1.055 |
1.083 |
0.605 |
0.629 |
0.618 |
0.596 |
A645nm |
0.474 |
0.428 |
0.443 |
0.453 |
0.210 |
0.243 |
0.238 |
0.193 |
Ca |
12.55524 |
12.06938 |
12.20683 |
12.53553 |
7.1186 |
7.33463 |
7.20838 |
7.05003 |
Cb |
3.09039 |
2.63531 |
2.78815 |
2.83983 |
1.03955 |
1.39409 |
1.36018 |
0.84786 |
CT |
15.64563 |
14.70469 |
14.99498 |
15.37536 |
8.15815 |
8.72872 |
8.56856 |
7.89789 |
叶绿素含量(mg/g) |
3.911 |
3.676 |
3.749 |
3.844 |
2.040 |
2.182 |
2.142 |
1.974 |
表A2. 不同海拔金花葵可溶性糖测定结果
项目 |
A620nm |
可溶性总糖含量(%) |
|
山地SD |
1 |
0.153 |
11.6445 |
2 |
0.147 |
11.283 |
|
3 |
0.156 |
11.8255 |
|
4 |
0.151 |
11.524 |
|
5 |
0.141 |
10.9215 |
|
平原PY |
1 |
0.173 |
12.8495 |
2 |
0.195 |
14.1745 |
|
3 |
0.181 |
13.3315 |
|
4 |
0.197 |
14.295 |
|
5 |
0.205 |
14.777 |
表A3. 不同海拔金花葵可溶性蛋白质测定结果
项目 |
A595nm |
可溶性蛋白质含量(mg) |
|
山地SD |
1 |
0.061 |
13.13 |
2 |
0.065 |
14.13 |
|
3 |
0.062 |
13.38 |
|
4 |
0.063 |
13.63 |
|
5 |
0.066 |
14.38 |
|
平原PY |
1 |
0.049 |
10.13 |
2 |
0.053 |
11.13 |
|
3 |
0.043 |
8.63 |
|
4 |
0.051 |
10.63 |
|
5 |
0.043 |
8.63 |
表A4. 不同海拔金花葵VC含量测定结果
项目 |
样品质量m/g |
提取液总体积V/mL |
吸取滤液体积Vs/mL |
染料消耗量 |
染料标定值ρ/(mg/mL) |
抗坏血酸含量/(mg/100g) |
|||
测定V1 |
空白V0 |
计算值 |
平均值 ± 标准偏差 |
||||||
山地SD |
1 |
1.0 |
100 |
10 |
0.9 |
0.3 |
0.116 |
69.6 |
61.9 ± 6.7 |
0.8 |
0.3 |
58.0 |
|||||||
0.7 |
0.2 |
58.0 |
|||||||
2 |
0.7 |
0.4 |
0.115 |
57.5 |
57.5 ± 11.5 |
||||
0.9 |
0.3 |
69.0 |
|||||||
0.7 |
0.3 |
46.0 |
|||||||
3 |
0.8 |
0.4 |
46.0 |
46.0 ± 11.5 |
|||||
0.8 |
0.3 |
57.5 |
|||||||
0.6 |
0.3 |
34.5 |
|||||||
4 |
0.7 |
0.4 |
34.5 |
34.5 ± 0.0 |
|||||
0.6 |
0.3 |
34.5 |
|||||||
0.6 |
0.3 |
34.5 |
|||||||
5 |
0.6 |
0.4 |
23.0 |
34.5 ± 11.5 |
|||||
0.7 |
0.3 |
46.0 |
|||||||
0.6 |
0.3 |
34.5 |
|||||||
平原PY |
1 |
1.4 |
0.3 |
0.116 |
127.6 |
119.9 ± 13.4 |
|||
1.2 |
0.3 |
104.4 |
|||||||
1.3 |
0.2 |
127.6 |
|||||||
2 |
1.1 |
0.4 |
0.115 |
80.5 |
88.2 ± 13.3 |
||||
1.2 |
0.3 |
103.5 |
|||||||
1.0 |
0.3 |
80.5 |
|||||||
3 |
1.0 |
0.4 |
69.0 |
88.2 ± 17.6 |
|||||
1.2 |
0.3 |
103.5 |
|||||||
1.1 |
0.3 |
92.0 |
|||||||
4 |
1.0 |
0.4 |
69.0 |
84.3 ± 13.3 |
|||||
1.1 |
0.3 |
92.0 |
|||||||
1.1 |
0.3 |
92.0 |
|||||||
5 |
1.0 |
0.4 |
69.0 |
84.3 ± 13.3 |
|||||
1.1 |
0.3 |
92.0 |
|||||||
1.0 |
0.3 |
92.0 |
*通讯作者。