1. 引言
我国围绕植物保健的研究 [1] [2] [3] 一直没有停顿，很好地促进了植物资源保健成分及其利用价值的研发进展。以维生素为例，这类物质是人和动物为维持正常的生理功能，而必须从食物中获得的一类微量有机物质，其在人体和动物生长、代谢、发育过程中发挥着十分重要的作用。维生素在体内既不参与构成体细胞，也不提供能量 [4]。在日常生活中，人体对脂溶性维生素的需求量较少，日常均衡的饮食已经基本能够满足人体的需求，刻意超量服用反而会造成伤害 [5]。β-胡萝卜素是一种广泛存在于自然界的类胡萝卜素，是机体维生素A的重要来源 [6] [7]。β-胡萝卜素具有多种生物活性，包括清除自由基、猝灭单线态氧、抑制炎症信号传导，其应用从最初的食品着色，逐渐转向医药、化妆品、保健品和动物饲料等多个领域 [8]。
沙棘属(Hippophae)植物 [9] 原产于我国，且在青藏高原及周边地区广为分布或种植。中国沙棘在黄土高原地区自然分布最多，人工种植面积最大，适应性强，生长迅速 [10]。国外引进的大果沙棘，实为蒙古沙棘的选育栽培品种 [11]，在我国黑龙江和新疆等地以种植园的形式营建，近年来面积逐年上升 [12] [13] [14]，较好地支撑了我国沙棘企业的加工利用工作。而利用中国沙棘(雄)适应性强、引进大果沙棘亦即蒙古沙棘(雌)结实多的特点，进而在这2个亚种间开展杂交诞生的蒙中杂交沙棘近年来崭露头角，逐渐成为了种植园建设的新军 [15]。
目前国内对沙棘β-胡萝卜素方面开展了一些研究 [16] [17]，但对引进俄罗斯第三代沙棘(简称引进沙棘)和蒙中杂交沙棘(简称杂交沙棘) β-胡萝卜素的研究还未见，因此本文针对引进沙棘和杂交沙棘这两类目前我国沙棘种植园建设的主要材料，重点研究果实β-胡萝卜素含量及其变化规律，以期推动这两类沙棘果实资源能够上大众餐桌，或以保健品甚至药品方式为改善我国居民的身体健康有所作用和贡献。
2. 材料与方法
2.1. 材料
2017年取样测定沙棘无性系果实的地点包括位于“三北”地区的东北黑土区的黑龙江绥棱、华北土石山区的辽宁建平、黄土高塬沟壑区的甘肃庆阳、祁连山南麓的青海大通、西北戈壁滩的新疆额敏5地；2018年果实样品只取了黑龙江绥棱1地。5地自然概况见表1。
Table 1. Basic information of 5 test localities
表1. 引种试验5地基本情况
沙棘雌株无性系包括引进沙棘和杂交沙棘两大类，2017年对5地已成熟果实进行取样，2018年只对黑龙江绥棱1地成熟果实进行取样。
2.1.1. 引进沙棘
引进沙棘指于2013年底从俄罗斯引进的第三代沙棘雌株21个无性系果实材料，依次编号为“201301”“201302”……“201322”，其中“201306”为雄株，不在21个无性系中，其余雌株因分配苗木不同、结实时间不同，而使各点的取样无性系也不相同。
2017年：辽宁朝阳有8个无性系，“201301”“201302”“201303”“201304”“201305”“201307”“201308”“201309”；黑龙江绥棱有19个无性系，少了“201302”“201316”2个无性系；甘肃庆阳有“201304”“201305”2个无性系；青海大通有“201301”“201302”“201304”“201305”“201308”5个无性系；新疆额敏有“201301”至“201322”的全部21个雌株无性系。
2018年：黑龙江绥枝有除“201302”“201314”“201321”之外的其余18个雌株无性系。
2.1.2. 杂交沙棘
杂交沙棘全称蒙中杂雌沙棘无性系，系用蒙古沙棘(引进大果沙棘)做母本、中国沙棘做父本杂交而来的无性系，其中：
2017年：辽宁朝阳、黑龙江绥棱、甘肃庆阳和新疆额敏均有“杂雌优01号”“杂雌优10号”“杂雌优12号”“杂雌优54号”4个无性系；青海大通只有“杂雌优01号”“杂雌优10号”2个无性系。
2018年：黑龙江绥棱有“杂雌优01号”“杂雌优10号”“杂雌优12号”“杂雌优54号”4个无性系。
2.2. 方法
按照食品安全国家标准(GB5009.83-2016)测定 [18]。试样经皂化使胡萝卜素释放为游离态，用石油醚萃取二氯甲烷定容后，采用反相色谱法分离，外标法定量。
3. 结果与分析
3.1. 引进沙棘不同无性系干全果β-胡萝卜素含量对比
引进沙棘2017年取样的为全部5地21个无性系的55个样品；2018年取样仅为黑龙江的18个无性系样品。有关引进沙棘干全果β-胡萝卜素含量测定结果详见表2。
Table 2. β-carotene contents of dried whole fruits among different clones of introduced seabuckthorn sampling in 2017
表2. 2017年引进沙棘不同无性系干全果β-胡萝卜素含量
从引进沙棘21个无性系干全果β-胡萝卜素含量平均值来看，55个样品的总体平均值为32.92 mg/100g；21个无性系间测定结果平均值相差很大，从平均值最小的“201316”的20.78 mg/100g，到最大的“201322”的64.97 mg/100g，后者是前者的3.13倍。
引进沙棘干全果β-胡萝卜素含量在40 mg/100g以上的有“201322”“201320”“201321”“201318”“201312”“201304”6个无性系。
3.2. 不同产地间引进沙棘果实β-胡萝卜素含量对比
引进沙棘定植在我国从东到西的黑龙江、辽宁、甘肃、青海和新疆5地。对于同一品种，由于自然条件和人为栽培措施的综合影响，综合反映在5地引进沙棘无性系果实β-胡萝卜素含量上。利用2017年在5地采到的55个果实样品测定数据，整理的5地引进沙棘无性系鲜全果、干全果β-胡萝卜素含量统计值列于表3中。
Table 3. β-carotene contents of whole fruits of introduced seabuckthorn clones in different test localities sampling in 2017
表3. 2017年不同产地引进沙棘无性系果实β-胡萝卜素含量
从5地引进沙棘果实β-胡萝卜素含量的测定结果来看，鲜全果、干全果总体排列次序基本上差不多，只有个别数据间不一致。下面仅以干全果β-胡萝卜素含量结果来加以说明，甘肃数值最高，达43.97 mg/100g，辽宁数值位居第二，为36.84 mg/100g；黑龙江第三，为34.75 mg/100g；新疆第四，为31.76 mg/100g；青海居最末位，仅20.13 mg/100g。引进沙棘干全果β-胡萝卜素含量，含量最高的甘肃为含量最低的青海的2.18倍。
3.3. 杂交沙棘不同无性系干全果β-胡萝卜素含量对比
经对2017年5个杂交沙棘无性系在5个点取样测定数据的统计，得到不同品系干全果β-胡萝卜素含量的平均值详见表4。
Table 4. β-carotene contents of dried whole fruits among different clones of hybrid seabuckthorn sampling in 2017
表4. 2017年不同杂交沙棘无性系干全果β-胡萝卜素含量
杂交沙棘4个无性系干全果β-胡萝卜素含量平均值为35.70 mg/100g。4个无性系间测定结果平均值相差较大，从平均值最小的“杂雌优10号”的22.25 mg/100g，到最大的“杂雌优54号”的49.28 mg/100g，后者是前者的2.21倍。“杂雌优1号”“杂雌优12号”干全果β-胡萝卜素含量平均值比总体平均值略小。
3.4. 不同产地间杂交沙棘果实β-胡萝卜素含量对比
杂交沙棘2017年在5地采到的20个果实样品测定数据，经整理得到5地杂交沙棘无性系鲜全果、干全果β-胡萝卜素含量统计值，列于表5中。
Table 5. β-carotene contents of whole fruits of hybrid seabuckthorn clones in different test localities sampling in 2017
表5. 2017年不同产地杂交沙棘无性系果实β-胡萝卜素含量
2017年5地杂交沙棘果实β-胡萝卜素含量的测定结果，鲜全果、干全果的排列次序不同。下面仅以干全果β-胡萝卜素含量结果来排序，辽宁数值最高，达47.41 mg/100g；第二位为甘肃的38.32 mg/100g；黑龙江第三，为30.93 mg/100g；新疆第四，为25.93 mg/100g；青海居最末位，仅23.96 mg/100g。杂交沙棘干全果β-胡萝卜素含量，含量最高的辽宁是含量最低的青海的1.98倍。除辽宁与甘肃互换位置外，其余排序与引进沙棘完全相同。
3.5. 不同年份间引进沙棘无性系干全果β-胡萝卜素含量对比
引进沙棘还于2018年在黑龙江取样再次做了取样测定，以便开展不同年份间的比较，连同2017年的统计值列于表6。
Table 6. β-carotene contents of dried whole fruits of introduced seabuckthorn clones in Heilongjiang in different test years
表6. 不同年份黑龙江引进沙棘无性系干全果β-胡萝卜素含量对比
从表中可以看出2017年的来自黑龙江产地的引进沙棘β-胡萝卜素含量平均值远较2018年为大(相当于2.71倍)，从图1可以更加直观地看到两者间各无性系β-胡萝卜素含量的变动情况，2017年各点数值更高，均在2018年各点的上方。
Figure 1. β-carotene contents of dried whole fruits of every introduced seabuckthorn clones in 2017 and 2018
图1. 2017和2018两年引进沙棘各无性系的干全果β-胡萝卜素含量
3.6. 引进沙棘与杂交沙棘2类无性系干全果β-胡萝卜素含量对比
2017年5个产地引进沙棘与杂交沙棘干全果β-胡萝卜素含量的统计值，两类间平均值相差不大，杂交沙棘只比引进沙棘高8% (表7)。
Table 7. β-carotene contents of dried whole fruits of introduced and hybrid seabuckthorn clones sampling in 2017
表7. 2017年引进与杂交沙棘2类无性系干全果β-胡萝卜素含量
4. 讨论
中国农科院对采自多地的19个沙棘样品做了β-胡萝卜素等测定，结果发现，来自河北、山西和四川的中国沙棘β-胡萝卜素含量分别为25.91 mg/100g、45.22 mg/100g、13.33 mg/100g，平均28.15 mg/100g；来自新疆的中亚沙棘β-胡萝卜素含量分别为36.53 mg/100g；其余15个样品主要来自新疆，全为引进或选育大果沙棘，即蒙古沙棘，其β-胡萝卜素含量为11.66~158.96 mg/100g，平均65.56 mg/100g [19]。本文所测引进沙棘β-胡萝卜素干基含量平均为32.92 mg/100g、杂交沙棘β-胡萝卜素干基含量平均为35.70 mg/100g，两类均远远小于前述引进或选育大果沙棘(蒙古沙棘)平均值(但也高于一些产地的一些品种)，只是高于中国沙棘平均值，也比中亚沙棘(就1个样品)略低。
就引进大果沙棘来说，本文所测与前述中国农科院所测β-胡萝卜素含量相差1倍以上，原因很多，事实上在该篇论文中已经有了一些答案。他们以新疆阿勒泰地区种植最为广泛的“深秋红”品种为研究对象，从9月初开始每隔半个月采集一次样品，对其4种类胡萝卜素的含量进行分析，发现4种类胡萝卜素的含量均呈先升高后降低的趋势，且在11月中旬到达峰值。说明随着沙棘果实逐渐成熟，其类胡萝卜素的含量逐渐增高，到12月份以后，沙棘中的类胡萝卜素含量呈明显下降趋势，因此在11月中旬左右采摘的沙棘果，从类胡萝卜素方面来说质量最优。而本文所测沙棘，引进沙棘基本上是在7月(辽宁朝阳、甘肃庆阳、青海大通、新疆额敏)或8月(黑龙江绥棱)成熟或近成熟取样，杂交沙棘是在8月(辽宁朝阳、甘肃庆阳、青海大通、新疆额敏)或9月(黑龙江绥棱)成熟或近成熟取样，β-胡萝卜素含量尚未到达最高值，这也正是两者间出现较大差距的主要原因所在。而在新疆阿勒泰地区，引进沙棘和杂交沙棘果实成熟期相较于新疆额敏还要基本上晚一个月即到9月，而“深秋红”在北疆的阿勒泰也要9月才成熟，不过这个品种挂果期很长，成熟后能在树体上再挂果两三个月，果实基本上仍呈膨胀状态。这也正是中国农科院观察“深秋红”果实成熟时期、测得类胡萝卜素含量有关结果的原因所在。
对于大部分沙棘品种来说，从工艺采收时间来看，以近成熟时期最好，这时的产量及大部分营养成分含量都比较理想。而有些采收时期成分虽然高，但产量降低了，往往也得不偿失，需要综合评判采收时间。
有关植物果实年内逐月间成分的变化方面的报道 [20] [21] 挺多，而年度间的文献少之有少。事实上年度间果实产量变化很大，是有规模可循的，比如“大小年”、天灾人祸等。而对于沙刺果实所含营养成分，年度间的未知成分太多，涉及到树体的营养供给、果实产量高低、气象条件适宜等因素，有些时候还与不同批次的化验因素有关。因此，本文虽然对年度之间沙棘果实β-胡萝卜素含量做了有关探讨，但也只是两年之间果实所含成分的简单对比，其深层次机理还需要专题多年(至少四五年)开展研究才行。
植物营养成分检测方法的可靠、有效及先进性，是研究数据的准确性和精确性的保证。显然，这毋庸置疑。有人甚至说，目前用分光光度计分析β-胡萝卜素含量，方法陈旧、专一性差、抗干扰能力差，近年来已无文献使用，而主流文献多采用高液相色谱法或高液相色谱–质谱联用法来分析β-胡萝卜素含量等。这也基本上是对的，有条件能用LC-MS，当然最好。但如果条件不具备，用分光光度计也不失为一种选择。这种方法比起目前的先进仪器设备是有一些缺点和不足，但也不是不能用，只要规范操作，还是可以备选。
此外，β-胡萝卜素虽然是VA的前体，但与VC、VE一样，都有阻抑自由基活动、保护人体细胞的作用，但功效还是各自不同。β-胡萝卜素监管低氧部位，如肌肉的微细血管，对于眼球、肺等微细血管较多的部位最具保护功效；VC为水溶性，能在细胞内的液体里和血液里循环流动；VE为脂溶性，能保护人体内不饱和脂肪酸免受自由基的破坏，而不饱和脂肪酸具有保护内脏的功能。而每一种抗氧化剂发挥最佳功效的部位不同，β-胡萝卜素与VE、VC一起相互补充，协同作战 [22] [23]，才能达到全面保护人体的作用。沙棘富含各类维生素，这也正是沙棘在医疗保健方面得到格外关注的原因所在。
5. 结论
引进沙棘和杂交沙棘果实的生物活性成分很多，功能多样。本文只是在β-胡萝卜素含量方面所做的一些测试分析，旨在为全面衡量沙棘果实营养成分、确定合理育种方案等提供β-胡萝卜素方面的有关科学依据。主要研究结论有以下5个方面。
1) 5地引进沙棘干全果β-胡萝卜素含量平均值为32.92 mg/100g，21个无性系测定结果平均值相差很大，从平均值最小的“201316”的20.78 mg/100g，到最大的“201322”的64.97 mg/100g，相差2倍以上。引进沙棘干全果β-胡萝卜素含量在40 mg/100g以上的有“201322”、“201320”、“201321”、“201318”、“201312”、“201304”6个无性系。
2) 5地杂交沙棘干全果β-胡萝卜素含量平均值为35.70 mg/100g，4个无性系测定结果平均值也相差较大，从平均值最小的“杂雌优10号”的22.25 mg/100g，到最大的“杂雌优54号”的49.28 mg/100g，相差1.21倍。
3) 5地杂交沙棘干全果β-胡萝卜素含量较引进沙棘高8%，两类间平均值较为接近。
4) 引进沙棘干全果β-胡萝卜素含量，以甘肃最高，达43.97 mg/100g，辽宁位居第二，为36.84 mg/100g；黑龙江第三，为34.75 mg/100g；新疆第四，为31.76 mg/100g；青海居最末位，仅20.13 mg/100g。干全果β-胡萝卜素含量最高的甘肃是含量最低的青海的2.18倍。
5) 杂交沙棘干全果β-胡萝卜素含量，以辽宁最高，达47.41 mg/100g；第二为甘肃的38.32 mg/100g；黑龙江第三，为30.93 mg/100g；新疆第四，为25.93 mg/100g；青海居最末位，仅23.96 mg/100g。干全果β-胡萝卜素含量最高的辽宁是含量最低的青海的1.98倍。
基金项目
中央预算行政事业类项目“水土保持业务”(126216223000210001)。
NOTES
*第一作者。