不同肉色馬鈴薯花色苷含量及總抗氧化能力的分析研究

王 穎，潘哲超，李先平，楊萬(wàn)林，白建明，楊瓊芬，隋啟君

(1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所/云南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，昆明 650205；2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，昆明 650205)

不同肉色馬鈴薯花色苷含量及總抗氧化能力的分析研究

王 穎1，潘哲超1，李先平1，楊萬(wàn)林2，白建明1，楊瓊芬1，隋啟君1

(1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所/云南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，昆明 650205；2云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，昆明 650205)

目的：分析不同肉色馬鈴薯花色苷含量與總抗氧化能力。方法：以16個(gè)馬鈴薯品種(系)為材料，分別采用pH示差法和總抗氧化能力測(cè)定試劑盒測(cè)定花色苷含量和總抗氧化能力。結(jié)果：紫皮紫肉馬鈴薯平均花青素含量為0.88～70.33mg/100g(Fresh weight，F(xiàn)W)、平均總抗氧化能力為2.80～62.67U/mL(FW)；紅皮紅肉馬鈴薯平均花青素含量為0.55～5.29 mg/100g(FW)、平均總抗氧化能力為0.37～11.14 U/mL(FW)。結(jié)論：不同品種之間的花青素含量及總抗氧化能力值均差異顯著，總花色苷含量與總抗氧化能力呈顯著正相關(guān)(R2=0.9532)。

肉色；馬鈴薯；總花色苷；總抗氧化能力

馬鈴薯與小麥、水稻、玉米并稱世界四大糧食作物[1]。近年來，隨著人們健康意識(shí)的增加，富含花色苷的彩色馬鈴薯逐漸成為研究熱點(diǎn)，與此同時(shí)，彩色馬鈴薯也逐漸成為天然色素的重要來源[2-5]。目前，彩色馬鈴薯品種在世界各國(guó)多有種植，如美國(guó)的Red Norland 和Dark Red Norland 品種；英國(guó)的紫黑色皮肉Congo和Negresse品種，紅皮突變體King Edward 品種；日本的Northern Ruby 品種等[6]。近年來，中國(guó)也開始增加彩色馬鈴薯育種和栽培技術(shù)的研究力度。2000年云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究中心首次進(jìn)行紫、紅色馬鈴薯老品種與高產(chǎn)馬鈴薯品種雜交，改良篩選出200 多份不同品系的彩色馬鈴薯(紫云、紅云、彩云等系列)，填補(bǔ)了中國(guó)缺少彩色馬鈴薯品種的空白?；ㄉ帐且环N水溶性天然食用色素，屬黃酮多酚類化合物，現(xiàn)已被證實(shí)具有高自由基清除活性，降低患慢性病和衰老導(dǎo)致的神經(jīng)衰退、抗衰老、防止血管硬化等功能[7]。紫色馬鈴薯和紅色馬鈴薯是一種天然的花青素來源，對(duì)于促進(jìn)人體健康具有重要作用[8]。不同肉色的馬鈴薯總酚含量差異明顯。黃肉馬鈴薯中沒食子酸(Gallic Acid，GAE)平均含量為2.96g/kg(Dry Weight，DW)，紫肉馬鈴薯的沒食子酸(GAE)平均含量為4.68g/kg(DW)[9]。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)馬鈴薯花色苷的研究較多，但主要集中在紫色馬鈴薯方面，對(duì)不同肉色馬鈴薯的總花色苷含量和總抗氧化能力的比較研究方面較少。本研究主要從不同肉色馬鈴薯方面入手，分析研究肉色對(duì)總花色苷的含量及總抗氧化能力的影響規(guī)律，以期為彩色馬鈴薯育種及加工產(chǎn)業(yè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試16個(gè)馬鈴薯品種(系)，均來自于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所。

表1 馬鈴薯品種

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花色苷提取方法 馬鈴薯清洗干凈并晾干后，切塊，用打漿機(jī)將薯塊達(dá)成漿狀，稱取5g左右樣品，加入50mL 60%的酸化乙醇溶液(用濃HCl將乙醇溶液pH校至2.5)反復(fù)抽提，直至樣品無色為止，收集抽提物，定容至100mL，4℃避光保存[10-11]。

1.2.2 花色苷測(cè)定方法 采用pH示差法測(cè)定馬鈴薯總花色甘含量。取1 mL花色苷提取液，分別加pH 1.0緩沖溶液和pH 4.5的緩沖溶液9 mL，室溫下平衡1 h，以蒸餾水為空白，分別在提取液的可見光最大吸收波長(zhǎng)λvis-max和700 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度Amax、A700 nm?？偦ㄉ蘸?total anthocyanins content，TAC)按矢車菊素-3-葡萄糖苷表示，按式(1)計(jì)算：

式(1)中：Amax為提取液在λvis-max波長(zhǎng)處的吸光度；M為矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾質(zhì)量(449.2 g/mol)；DF為稀釋倍數(shù)；V為提取液總體積/mL；ε為矢車菊素-3-葡萄糖苷的平均摩爾消光系數(shù)(26 900 L/mol·cm)；L為比色皿的寬度，取1 cm；mf為取樣的馬鈴薯鮮質(zhì)量/g[12-13]。

1.2.3 總抗氧化能力測(cè)定 總抗氧化能力測(cè)定試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。將待測(cè)樣品的花色苷提出后，按照試劑盒說明書進(jìn)行測(cè)定。定義在37℃時(shí)，單位時(shí)間(min)單位體積(mL)0.1g/mL馬鈴薯花色苷使反應(yīng)體系的吸光度(OD)值增加0.01為1個(gè)TAC單位(U)，表示為U/g。測(cè)定重復(fù)3次[14]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用統(tǒng)計(jì)軟件SAS9.0進(jìn)行方差分析，OriginPro7.0繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同肉色馬鈴薯花色苷含量

通過對(duì)11個(gè)紫皮紫肉馬鈴薯品種和5個(gè)紅皮紅肉馬鈴薯品種的總花色苷含量測(cè)定，表2和圖1結(jié)果顯示，不同肉色馬鈴薯花色苷含量存在顯著差異。紫皮紫肉馬鈴薯的花色苷平均值為13.94mg/100g，Lu10-587的含量最高，約為70.33mg/100g，紫云1號(hào)含量次之，為20.99 mg/100g，云薯303的含量最低，約為0.88 mg/100g。紅皮紅肉馬鈴薯的花色苷平均含量為1.90 mg/100g，其中S10-515含量最高，約為5.29 mg/100g，DE10-1033含量最低，約為0.55 mg/100g?？偟膩碚f，紫皮紫肉馬鈴薯的花色苷含量高出紅皮紅肉馬鈴薯品種7.3倍，因此，紫皮紫肉馬鈴薯品種應(yīng)作為馬鈴薯天然色素的主要來源。

表2 不同品種馬鈴薯花色苷含量

單位：mg/100g

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差

2.2 不同肉色馬鈴薯總抗氧化能力

通過對(duì)11個(gè)紫皮紫肉馬鈴薯品種和5個(gè)紅皮紅肉馬鈴薯品種的總抗氧化能力檢測(cè)，表3、圖2結(jié)果顯示，不同肉色馬鈴薯花色苷總抗氧化能力差異顯著。紫皮紫肉馬鈴薯總抗氧化能力平均為13.52U/mL，其中Lu10-587最高(62.67U/mL)，S10-482次之(18.09 U/mL)；紅皮紅肉馬鈴薯總抗氧化能力平均為3.97u/ml，其中S10-515的總抗氧化能力最高(11.14U/mL)，S03-2744次之(3.05U/mL)?？偟膩碚f，紫皮紫肉馬鈴薯的總抗氧化能力高于紅皮紅肉馬鈴薯(約3.4倍)。

表3 不同品種馬鈴薯品種總抗氧化能力 單位：U/mL

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差

2.3 花色苷含量與總抗氧化能力的相關(guān)性分析

對(duì)16個(gè)彩色馬鈴薯品種的整薯總花色苷含量和總抗氧化性能力進(jìn)行相關(guān)性分析，圖3結(jié)果顯示，總花色苷含量與總抗氧化能力之間存在極顯著的正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)R2=0.9532，這表明，總抗氧化能力的大小與總花色苷含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，整薯總花色苷含量從高到低的品種排序與整薯總抗氧化能力從高到低的品種排序不完全一致，這可能和不同品種的花色苷成分不同有關(guān)[15]。

圖3 總花色苷含量與總抗氧化能力的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯為原材料提取花色苷時(shí)，花色苷的濃度越高越好，這對(duì)于增加產(chǎn)品附加值非常重要。因此需要對(duì)彩色馬鈴薯品種(系)的花色苷含量進(jìn)行廣泛評(píng)價(jià)。16份實(shí)驗(yàn)材料中，花色苷含量存在顯著差異。11個(gè)紫皮紫肉馬鈴薯品種(系)的總花色苷平均含量為13.94mg/100g，5個(gè)紅皮紅肉馬鈴薯品種(系)的總花色苷平均含量為1.90 mg/100g，這可能與馬鈴薯塊莖中花色苷組分不同有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，塊莖呈現(xiàn)紅色主要是含有矢車菊色素和矮牽牛色素，而塊莖呈紫色則可能含有飛燕草色素、錦葵色素、芍藥色素和天竺葵色素[16]。其中紫肉品系Lu10-587的總花色苷含量最高(70.33mg/100g)，是紫云1號(hào)的總花色苷含量的3.4倍，同時(shí)該品系的總抗氧化能力最高(62.67 U/mL)，是紫云1號(hào)的4.1倍，非常適合應(yīng)用于食品添加、化妝品、保健品等行業(yè)，亦可作為雜交親本，用于彩色馬鈴薯育種方面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同品種(系)馬鈴薯的總抗氧化能力存在顯著差異。其原因可能是由于花色苷的抗氧化作用的主要活性基團(tuán)是分子中的酚羥基，不同基因型中花色苷的主體成分，各組分的比例不同，即使相同濃度花色苷溶液所表現(xiàn)出的抗氧化活性也是不同的[16]?？偪寡趸芰εc總花色苷含量之間存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，表明，彩色馬鈴薯中含的花色苷是其抗氧化作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，這與K.Hamouz[17]、Gisela Jansen[18]、Takahata[19]等的研究結(jié)果一致。隨著人們對(duì)于健康的重視，天然色素的發(fā)展?jié)摿υ絹碓酱螅m然傳統(tǒng)上，植物源的天然食用色素主要有紅甘藍(lán)、葡萄、藍(lán)莓等漿果類經(jīng)濟(jì)作物，但僅從適應(yīng)性、產(chǎn)量、生產(chǎn)成本的角度而言，開發(fā)彩色馬鈴薯資源仍然具有重要的實(shí)際價(jià)值[20]?！?/p>

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(責(zé)任編輯 李婷婷)

Differences in Anthocyanin Content and Total Antioxidant Capacity of Potato Tubers with Different Flesh Colour

WANG Ying1，PAN Zhe-chao1，LI Xian-ping1，YANG Wan-lin2，BAI Jian-ming1，YANG Qiong-fen1，SUI Qi-jun1

(1Industrial Crops Reseach Institute，YAAS/Potato Engineering Technology center of Yunnan Province，Kunming 650205，China；2Agri-food Standards and Testing Technology Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650205，China)

ObjectiveTo determine the total anthocyanin content and total antioxidant capacity in potato flesh with different colours.MethodUsing 16 potato varieties as the materials，we analyzed the total anthocyanin content and total antioxidant capacity based on pH-differential method and Total antioxidant capacity assay kit.ResultThe results showed that，for purple-flesh potato，average anthocyanin content values ranged from 0.88～70.33mg/100g(Fresh Weight，F(xiàn)W)，average total antioxidant capacity values ranged from 2.80～62.67U/mL(FW).For red-flesh potato，average anthocyanin content values ranged from 0.55～5.29 mg/100g(FW)，average total antioxidant capacity values ranged from 0.37～11.14 U/mL(FW).Conclusion There were significant differences in both anthocyanin content and total antioxidant capacity between purple and red-fleshed varieties.Correlation analysis showed strong correlation between anthocyanin content and total antioxidant capacity (R2= 0.9532).

flesh colour；potato；total anthocyanin content；total antioxidant capacity

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“四倍體馬鈴薯SNP遺傳圖譜的構(gòu)建及重要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析”(項(xiàng)目編號(hào)：31460368)；“彩色馬鈴薯塊莖色素基因QTL定位及肉色表達(dá)機(jī)理解析”(項(xiàng)目編號(hào)：31560411)；云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目“基于NBS-Profiling的馬鈴薯野生種抗病基因同源序列分析”(項(xiàng)目編號(hào)：2013FZ152)；“馬鈴薯抗晚疫病主效位點(diǎn)GP21-GP179區(qū)域的等位變異發(fā)掘”(項(xiàng)目編號(hào)：2013FB091)；“云南省馬鈴薯地方品種食味性狀與SSR標(biāo)記的關(guān)聯(lián)分析”(項(xiàng)目編號(hào)：2015FD061)；云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所青年基金“不同生態(tài)條件下馬鈴薯結(jié)薯與淀粉積累規(guī)律研究”(項(xiàng)目編號(hào)：jzsqnjj003)。

王穎(1987— )，女，碩士研究生，助理研究員，研究方向：馬鈴薯栽培及品質(zhì)。

隋啟君(1964— )，男，學(xué)士，研究員，研究方向：馬鈴薯育種。