不同品種彩色馬鈴薯總花色苷含量與總抗氧化活性

殷麗琴，韋獻雅,2，鐘 成，章明海，郭世星，牛應澤,*

（1.四川農業大學油菜研究中心，四川 成都 611130；2.成都久森農業科技有限公司，四川 成都 610000；3.四川農業大學玉米 研究所，四川 成都 611130）

不同品種彩色馬鈴薯總花色苷含量與總抗氧化活性

殷麗琴1，韋獻雅1,2，鐘 成3，章明海1，郭世星1，牛應澤1,*

（1.四川農業大學油菜研究中心，四川 成都 611130；2.成都久森農業科技有限公司，四川 成都 610000；3.四川農業大學玉米 研究所，四川 成都 611130）

以10個彩色馬鈴薯品種為實驗材料，采用pH示差法測量其總花色苷含量、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）法分析其總抗氧化活性，比較不同品種的彩色馬鈴薯的 總花色苷含量和總抗氧化活性。結果表明：不同品種的彩色馬鈴薯的表皮、薯肉、整薯總花色苷含量的變化范圍分別為59.67～293.57 mg/100 g、0～56.11 mg/100 g、1.34～63.32 mg/100 g；表皮、薯肉、整薯抗壞血酸當量（ascorbic acid equivalent antioxidant capacity，AEAC）的變化范圍分別為2.74～6.43 mg/g、0.5 0～1.39 mg/g、0.65～1.50 mg/g。其中，紫云1號的總花色苷含量和總抗氧化活性均為最高；S05-603的總花色苷含量最低；S03-2677的總抗氧化活性最低。此外，整薯總花色苷含量與總抗氧化活性的正相關性極顯著（P＜0.01）。

彩色馬鈴薯；花色苷；花青素；pH示差法；DPPH法；抗壞血酸當量；抗氧化活性

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）與小麥、水稻、玉米被并稱為世界四大糧食作物[1]。16世紀末西班牙探險家最早將馬鈴薯從南美洲帶到歐洲，自此高產、易去皮和良好口味成為重點育種目標，卻忽略了一些原始性狀，特別是色彩。隨著種質多樣性發展和對花色苷健康效益的研究，育種家逐漸對彩色馬鈴薯產生興趣[2]。彩色馬鈴薯是普通栽培馬鈴薯的變種，其塊莖的皮/肉呈現紫、藍、紅、橙等顏色[3]。馬鈴薯塊莖的顏色主要由類胡蘿卜素和花色苷兩類化合物決定，類胡蘿卜素使之呈白色、黃色或橘黃色，花色苷使之呈現紅、紫、藍、橙等彩色[4-5]。

花色苷是一種水 溶性天然食用色素，屬黃酮多酚類化合物，由花青素與糖以糖苷鍵結合而成[6]。花色苷具有抗氧化活性，有抗衰老、抗癌、防止血管硬化的功能[7-9]，且馬鈴薯產量高、生產成本低[10]，彩色馬鈴薯含有豐富的花色苷，可作為一種新的天然色素和抗氧化劑的來源[11]，同時也是多種重要微量元素的來源[12]。本實驗選取10個彩色馬鈴薯品種，從表皮、薯肉兩方面分析其總花色苷含量和總抗氧化活性，探討其中的規律，并為彩色馬鈴薯品種的選育、消費者選擇、功能產品開發等提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試10個彩色馬鈴薯品種，均由云南省農科院提供見表1。

表1 供試彩色馬鈴薯品種及其塊莖性狀Table 1 Cultivars and their tuber traits of the pigmented potatoes studied

1.2 試劑與儀器

鹽酸、乙醇、氯化鉀、醋酸鈉、碳酸鈉（分析純）四川瑞進特化工科技有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-（2,4,6-trinitrophenyl）hydrazyl） 美國Sigma公司；抗壞血酸標準品 中國食品藥品檢定研究院。

BS201S電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；UV-2450紫外-可見分光光度計 日本島津公司；KQ-100 TDE型高頻率數控超聲波清洗器 昆 山市超聲波儀器有限公司；HH-8數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；SORVALL Stratos冷凍型高速臺式離心機 美國熱電賽默飛世爾科技公司；GNP-9080型隔水式恒溫培養箱 上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 花色苷的提取

隨機選取彩色馬鈴薯塊莖，洗凈、晾干、削皮（1～2 mm厚[13]）、稱質量。分別取0.5 g表皮和薯肉，按料液比1∶30（m/V）加15 mL 95%乙醇-1.5 mol/L鹽酸（體積比85∶15，pH 1.0）提取液[14-15]，放入研缽加液氮后搗碎，45 ℃、100 W超聲波處理30 min，5 000 r/min離心5 min，吸取上清液；利用濾渣重復提取1次，將2次的提取液合并[16]。

1.3.2 提取液吸收光譜掃描

在200～800 nm波長范圍內對花色苷提取液進行紫外-可見光吸收光譜掃描，確定其在可見光區的最大吸收波長λvis-max[17]。

1.3.3 總花色苷含量測定

采用pH示差法[13,18]定量分析彩色馬鈴薯的總花色苷含量。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λvis-max和700 nm波長處測定吸光度Amax、A700nm。總花色苷含量（total anthocyanins content，TAC）按矢車菊素-3-葡萄糖苷表示，按公式（1）[19]計算。

式中：Amax為提取液在λvis-max波長處的吸光度；M為矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾質量（449.2 g/mol）；DF為稀釋倍數；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（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量/g。

表皮、薯肉對整薯花色苷總量的貢獻率分別按公式（2）、（3）計算。

1.3.4 抗氧化活性分析

采用DPPH自由基法測量花色苷的總抗氧化活性。由于提取液中的HCl和H2O會影響DPPH自由基法的結果[20]，樣品經旋轉蒸發儀（40 ℃）蒸干后用等體積乙醇溶解。準確稱取5 mg DPPH自由基粉末，用乙醇定容至200 mL，配成25 ?g/mL的標準溶液，貯藏于4℃冰箱中備用，溶液現配現用。準確稱取20 mg抗壞血酸標準品，用乙醇定容至100 mL，配成200 ?g/mL的標準溶液，并用乙醇分別稀釋成1、5、10、25、50、75、100、150 ?g/mL系列標準溶液。取0.1 mL樣品溶液/抗壞血酸溶液，加3 mL 25 ?g/mL DPPH自由基標準溶液，充分混勻，30℃避光反應1 h后于517 nm波長處測吸光 度。DPPH自由基清除率按公式（4）[21]計算。

式中：A0為DPPH自由基本身的吸光度（即0.1 mL乙醇＋3 mL DPPH自由基）；A1為樣品與DPPH自由基反應后的吸光度（即0.1 mL樣品＋3 mL DPPH自由基）；As為樣品本身的吸光度（即0.1 mL樣品＋3 mL乙醇）。每個樣品平行測3次。

抗壞血酸標準曲線為y=0.006 1x＋0.007 8（R2=0.9994），式中x為抗壞血酸標準品質量濃度/（?g/mL），y為DPPH自由基清除率。抗壞血酸質量濃度在1～150 ?g/mL范圍內有良好的線性關系。根據標準曲線計算不同品種的表皮、薯肉清除DPPH自由基的能力，結果以抗壞血酸當量（ascorbic acid equivalent antioxidant capacity，AEAC）[22]表示。表皮、薯肉對整薯AEAC總值的貢獻率分別按公式（5）、（6）計算。

2 結果與分析

2.1 不同彩色馬鈴薯品種的吸收光譜差異

對提取液進行光譜掃描，結果顯示表皮、薯肉為彩色的品種，其提取液在可見光區500～540 nm附近和紫外275 nm有最大吸收波長，符合花色苷的特征吸收光譜[23]；薯肉為肉色的品種，其提取液在500～540 nm附近沒有吸收峰，表明其中不含花色苷，如云薯303和S03-2677的薯肉。由表2可知，不同品種即使表皮/薯肉顏色相同，其花色苷λvis-max不一定相同；同一品種的表皮和薯肉顏色雖不同，但花色苷λvis-max相近，表明二者的主要花色苷成分很相似[24]。

表2 花色苷提取液在可見光區的最大吸收波長Table 2 Maximum absorption of anthocyanin extracts of potato peel and potato flesh in the visible wavelength region

2.2 不同彩色馬鈴薯品種總花色苷含量差異

由表3可知，表皮質量所占整個馬鈴薯質量的比率很小，僅為1.48%～3.08%，平均為2.53%；薯肉所占比率為96.92%～98.52%，平均為97.47%。薯肉鮮質量為表皮鮮質量的38.55倍左右。表皮總花色苷含量變化范圍為59.67～293.57 mg/100 g，從高到低排序為：紫云1號＞S06-1693＞紅云1號＞S03-2685＞云薯303＞S06-277＞云薯603＞S03-2677＞S03-2796＞S05-603，品種間差異顯著（P＜0.05）。薯肉總花色苷含量變化范圍為0～56.11 mg/100 g，其中云薯303和S03-2677不含花色苷，S03-2685和S05-603的總花色苷含量約為0（因二者花色苷含量過低，且受pH示差法本身靈敏度的限制，但從表2最大吸收峰情況看，兩者均能檢測到花色苷，所以本實驗暫且認為其含量為0），其他品種從高到低的排序為：紫云1號＞S06-1693＞紅云1號＞S03-2796＞S06-277＞云薯603，品種間差異顯著（P＜0.05）。整薯的總花色苷含量變化范圍為1.34～63.32 mg/100 g，從高到低的排序為：紫云1號＞S06-1693＞紅云1號＞S03-2796＞S06-277＞S03-2685＞S03-2677＞云薯303＞云薯603＞S05-603，品種間差異顯著（P＜0.05）。紫云1號和S06-1693兩個品種的總花色苷含量顯著高于其他品種，S05-603含量最低。10個彩色馬鈴薯品種在總花色苷含量上存在豐富的變異。

表3 各彩色馬鈴薯品種表皮與薯肉質量所占比率、總花色苷含量和花色苷貢獻率Table 3 Weight ratio, total anthocyanin content, contribution rate of peel and flesh in the pigmented potato varieties

從表皮、薯肉對整薯花色苷總量的貢獻率上，可將10個品種劃分為3類：花色苷主要來自薯肉，如表皮和薯肉都是均勻彩色的紫云1號、紅云1號、S03-2796和S06-1693，其表皮的貢獻率僅為9.53%～31.26%；花色苷主要來自表皮，如表皮為均勻彩色、薯肉僅有少數斑點為彩色的云薯603和S06-277，其表皮貢獻率分別為90.26%、55.04%；花色苷全部來源于表皮，如只有表皮為彩色的云薯303和S03-2677，其表皮貢獻率為100%。花色苷貢獻率的大小取決于品種表皮、薯肉花色苷含量的相對高低。

2.3 不同彩色馬鈴薯品種的總抗氧化活性

由表4、圖1可知，表皮的DPPH自由基清除率變化范圍為28.64%～66.18%，AEAC變化范圍為2.74～6.43mg/g，從高到低排序為：云薯303＞云薯603＞S03-2677＞S03-2796＞紫云1號＞S06-1693＞S03-2685＞S06-277＞紅云1號＞S05-603，品種間差異顯著（P＜0.05）。薯肉的DPPH自由基清除率變化范圍為5.91%～14.89%，AEAC變化范圍為0.50～1.39 mg/g，從高到低排序為：紫云1號＞S03-2685＞S03-2796＞紅云1號＞S06-277＞S05-603＞S06-1693＞云薯603＞云薯303＞S03-2677，品種差異顯著（P＜0.05）。整薯AEAC變化范圍為0.65～1.50 mg/g，從高到低的排序為：紫云1號＞S03-2685＞S03-2796＞紅云1號＞S06-277＞S06-1693＞云薯603＞S05-603＞云薯303＞S03-2677，紫云1號的總抗氧化活性顯著高于其他品種。從貢獻率上看，表皮對整薯AEAC貢獻率只有7.18%～24.92%，平均為14.52%；薯肉貢獻率平均為86.48%。

表4 DPPH法測提取液總抗氧化能力Table 4 Total antioxidant capacity of pigmented potato extracts by DPPH method

圖1 彩色馬鈴薯表皮和薯肉花色苷提取液的DPPH自由基清除率Fig.1 DPPH radical scavenging rates of pigmented potato peel and flesh extracts

2.4 整薯總花色苷含量與總抗氧化活性的相關性分析

對10個彩色馬鈴薯品種的整薯總花色苷量和總抗氧化活性進行相關分析（圖2），結果表明總花色苷含量和總抗氧化活性之間相關性極顯著（P＜0.01），相關系數R2=0.879，表明總花色苷含量越高，彩色馬鈴薯的抗氧化活性越強。整薯總花色苷含量從高到低的品種排序與整薯AEAC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，Lachman等[25]的實驗結果表明形成花色苷的6種花青素抗氧化活性不同。

圖2 整薯總花色苷含量與總抗氧化活性的相關性Fig.2 Correlation between anthocyanin content and total antioxidant activity of whole potato

3 結 論

本實驗從表皮、薯肉和整薯三方面分析評價了10個彩色馬鈴薯品種的總花色苷含量及其抗氧化活性，結果發現不同品種間的表皮總花色苷含量、薯肉總花色苷含量、整薯總花色苷含量均達差異顯著水平（P＜0.05）；不同品種間的表皮AEAC、薯肉AEAC、整薯AEAC也均差異顯著（P＜0.05）。紫云1號的表皮總花色苷含量、薯肉總花色苷含量和整薯總花色苷含量均最高，其次是S06-1693，S05-603的整薯總花色苷含量最低。紫云1號的薯肉抗氧化活性和整薯抗氧化活性最高，而S03-2677的則最低。此外，彩色馬鈴薯整薯的總花色苷含量與總AEAC之間正相關性極顯著（P＜0.01），表明總花色苷含量越高，馬鈴薯的抗氧化活性越強。

實驗還發現彩色馬鈴薯塊莖的表皮和薯肉對整薯總花色苷含量的貢獻率不同，據此可將彩色馬鈴薯品種劃分為三類：第一類品種的花色苷主要來自薯肉，第二類品種的花色苷主要來自表皮，第三類品種的花色苷全部來自表皮。由于表皮一般為生產加工過程中的廢料，因此可充分利用第二類和第三類品種的表皮提取天然色素，既節約了成本，又提高了新鮮馬鈴薯的利用價值，具有很大的經濟開發潛力。

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Total Anthocyanin Content and Total Antioxidant Activities in Different Varieties of Pigmented Potato (Solanum tuberosum L.)

YIN Li-qin1, WEI Xian-ya1,2, ZHONG Cheng3, ZHANG Ming-hai1, GUO Shi-xing1, NIU Ying-ze1,*
(1. Rapeseed Research Center, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2. Chengdu Jon Sun Agricultural Science and Technology Limited Company, Chengdu 610000, China; 3. Maize Research Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China)

Pigmented potato (Solanum tuberosum L.) is one of the major sources of anthocyanins, which possess high antioxidant activity. The total anthocyanins content (TAC) of 10 pigmented potato varieties were measured by pH differential method and the total antioxidant activities were measured by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) method. The results showed that the TACs of p o tato peel, potato flesh and whole potato were in the ranges of 59.67–293.57, 0–56.11 and 1.34–63.32 mg/100 g, respectively. The ascorbic acid equivalent antioxidant capacity (AEAC) of potato peel, potato flesh and whole potato was in the ranges of 2.74–6.43, 0.50–1.39 and 0.65–1.50 mg/g, respectively. The cultivar Ziyun 1 contained the highest TAC and AEAC, while the cultivars S05-603 and S03-2677 had the lowest TAC and AEAC, respectively. In addition, the correlation between total anthocyanin content and total antioxidant activity of whole pigmented potato was extremely significantly positive (P ＜ 0.01).

pigmented potato; anthocyanin; anthocyanidin; pH differential method; DPPH method; ascorbic acid equivalent antioxidant capacity (AEAC); antioxidant activity

S532

A

1002-6630（2014）05-0096-05

10.7506/spkx1002-6630-201405019

2013-09-26

四川省科技計劃項目“馬鈴薯良種繁育及產業化”（12CGZHZX0712）；

四川省教育廳重點科技項目“農作物育種專項計劃”（11LD018）

殷麗琴（1990—），女，碩士研究生，研究方向為特用與經濟作物遺傳育種。E-mail：yinlq1118@163.com

*通信作者：牛應澤（1955—），男，教授，博士，研究方向為作物遺傳育種。E-mail：niuyz01@126.com