不同肉色马铃薯花色苷含量及总抗氧化能力的分析研究

王 颖，潘哲超，李先平，杨万林，白建明，杨琼芬，隋启君

(1云南省农业科学院经济作物研究所/云南省马铃薯工程技术研究中心，昆明 650205；2云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，昆明 650205)

不同肉色马铃薯花色苷含量及总抗氧化能力的分析研究

王 颖1，潘哲超1，李先平1，杨万林2，白建明1，杨琼芬1，隋启君1

(1云南省农业科学院经济作物研究所/云南省马铃薯工程技术研究中心，昆明 650205；2云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，昆明 650205)

目的：分析不同肉色马铃薯花色苷含量与总抗氧化能力。方法：以16个马铃薯品种(系)为材料，分别采用pH示差法和总抗氧化能力测定试剂盒测定花色苷含量和总抗氧化能力。结果：紫皮紫肉马铃薯平均花青素含量为0.88～70.33mg/100g(Fresh weight，FW)、平均总抗氧化能力为2.80～62.67U/mL(FW)；红皮红肉马铃薯平均花青素含量为0.55～5.29 mg/100g(FW)、平均总抗氧化能力为0.37～11.14 U/mL(FW)。结论：不同品种之间的花青素含量及总抗氧化能力值均差异显著，总花色苷含量与总抗氧化能力呈显著正相关(R2=0.9532)。

肉色；马铃薯；总花色苷；总抗氧化能力

马铃薯与小麦、水稻、玉米并称世界四大粮食作物[1]。近年来，随着人们健康意识的增加，富含花色苷的彩色马铃薯逐渐成为研究热点，与此同时，彩色马铃薯也逐渐成为天然色素的重要来源[2-5]。目前，彩色马铃薯品种在世界各国多有种植，如美国的Red Norland 和Dark Red Norland 品种；英国的紫黑色皮肉Congo和Negresse品种，红皮突变体King Edward 品种；日本的Northern Ruby 品种等[6]。近年来，中国也开始增加彩色马铃薯育种和栽培技术的研究力度。2000年云南省农业科学院马铃薯研究中心首次进行紫、红色马铃薯老品种与高产马铃薯品种杂交，改良筛选出200 多份不同品系的彩色马铃薯(紫云、红云、彩云等系列)，填补了中国缺少彩色马铃薯品种的空白。花色苷是一种水溶性天然食用色素，属黄酮多酚类化合物，现已被证实具有高自由基清除活性，降低患慢性病和衰老导致的神经衰退、抗衰老、防止血管硬化等功能[7]。紫色马铃薯和红色马铃薯是一种天然的花青素来源，对于促进人体健康具有重要作用[8]。不同肉色的马铃薯总酚含量差异明显。黄肉马铃薯中没食子酸(Gallic Acid，GAE)平均含量为2.96g/kg(Dry Weight，DW)，紫肉马铃薯的没食子酸(GAE)平均含量为4.68g/kg(DW)[9]。虽然国内外对马铃薯花色苷的研究较多，但主要集中在紫色马铃薯方面，对不同肉色马铃薯的总花色苷含量和总抗氧化能力的比较研究方面较少。本研究主要从不同肉色马铃薯方面入手，分析研究肉色对总花色苷的含量及总抗氧化能力的影响规律，以期为彩色马铃薯育种及加工产业提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试16个马铃薯品种(系)，均来自于云南省农业科学院经济作物研究所。

表1 马铃薯品种

1.2 试验方法

1.2.1 花色苷提取方法 马铃薯清洗干净并晾干后，切块，用打浆机将薯块达成浆状，称取5g左右样品，加入50mL 60%的酸化乙醇溶液(用浓HCl将乙醇溶液pH校至2.5)反复抽提，直至样品无色为止，收集抽提物，定容至100mL，4℃避光保存[10-11]。

1.2.2 花色苷测定方法 采用pH示差法测定马铃薯总花色甘含量。取1 mL花色苷提取液，分别加pH 1.0缓冲溶液和pH 4.5的缓冲溶液9 mL，室温下平衡1 h，以蒸馏水为空白，分别在提取液的可见光最大吸收波长λvis-max和700 nm波长处测定吸光度Amax、A700 nm。总花色苷含量(total anthocyanins content，TAC)按矢车菊素-3-葡萄糖苷表示，按式(1)计算：

式(1)中：Amax为提取液在λvis-max波长处的吸光度；M为矢车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔质量(449.2 g/mol)；DF为稀释倍数；V为提取液总体积/mL；ε为矢车菊素-3-葡萄糖苷的平均摩尔消光系数(26 900 L/mol·cm)；L为比色皿的宽度，取1 cm；mf为取样的马铃薯鲜质量/g[12-13]。

1.2.3 总抗氧化能力测定 总抗氧化能力测定试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。将待测样品的花色苷提出后，按照试剂盒说明书进行测定。定义在37℃时，单位时间(min)单位体积(mL)0.1g/mL马铃薯花色苷使反应体系的吸光度(OD)值增加0.01为1个TAC单位(U)，表示为U/g。测定重复3次[14]。

1.3 数据处理

用统计软件SAS9.0进行方差分析，OriginPro7.0绘图。

2 结果与讨论

2.1 不同肉色马铃薯花色苷含量

通过对11个紫皮紫肉马铃薯品种和5个红皮红肉马铃薯品种的总花色苷含量测定，表2和图1结果显示，不同肉色马铃薯花色苷含量存在显著差异。紫皮紫肉马铃薯的花色苷平均值为13.94mg/100g，Lu10-587的含量最高，约为70.33mg/100g，紫云1号含量次之，为20.99 mg/100g，云薯303的含量最低，约为0.88 mg/100g。红皮红肉马铃薯的花色苷平均含量为1.90 mg/100g，其中S10-515含量最高，约为5.29 mg/100g，DE10-1033含量最低，约为0.55 mg/100g。总的来说，紫皮紫肉马铃薯的花色苷含量高出红皮红肉马铃薯品种7.3倍，因此，紫皮紫肉马铃薯品种应作为马铃薯天然色素的主要来源。

表2 不同品种马铃薯花色苷含量

单位：mg/100g

注：表中数据为平均值±标准差

2.2 不同肉色马铃薯总抗氧化能力

通过对11个紫皮紫肉马铃薯品种和5个红皮红肉马铃薯品种的总抗氧化能力检测，表3、图2结果显示，不同肉色马铃薯花色苷总抗氧化能力差异显著。紫皮紫肉马铃薯总抗氧化能力平均为13.52U/mL，其中Lu10-587最高(62.67U/mL)，S10-482次之(18.09 U/mL)；红皮红肉马铃薯总抗氧化能力平均为3.97u/ml，其中S10-515的总抗氧化能力最高(11.14U/mL)，S03-2744次之(3.05U/mL)。总的来说，紫皮紫肉马铃薯的总抗氧化能力高于红皮红肉马铃薯(约3.4倍)。

表3 不同品种马铃薯品种总抗氧化能力 单位：U/mL

注：表中数据为平均值±标准差

2.3 花色苷含量与总抗氧化能力的相关性分析

对16个彩色马铃薯品种的整薯总花色苷含量和总抗氧化性能力进行相关性分析，图3结果显示，总花色苷含量与总抗氧化能力之间存在极显著的正相关(P<0.01)，相关系数R2=0.9532，这表明，总抗氧化能力的大小与总花色苷含量呈显著正相关关系，整薯总花色苷含量从高到低的品种排序与整薯总抗氧化能力从高到低的品种排序不完全一致，这可能和不同品种的花色苷成分不同有关[15]。

图3 总花色苷含量与总抗氧化能力的相关性分析

3 结论与讨论

马铃薯为原材料提取花色苷时，花色苷的浓度越高越好，这对于增加产品附加值非常重要。因此需要对彩色马铃薯品种(系)的花色苷含量进行广泛评价。16份实验材料中，花色苷含量存在显著差异。11个紫皮紫肉马铃薯品种(系)的总花色苷平均含量为13.94mg/100g，5个红皮红肉马铃薯品种(系)的总花色苷平均含量为1.90 mg/100g，这可能与马铃薯块茎中花色苷组分不同有关，研究发现，块茎呈现红色主要是含有矢车菊色素和矮牵牛色素，而块茎呈紫色则可能含有飞燕草色素、锦葵色素、芍药色素和天竺葵色素[16]。其中紫肉品系Lu10-587的总花色苷含量最高(70.33mg/100g)，是紫云1号的总花色苷含量的3.4倍，同时该品系的总抗氧化能力最高(62.67 U/mL)，是紫云1号的4.1倍，非常适合应用于食品添加、化妆品、保健品等行业，亦可作为杂交亲本，用于彩色马铃薯育种方面。实验结果显示，不同品种(系)马铃薯的总抗氧化能力存在显著差异。其原因可能是由于花色苷的抗氧化作用的主要活性基团是分子中的酚羟基，不同基因型中花色苷的主体成分，各组分的比例不同，即使相同浓度花色苷溶液所表现出的抗氧化活性也是不同的[16]。总抗氧化能力与总花色苷含量之间存在显著相关性，相关系数达到极显著水平(P<0.01)，表明，彩色马铃薯中含的花色苷是其抗氧化作用的重要物质基础，这与K.Hamouz[17]、Gisela Jansen[18]、Takahata[19]等的研究结果一致。随着人们对于健康的重视，天然色素的发展潜力越来越大，虽然传统上，植物源的天然食用色素主要有红甘蓝、葡萄、蓝莓等浆果类经济作物，但仅从适应性、产量、生产成本的角度而言，开发彩色马铃薯资源仍然具有重要的实际价值[20]。◇

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(责任编辑 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，FW)，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

国家自然科学基金项目“四倍体马铃薯SNP遗传图谱的构建及重要农艺性状的关联分析”(项目编号：31460368)；“彩色马铃薯块茎色素基因QTL定位及肉色表达机理解析”(项目编号：31560411)；云南省应用基础研究计划项目“基于NBS-Profiling的马铃薯野生种抗病基因同源序列分析”(项目编号：2013FZ152)；“马铃薯抗晚疫病主效位点GP21-GP179区域的等位变异发掘”(项目编号：2013FB091)；“云南省马铃薯地方品种食味性状与SSR标记的关联分析”(项目编号：2015FD061)；云南省农业科学院经济作物研究所青年基金“不同生态条件下马铃薯结薯与淀粉积累规律研究”(项目编号：jzsqnjj003)。

王颖(1987— )，女，硕士研究生，助理研究员，研究方向：马铃薯栽培及品质。

隋启君(1964— )，男，学士，研究员，研究方向：马铃薯育种。