4种姜荷花苞片色素成分特征分析

林榕燕 孔兰 叶秀仙 林兵 钟淮钦

摘 要：为了解姜荷花苞片颜色多样性及其色素成分，对4种姜荷花在颜色表现有差异性的上、下部苞片进行了色素成分的初步分析。通过显色反应、黄酮类化合物特征颜色反应和紫外

可见光谱扫描，分析了4种姜荷花不同苞片中的色素组成。结果表明：红火炬上苞片、金銮红上苞片所含色素主要为黄酮和花色素苷；红火炬下苞片、多东上苞片所含色素主要为二氢黄酮（醇）和花色素苷；黄色梦幻上苞片和下苞片所含色素主要为黄酮和叶绿素；多东下苞片、金銮红下苞片所含色素主要为异黄酮、花色素苷和叶绿素。研究结果说明了姜荷花不同色系苞片的色素成分存在明显差异，红色系苞片所含的主要色素成分为花色素苷和其他黄酮类化合物；黄绿色系和杂色系苞片的主要呈色色素为黄酮类化合物和叶绿素。

关键词：姜荷花；苞片；颜色反应；色素成分

中图分类号：S 682.2   文献标志码：A   文章编号：0253-2301（2023）02-0050-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.02.008

Abstract： In order to understand the color diversity and pigment components of the bracts of Curcuma alismatifolia， the pigment components of the upper and lower bracts of four kinds of Curcuma alismatifolia with different color performance were analyzed. The pigment compositions in different bracts of four kinds of Curcuma alismatifolia were analyzed by using the color reaction， feature color reaction of flavonoid compounds and UVvisible spectrum scanning. The results showed that the pigments contained in the upper bracts of Honghuoju and Jinluanhong were mainly flavonoids and anthocyanins; the pigments contained in the lower bracts of Honghuoju and the upper bracts of Duodong were mainly dihydroflavone （alcohol） and anthocyanin; the pigments contained in the lower bracts of Duodong and Jinluanhong were mainly isoflavones， anthocyanins and chlorophyllin. The above results suggested that there were obvious differences in the pigment components of different colorseries bracts of Curcuma alismatifolia. The main pigment components of redseries bracts were anthocyanins and other flavonoid compounds. The main chromogenic pigment in the yellowgreen and mixed color bracts were flavonoids and chlorophyll.

Key words： Curcuma alismatifolia； Bract； Color reaction； Pigment composition

姜荷花Curcuma alismatifolia屬姜科姜黄属多年生植物，是原产于泰国的热带球根花卉，其花色艳丽、花型独特、花期长，兼具荷花和郁金香之美，又称热带郁金香，是目前市场上较为流行的鲜切花和盆栽花卉[1]。近年来，学者们对姜荷花进行了广泛的研究，但多集中于组织培养技术、栽培技术、抗性生理、园林应用等方面[2-6]，有关苞片色素方面的研究主要集中在某个品种的花色素、类胡萝卜素变化及呈色分子生物学[7-9]等方面，关于苞片色素种类分析的相关报道较少。

姜荷花的苞片分2种，上部苞片为不育苞片，色彩鲜艳且体积较大；下部苞片为可育苞片，小花着生在下部苞片中。苞片是姜荷花的主要观赏部分之一，作为介于叶片和花器官的一种变态结构，苞片的颜色与花色一样变化多样[10]。植物色彩表型呈现出各种各样的颜色主要是由色素成分调控[11]，因此研究苞片中含有的色素成分对于研究姜荷花苞片颜色多样性具有重要意义。为此，本研究以红火炬、多东、黄色梦幻及金銮红4个品种为材料，通过色素的特征颜色反应和紫外-可见光谱分析，对其上部苞片和下部苞片的色素种类进行测定分析，以期为姜荷花苞片颜色多样性和形成机理研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以漳州市金銮园艺有限公司种植的4个姜荷花品种红火炬、多东、黄色梦幻及金銮红为材料（图1），分别采集各品种的上部苞片和下部苞片，其中红火炬上苞片（深紫红）、红火炬下苞片（深红色）、多东上苞片（浅粉红色）和金銮红上苞片（紫红色）为红色系、黄色梦幻上苞片（亮象牙色）、黄色梦幻下苞片（黄绿色）和金銮红下部苞片（绿色）为黄绿色系、多东下苞片（浅粉红色带黄绿色斑块）为杂色系。

1.2 姜荷花苞片色素的石油醚、盐酸和氨水测试

分别取供试材料0.1 g，加入液氮，迅速研磨成粉末，然后转入10 mL 离心管中，分别加石油醚、10%盐酸和30%氨水各5 mL，过滤后，经5000 r·min-1离心10 min后取上清液，观察上清液颜色并记录。

1.3 姜荷花苞片黄酮类化合物的定性测定

取供试材料0.5 g，于液氮中迅速研磨成粉末，加入1.0%盐酸甲醇20 mL， 4℃下避光静置提取48 h，取上清液用滤纸粗滤，又经微孔滤膜（0.45 μm）过滤，定容至25 mL，用于后续试验。（1）浓盐酸锌粉反应。加入少量锌粉和10滴浓盐酸，摇匀，静置1 h。（2）浓盐酸-镁粉反应。 加入少量镁粉和5滴浓盐酸，摇匀，静置1 h。（3）三氯化铝反应。加入1.0% 三氯化铝甲醇溶液1 mL，摇匀。（4）三氯化铁反应。加入5.0%三氯化铁甲醇溶液1 mL，搖匀。（5）氨性氯化锶反应。加入10滴0.01 mol·L-1的氯化锶甲醇溶液和10滴被氨水饱和的甲醇液溶液（甲醇10 mL，加氨水定容至25 mL），摇匀，静置1 h。（6）硼酸反应。加入10滴1.0%乙二酸溶液和2%硼酸溶液3 mL，摇匀。（7）浓硫酸反应。加入浓硫酸1.5 mL，摇匀，再置沸水浴5 min。（8）碱性试剂反应。加入5.0% 碳酸钠溶液3 mL，摇匀，密闭静置30 min，然后再通空气10 min。（9）醋酸铅反应。加入1.0% 醋酸铅溶液2 mL，摇匀，静置2 h。

1.4 色素的紫外可见光谱分析

取供试材料0.5 g，采用80%丙酮提取，经微孔滤膜（0.45 μm）过滤后，定容至25 mL，利用紫外-可见分光光度计在200～700 nm范围内扫描。另取适量1.3中的1.0%盐酸甲醇提取液，以1.0%盐酸甲醇为空白，利用紫外可见光光度计在200～700 nm波长范围内进行扫描。

2 结果与分析

2.1 姜荷花苞片色素的特征颜色反应分析

由表1可知，在10%盐酸测试中，多东上苞片、多东下苞片、金銮红上苞片、金銮红下苞片提取液出现淡粉色和紫红色，说明花色素含量较低；红火炬上苞片和红火炬下苞片提取液中表现出红色，说明花色素含量较高；黄色梦幻上苞片和黄色梦幻下苞片提取液中出现淡黄色或无色，说明花色素含量极低或是不含花色素。在石油醚测试中，所有的苞片都呈无色，说明类胡萝卜素的含量极少或是不含类胡萝卜素。在30%氨水测试中，所有的苞片均表现了程度不同的黄绿色，说明这些样品中不仅含有黄酮类化合物，还含有叶绿素，且含量存在差异。而供试样品在氨水测试中均不表现橙红色或红色，则反映姜荷花苞片色素不含橙酮[12]。

2.2 姜荷花苞片黄酮类化合物的特征颜色反应分析

2.2.1 浓盐酸一锌粉反应 姜荷花8份苞片均呈现不同程度的紫红色（表2），说明姜荷花苞片可能含有黄酮、黄酮醇、二氢黄酮或二氢黄酮醇类化合物[13]。

2.2.2 浓盐酸一镁粉反应 黄色梦幻下苞片呈现无色（表2），可能含有查耳酮、儿茶素；其他供试样品均呈现不同程度的紫红色（表2），意味着姜荷花苞片可能含黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇、二氢黄酮或花色素苷类化合物[13]。

2.2.3 三氯化铝反应 黄绿色系的3个材料呈现不同程度的黄色，红色系的5个材料呈现不同程度的紫红色（表2），说明黄绿色系苞片色素含有黄酮类化合物，红色系苞片色素含有花色素苷[14-15]。

2.2.4 三氯化铁反应 供试的8份姜荷花苞片均呈现不同程度的黄色或橙黄色（表2），说明姜荷花苞片所含的黄酮类化合物中不含酚羟基[14-15]。

2.2.5 氨性氯化锶反应 供试的8份姜荷花苞片均出现黑色或略带黑色的沉淀（表2），证实色素具备邻二酚羟基结构，并且意味着色素可能具备3′，4′，5′三羟基[16]。

2.2.6 硼酸反应 黄色梦幻上苞片、黄色梦幻下苞片和金銮红下苞片呈现淡黄色（表2），说明色素分子中含有C5OH结构[14-15]。

2.2.7 浓硫酸反应 红火炬上苞片和红火炬下苞片出现不同程度的红色（表2），可能含有花色素；其他供试材料出现不同程度的褐色（表2），意味着可能含有黄酮或黄酮醇化合物。

2.2.8 碱性试剂反应 红火炬下苞片出现紫褐色（表2），说明该苞片色素中可能含有邻二酚羟基或3，4二羟基结构的黄酮类化合物；其他供试材料均呈现不同程度的黄色（表2），通空气后颜色不变，证实色素不含查耳酮、黄酮醇。

2.2.9 醋酸铅反应 多东下苞片、黄色梦幻下苞片、金銮红下苞片产生黄色沉淀（表2），表明这3个苞片色素不含查耳酮、橙酮。

2.3 姜荷花苞片叶绿素、类胡萝卜素、黄酮类化合物的鉴定

供试的8份材料中，有4份材料的80%丙酮提取液在663 nm处有吸收峰，意味着这4份材料，即多东下苞片 、黄色梦幻上苞片、黄色梦幻下苞片和金銮红下苞片含有叶绿素。供试的姜荷花苞片在类胡萝卜素的特征吸收峰440 nm和470 nm处未见吸收峰，说明苞片中不含类胡萝卜素。除黄色梦幻上苞片、黄色梦幻下苞片外，其余6份材料的1%盐酸甲醇提取液在530 nm 附近有吸收峰，该处为花色素苷的特征峰[17]；8份姜荷花苞片的1%盐酸甲醇提取液在320 nm 和 265 nm 附近均有1个或2个吸收峰，说明这几份材料色素中含有非红色的黄酮类化合物。

3 讨论与结论

植物色素是植物花色、叶色、苞片颜色形成的物质基础，主要包括叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮，其中类黄酮（黄酮类化合物），广泛存在于植物体内，有与黄色形成相关的黄酮、黄酮醇、异黄酮和查耳酮等；有与红色、紫色和蓝色等颜色形成相关的花色素及其苷元[18]。本研究的显色反应与紫外-可见光光谱分析表明，所有的苞片在石油醚测试中均呈无色，且无类胡萝卜素的特征吸收峰，说明供试的8份姜荷花苞片都不含有类胡萝卜素或是所含类胡萝卜素含量极低，这与戴亮芳等[19]对白色、粉色、浅红色和紫色杜鹃花色素的研究结论相同。结果还表明，黄绿色系苞片和杂色系苞片具有黄酮类化合物和叶绿素的特征峰，说明其主要的呈色色素为黄酮类化合物和叶绿素。红色系的苞片具有花色素苷和黄酮类化合物的特征峰，说明其所含的主要色素成分为花色素苷和其他非红色的黄酮类化合物。

黄酮类化合物在紫外光谱中有两个主要的特征吸收带，带Ⅰ（300～400 nm）主要与肉桂酰生色团有关，带Ⅱ（240～280 nm）主要与苯甲酰生色团有关，不同类型黄酮类化合物吸收带的峰位、峰形和峰强度各不相同，因此可以根据紫外光谱获得黄酮类化合物的结构类型[12]。本研究中红火炬上苞片、黄色梦幻上苞片、黄色梦幻下苞片、金銮红上苞片的带Ⅰ和带Ⅱ峰强度均高且带Ⅰ的峰位处于250～280 nm，推测其色素中含有黄酮，不含黄酮醇、异黄酮、二氢黄酮（醇）、查耳酮、橙酮；红火炬下苞片、多东上苞片、多东下苞片和金銮红下苞片表现为带Ⅰ峰弱、带Ⅱ峰强，其中红火炬下苞片、多东上苞片带Ⅱ的峰位处于275～295 nm，推测其色素中含有二氢黄酮（醇），多东下苞片和金銮红下苞片带Ⅱ的峰位处于245～275 nm，推测其色素中含有异黄酮。结果还表明，姜荷花苞片颜色呈现不仅与黄酮类化合物的含量有关，还可能与其所带的羟基数、羟基甲基化的程度等相关，如红火炬下苞片色素中可能含有邻二酚羟基或3，4二羟基结构。

综上所述，红火炬上苞片、金銮红上苞片所含的主要色素为黄酮和花色素苷；红火炬下苞片、多东上苞片所含的主要色素为二氢黄酮（醇）和花色素苷；黄色梦幻上苞片、黄色梦幻下苞片所含的主要色素为黄酮和叶绿素；多东下苞片和金銮红下苞片所含的主要色素为异黄酮、花色素苷和叶绿素。当然，植物色彩的呈现除了与自身的色素成分有关外，还受到有机酸、细胞液pH值、外部环境因子等的影响[20-22]。因此，有关姜荷花苞片呈色的具体原因还需要进一步探究。本试验主要通过显色法、紫外-可见光谱分析法对姜荷花苞片所含色素种类进行了初步判定分析，研究结果为今后进一步分离鉴定姜荷花苞片色素成分奠定了基础，后期将使用高效液相色谱法、核磁共振等技术手段对姜荷花苞片色素展开深入研究，为姜荷花苞片呈色机理和新品种选育提供技术支撑。

参考文献：

[1]毛俐慧，邹清成，董青，等.观赏植物姜荷花研究进展[J].中国野生植物资源，2022，41（11）：66-68，73.

[2]董青，曹雪蕊，韩亚飞，等.姜荷花观赏苞片衰老生理及永生花制作技术研究[J].现代农业科技，2023（1）：106-110.

[3]THANO P， AKARAPISAN A.Phylotype and sequevar of Ralstonia solanacearum which causes bacterial wilt in Curcuma alismatifolia Gagnep[J].Letters in applied microbiology，2018，66（5）：384-393.

[4]郑运欢，江秀娜，曾宝珰，等.姜荷花工厂化育苗生产技术体系研究[J].现代农业科技，2022（3）：124-126.

[5]陈婉云，李晓东.姜荷花的形态特征及在白云禁毒主题公园的花境应用[J].广东园林，2022，44（2）：71-74.

[6]陈丽，王键蓉，陈桂玲，等.姜荷花品种“红火炬”的组织培养技术[J].现代农业，2022（1）：77-78.

[7]LIAO X Z， YE Y F， ZHANG X N， et al.The genomic and bulked segregant analysis of Curcuma alismatifolia revealed its diverse bract pigmentation[J].aBIOTECH，2022，3（3）：178-196.

[8]LI Y Y， CHEN X H， YU H W， et al.Comparative RNASeq analysis to understand anthocyanin biosynthesis and regulations in Curcuma alismatifolia[J].Folia Horticulturae，2022，34（1）：65-83.

[9]刘建新，毛俐慧，许骅，等.基于转录组测序分离姜荷花类胡萝卜素合成关键基因[J].农业生物技术学报，2022，30（5）：873-884.

[10]胡伟，董青，丁华侨，等.姜黄属花卉种质资源表型性状分析[J].亚热带植物科学，2021，50（3）：203-207.

[11]郑清冬，汪艳，王艺，等.建兰萼片色素成分初步分析[J].热带作物学报，2021，42（11）：3227-3235.

[12]钟淮钦，陈源泉，黄敏玲，等.小苍兰花色色素成分及稳定性分析[J].热带亚热带植物学报，2009，17（6）：571-577.

[13]智雅静，王文和，冷平生，等.不同花色百合色素种类和含量分析[J].北方园艺，2017（9）：62-69.

[14]高锦明.植物化学[M].北京：科学出版社，2003：156-170.

[15]孙中武.植物化学[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2001：94-98.

[16]赵昶灵，郭维明，陈俊愉.梅花花色色素种类和含量的初步研究[J].北京林业大学学报，2004，26（2）：68-73.

[17]董博，刘雪，付春，等.葱兰和韭兰花色色素种类和质量分数的研究[J].西南大学学报（自然科学版），2014，36（3）：34-41.

[18]黄嘉雯，陈小阳，刘涛利，等.花色素苷合成关键调节基因的研究进展[J].分子植物育种，2019，17（11）：3602-3608.

[19]戴亮芳，温秀芳，罗向东.不同花色杜鹃花色素成分与稳定性分析研究[J].安徽农业科学，2013，41（14）：6455-6458.

[20]张慧会，曾莹，圣倩倩，等.不同三角梅品种苞片色素成分分析[J].分子植物育种，2023，21（3）：929-940.

[21]梁玲，江洁蓓，张腾驹，等.不同色彩珙桐苞片与叶片的生理特性研究[J].植物研究，2020，40（4）：505-513.

[22]任玉锋，马永平，王文丽.金银花花色素的种类和含量的研究[J].安徽农业科学，2015，43（2）：90-93.

（責任编辑：柯文辉）