不同品种彩色马铃薯总花色苷含量与
总抗氧化活性

殷丽琴1，韦献雅1,2，钟 成3，章明海1，郭世星1，牛应泽1,*

（1.四川农业大学油菜研究中心，四川 成都 611130；2.成都久森农业科技有限公司，四川 成都 610000；

3.四川农业大学玉米研究所，四川 成都 611130）

摘 要：以10个彩色马铃薯品种为实验材料，采用pH示差法测量其总花色苷含量、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）法分析其总抗氧化活性，比较不同品种的彩色马铃薯的总花色苷含量和总抗氧化活性。结果表明：不同品种的彩色马铃薯的表皮、薯肉、整薯总花色苷含量的变化范围分别为59.67～293.57mg/100g、0～56.11mg/100g、1.34～63.32mg/100g；表皮、薯肉、整薯抗坏血酸当量（ascorbic acid equivalent antioxidant capacity，AEAC）的变化范围分别为2.74～6.43mg/g、0.50～1.39mg/g、0.65～1.50mg/g。其中，紫云1号的总花色苷含量和总抗氧化活性均为最高；S05-603的总花色苷含量最低；S03-2677的总抗氧化活性最低。此外，整薯总花色苷含量与总抗氧化活性的正相关性极显著（P＜0.01）。

关键词：彩色马铃薯；花色苷；花青素；pH示差法；DPPH法；抗坏血酸当量；抗氧化活性

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)

Abstract: 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 potato 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).

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

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）05-0096-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201405019

马铃薯（Solanum tuberosum L.）与小麦、水稻、玉米被并称为世界四大粮食作物[1]。16世纪末西班牙探险家最早将马铃薯从南美洲带到欧洲，自此高产、易去皮和良好口味成为重点育种目标，却忽略了一些原始性状，特别是色彩。随着种质多样性发展和对花色苷健康效益的研究，育种家逐渐对彩色马铃薯产生兴趣[2]。彩色马铃薯是普通栽培马铃薯的变种，其块茎的皮/肉呈现紫、蓝、红、橙等颜色[3]。马铃薯块茎的颜色主要由类胡萝卜素和花色苷两类化合物决定，类胡萝卜素使之呈白色、黄色或橘黄色，花色苷使之呈现红、紫、蓝、橙等彩色[4-5]。

花色苷是一种水溶性天然食用色素，属黄酮多酚类化合物，由花青素与糖以糖苷键结合而成[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]，且马铃薯产量高、生产成本低[10]，彩色马铃薯含有丰富的花色苷，可作为一种新的天然色素和抗氧化剂的来源[11]，同时也是多种重要微量元素的来源[12]。本实验选取10个彩色马铃薯品种，从表皮、薯肉两方面分析其总花色苷含量和总抗氧化活性，探讨其中的规律，并为彩色马铃薯品种的选育、消费者选择、功能产品开发等提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试10个彩色马铃薯品种，均由云南省农科院提供见表1。

表 1 供试彩色马铃薯品种及其块茎性状

Table 1 Cultivars and their tuber traits of the pigmented potatoes studied

1.2 试剂与仪器

盐酸、乙醇、氯化钾、醋酸钠、碳酸钠（分析纯） 四川瑞进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） 美国Sigma公司；抗坏血酸标准品 中国食品药品检定研究院。

BS201S电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；UV-2450紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；KQ-100 TDE型高频率数控超声波清洗器 昆山市超声波仪器有限公司；HH-8数显恒温水浴锅 国华电器有限公司；SORVALL Stratos冷冻型高速台式离心机 美国热电赛默飞世尔科技公司；GNP-9080型隔水式恒温培养箱 上海精宏实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 花色苷的提取

随机选取彩色马铃薯块茎，洗净、晾干、削皮（1～2 mm厚[13]）、称质量。分别取0.5g表皮和薯肉，按料液比1∶30（m/V）加15mL 95%乙醇-1.5mol/L盐酸（体积比85∶15，pH1.0）提取液[14-15]，放入研钵加液氮后捣碎，45 ℃、100W超声波处理30min，5000r/min离心5min，吸取上清液；利用滤渣重复提取1次，将2次的提取液合并[16]。

1.3.2 提取液吸收光谱扫描

在200～800 nm波长范围内对花色苷提取液进行紫外-可见光吸收光谱扫描，确定其在可见光区的最大吸收波长λvis-max[17]。

1.3.3 总花色苷含量测定

采用pH示差法[13,18]定量分析彩色马铃薯的总花色苷含量。取1mL花色苷提取液，分别加pH1.0缓冲溶液和pH4.5的缓冲溶液9mL，室温下平衡1h，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，按公式（1）[19]计算。

（1）

式中：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（449.2g/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（26900L/（mol•cm））；L为比色皿的宽度，取1cm；mf为取样的马铃薯鲜质量/g。

表皮、薯肉对整薯花色苷总量的贡献率分别按公式（2）、（3）计算。

（2）

薯肉花色苷贡献率/%=1－薯皮花色苷贡献率 （3）

1.3.4 抗氧化活性分析

采用DPPH自由基法测量花色苷的总抗氧化活性。由于提取液中的HCl和H2O会影响DPPH自由基法的结果[20]，
样品经旋转蒸发仪（40 ℃）蒸干后用等体积乙醇溶解。准确称取5mg DPPH自由基粉末，用乙醇定容至200 mL，配成25 μg/mL的标准溶液，贮藏于4℃冰箱中备用，溶液现配现用。准确称取20mg抗坏血酸标准品，用乙醇定容至100mL，配成200 μg/mL的标准溶液，并用乙醇分别稀释成1、5、10、25、50、75、100、150 μg/mL系列标准溶液。取0.1mL样品溶液/抗坏血酸溶液，加3mL 25 μg/mL DPPH自由基标准溶液，充分混匀，30℃避光反应1h后于517 nm波长处测吸光度。DPPH自由基清除率按公式（4）[21]计算。

（4）

式中：A0为DPPH自由基本身的吸光度（即0.1mL乙醇＋3mL DPPH自由基）；A1为样品与DPPH自由基反应后的吸光度（即0.1mL样品＋3mL DPPH自由基）；As为样品本身的吸光度（即0.1mL样品＋3mL乙醇）。每个样品平行测3次。

抗坏血酸标准曲线为y=0.0061x＋0.0078（R2=0.9994），式中x为抗坏血酸标准品质量浓度/（μg/mL），y为DPPH自由基清除率。抗坏血酸质量浓度在1～150 μg/mL
范围内有良好的线性关系。根据标准曲线计算不同品种的表皮、薯肉清除DPPH自由基的能力，结果以抗坏血酸当量（ascorbic acid equivalent antioxidant capacity，AEAC）[22]表示。表皮、薯肉对整薯AEAC总值的贡献率分别按公式（5）、（6）计算。

（5）

薯肉AEAC贡献率/%=1－表皮AEAC贡献率 （6）

2 结果与分析

2.1 不同彩色马铃薯品种的吸收光谱差异

对提取液进行光谱扫描，结果显示表皮、薯肉为彩色的品种，其提取液在可见光区500～540 nm附近和紫外275 nm有最大吸收波长，符合花色苷的特征吸收光谱[23]；薯肉为肉色的品种，其提取液在500～540 nm附近没有吸收峰，表明其中不含花色苷，如云薯303和S03-2677的薯肉。由表2可知，不同品种即使表皮/薯肉颜色相同，其花色苷λvis-max不一定相同；同一品种的表皮和薯肉颜色虽不同，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 花色苷提取液在可见光区的最大吸收波长

Table 2 Maximum absorption of anthocyanin extracts of potato peel and potato flesh in the visible wavelength region

注：—.提取液在可见光区没有最大吸收峰。

2.2 不同彩色马铃薯品种总花色苷含量差异

由表3可知，表皮质量所占整个马铃薯质量的比率很小，仅为1.48%～3.08%，平均为2.53%；薯肉所占比率为96.92%～98.52%，平均为97.47%。薯肉鲜质量为表皮鲜质量的38.55倍左右。表皮总花色苷含量变化范围为59.67～293.57mg/100g，从高到低排序为：紫云1号＞S06-1693＞红云1号＞S03-2685＞云薯303＞S06-277＞云薯603＞S03-2677＞S03-2796＞S05-603，品种间差异显著（P＜0.05）。薯肉总花色苷含量变化范围为0～56.11mg/100g，其中云薯303和S03-2677不含花色苷，S03-2685和S05-603的总花色苷含量约为0（因二者花色苷含量过低，且受pH示差法本身灵敏度的限制，但从表2最大吸收峰情况看，两者均能检测到花色苷，所以本实验暂且认为其含量为0），其他品种从高到低的排序为：紫云1号＞S06-1693＞红云1号＞S03-2796＞S06-277＞
云薯603，品种间差异显著（P＜0.05）。整薯的总花色苷含量变化范围为1.34～63.32mg/100g，从高到低的排序为：紫云1号＞S06-1693＞红云1号＞S03-2796＞S06-277＞S03-2685＞S03-2677＞云薯303＞云薯603＞S05-603，品种间差异显著（P＜0.05）。紫云1号和S06-1693两个品种的总花色苷含量显著高于其他品种，S05-603含量最低。10个彩色马铃薯品种在总花色苷含量上存在丰富的变异。

表 3 各彩色马铃薯品种表皮与薯肉质量所占比率、总花色苷
含量和花色苷贡献率

Table 3 Weight ratio, total anthocyanin content, contribution rate of peel and flesh in the pigmented potato varieties

注：—.不含花色苷。同列数据肩标不同字母表示品种间差异显著（P＜0.05）。

从表皮、薯肉对整薯花色苷总量的贡献率上，可将10个品种划分为3类：花色苷主要来自薯肉，如表皮和薯肉都是均匀彩色的紫云1号、红云1号、S03-2796和S06-1693，其表皮的贡献率仅为9.53%～31.26%；花色苷主要来自表皮，如表皮为均匀彩色、薯肉仅有少数斑点为彩色的云薯603和S06-277，其表皮贡献率分别为90.26%、55.04%；花色苷全部来源于表皮，如只有表皮为彩色的云薯303和S03-2677，其表皮贡献率为100%。花色苷贡献率的大小取决于品种表皮、薯肉花色苷含量的相对高低。

2.3 不同彩色马铃薯品种的总抗氧化活性

由表4、图1可知，表皮的DPPH自由基清除率变化范围为28.64%～66.18%，AEAC变化范围为2.74～6.43mg/g，从高到低排序为：云薯303＞云薯603＞S03-2677＞S03-2796＞紫云1号＞S06-1693＞S03-2685＞S06-277＞红云1号＞S05-603，品种间差异显著（P＜0.05）。薯肉的DPPH自由基清除率变化范围为5.91%～14.89%，AEAC变化范围为0.50～1.39mg/g，从高到低排序为：
紫云1号＞S03-2685＞S03-2796＞红云1号＞S06-277＞S05-603＞S06-1693＞云薯603＞云薯303＞S03-2677，品种差异显著（P＜0.05）。整薯AEAC变化范围为0.65～1.50mg/g，从高到低的排序为：紫云1号＞S03-2685＞S03-2796＞红云1号＞S06-277＞S06-1693＞云薯603＞S05-603＞云薯303＞S03-2677，紫云1号的总抗氧化活性显著高于其他品种。从贡献率上看，表皮对整薯AEAC贡献率只有7.18%～24.92%，平均为14.52%；薯肉贡献率平均为86.48%。

表 4 DPPH法测提取液总抗氧化能力

Table 4 Total antioxidant capacity of pigmented potato extracts by DPPH method

注：同列数据肩标不同字母表示品种间差异显著水平（P＜0.05）。

图 1 彩色马铃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 整薯总花色苷含量与总抗氧化活性的相关性分析

对10个彩色马铃薯品种的整薯总花色苷量和总抗氧化活性进行相关分析（图2），结果表明总花色苷含量和总抗氧化活性之间相关性极显著（P＜0.01），相关系数R2=0.879，表明总花色苷含量越高，彩色马铃薯的抗氧化活性越强。整薯总花色苷含量从高到低的品种排序与整薯AEAC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，Lachman等[25]的实验结果表明形成花色苷的6种花青素抗氧化活性不同。

图 2 整薯总花色苷含量与总抗氧化活性的相关性

Fig.2 Correlation between anthocyanin content and total antioxidant activity of whole potato

3 结 论

本实验从表皮、薯肉和整薯三方面分析评价了10个彩色马铃薯品种的总花色苷含量及其抗氧化活性，结果发现不同品种间的表皮总花色苷含量、薯肉总花色苷含量、整薯总花色苷含量均达差异显著水平（P＜0.05）；不同品种间的表皮AEAC、薯肉AEAC、整薯AEAC也均差异显著（P＜0.05）。紫云1号的表皮总花色苷含量、薯肉总花色苷含量和整薯总花色苷含量均最高，其次是S06-1693，S05-603的整薯总花色苷含量最低。紫云1号的薯肉抗氧化活性和整薯抗氧化活性最高，而S03-2677的则最低。此外，彩色马铃薯整薯的总花色苷含量与总AEAC之间正相关性极显著（P＜0.01），表明总花色苷含量越高，马铃薯的抗氧化活性越强。

实验还发现彩色马铃薯块茎的表皮和薯肉对整薯总花色苷含量的贡献率不同，据此可将彩色马铃薯品种划分为三类：第一类品种的花色苷主要来自薯肉，第二类品种的花色苷主要来自表皮，第三类品种的花色苷全部来自表皮。由于表皮一般为生产加工过程中的废料，因此可充分利用第二类和第三类品种的表皮提取天然色素，既节约了成本，又提高了新鲜马铃薯的利用价值，具有很大的经济开发潜力。

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