不同地區紫薯的花青素含量與體外抗氧化活性比較

張毅　鈕福祥　孫健　徐飛　朱紅　岳瑞雪

摘要：為研究不同生長環境對紫薯花青素含量和體外抗氧化活性的影響，分別選取同時在我國兩大甘薯主產區山東省和湖北省種植的8個紫薯品種（系），測定其干物率、花青素含量和體外抗氧化能力，通過多重比較分析品種（系）和地區之間的差異。結果表明，2地區內參試樣品間的干物率、花青素含量、總抗氧化能力和清除1，1-二苯基-2-三硝基苯肼 （1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，簡稱DPPH）自由基能力的差異均較大；山東地區種植的紫薯品種（系），除龍紫薯4號外，干物率極顯著低于湖北地區種植的紫薯品種（系）（P<001）；山東地區種植的紫薯品種（系），除漯紫薯1號外，花青素含量顯著或極顯著高于湖北地區種植的紫薯品種（系）；總抗氧化能力和清除DPPH自由基能力與花青素含量呈極顯著正相關關系（P<001）。

關鍵詞：紫薯；花青素；抗氧化活性；干物率；多重比較

中圖分類號： S53101文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）21-0205-03

收稿日期：2017-01-16

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項資金（編號：CARS-10-B20）；江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所科研基金（編號：2015001）。

作者簡介：張毅（1987—），男，江蘇徐州人，助理研究員，從事紫薯產后加工研究。E-mail：zhangyijsnu@163com。

通信作者：鈕福祥，研究員，主要從事甘薯深加工研究。Tel：（0516）82028150；E-mail：niufuxiang@sinacom。

紫薯（Ipomoea batatas L）屬于璇花科一年生草本植物，富含的花青素具有著色、營養和保健等多重功能，是農業產業轉型升級、結構調整的優勢作物1]。紫薯的塊根和莖葉中均含有花青素，尤其在塊根中的含量非常高，是提取花青素的主要原料。國內一直在開展富含花青素紫薯品種的篩選培育工作，筆者所在研究所目前已經篩選出包括徐紫薯3號、徐紫薯6號和徐紫薯8號等數十個適合紫薯花青素加工的優良品種2-3]。

通過呼吸進入人類體內的氧，少部分沒有燃盡會轉變為活性氧，活性氧可與體內的不成對電子結合形成自由基。人體內的自由基既可以幫助傳遞維持生命的能量，也可被用來殺滅病菌和寄生蟲，還能參與毒素排出，一定范圍內的自由基含量對人體是有益的。但當自由基在體內超過一定量時，會造成脂類代謝紊亂，引起蛋白質變性和酶失活，致使基因突變和細胞衰老，誘發多種慢性疾病。

花青素，以C6-C3-C6作為基本骨架，具有2-苯基-苯并吡喃陽離子的典型結構，屬類黃酮化合物。紫薯花青素具有抗氧化活性、抗炎活性、抗腫瘤活性及抑制肥胖等生物學作用4]，特別是對自由基及機體抗氧化防御系統有明顯的生理效應。目前關于環境對紫薯花青素含量與體外抗氧化活性影響的研究較少，本研究以8個紫薯品種（系）為材料，分別在山東泗水和湖北紅安2地種植收獲后，測定樣品的干物率、花青素含量、總抗氧化能力和清除DPPH自由基能力，分析比較地區內樣品本身的差異和地區間的差異，以期為紫薯的育種、加工及綜合利用提供理論依據。

1材料與方法

11試驗材料

以8個紫薯品種（系）（南紫薯018、綿紫薯9號、濟10216、濟10270、煙紫薯3號、阜紫薯1號、漯紫薯1號、龍紫薯4號）為試驗材料。

收獲后的紫薯儲存于14～16 ℃的甘薯庫，1周內所有樣品同時進行干物率測定和花青素提取。

12試驗設計

試驗于2016年在山東省泗水縣中西部（11723°E，3566°N）和湖北省紅安縣西南部（11456°E，3106°N）進行。泗水縣位于山東省中南部，屬溫帶季風氣候，年平均氣溫為140 ℃，平均降水量為650～800 mm，平均相對濕度為65%，主要土壤類型為棕壤和褐土。紅安縣位于湖北省東北部，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為157 ℃，平均降水量為 1 103～1 122 mm，平均相對濕度為77%，主要土壤類型為黃棕壤。試驗田土壤肥力中等，以當地最適播期種植，生長期相同。

13測定指標與方法

干物率測定采用呂長文等的方法5]進行，將50 g薯塊切成顆粒，105 ℃下殺青15 min，80 ℃烘至恒質量，精確稱量干樣。花青素含量測定采用pH值示差法6]，當pH值為10時，花色苷在530 nm處有最大吸收峰；而當pH值為45時，花色苷轉變為無色查爾酮，在530 nm處無吸收峰，利用此特性分別測定在不同pH值下530、700 nm處的吸光度。總抗氧化能力的測定采用3價鐵降低抗氧化能力（FRAP）法7]，按江蘇蘇州科銘生物技術有限公司生產的試劑盒說明書進行檢測。清除DPPH自由基能力的測定參照Sánchez -Moreno等的方法8]并稍作修改，清除DPPH自由基能力=D0-（D1-Ds）]D0×100%，其中D0為DPPH 單獨時的吸光度；D1為DPPH 和提取物的吸光度；Ds為只有提取物的吸光度。

14統計分析

采用SPSS 180軟件處理數據，以平均值±標準誤差表示。采用LSD法進行多重比較和描述性統計；相關性檢驗采用皮爾森相關系數。

2結果與分析

21干物率

甘薯的品種差異是影響干物質積累的主要原因。甘薯干物質主要由淀粉、糖類、蛋白質、纖維素和花青素等組成，其中淀粉含量占45%～75%。由表1可知，不同品種（系）干物率存在差異，但總體上各紫薯品種（系）干物率都較高。8個紫薯品種（系）種植在山東地區時干物率平均為3227%，種植在湖北地區時干物率平均為3533%。除龍紫薯4外，湖北與山東紫薯樣品干物率有極顯著差異（P<001）。endprint

22花青素含量

紫薯除了含有普通甘薯的營養成分外，還富含大量的花青素。由表1可知，不同品種（系）中，山東泗水綿紫薯9號的紫薯花青素含量最高，為（7965±619） mg100 g，湖北紅安漯紫薯1號最低，為（640±015） mg100 g，不同品種（系）間花青素含量有明顯差異。目前研究表明，多種外界因素影響CM（25]紫薯花青素的積累，如光的強弱、光質和溫度等9-10]。種處的多重比較指山東泗水和湖北紅安相應指標的比較。表2同。

植在山東地區的8個品種（系）中，漯紫薯1號花青素含量與湖北地區的無顯著差異，南紫薯018和龍紫薯4號與湖北地區的有顯著性差異（P<005），其余5個品種（系）的花青素含量在地區間差異極顯著（P<001）。總體上看，相同品種（系）的干物質積累量在湖北地區較多，花青素積累量反而較少，而山東地區干物質積累量較少，花青素積累量反而較多。

23總抗氧化能力

在酸性環境下，紫薯花青素還原Fe3+-三吡啶三吖嗪（Fe3+-TPTZ）產生藍色的Fe2+-TPTZ，于593 nm波長處具有最大吸光度，檢測藍色物質的生成量可以反映其總抗氧化能力，總抗氧化能力越強，溶液顏色越深。由表2可知，2個地區紫薯品種（系）的總抗氧化能力差異較大。不同地區間，南紫薯018、煙紫薯3號、漯紫薯1號和龍紫薯4號有顯著差異（P<005），綿紫薯9號、濟10216、濟10270和阜紫薯1號有極顯著差異（P<001）。山東泗水地區的不同品種（系）中，漯紫薯1號總抗氧化能力最弱，綿紫薯9號總抗氧化能力最強；而湖北紅安地區的不同品種（系）中，濟10216總抗氧化能力最弱，綿紫薯9號總抗氧化能力最強。總體上，總抗氧化能力隨花青素含量的升高而增強。

24清除DPPH自由基能力

DPPH是一種以氮為中心的穩定的自由基，DPPH甲醇溶液呈紫色，其濃度與517 nm波長處的吸光度呈線性關系。紫薯花青素可與DPPH自由基結合或發生替代，使溶液顏色變淺，清除自由基。由表2可知，相同地區不同品種（系）中，綿紫薯9號清除自由基率最高，在80%以上；漯紫薯1號最低，在30%左右。總體上，2個地區品種（系）清除DPPH自由基能力差異較大，南紫薯018和漯紫薯1號有顯著差異（P<005），其余6種差異極顯著（P<001）。

25各指標間的相關性

由表3可知，花青素含量和總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力呈極顯著正相關關系（P<001）。不同品種（系）紫

薯體外抗氧化活性總體隨花青素含量的升高而增強；相同品種（系）種植在山東地區的紫薯比湖北地區花青素積累多，總抗氧化能力和清除DPPH自由基能力也較強。

3結論與討論

本研究發現，不同品種（系）紫薯干物率變異很大，干物率變幅為2983%～3887%，湖北地區干物率平均為3533%，高于山東地區的3227%。湖北地區漯紫薯1號花青素含量最低，為640 mg100 g；山東地區綿紫薯9號花青素含量最高，為7965 mg100 g；相同品種（系）種植在山東地區的花青素積累量均高于湖北地區。不同地區種植的8個紫薯品種（系）總抗氧化能力變幅為4178～11881 UmL，清除DPPH自由基能力變幅為2785%～8930%，花青素含量和總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力呈極顯著正相關關系（P<001），紫薯花青素含量越高，體外抗氧化活性越強。蔣海偉等也證實，紫薯具有較強的抗氧化作用，并且紫薯中的總酚也提供了較強的體外抗氧化活性11]。

由于甘薯是一種塊根類淀粉作物，干物率主要反映淀粉的積累情況12]。相同品種（系）湖北地區干物質積累高于山東地區，可能是因為種植地區栽培條件不同，湖北種植區為丘陵山地，山東種植地區為平原。儲藏和加工過程塊根中的淀粉會分解成還原糖，所以湖北地區的紫薯適合休閑食品的加工。

Wang等研究發現，紫薯中50種蛋白的表達與花青素的積累有關，在紫薯的塊根中淀粉的分解有利于花青素的積累13]。本研究結果表明，相同品種（系）山東地區和湖北地區的花青素含量存在差異，可能與干物率的積累有關，山東地區紫薯花青素含量較高，這一品質有利于花青素的提取，但由于目前只有1年的數據，還需要進行連續幾年的栽培種植和統計。

本研究從紫薯花青素的總抗氧化能力和清除DPPH自由基能力2個方面進行了探討，進而對紫薯花青素的體外抗氧化活性進行較全面的評價。不同品種（系）在體外抗氧化中具有不同的總抗氧化能力和清除自由基的能力，并且隨著花青素含量的增加而增強；相同品種（系）山東地區體外抗氧化作用均高于湖北地區，今后可從山東地區篩選高花青素紫薯品種（系），為抗氧化和防衰老的產品提供新的原料。

總體來說，山東和湖北2個地區種植紫薯的干物率、花青素含量和體外抗氧化能力具有差異。選育優良的紫薯品種（系）和適宜的推廣種植產地，需要進行連續的種植和觀察，研究不同外界因素對紫薯特性以及紫薯產量變化的影響也是今后的一個主要課題。

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