有色稻抗氧化作用及其與花色苷和類黃酮含量的關系

陳萍萍 游月華 戴展峰 彭玉林 黃水明

(龍巖市農業科學研究所 福建龍巖 364000)

稻米自古以來就是亞洲人賴以生存的主要口糧，其含有蛋白質、氨基酸、纖維素、維生素等營養元素。富集花色苷的有色稻米因其含有豐富的花青素、黃酮、生物堿等生物活性物質，更具營養價值，也較普通稻米多了抗氧化、預防衰老的作用。紅米和黑米不僅可以健脾胃、活血去瘀、改善缺鐵性貧血等，還具有清除體內自由基、延緩衰老、降血脂、抗動脈硬化等功能［1-6］。孫玲等［7］研究表明，黑米的抗氧化性與黃酮及其種皮色素有關。種皮色素主要由花青素決定［8］。有色稻中花青素具有很強的抗氧化能力，能夠抑制癌細胞轉移，減少脂質過氧化物，提高肝臟中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性，降低高脂高膽固醇的主動脈脂質斑塊面積，降低血清中谷胱甘肽和丙二醛的含量［9-13］。研究表明，稻米的花色苷含量與其抗氧化能力存在著顯著的正相關關系［14］。因此，有望通過食用有色稻稻米來預防氧自由基引起的一些慢性疾病。有色稻具有特殊的營養和藥用價值，隨著人們對保健意識的提高和保健食品市場的不斷拓展，對有色稻米的需求也在不斷增加。然而，目前對有色稻育種工作開展很少，因此當務之急是開展有色稻資源收集，并對有色稻抗氧化作用進行深入研究，同時對高抗氧化作用的有色稻進行品種選育。

本研究通過對已育成有色稻資源的花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力、總抗氧化能力進行測定，比較分析有色稻種皮顏色差異與花色苷和類黃酮含量、抗氧化作用的相關性，以及抗氧化作用與花色苷和類黃酮含量之間的相關性，目的是從中篩選出高抗氧化作用的有色稻品種，以期為高抗氧化水稻遺傳育種提供優異的種質資源。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

以龍巖市農業科學研究所龍門基地育成的12份有色稻資源為試驗材料，其中紫米6份，分別為巖紫181、巖紫183、巖紫185、巖紫186、巖紫188、巖紫189；黑米6 份，分別為巖黑180、巖黑183、巖黑186、巖黑187、巖黑188、巖黑189。

1.1.2 試劑盒

植物花色苷含量測定試劑盒、植物類黃酮含量試劑盒、羥自由基清除能力測定試劑盒、總抗氧化能力測定試劑盒由蘇州科銘生物技術有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗材料處理

2018年6月將上述品種單株種植于龍巖市龍門基地，將收割曬干后的稻谷在室溫下平衡脫水3個月，然后用糙米機脫殼，將有色稻稻米于60℃烘干至水分含量為（13±1）%，每個品種稱取50 g 粉碎，待用。

1.2.2 花色苷含量的測定

1.2.2.1 樣品處理

將各品種的稻米粉碎（40目），準確稱取0.1 g，加入1 mL 提取液，充分勻漿后，轉移到EP 管中，將提取液定容至1 mL，蓋緊后于4℃浸提24 h，以8 000 g、常溫離心10 min，取上清液待測。

1.2.2.2 測定方法

按蘇州科銘生物技術有限公司植物花色苷含量測定試劑盒說明書進行，取樣及測定均重復3次。

1.2.3 類黃酮含量的測定

1.2.3.1 樣品處理

將各品種的稻米粉碎（40 目）后，準確稱取0.02 g，加入2 mL 提取液，于60℃中提取2 h，以10 000 g、25℃離心10 min，取上清液待測。

1.2.3.2 測定方法

按蘇州科銘生物技術有限公司植物類黃酮含量測定試劑盒說明書進行，取樣及測定均重復3次。

1.2.4 羥自由基清除能力（SFRC）測定

1.2.4.1 樣品處理

準確稱取各種稻米粉0.1 g，加入1 mL 提取液進行冰浴勻漿；然后以10 000 g、4℃離心10 min，取上清液，置冰上待測。

1.2.4.2 測定方法

按蘇州科銘生物技術有限公司羥自由基清除能力測定試劑盒說明書進行，取樣及測定均重復3次。

1.2.5 總抗氧化能力（TAC）測定

1.2.5.1 樣品處理

準確稱取各種稻米粉0.1 g，加入提取液1 mL進行冰浴勻漿，然后以10 000 g、4℃離心10 min，取上清液，置冰上待測。

1.2.5.2 測定方法

按蘇州科銘生物技術有限公司總抗氧化能力測定試劑盒說明書進行，取樣及測定均重復3次。

1.2.6 統計分析

花色苷含量、類黃酮含量、羥自由清除能力和總抗氧化能力之間的相關分析采用相關系數法；采用SPSS10.0 軟件包建立數據庫，并進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 有色稻稻米顏色與花色苷、類黃酮含量和抗氧化作用的關系

花色苷為穩定狀態下的花青素，直觀表現在種皮顏色上。研究顯示，花色苷含量越高其種皮顏色越深。本研究中，在12 份有色稻資源中（表1），巖黑188 花色苷含量最高，為1 839.81 μg/g，其類黃酮含量和羥自由基清除能力亦是最高，分別為11.19 μg/g 和65.57%；巖黑189 的總抗氧化能力最高，為748.38 μg/g；巖紫189 的花色苷含量最低，為137.39 μg/g，其類黃酮含量亦是最低，為2.15 μg/g；巖紫的186 羥自由基清除能力最低，為32.84%；巖紫188 的總抗氧化能力最低，為173.78 μg/g。有色稻品種之間的花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力與總抗氧化能力的差異達極顯著水平（p＜0.01）。

表1 不同有色稻稻米花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力和總抗氧化能力

分析比較有色稻花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力和總抗氧化能力的變幅和變異系數，結果見表2。從表中可以看出，有色稻的變幅和變異系數最大，說明有色稻之間存在著基因型差異。將有色稻稻米按顏色深淺分為紫米和黑米2 個類型，花色苷含量以紫米品種的變異系數較大，黑米品種的變異系數最小；類黃酮含量、羥自由清除能力和總抗氧化能力亦是紫米品種的變異系數較大，黑米品種的變異系數最小。綜上說明有色稻花色苷含量與水稻種皮顏色深淺之間存在正相關關系。

表2 有色稻品種花色苷、類黃酮、抗氧化作用的變幅和變異系數

進一步比較黑米與紫米之間花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力和總抗氧化能力的差異，結果見表3。分析結果表明，黑米的花色苷含量和類黃酮含量、羥自由基清除能力和總抗氧化能力均值高于紫米的，差異達到極顯著水平（p＜0.01）。說明黑米的抗氧化作用明顯優于紫米，水稻種皮的顏色深淺與抗氧化能力存在著正相關關系。

表3 黑米與紫米花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力、抗氧化作用的差異比較

2.2 有色稻花色苷和類黃酮含量與抗氧化能力的相關性

分別有色稻總抗氧化能力（TAC）、羥自由基清除能力（SFRC）與花色苷和類黃酮含量間的相互關系，結果見圖1 和表4。由圖1 可知，總抗氧化能力和羥自由基清除能力之間存在極顯著的相關性（p＜0.01），表明用這兩項抗氧化指標來評價有色稻的抗氧化作用，結果是一致的。

圖1 總抗氧化能力與羥自由基清楚能力的關系

由表4可以看出，花色苷含量與類黃酮含量呈極顯著正相關關系，相關系數r=0.997，相關系數達到了極顯著水平，表明二者之間可能是協同表達關系，花色苷的含量情況可以反映類黃酮的含量情況。花色苷含量與羥自由基清除能力和總抗氧化能力存在著顯著正相關關系，相關系數分別為r=0.946 和r=0.998；類黃酮含量與羥自由基清除能力和總抗氧化能力亦呈顯著正相關關系，相關系數分別為r=0.963 和r=0.998。由此可知，有色稻中總抗氧化能力和羥自由基清除能力與花色苷和類黃酮含量之間存在極顯著的相關性，相關系數均達到了極顯著水平，表明有色稻的抗氧化作用與其中的花色苷和類黃酮含量存在顯著相關性，即有色稻花色苷含量高的水稻品種其抗氧化能力也相對較高。

表4 花色苷和類黃酮含量、總抗氧化能力及抑制羥自由基能力的相關性

3 討論與結論

本研究通過測定有色稻花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力和總抗氧化能力可知，黑米的花色苷含量極顯著高于紫米，其羥自由基清除能力和總抗氧化能力亦強于紫米，差異達極顯著水平。葉寧等［14］以124 份有色稻為研究材料測定有色稻品種中的花色苷含量，結果表明花色苷含量最高的3 個材料都是黑米。王詩文［8］對66 份有色稻花色苷含量的測定結果表明，黑米的花色苷含量均值最高，紅米的花色苷含量次之，白米的花色苷含量均值最低。本研究發現，有色稻花色苷和類黃酮含量、羥自由基清除能力和總抗氧化能力變幅和變異系數較大，這種差異可能與基因遺傳有關或是由不同的栽培條件引起。張名位等［15］采用分期播種法分析黑米的花色苷與抽穗灌漿期生態條件的關系，揭示了黑米的花色苷含量與其抽穗后30 d 的溫度、濕度和日照之間的相關性。此外，張名位等［16］通過對242 個黑米品種抗氧化作用與黃酮和花色苷含量的相關性進行分析發現，黑米的羥自由清除能力和總抗氧化能力與花色苷含量存在極顯著正相關，即種皮顏色越深的黑米品種抗氧化作用強。本研究中，有色稻資源花色苷和類黃酮含量與抗氧化能力的相關性分析表明，抗氧化能力與花色苷和類黃酮含量存在著顯著相關性，即有色稻花色苷含量高的水稻品種其抗氧化能力也相對較高。因此，有色稻種皮顏色深淺與其花色苷含量、抗氧化能力呈正相關關系。

本研究表明，黑米的總抗氧化能力、羥自由基清除能力、花色苷和類黃酮含量總體高于紫米，差異達極顯著水平，表明種皮顏色越深的有色稻品種，其花色苷含量越高、抗氧化能力越強。通過對有色稻花色苷和類黃酮含量與抗氧化能力的相關性進行分析可知，巖黑187、巖黑188、巖黑189 為具高抗氧化作用的有色稻品系，研究結果為高抗氧化有色稻新品種選育提供了理論依據和實踐基礎。進一步的研究，可以在有色稻新品種選育中采用復交或輪回的雜交育種方法，以種皮顏色作為主要目標，定向選擇深色種皮的個體，結合抗氧化作用評價標準，獲得高抗氧化作用的優良有色稻品種。