分光光度法在胡蘿卜不同顏色肉質根品種生育期內天然活性物質含量變化研究中的運用

華蕾 王靜

摘要：胡蘿卜中的天然活性物質含量較高，其中的類胡蘿卜素可發揮免疫、抗癌、抗氧化等作用，葉綠素有助于補充人體血紅蛋白、抑制細菌、促進消化、提升抗病力，花青素具有抗氧化、抑制腫瘤細胞生長等功能。本文選取4類肉質根顏色分別為深紅、紫、黃、鮮紅色的胡蘿卜品種作為研究對象，采用分光光度法針對樣本在各生育期內的β-胡蘿卜素、葉綠素a和b、花青素含量變化進行測定。研究結果表明，在胡蘿卜種植后的第3-4個月期間，其β-胡蘿卜素含量到達峰值，此時可優先選其韌皮部、上部提取β-胡蘿卜素;在胡蘿卜生長的第45d、第110d將出現兩個高峰，此時其葉綠素含量達到峰值;花青素含量則主要與胡蘿卜的肉質根顏色存在關聯，肉質根顏色越深，則其花青素含量越高。

關鍵詞：胡蘿卜;肉質根;活性物質;分光光度法

引言

據中國調味品協會（CFAA）統計，截至2019年我國食用著色劑產銷總量將達47.35萬t，同比增長0.34%。當前我國天然色素行業仍處于粗制階段，合成色素通常具有一定的毒性，無法滿足消費者對于食品安全提出的要求，如何實現天然色素的開發與量產成為科研領域的研究熱點。胡蘿卜是一種含有大量類胡蘿卜素、葉綠素、花青素等物質的蔬菜，其中的天然活性物質不僅有利于人體健康，而且還可以從中提煉出天然色素，為胡蘿卜食品的深加工與工業化生產提供良好條件。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

在試驗材料方面，本文選擇4類肉質根顏色依次為深紅色、紫色、黃色和鮮紅色的胡蘿卜品種作為試驗材料，分別記為A-D，其中A為新黑田五寸、B為紫色胡蘿卜、C為托福黑田五寸胡蘿卜、D為紅參1號胡蘿卜。試驗儀器選用德國梅特勒-托利多PB602-L電子天平（0.01g），上海棱光Gold S53紫外可見分光光度計以及打孔機。試驗在石河子大學設施生物種苗研發中心開展，試驗起止時間為2016年12月-2018年10月，其中在2016年12月至次年7月主要通過運用多種檢測方法進行胡蘿卜中天然活性物質含量的測定，從中篩選出最優檢測方法;在2018年4月-10月以試驗田為基準播種4類品種的胡蘿卜，記錄不同品種胡蘿卜在各生長期內的天然活性物質含量，并將試驗數據進行歸納整理，利用DPS數據處理系統進行試驗結果分析。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣本處理方法

將待測四類不同品種的胡蘿卜種子置于25-40℃的水中浸泡12h，將種子與沙子以1∶50的比例進行均勻混合，利用開溝器以0.4m為間隔在試驗田上開若干道淺溝，在2018年5月7日10∶00將四類種子依次在試驗田中進行播種，將覆土厚度設為1-1.5cm，并澆足底水。待6d左右開始出苗，14d長出第一片真葉，在全生育期內至少鋤草松土4次、澆水5次，并依照每畝5kg的用量進行施肥，使土壤熵值增大、促進幼苗生長。待播種41d后，以15d為間隔執行一次采樣，收集四類胡蘿卜品種進行清洗、擦干，并將其分成均等的三部分，確保上、中、下部位的韌皮部與木質部完全分離，留待后續進行試驗測定。

1.2.2 試驗測定方法

首先選取β-胡蘿卜素作為標樣，以石油醚、無水乙醇作為分析純進行類胡蘿卜素的測定。取胡蘿卜上、中、下部位的碎塊各0.3g置于容量為50ml的三角瓶內，以1∶1的比例加入10ml石油醚和無水乙醇混合溶液，在無光條件下搖勻并靜置過夜。量取20mlβ-胡蘿卜素加入2ml三氯甲烷溶液，利用石油醚將其定容至50ml，配制成0.4mg/ml的混合溶液;隨后量取1ml混合溶液，利用石油醚將其定容至10ml后配制成40mg/ml的混合溶液，再依次量取混合溶液利用石油醚定容至4ml，配制出濃度依次為3、4、5、6、8和10mg/ml的溶液;以石油醚為基準進行空白試驗，測得最大吸收峰位于448nm處，因此確定在448nm處進行吸光度值的檢測，并繪制標準曲線[1]。將提取出的β-胡蘿卜素溶液置于光徑為1cm的比色杯中，以1∶1的比例選取石油醚與乙醇混合溶液作為空白，其線性范圍保持在0-10μg/mL范圍內，在448nm波長下進行吸光度測定，其回歸方程為：

y=0.000 1+0.047 75x（y=1.002 7，n=6）

其次以葉綠素為標樣，以95%乙醇為試劑進行葉綠素的測定。取胡蘿卜上、中、下部位碎塊各0.2g置于三角瓶內，加入25ml的95%乙醇溶液，在無光條件下靜置過夜。將提取出的葉綠素溶液置于比色杯中，以95%乙醇溶液作為空白，分別在波長為470、649和665nm條件下進行吸光度值的檢測。

最后以花青素為標樣，選取15ml的1.5M鹽酸溶液加入85ml的95%乙醇溶液中作為提取劑進行花青素的測定。取胡蘿卜上、中、下部位進行打孔處理，在三個部位各取50片胡蘿卜樣本置于三角瓶內，并分別添加20ml提取液，在無光條件下靜置過夜。將提取出的花青素溶液置于比色杯中，以提取劑為空白，在530nm波長條件下進行吸光度測定[2]。

2 結果與分析

2.1 類胡蘿卜素含量

2.1.1 不同品種條件

通過觀察4類胡蘿卜品種的類胡蘿卜素含量變化情況可以發現（單位為mg/100g），品種A的β-胡蘿卜素含量整體呈現為由低到高、保持平緩、再次由低到高的變化特征，其中β-胡蘿卜素含量的峰值150.57mg出現在9月中旬;品種B的β-胡蘿卜素含量呈現為由低到高、略微下降、再次升高、最后下降的變化特征，含量峰值191.01mg出現在9月初;品種C的β-胡蘿卜素含量呈現為由低到高、下降、升高、再次下降的變化趨勢，但整體變化幅度較小，含量峰值23.97mg出現在7月初;品種D的β-胡蘿卜素含量呈現為由低到高、下降、升高、下降、再次升高的變化趨勢，含量峰值153.14mg出現在7月下旬。整體來看，4類胡蘿卜品種的β-胡蘿卜素含量均值分別為95.82mg、139.58mg、19.47mg和113.61mg，品種C的含量最低，其余3類品種的含量大體保持一致。在5%與1%水平下，品種D與其余3類品種的差異均較為顯著。

2.1.2 木質部不同部位

以4類胡蘿卜品種的木質部作為研究對象，針對其上、中、下三個部位的β-胡蘿卜素含量變化情況進行分析。品種A、C、D的上部、中部和下部基本呈現為由高到低、再升高的變化趨勢，品種A的峰值出現在9月中旬，上部最大值為121.34mg;品種C的峰值出現在9月中旬，上部的最大值為23.39mg;品種D的峰值出現在9月中旬，下部最大值為103.05mg。而品種B的上部、中部和下部均呈現出由低到高、再降低的變化趨勢，峰值出現在9月初，上部最大值為253.79mg。整體來看，4類胡蘿卜品種的β-胡蘿卜素在不同時間段的上、中部含量均高于下部，并且品種C木質部的上中下部含量均值分別為18.51mg、14.11mg和12.31mg，處于4類品種中的最低水平;品種B木質部的上中下部含量均值分別為153.25mg、112.01mg和99.26mg，處于4類品種中的最高水平。在5%水平下，品種A與D的差異性較顯著;在1%水平下，品種A的上部、中部與品種D的上部、中部、下部的差異極顯著。

2.1.3 韌皮部不同部位

以4類胡蘿卜品種的韌皮部作為研究對象，針對其上、中、下三個部位的β-胡蘿卜素含量變化情況進行分析。品種A、D整體呈現由低至高、降低、再升高的變化趨勢，其中品種A的峰值出現在9月中旬，上部最大值為217.7mg;品種D的峰值出現在8月中旬，上部最大值為203.86mg。品種B呈現由高到低、升高、再降低的變化規律，其峰值出現在9月初，中部最高值為241.07mg。品種C呈現由低到高、持續升高、再降低的趨勢，峰值出現在8月中旬，上部最高值為36.59mg。整體來看，4類胡蘿卜品種的β-胡蘿卜素在不同時間段的上部、中部含量均顯著高于下部，其中品種C韌皮部的上中下部含量均值分別為28.58mg、22.01mg和16.76mg，處于4類品種的最低水平;其余三類品種的β-胡蘿卜素含量均值由高到低依次為品種B、D和A。在5%水平下，品種D的上部、中部、下部與其余3類品種的差異較顯著;品種A、B的上中下部與品種C的上部差異不顯著;在1%水平下，品種D的上中下部與其余3類品種的差異極顯著，品種A的上部與品種C的下部差異極顯著，品種A、B的上中下部與品種C的上部差異不顯著。

2.2 葉綠素含量

2.2.1 葉綠素a含量變化情況

以4類品種肉質根的葉綠素a含量變化規律作為研究對象（單位為mg/g），觀察時間為6月下旬至9月中旬。品種A、B的葉綠素a含量基本保持由低到高、降低、升高、再降低的變化趨勢，其中品種A的峰值出現在7月初，最高值為0.57mg;品種B的峰值也出現在7月初，最高值為0.55mg。品種C、D的葉綠素a含量基本保持由高到低、持續降低、再升高的變化規律，其中品種C的峰值出現在6月下旬，最高值為0.88mg;品種D的峰值也出現在6月下旬，最高值為0.56mg。整體來看，4類胡蘿卜品種的葉綠素a含量均值分別為0.42mg、0.35mg、0.31mg和0.28mg;在5%和1%兩種水平下，4類品種的葉綠素a含量差異均不顯著。

2.2.2 葉綠素b含量變化情況

針對4類品種肉質根的葉綠素b含量變化進行分析（單位為mg/g），從中可以觀察到，品種A、C的葉綠素b含量基本保持由高到低、升高、再降低的變化趨勢，其中品種A的峰值出現在9月中旬，最高值為1.14mg;品種C的峰值出現在6月末，最高值為1.78mg。品種B、C的變化軌跡也保持一致，其中B的峰值出現在9月初，最高值為1.59mg;C的峰值出現在6月末，最高值為1.78mg。整體來看，4類品種的葉綠素b含量均值依次為0.5、0.61、0.62和0.71mg;在5%和1%兩種水平下，4類品種的葉綠素b含量差異均不顯著。

2.3 花青素含量

2.3.1 不同品種條件

觀察4類品種的花青素含量變化情況，以花青素吸收度作為衡量指標（單位為10-2/cm2），其中品種A、B、D均呈現為由低到高、降低、升高、再降低的變化趨勢，品種C的變化規律表現為由高到低、升高、降低、再升高，且品種B的花青素含量與其余三種差距較大，峰值105.03AU出現在9月初。從中可以看出，伴隨胡蘿卜肉質根顏色的加深，花青素吸收度呈現出逐步提高的趨勢，其峰值的出現與生育時間存在密切關聯[3]。品種C的肉質根為黃色，其花青素吸收度的峰值8.23AU出現在6月末，在胡蘿卜生長初期肉質根尚未膨大、顏色較淺;品種D的肉質根為鮮紅色，峰值7.99AU出現在7月初;品種A的肉質根為深紅色，峰值5.2AU出現在9月中旬;品種B的肉質根為紫色，峰值105.03AU出現在9月初。4類品種的花青素吸收度均值依次為4.26、70.5、4.18和4.32AU，在5%水平下B、C、D與A的差異不顯著，在1%水平下A與B、C、D的差異顯著，且依照顏色排序表示為紫色>鮮紅色>深紅色>黃色，由此說明肉質根顏色越深，胡蘿卜對于花青素的吸收度越高，因此在胡蘿卜加工環節務必嚴格加強對采收時間的把控，嚴禁過早或過晚采收，為胡蘿卜加工品質與營養含量提供保障[4]。

2.3.2 木質部不同部位

將胡蘿卜木質部劃分為三部分，觀察其花青素含量測定結果可知，4類品種的花青素含量均呈現為由低到高或由高到低、再升高的變化規律，當胡蘿卜進入成熟期后其花青素含量均到達峰值，其中品種A上部為最高值5.54UA;在5%水平下，品種A、B、C的上中下三部與品種D的上部和中部差異不顯著，A的上部與D的下部差異較顯著;在1%水平下，4類品種差異均不顯著[5]。

2.3.3 韌皮部不同部位

將胡蘿卜韌皮部劃分為三部分，觀察其花青素吸收度測定結果可知，品種B的三部花青素含量均具有一定差異，其中上部呈現由低到高、升高、降低的趨勢，中部呈現由低到高、緩慢升高、再升高的趨勢，下部呈現由低到高、緩慢升高、急劇下降的趨勢，其余3類品種的變化幅度不明顯。4類品種韌皮部含量排序依次為上、中、下，B的均值由上到下依次為215.89、176.17和121.14AU，保持最高水平;在5%水平下，品種A的上中下部與B、C、D差異顯著，B、C、D的三部差異不顯著;在1%水平下，品種A上部僅與中部差異不顯著，品種A的下部與其他品種及部位差異極顯著，品種B、C、D的差異不顯著。

3 結論

通過將上述研究結果進行匯總可知：（1）以β-胡蘿卜素作為類胡蘿卜素的代表，4類胡蘿卜品種的β-胡蘿卜素峰值分別出現在9月中旬、9月初、7月初和9月中旬，韌皮部的β-胡蘿卜素高于木質部，上部、中部平均含量明顯高于下部，由此可以確定9月中旬為胡蘿卜的最佳采收時間，在深加工環節應盡量將木質部與韌皮部進行分離，優先提取韌皮部和上部位置的β-胡蘿卜素，保障提升天然活性物質的提取效率。（2）4類胡蘿卜的葉綠素a含量排序為C>A>B>D，峰值分別出現在6月末、7月初、7月初和6月末，說明在肉質根最初形成階段葉綠素a處于不斷積累的過程，伴隨生長期的推移其含量呈逐漸下降趨勢;而葉綠素b含量為D>C>B>A，其峰值分別出現在9月中旬、6月末、9月初以及9月初，其中品種C與其余3類品種的葉綠素含量峰值分別處于肉質根形成初期和完全成熟后。（3）4類胡蘿卜的花青素含量由高到低依次為B>A>D>C，品種B的花青素含量可達其余3類的20倍，且韌皮部>木質部，說明花青素含量與肉質根深度成正比。

參考文獻

[1] 張瑞雪，楊善彬，蔣楊鳳，等.趕黃草中營養素含量的測定[J].貴州師范大學學報（自然科學版），2019（3）：30-34.

[2] 林啟凰，林聰煒，張娜，等.炮仗花類胡蘿卜素含量測定及抗炎活性研究[J].化學與生物工程，2020，37（3）：42-47.

[3] 陳永芳，胡榮康，吳林秀，等.益生菌發酵胡蘿卜汁活性成分與抗氧化活性研究[J].中國釀造，2018（5）：76-80.

[4] 孫青華，魯佩玉.甜菜根中生物活性物質及其在食品加工業中的應用[J].中國調味品，2019，44（2）：164-167.

[5] 陳細羽，焦必寧，張耀海.我國主要寬皮柑橘品種中類胡蘿卜素物質的檢測及差異性分析[J].食品與發酵工業，2019（45）：250-257.