紫紅葉油菜葉片花青素的含量變化及其穩(wěn)定性

唐容，黃澤素，代文東，李德珍，王少銘

(貴州省油料研究所，貴州貴陽(yáng)550006)

紫紅葉油菜葉片花青素的含量變化及其穩(wěn)定性

唐容，黃澤素，代文東，李德珍，王少銘

(貴州省油料研究所，貴州貴陽(yáng)550006)

為紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素在食品與保健品生產(chǎn)應(yīng)用上提供參考，在不同溫度、遮光條件下研究紫紅葉甘藍(lán)型油菜葉片的花青素含量變化。結(jié)果表明:田間的紫紅葉油菜花青素含量依次為苗期＞抽苔期＞花期，苗期花青素含量達(dá)4.90［(A530－0.25 ×A657)/g］;在低溫處理和遮光處理的條件下花青素的含量增加，在2℃處理12 d花青素含量最高，達(dá)7.49［(A530－0.25×A657)/ g］。說(shuō)明，紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素可增加油菜的抗逆性;同時(shí)低溫處理可提高紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素含量。紫紅葉油菜的花青素提取物在60、80、90℃煮1 h，花青素降解程度較小，說(shuō)明，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素的穩(wěn)定性較好;當(dāng)在沸水煮1 h后，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素逐漸降解。紫紅葉油菜花青素在pH 2.0、pH 3.6和pH 7.4的環(huán)境中較穩(wěn)定。說(shuō)明，紫紅葉油菜的花青素有在食品生產(chǎn)中應(yīng)用的特質(zhì)。

油菜;紫紅葉;花青素;pH;溫度;穩(wěn)定性

紫紅葉甘藍(lán)型油菜是甘藍(lán)型油菜(Brassica napus L.)與紅菜薹(B.campestris L.ssp.Chinensis L.var.utilis Tsen et Lee.2n=2 X=20)種間遠(yuǎn)緣雜交，從而將紅菜薹紫紅葉色基因?qū)胗筒似贩N中，通過(guò)連續(xù)定向培育而成的甘藍(lán)型油菜特殊標(biāo)記基因材料［1］。甘藍(lán)型紫紅葉油菜含有較高的花青素，其苗期全株為紫紅色，其他性狀與甘藍(lán)型油菜性狀完全相似，苗期作食用蔬菜(炒、煮皆宜)口感較好。黃澤素等［2－3］對(duì)紫紅葉甘藍(lán)型油菜的研究主要在紫紅葉色遺傳研究和品種選育轉(zhuǎn)育上，紫紅葉油菜花青素含量及其穩(wěn)定性尚未涉及。

花青素是由糖苷配基和糖組成的一類(lèi)化合物，廣泛存在于植物的花、果實(shí)、莖、葉和根器官的細(xì)胞液中，使其呈現(xiàn)由紅、紫紅到藍(lán)等不同顏色。一般情況下為水溶性，但受pH影響會(huì)變色，酸性呈紅色，堿性呈藍(lán)色。在自然界中分布廣泛，構(gòu)成了植物王國(guó)中絕大多數(shù)品種的藍(lán)色、紅色、紫色和黃色等。其具有抗氧化和消除自由基、降低血清和肝臟中脂肪含量、抗突變、抗腫瘤、防止人體內(nèi)過(guò)氧化、提高視力等功能。作為一種天然食用色素，花青素安全、無(wú)毒、資源豐富，具有一定營(yíng)養(yǎng)和藥理作用，在食品、化妝品和醫(yī)藥領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用潛力［4－5］。目前，國(guó)內(nèi)研究者已申請(qǐng)專(zhuān)利的色素有蘿卜紅［6］、越橘紅［7］、黑豆紅［8］、紅米紅［9］和高粱紅(Pg)［10］等。其中紅米紅、高梁紅和甜菜紅每年約產(chǎn)200、45和20 t［11］，而紫紅葉甘藍(lán)型油菜提取花青素的利用卻未見(jiàn)報(bào)道。

花青素的穩(wěn)定性受環(huán)境影響很大，花青素在不同pH下，其結(jié)構(gòu)在醌型堿、黃洋鹽陽(yáng)離子、假堿與查耳酮4種結(jié)構(gòu)間發(fā)生轉(zhuǎn)換［12］。隨著對(duì)食品安全及健康的關(guān)注日益增加，花青素作為天然健康的植物色素，其在食品加工方面同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。盡管花青素在自然界含量豐富，但由于花青素的穩(wěn)定性問(wèn)題，至今還未能得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，花青素的生物可利用度很低［13］，這可能與其低穩(wěn)定性有一定關(guān)系。要充分開(kāi)發(fā)紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素為天然色素的應(yīng)用及深入研究其花青素的生物可利用度，對(duì)該花青素的穩(wěn)定性研究必不可少。因此，筆者研究提升紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素含量;比較紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素在不同pH、不同溫度條件下的穩(wěn)定性，為紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素在食品與保健品的生產(chǎn)應(yīng)用上提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

200份紫紅葉材料葉色分4種類(lèi)型(圖1)，各類(lèi)型選擇3個(gè)材料，紫色(紫05、紫39、紫84)、淺紫色(紫03、紫11、紫40)，葉脈淺紫色(紫118、紫72、Q60)，綠色(紫21、紫23、Q63)。

1.2 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

于2012年10月底種植于貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)田，研究試驗(yàn)于2012年10月至2014年6月在貴州省油料研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行(圖1)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

圖1 苗期不同葉色的紫紅葉油菜株系Fig.1 Leaf color of different rapeseed lineswith purple-red leaves at seedling stage

1.3.1 花青素提取及含量測(cè)定試驗(yàn)材料于田間現(xiàn)采現(xiàn)做，從每株心葉倒數(shù)第4片葉子采樣，混合裝樣，3次重復(fù)。同時(shí)將12份材料分別取2苗栽入盆中，3次重復(fù)，在不同生育時(shí)期(苗期、蕾苔期、開(kāi)花期)分別放在2、10、20、30℃和遮光20%、40%條件下處理12 d，然后研究其花青素的含量變化。花青素的提取方法參照Mehrtens［14］，取0.3 g(混合樣)的新鮮葉片放入1 mL 1%的HCl-甲醇溶液(1 %HCl，m/v)提取花青素，樣品在室溫下?lián)u動(dòng)(50 r/ min)18 h，樣品材料通過(guò)離心(14 000 r/min)，室溫下沉淀1 min，取出0.4mL的上清液加至0.6mL的1%的HCl-甲醇溶液中。在530～657 nm吸收波長(zhǎng)測(cè)定提取液(UV-2102C型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì))。以1%的HCl-甲醇溶液為空白對(duì)照。花青素的計(jì)算公式為QAnthocyanins=(ODA530－0.25×ODA657)/M，其中QAnthocyanins是花青素的含量，ODA530和ODA657是吸收的波長(zhǎng)的OD值，M則為所取樣品的重量(g)。所有樣品均3次重復(fù)測(cè)量。

1.3.2 花青素在不同溫度和紫外光照射條件下的穩(wěn)定性將紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素的提取液分別滴入25、40、60、80、90、100℃等不同溫度的雙蒸水中1 h，然后測(cè)量其花青素含量;將紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素的提取液放置在紫外燈下4和52 h，然后測(cè)其花青素含量。

1.3.3 花青素在不同pH條件下的穩(wěn)定性Passa-monti研究表明［15］，花青素被人體攝入后要先經(jīng)過(guò)胃部的吸收，而胃內(nèi)的pH約為2.0，大多的果汁飲料的酸度約為pH 3.6，而人的正常生理pH為7.4，為此選取在pH分別為2.0、3.6與7.4這3個(gè)pH值條件比較研究紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素的穩(wěn)定性。

分別配制pH 2.0、3.6和7.4的緩沖液:pH 2.0的緩沖溶液:甲液，磷酸16.6 mL用水稀釋至1000 mL;乙液，稱(chēng)取7.16 g磷酸氫二鈉，用100 mL蒸餾水溶解;分別取甲液72.5 mL與乙液27.5 mL混合。pH3.6的緩沖溶液:2.46 g醋酸鈉加水定容至100 mL，用12 mol/L濃鹽酸調(diào)至pH 3.6。pH 7.4的緩沖溶液:0.5928 g磷酸二氫鈉和5.8019 g磷酸氫二鈉加100 mL水溶解得到。

將紫紅葉油菜花青素的提取物滴入上述不同pH的緩沖溶液中，配制成起始最大吸光度均為1.15A的溶液，放置于25℃的水浴中，設(shè)計(jì)不同的時(shí)間(0、7和14 d，0、12、48和96 h)用紫外分光光度計(jì)對(duì)花青素溶液進(jìn)行全掃描(300～700 nm)，根據(jù)其在可見(jiàn)光區(qū)的最大吸收波長(zhǎng)λmax的變化和可見(jiàn)光區(qū)的最大吸收波長(zhǎng)下的吸光度值衰減率。ΔA%和BI值對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行比較。

式中，A0起始時(shí)可見(jiàn)光區(qū)的最大吸光度;At為在t時(shí)在可見(jiàn)光區(qū)的最大吸光度。

式中，A430nm為430 nm的吸光度;Amax為可見(jiàn)光區(qū)的最大吸光度值。

據(jù)文獻(xiàn)［16］，吸光度值衰減率ΔA%越大說(shuō)明花青素降解的越快，BI值越大，花青素的含量也就越低。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葉色、不同時(shí)期紫紅葉油菜花青素的含量

由表1、圖2可見(jiàn)，紫紅葉油菜花青素的含量變化情況。

(1)大田。紫紅葉油菜的花青素含量為苗期＞抽苔期＞花期，苗期花青素的含量達(dá)4.90［(A530－0.25×A657)/g］，隨著生育期的推進(jìn)，在抽苔期和開(kāi)花期其花青素的含量逐漸降低，這與大田觀測(cè)的紫紅葉油菜葉片隨著植株長(zhǎng)大葉色逐漸變淡，到開(kāi)花期逐漸轉(zhuǎn)綠相一致。紫紅葉油菜葉片花青素的含量，紫葉最高，淺紫稍次之，葉脈淺紫僅稍高于綠葉，葉色越深花青素含量越高，綠葉的花青素含量很少，為0.39［(A530－0.25×A657)/g］。因此，選葉色較深的、苗期紫紅葉甘藍(lán)型油菜提取花青素，才能高產(chǎn)。紫紅葉甘藍(lán)型油菜從播種到大苗，只需30～45 d，生產(chǎn)周期較短。

(2)低溫處理。低溫條件下花青素的含量增加，故提取花青素時(shí)，可低溫處理材料，從而提高花青素產(chǎn)量;花青素含量2℃條件下，最高可達(dá)7.49［(A530－0.25×A657)/g］，紫紅油菜的葉色在低溫下變紫，說(shuō)明油菜花青素可抗逆;隨著處理溫度的升高，被處理的紫紅葉油菜的花青素含量逐下降，葉色越紫花青素含量下降得越多。而綠葉的花青素含量則變化不大。同在低溫處理?xiàng)l件下，紫紅油菜花青素的含量為紫葉＞淺紫＞葉脈淺紫＞綠葉，紫紅葉油菜的葉片紫色越深，其花青素含量增加越多。其中綠葉型的紫紅葉油菜的花青素含量變化較小。

(3)遮光處理。不同生育時(shí)期的紫紅葉油菜葉片的紫色越深，花青素含量越高，再次說(shuō)明花青素具有抗逆的功效。在不同生育時(shí)期的紫紅葉油菜的花青素含量逐漸下降，葉色越紫花青素含量下降越多。

表1 不同葉色的紫紅葉油菜的花青素含量Table 1 Anthocyanin content in different leaf color of rapeseed with purple-red leaves

圖2 不同處理?xiàng)l件下紫紅葉油菜花青素的含量Fig.2 Anthocyanin content in rapeseed with purple-red leaves under different treatment conditions

(4)紫外光處理。紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素放存放4和52 h，表明紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素穩(wěn)定性受光影響較少，在紫外光下放置52 h其相對(duì)保存率仍有75%以上，放置時(shí)間越長(zhǎng)，花青素降越多。

2.2 不同處理紫紅葉油菜花青素的穩(wěn)定性

2.2.1 溫度從圖3可看出，當(dāng)紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素用25～90℃煮1 h時(shí)，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素含量從4.90～4.35［(A530－0.25×A657)/ g］，花青素略有降解，但降解幅度較小大，當(dāng)沸水浴1 h以內(nèi)花青素保存率仍有100℃時(shí)，花青素含量為3.68［(A530－0.25×A657)/g］，花青素的保存率為75%，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素降解速度加快，但生活中高溫時(shí)間一般較短，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素保存率也能維持較高的水平。各葉色對(duì)比，淺紫葉油菜的花青素降解得較快。

圖3 不同溫度處理紫紅葉油菜花青素的穩(wěn)定性Fig.3 Anthocyanin stability of rapeseed with purple-red leaves under different temperature treatment

2.2.2 pH由表2可看出，在pH 2.0條件下，紫紅葉油菜花青素提取物的ΔA%的值為負(fù)值，表明可見(jiàn)光區(qū)的最大吸光度值隨時(shí)間的增加而增大，Revilla發(fā)現(xiàn)［17］，當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到0.12 mol/L時(shí)，葡萄花色苷的?；鶊F(tuán)發(fā)生部分的斷裂，故紫紅葉油菜花青素在pH 2.0條件下最大吸光度值增加的現(xiàn)象可能是酰基花青素的的部分降解導(dǎo)致花青素結(jié)構(gòu)改變，引起摩爾吸光系數(shù)的改變?cè)斐?。在pH 2.0條件下，紫紅葉油菜花青素提取物的λmax與BI值均無(wú)明顯變化，對(duì)紫紅葉油菜花青素提取物在該pH條件下的ΔA%比較發(fā)現(xiàn)，7和14 d后花青素的ΔA %值分別為－31.3%和－25.62%。pH 3.6的條件下，紫紅葉油菜花青素提取物的λmax均無(wú)變化，紫紅葉油菜花青素提取物7和14 d后花青素的ΔA%值分別為2.96%和8.70%，紫紅葉油菜花青素提取物的BI值均＜0.28，同時(shí)紫紅葉油菜花青素提取物的BI值都隨著時(shí)間而不斷增大，但變化不明顯。表明，紫紅葉油菜花青素提取物在pH 3.6的條件下比在pH 2.0條件下穩(wěn)定。

由表2可見(jiàn)，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素放置6、24、48和96 h后的ΔA%值分別為28.78%、41.13%、55.13%和65.13%，BI分別為0.27，0.30、0.36和0.45，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素放置24 h后，λmax由595 nm變?yōu)?06 nm，BI值由0.24變?yōu)?.30，λmax變化不大。表明，在pH 7.4的條件下，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素的穩(wěn)定性較好。pH 7.4的可見(jiàn)光區(qū)的最大吸光度值的變化率與最大吸收波長(zhǎng)明顯比pH 2.0與3.6大，BI值也是如此，從放置的時(shí)間看，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素在pH 2.0與3.6比pH 7.4時(shí)更加的穩(wěn)定。

表2 紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素提取物在pH 2.0、pH 3.6和pH 7.4條件下的穩(wěn)定性Table 2 Stability of athocyanin solution extracted from rapeseed with purple leaves at pH 2.0，pH 3.6 and pH 7.4

從圖4可看出，紫紅葉油菜花青素有一個(gè)吸收峰，吸收峰隨放置時(shí)間變化從595～607 nm。在pH =7.4的條件下紫紅葉油菜花青素在放置24 h后可見(jiàn)光區(qū)較明顯。

3 小結(jié)

圖4 紫紅葉甘藍(lán)型油菜花青素在pH 7.4時(shí)300～700 nm的吸光度Fig.4 Absorbancy of anthocyanin extracted from rapeseed with purple-red leaves under the conditions of 300－700 nm and pH 7.4

期短，低溫可促進(jìn)紫紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素的合成，從而增加花青素的產(chǎn)量。紫紅葉油菜的花青素在pH 2.0、3.6、7.4的條件下都較穩(wěn)定，為開(kāi)拓紫紅葉油菜花青素的用途提供有效證據(jù)?？傮w來(lái)說(shuō)，與其他天然色素相比，紫紅葉甘藍(lán)型油菜的花青素具有原料來(lái)源方便、廉價(jià)、低成本、無(wú)污染等特點(diǎn)，且穩(wěn)定性好，抗光氧化性較強(qiáng)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景廣闊。

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(責(zé)任編輯 劉忠麗)

Variation and Stability of Anthocyanin Content in Leaves of Rapeseed w ith Purple-red Leaves

TANG Rong，HUANG Ze-su，DAIWen-dong，LIDe-zhen，WANG Shao-ming
(Guizhou Institute of Oil Crops，Guizhou Guiyang 550006，China)

The variation of leaf anthocyanin content in rapeseed with purple-red leaveswas analyzed under different temperature and shading condition to provide a reference for application of anthocyanin extracted from rapeseed with purple-red leaves in production of food and health products.Results:The anthocyanin content in rapeseed with purple-red leaves in field at seedling stage is the highest，followed by atbolting stage and at flowering stage and the anthocyanin content in rapeseed with purple-red leaves reaches4.90［(A530－0.25×A657)/g］at seedling stage.Low temperature and shading treatment can increase anthocyanin content in rapeseed with purple-red leaves and the anthocyanin content in rapeseed with purple-red leavesat2℃for12 days is themaximum 7.49［(A530－0.25×A657)/g］.The anthocyanin in rapeseed with purple-red leaves can increase its stress resistance and low temperature can improve anthocyanin content in rapeseed with purple-red leaves at the same time.The degradation degree of anthocyanin is less after anthocyanin extract from rapeseed with purple-red leaves stew at 60，80 and 90℃for1 hour，respectively，which indicates the anthocyanin in rapeseed with purple-red leaveshas a good stability.The anthocyanin in rapeseed with purple-red leaves degradesgradually after anthocyanin extract from rapeseed with purple-red leavesboilsat100℃for 1 hour.The anthocyanin in rapeseed with purple-red leaves is stable at pH 2.0，pH 3.6 and pH 7.4，which indicates the anthocyanin in rapeseed with purple-red leaves has the applied characteristics in food production.

Rapeseed;Purple-red leaf;Anthocyanin;pH;Temperature;Stability

S565.4

A

1001－4829(2017)2－0285－06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.2.008

2016－04－14

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(20103009);貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專(zhuān)項(xiàng)(2010022);貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生基金項(xiàng)目(09008)

唐容(1980－)，女，副研究員，碩士，從事油菜育種及生物技術(shù)研究工作，E-mail:trtwo@126.com。