彩色馬鈴薯新品系花青素組分和含量的液質(zhì)聯(lián)用分析

姜超，于肖夏，于卓*，高喆，張明飛，楊東升，石悅

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；2.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

彩色馬鈴薯新品系花青素組分和含量的液質(zhì)聯(lián)用分析

姜超1，于肖夏1，于卓1*，高喆2，張明飛1，楊東升1，石悅1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；2.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

為明確彩色馬鈴薯新品系蒙彩-01和蒙彩-02的塊莖花青素組分和含量的差異，對(duì)其新品種育成及花青素開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)，以彩色馬鈴薯品種紅美作對(duì)照，利用高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，進(jìn)行了塊莖花青素組分的定性和定量分析。結(jié)果表明：1) 對(duì)照品種紅美的塊莖花青素總含量為169.88 mg/100 g FW，共含4種花青素組分，即天竺葵素-3-蕓香糖苷、矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷、天竺葵素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷，其中天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷含量較高，分別占總花青素含量的48.95%和39.97%。2) 新品系蒙彩-01的塊莖花青素總含量為1051.65 mg/100 g FW，共含4種花青素組分，即矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖苷、矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷、矮牽牛素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和錦葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷。其中，矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷占總含量的79.14%，為主要組分。3) 新品系蒙彩-02的塊莖花青素總含量為159.41 mg/100 g FW，共含5種花青素組分，分別為矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖苷、矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基--5-葡萄糖苷、矮牽牛素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷、芍藥素-3-咖啡酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和芍藥素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷，其中矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷含量最高(54.08%)，芍藥素-3-咖啡酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷次之(24.06%)。綜上，2個(gè)彩色馬鈴薯新品系塊莖花青素組分和含量與對(duì)照品種紅美有明顯差別。

彩色馬鈴薯；新品系；花青素；組分；含量；液質(zhì)聯(lián)用分析

花青素是一類(lèi)天然水溶性色素，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)效的自由基清除劑，具有很好的抗氧化功能和藥用價(jià)值。目前已知的花青素有20多種，常見(jiàn)的有6種：天竺葵色素、矢車(chē)菊色素、芍藥色素、飛燕草色素、矮牽牛色素和錦葵色素[1]。自然狀態(tài)下游離的花青素很少見(jiàn)，其多與糖基結(jié)合形成花色苷，廣泛存在于植物器官的細(xì)胞液中，使植物呈現(xiàn)繽紛色彩[2]。前人研究發(fā)現(xiàn)，天竺葵素表現(xiàn)為磚紅色，矢車(chē)菊素及芍藥素則表現(xiàn)為紫紅色，而飛燕草素、矮牽牛素和錦葵色素則呈現(xiàn)藍(lán)紫色系[3]。

彩色馬鈴薯(Solanumtuberosum)中含有豐富的花青素，因其適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低、栽培范圍廣、生育期短等特點(diǎn)，近年來(lái)成為重要的天然色素和抗氧化劑來(lái)源之一[4]。關(guān)于彩色馬鈴薯花青素組分國(guó)外已有一些研究報(bào)道，但國(guó)內(nèi)研究甚少。不同顏色彩色馬鈴薯塊莖花青素組分有一定差異，相同顏色不同基因型的彩色馬鈴薯塊莖花青素組分也有差異。Rodriguez-Saona等[6]在紅色馬鈴薯中發(fā)現(xiàn)了5種以天竺葵素為苷元的花青素。Lewis等[7]發(fā)現(xiàn)紅色馬鈴薯含有大量的天竺葵色素和少量的芍藥色素，而紫色馬鈴薯中則主要含有矮牽牛素和錦葵色素。Fossen[8]在紫色馬鈴薯中發(fā)現(xiàn)了3種矮牽牛素花青素和1種芍藥素花青素。楊智勇等[9]在紫色馬鈴薯“黑金剛”檢測(cè)出4種矮牽牛素花青素、2種芍藥色素衍生物和1種飛燕草素衍生物。彩色馬鈴薯的抗氧化活性強(qiáng)弱與花青素的含量高低呈正相關(guān)，約為普通馬鈴薯的3～5倍。

液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(HPLC-MS)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性分析技術(shù)，HPLC的高分離效能與MS的高靈敏度、高選擇性使之成為化合物未知組分研究中強(qiáng)有力的工具。大氣壓化學(xué)電離(Atmospheric Pressure Chemical Ionisation，API)、電噴霧電離(Electrospray Ionisation，ESI)、基質(zhì)輔助激光解吸電離(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization，MALDI)、熱噴霧電離(Thermal Spray，TSP)和快速原子轟擊電離(Fast Atom Bombardment，F(xiàn)AB)等離子化方式以及各種多級(jí)質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)，使該項(xiàng)技術(shù)日益成熟[10]。高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)具有靈敏度高、快速檢出的特點(diǎn)，克服了HPLC法缺少標(biāo)準(zhǔn)品的缺陷，顯著提高了花青素組分鑒定的準(zhǔn)確性，是花青素定性和定量分析的先進(jìn)手段。

本試驗(yàn)用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，以彩色馬鈴薯品種紅美(Hongmei)為對(duì)照，對(duì)課題組育成的2個(gè)彩色馬鈴薯新品系蒙彩-01(Mengcai-01)和蒙彩-02(Mengcai-02)的塊莖花青素組分及其含量進(jìn)行了分析，旨在明確不同材料花青素組分和含量的差異，為彩色馬鈴薯新品種選育及其花青素的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

圖1 供試材料塊莖薯皮薯肉特征Fig.1 Tuber shin and flesh characteristic of tested materialsA: 蒙彩-01 Mengcai-01; B: 蒙彩-02 Mengcai-02; C: 紅美Hongmei.

供試材料為課題組從“MIN-021×黑美人”雜交組合中選育出的彩色馬鈴薯優(yōu)異新品系蒙彩-01(Mengcai-01)和從“紅彩×黑美人”雜交組合中選育出的優(yōu)異新品系蒙彩-02(Mengcai-02)，對(duì)照材料為彩色馬鈴薯品種紅美(Hongmei)。蒙彩-01塊莖為紫皮、黑紫肉，蒙彩-02塊莖為灰紫皮、紫色薯肉，由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院馬鈴薯育種研究中心提供；品種紅美塊莖薯皮薯肉均為紅色，由內(nèi)蒙古馬鈴薯繁育中心李文剛研究員提供(圖1)。各材料種植于呼和浩特市賽罕區(qū)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)，土壤為沙壤土，肥力中等，有灌溉條件，在各材料塊莖成熟后，分析花青素組分和含量。試驗(yàn)于2016年5月至10月在田間和室內(nèi)進(jìn)行。

1.2方法

1.2.1彩色馬鈴薯花青素的提取 將供試馬鈴薯材料的塊莖用清水洗凈、晾干，切成小塊，在研缽內(nèi)搗碎、研磨均勻。每種材料各取8 g放入用錫箔紙包裹避光的錐形瓶中作為提取物，加15 mL提取液(98 mL甲醇+2 mL甲酸)，常溫下100 W超聲波處理30 min，5000 r/min離心5 min，吸取上清液，重復(fù)3次，合并3次離心后的上清液，用濾紙過(guò)濾除去蛋白質(zhì)、不溶物，以及多糖，再經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾，置4 ℃冰箱中備用。

1.2.2花青素組分的定性分析 用WATERS ACQUITY UPLC I-CLASS/SYNAPT G2-SI液質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)塊莖花青素組分進(jìn)行分析。質(zhì)譜條件：正離子模式全掃描和自動(dòng)二級(jí)離子掃描；掃描范圍(m/z)100～900 u；以氮?dú)庾鳛楦稍餁夂蛧婌F氣，干燥氣溫度350 ℃，氮?dú)饬魉?1.0 L/min，霧化氣壓35 psi；離子化方式為ESI+；所用的電離電壓為+4000 V，毛細(xì)管出口電壓106.0 V，八級(jí)射頻電壓振幅171 Vpp，skim電壓40.0 V。

1.2.3花青素組分的含量分析 采用Waters1525高效液相色譜儀(泵Waters1525、檢測(cè)器Waters 2998、自動(dòng)進(jìn)樣器2707)進(jìn)行塊莖花青素組分的定量分析。色譜條件：色譜分析柱為T(mén)SK gel ODS-80 Ts QA(150.0 mm×4.9 mm，7 μm，Tosoh，Japan)，保護(hù)柱C18柱(10.0 mm×4.9 mm，7 μm，Kromasil，Sweden)；流動(dòng)相A為10%含0.1%三氯乙酸的甲酸-水溶液，流動(dòng)相B為15%甲醇-乙腈溶液，梯度洗脫條件見(jiàn)表1；流速1 mL/min，柱溫30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)525 nm，進(jìn)樣體積20 μL。

表1 梯度洗脫條件Table 1 The gradient elution program

1.2.4花青素組分定量分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制 標(biāo)準(zhǔn)品為矢車(chē)菊素-3-葡萄糖苷(Cyanidin-3-glucoside，Cy3G)。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，測(cè)得峰面積為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線(xiàn)性回歸，建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程為：Y=92973X-20288，r=0.9995。其中，Y為色譜峰面積，X為矢車(chē)菊-3-葡萄糖苷的質(zhì)量濃度，r為相關(guān)系數(shù)(>0.999)，即花青素質(zhì)量濃度與峰面積的線(xiàn)性關(guān)系緊密。將供試樣品中測(cè)得花青素成分峰面積代入標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程，計(jì)算各材料塊莖花青素總含量及各組分含量，花青素含量用mg/100 g FW表示。試驗(yàn)重復(fù)3次。

施工前，提前1 h配制10 m3暫堵膠塞液體;施工時(shí)，先向油管內(nèi)注入16 m3清水，適當(dāng)平衡地層壓力，然后注入5 m3暫堵膠塞液體，并用5 m3清水將暫堵膠塞頂替至目的位，關(guān)井等待成膠;4 h后油壓由59 MPa降至29 MPa，暫堵壓井成功。后續(xù)采用不丟手帶壓更換主控閥技術(shù)完成了異徑法蘭和閥門(mén)更換后，向油管注入12 m3解堵液;解堵液與頂替液存在濃度差，使得解堵液逐漸與膠塞接觸，破膠、解堵，4 h后油壓逐漸恢復(fù)，氣井恢復(fù)產(chǎn)能，暫堵壓井獲得成功。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

用統(tǒng)計(jì)軟件Excel和SPSS進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1彩色馬鈴薯塊莖花青素組分定性分析

圖2 供試馬鈴薯材料塊莖花青素HPLC色譜圖(525 nm)Fig.2 The HPLC extracted chromatogram at 525 nm of tested colored potato tuber A:紅美 Hongmei; B:蒙彩-01 Mengcai-01; C:蒙彩-02 Mengcai-02.

表2 彩色馬鈴薯塊莖花青素質(zhì)譜參數(shù)及推斷結(jié)構(gòu)Table 2 Mass spectrum data and tentative structures of anthocyanin detected in colored potato tuber

利用HPLC-MS方法對(duì)供試材料塊莖花青素組分鑒定結(jié)果見(jiàn)圖2和表2。3個(gè)彩色馬鈴薯材料共分離出10個(gè)有效峰，按保留時(shí)間順序命名為P1～P10，分別代表10個(gè)組分。對(duì)照品種紅美含P1、P3、P4和P10共4個(gè)組分；新品系蒙彩-01含P2、P5、P6和P8共4個(gè)組分，蒙彩-02含組分P2、P5、P6、P7和P9共5個(gè)組分。其中，組分P2、P5、P6為2個(gè)新品系的共有組分。

對(duì)色譜圖中的有效峰進(jìn)行質(zhì)譜分析得到含有不同質(zhì)荷比的準(zhǔn)分子離子峰及二級(jí)碎片離子，根據(jù)正離子模式下色譜峰的一級(jí)質(zhì)譜的分子離子和二級(jí)質(zhì)譜離子碎片，獲得化合物的準(zhǔn)確分子量信息，分析每個(gè)譜峰，確定其分子量，并與文獻(xiàn)報(bào)道的組分相比較，推測(cè)出色譜峰的花青素組分。

組分P1：準(zhǔn)分子離子峰的質(zhì)荷比為[M]+=m/z579，子離子碎片質(zhì)荷比為MS/MS=m/z271，與天竺葵素苷元相符，中性丟失質(zhì)量308 Da，308為蕓香糖苷受到攻擊裂解成葡萄糖基(162)和鼠李糖基(146)而形成的中性碎片，據(jù)此推測(cè)組分P1的為天竺葵素-3-蕓香糖苷[11]。

組分P2：準(zhǔn)分子離子峰的質(zhì)荷比為[M]+=m/z771，子離子碎片質(zhì)荷比為MS/MS=m/z317，為矮牽牛素衍生物，中性丟失質(zhì)量454 Da，結(jié)合參考文獻(xiàn)分析[12]，454基團(tuán)由1分子脫水香豆酸(146)和1分子脫水蕓香糖(308)組成，因二糖基團(tuán)被?；?，質(zhì)譜條件下容易從苷元上完整脫落，獲得單一的產(chǎn)物離子碎片，據(jù)此推測(cè)組分P2為矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖苷。

組分P3：準(zhǔn)分子離子峰為[M]+=m/z595，二級(jí)碎片離子為m/z449和m/z287。m/z287對(duì)應(yīng)矢車(chē)菊素苷元，而m/z449對(duì)應(yīng)于矢車(chē)菊素單己糖苷(m/z=449=287+162，162是己糖參與糖苷化脫去1分子水后的質(zhì)荷比)，常見(jiàn)的己糖包括葡萄糖和半乳糖，結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)分析[6]，彩色馬鈴薯的花色苷成分中，己糖基團(tuán)通常為葡萄糖，碎片離子m/z449來(lái)源于花色苷分子丟失質(zhì)量146 Da所得(m/z=449=595-146)，146可能是五碳糖或是香豆酸的中性碎片，由于馬鈴薯花色苷至今未發(fā)現(xiàn)含有五碳糖基，而馬鈴薯花色苷常酰化香豆酸，由此判斷失去的146是1分子脫水香豆酸，因此推測(cè)組分P3為矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷[14]。

組分P4：準(zhǔn)分子離子峰[M]+=m/z917，二級(jí)碎片離子為m/z755、m/z433和m/z271，天竺葵素被1分子脫水葡萄糖取代得碎片離子m/z433(m/z=433=271+162)，而m/z755則源于花色苷分子失去1分子脫水葡萄糖(m/z=755=917-162)，且為天竺葵素經(jīng)質(zhì)荷比484的基團(tuán)取代所得(m/z=755=271+484)，結(jié)合參考文獻(xiàn)分析[15]，m/z484由1分子脫水蕓香糖基(308)和1分子脫水阿魏酸(176)作為?；鶊F(tuán)，故推測(cè)組分P4為天竺葵素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷。

組分P5：準(zhǔn)分子離子峰[M]+=m/z933，二級(jí)碎片離子為m/z771、m/z479和m/z317(圖3)。碎片離子m/z479對(duì)應(yīng)矮牽牛素單葡萄糖苷(m/z=479=317+162)，而m/z771則對(duì)應(yīng)于花色苷分子失去1分子脫水葡萄糖(m/z=771=933-162)，也是矮牽牛素被m/z454基團(tuán)取代所得(m/z=771=317+454)，與組分P2類(lèi)似，m/z454基團(tuán)由1個(gè)香豆酸(146)和1個(gè)蕓香糖基(308)組成，因此推斷組分P5為矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷[16]。

組分P6：[M]+=m/z963，二級(jí)碎片離子為m/z801、m/z479和m/z317，為矮牽牛素苷元，質(zhì)譜碎裂方式與組分P4相似，推測(cè)為矮牽牛素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷[18]。

組分P7：準(zhǔn)分子離子峰[M]+=m/z933，二級(jí)碎片離子為m/z771、m/z463和m/z301。m/z463為芍藥素單葡萄糖苷(m/z=463=301+162)，m/z771為花色苷分子失去1分子脫水葡萄糖m/z=771=933-162)，且為芍藥素被m/z470基團(tuán)取代所得(m/z=771=301+470)，m/z470基團(tuán)由1個(gè)咖啡酸(162)和1個(gè)蕓香糖基(308)組成，故推測(cè)該組分為芍藥素-3-咖啡酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷[19]。

組分P8～P10：組分P8質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z947/785/493/331(圖3)，為錦葵素衍生物；組分P9的質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z917/755/463和/301，為芍藥素苷元；組分P10的質(zhì)譜數(shù)據(jù)為m/z887/725/433/271(圖3)，為天竺葵素苷元。這3個(gè)組分質(zhì)譜碎裂形式均與組分P5相似，據(jù)此分別指認(rèn)為錦葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷[20]、芍藥素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷[15]。

2.2彩色馬鈴薯塊莖花青素組分定量分析

依據(jù)花青素組分定量分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，對(duì)供試彩色馬鈴薯塊莖的花青素組分含量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表3所示。新品系蒙彩-01的總花青素含量高達(dá)1051.65 mg/100 g FW，新品系蒙彩-02總花青素含量為159.41 mg/100 g FW，對(duì)照品種紅美的總花青素含量為169.88 mg/100 g FW，蒙彩-01、蒙彩-02與對(duì)照品種紅美間差異極顯著(P<0.01)。

新品系蒙彩-01和蒙彩-02共有的3種組分為矮牽牛素衍生物，其相對(duì)含量最高的組分均為矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷(P5)，分別占其總花青素含量的79.14%(832.26 mg/100 g FW)和54.08%(86.21 mg/100 g FW)。此外，蒙彩-01含有1種錦葵素衍生物，即錦葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷(P8)，含量為142.53 mg/100 g FW，占總含量的13.55%；蒙彩-02中含有2種芍藥素衍生物，即芍藥素-3-咖啡酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷(P7)和芍藥素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷(P9)，其中芍藥素-3-咖啡酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷的含量為38.35 mg/100 g FW，占24.06%。

圖3 部分彩色馬鈴薯花色苷結(jié)構(gòu)及ESI正離子質(zhì)譜圖Fig.3 Structures and MS spectra of anthocyanin extracted from the colored potato P5: 組分5 Component 5; P8:組分8 Component 8; P10:組分10 Component 10.

對(duì)照品種紅美含有3種天竺葵素衍生物和1種矢車(chē)菊素衍生物。這4個(gè)花青素組分中，天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷(P10)的含量最高,為83.16 mg/100 g FW，占花青素總量的48.95%；矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷(P3)次之，為67.91 mg/100 g FW，占39.97%。

3 討論

相關(guān)研究表明，顏色不同的彩色馬鈴薯塊莖花青素組分有一定差異，薯肉顏色呈紅色的馬鈴薯富含?；祗每仡?lèi)和芍藥素類(lèi)花青苷，而紫色馬鈴薯則含有?；臓颗；ㄋ?、飛燕草素、錦葵素、芍藥素的混合組分[21]。

表3 供試彩色馬鈴薯塊莖花青素組分含量Table 3 The anthocyanin content of tested colored potato tuber

注：不同小寫(xiě)字母表示P<0.05水平差異顯著，不同大寫(xiě)字母表示P<0.01水平差異極顯著。

Note： The different lowercase letters show significant difference atP<0.05, and the different capital letters show significant difference atP<0.01.

本試驗(yàn)以本課題組育成的黑紫色和淺紫色薯肉的馬鈴薯品系蒙彩-01和蒙彩-02為材料，并以紅色薯肉的馬鈴薯品種紅美作對(duì)照，經(jīng)液質(zhì)聯(lián)用分析發(fā)現(xiàn)，蒙彩-01和蒙彩-02均含有3種矮牽牛衍生物，其中矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷組分含量最高，分別占各自總花青素含量的79.14%和54.08%，該組分在蒙彩-01中的含量為蒙彩-02中的9.7倍，這可能是二者塊莖薯肉分別呈現(xiàn)深黑紫色和淺紫色的原因所在。另外，新品系蒙彩-01還含有錦葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷(13.55%)，但未檢測(cè)出飛燕草素和芍藥素這2種花青素衍生物；蒙彩-02中僅含有2種芍藥素衍生物，其占總花青素含量的29.83%，未發(fā)現(xiàn)有飛燕草素和錦葵素衍生物。這表明不同苷元的花青素組分也可能是導(dǎo)致2個(gè)紫色馬鈴薯品系薯肉顏色深淺不同的原因之一，此點(diǎn)有待深入研究。對(duì)照品種紅美(紅色薯肉)塊莖花青素中檢測(cè)出3種天竺葵素衍生物組分，占總花青素含量的60.03%，其中以天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷含量最高，占總含量的48.95%，表明它是決定塊莖薯肉呈紅色的主要色素組分之一，這與Lewis等[14]和胡艷梅等[27]的研究結(jié)果基本一致；此外，品種紅美塊莖花青素中還檢測(cè)出含量較高的矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷，其占總花青素含量的39.97%，表明該組分也是決定塊莖薯肉呈紅色的重要組分。

自然界花青素的穩(wěn)定性與花色苷組成有關(guān)，一般認(rèn)為所含花色苷種類(lèi)越多,穩(wěn)定性越強(qiáng)，而?；问降幕ㄉ胀葐渭兲腔〈绞秸純?yōu)勢(shì)[28]。本研究中，3個(gè)彩色馬鈴薯材料所含的花色苷種類(lèi)主要為?；p糖基取代的形式，結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。與藍(lán)莓、紫色甘藍(lán)和葡萄等天然色素資源相比較[29]，彩色馬鈴薯種植較為簡(jiǎn)單，且產(chǎn)量高，可作為天然色素的重要來(lái)源之一，尤其是新品系蒙彩-01，其總花青素含量高達(dá)1051.65 mg/100 g FW，具重要應(yīng)用前景。

4 結(jié)論

1)彩色馬鈴薯新品系蒙彩-01和蒙彩-02均含有矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖苷、矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和矮牽牛素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷，其中矮牽牛素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷為主要組分；此外，蒙彩-01特有錦葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷組分，蒙彩-02中特有芍藥素-3-咖啡酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和芍藥素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷2種組分。2)對(duì)照品種紅美含有天竺葵素-3-蕓香糖苷、天竺葵素-3-阿魏酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷、天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷3種組分，其中天竺葵素-3-香豆酰-蕓香糖基-5-葡萄糖苷和矢車(chē)菊素-3-香豆酰-葡萄糖苷為主要組分。3)新品系蒙彩-01塊莖花青素總含量高達(dá)1051.65 mg/100 g FW，蒙彩-02和對(duì)照品種紅美分別為159.41和169.88 mg/100 g FW，3個(gè)材料間差異極顯著。

References：

[1] Jiang C, Yu X X, Yu Z,etal. Nutritional quality, cytology and SSR analysis of new colored potato hybrid lines. Journal of Northeast Normal University: Natural Science Edition, 2016, 48(3): 126-134.

姜超, 于肖夏, 于卓, 等. 彩色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及染色體構(gòu)型和SSR分析. 東北師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版, 2016, 48(3): 126-134.

[2] Fang F. Anti-Prostate Cancer Effect of Anthocvanin Extracts from Purple Potato (SolanumtuberosumL.)inVitro[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2014.

方芳. 紫色馬鈴薯花色苷提取物體外抗前列腺癌[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2014.

[3] Kong J M, Chia L S, Goh N K,etal. Analysis and biological activities of anthocyanins. Phytochemistry, 2003, 64(5): 923-933.

[4] Yin L Q, Peng Y Q, Zhong C,etal. Determination of anthocyanins composition of different pigmengted potato (SolanumtuberosumL). Journal of Food Science, 2015, 36(18): 143-147.

殷麗琴, 彭云強(qiáng), 鐘成, 等. 高效液相色譜法測(cè)定8個(gè)彩色馬鈴薯品種中花青素種類(lèi)和含量. 食品科學(xué), 2015, 36(18): 143-147.

[5] Cui K S, Yu X X, Yu Z,etal. QTL location of anthocyanin content and yield in teraploid pigment potato. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(5): 116-124.

崔闊澍, 于肖夏, 于卓, 等. 四倍體彩色馬鈴薯花青素含量及產(chǎn)量性狀的QTL定位. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(5): 116-124.

[6] Rodriguez S L E, Giusti M M, Wrolstad R E. Anthocyanin pigment composition of red-fleshed potatoes. Journal of Food Science， 1998, 63(3): 458-465.

[7] Lewis C E, Walker J R L, Lancaster J E,etal. Changes in anthocyanins, flavonoids and phenolic acids in concentrations during development and storage of coloured potato (SolanumtuberosumL). Journal of the Science of Food and Agriculture, 1998, 79(2): 311-316.

[8] Fossen T. Anthocyanins from a norwegian potato cultivar. Food Chemistry, 2003, 81(2): 433-437.

[9] Yang Z Y, Li X S, Ma J Y,etal. Anthocyanin pomposition and content in “Heijingang” purple potato. Food Science, 2013, 34(14): 271-275.

楊智勇, 李新生, 馬嬌燕, 等. 紫色馬鈴薯“黑金剛”中花青苷組分和含量分析. 食品科學(xué), 2013, 34(14): 271-275.

[10] Xu L L, An R, Wang X H. Application of liquid chromatography-mass spectrometry in traditional Chinese Medicine analysis. Chinese Traditional Patent Medicine, 2006, 28(2): 239-246.

許玲玲, 安睿, 王新宏. 液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在中藥分析中的應(yīng)用. 中成藥, 2006, 28(2): 239-246.

[11] Zhang C, Ma Y, Zhao X Y,etal. Determination of anthocyanins for purple potato by HPLC-MS. Science and Technology of Food Industry, 2011, 32(7): 417-422.

張超, 馬越, 趙曉燕, 等. 高效液相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定紫色馬鈴薯花色苷組成. 食品工業(yè)科技, 2011, 32(7): 417-422.

[12] Ishikura N. Anthocyanins in the flowers of Japanese garden iris belonging to ‘Higo’ line. Kumamoto Journal of Science Biology, 1978, 14(1): 9-15.

[13] Andersen M. Structure of petanin, an acylated anthocyanin isolated fromSolanumtuberosum, using homo-and hetero-nuclear two-dimensional nuclear magnetic tesonance techniques. Phytochemical Analsis, 1991, 2(5): 230-236.

[14] Lewis C E, Walker J R L, Lancaster J E,etal. Determination of anthocyanins, flavonoids and phenolic acids in potatoes Ⅰ: coloured cultivars ofSolanumtuberosumL. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1998, 77(1): 45-57.

[15] Naito K, Umemura Y, Mori M,etal. Acylated pelargonidin glycosides from a red potato. Phytochemisry, 1998, 47(1): 109-112.

[16] Harborne J B. Plantp olyphenols—XI: the structure of acylated anthocyanins. Phytochemistry, 1964, 3(2): 151-160.

[17] Nerdal W, Andersen M. Intermolecular aromatic acidassociation of an anthocyanin (petanin) evidenced by two-dimensional nuclear overhauser enhancement nuclear magnetic resonance experiments and distance geometry calculations. Phytochemical Analsis, 1992, 3(4): 182-189.

[18] Fossen T, Andersen M. Anthocyanins from tubers and shoots of the purple potato,Solanumtuberosum. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 2000, 75(3): 360-363.

[19] Fossen T, Ovstedal D O, Slimestad R,etal. Anthocyanins from a norwegian potato cultivar. Food Chemistry, 2003, 81(3): 433-437.

[20] Slimestad R, Aaberg A, Andersen M. Acylated anthocyanins from petunia flowers. Phytochemistry, 1999, 50(6): 1081-1086.

[21] Cristina A, Saavedra G, Pascual-teresas S D,etal. Identification of anthocyanins of pinta boca (Solanumstenotomum) tubers. Food Chemistry, 2004, 86(3): 441-448.

[22] Simirogiotis M J, Theoduloz C, Caligarri P D S,etal. Comparison of phenolic composition and antioxidant properties of two native chilean and one domestic strawberry genotypes. Food Chemistry, 2009, 113(2): 377-385.

[23] Hong V, Wrolsta D R E. Use of HPLC separation photodiodearray detection for characterization of anthocyanins. Food Chemistry, 1990, 38(3): 708-715.

[24] Reyes L F, Miller J C, Cisneros-zevallos L. Environmental condition influence the content and yield of anthocyanins and total phenolics in purple and red-flesh potatoes during tuber development. American Journal of Potato Research, 2004, 81(3): 187-193.

[25] Reyes L F, Miller J C, Cisneros-zevallos L. Antioxidant capacity, anthocyanins and total phenolics in purple and red-fleshed potato (SolanumtuberosumL.) genotypes. American Journal of Potato Research, 2005, 82(4): 271-278.

[26] Harborne J B. Plant polyphenols anthocyanin production in the cultivated potato. Biochemical Journal, 1960, 74(2): 262-269.

[27] Hu H M, Meng R R, Li Z,etal. Determination and analysis of total anthocyanin in colorful potatoes. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2013, 26(37): 950-956.

胡艷梅, 孟然然, 李周, 等. 彩色馬鈴薯塊莖花色素苷分析測(cè)定. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 26(37): 950-956.

[28] Luo X, Yang X, Su Y,etal. HPLC-MS determination of anthocyanins in pigmented tuber of potatoes. Seed, 2013, 32(7): 30-34.

羅弦, 楊雄, 蘇躍, 等. 彩色馬鈴薯品種塊莖花色苷HPLC-MS分析. 種子, 2013, 32(7): 30-34.

[29] Li M. Study on Component Analysis, Stability and Oxidation Resistance of Different Anthocyanins[D]. Nanjing: Nanjing University of Finance and Economics, 2013.

李敏. 不同花青素提取物的組成、穩(wěn)定性及抗氧化性比較的研究[D]. 南京: 南京財(cái)經(jīng)大學(xué), 2013.

HPLC-MSanalysisofanthocyanincomponentsandcontentinnewstrainsofcoloredpotato

JIANG Chao1, YU Xiao-Xia1, YU Zhuo1*, GAO Zhe2, ZHANG Ming-Fei1, YANG Dong-Sheng1, SHI Yue1

1.AgronomyCollege,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Huhhot010000,China; 2.LifeScienceCollege,InnerMongoliaUniversity,Huhhot010000,China

To identify differences in anthocyanin composition and content in new varieties Mengcai-01 and Mengcai-02, and a control Hongmei and provide a foundation for colored potato breeding and the development and application of potato anthocyanin, qualitative and quantitative analysis of anthocyanin in each variety using high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS). The control variety Hongmei had a total anthocyanin content of 169.88 mg/100 g FW, and contained four anthocyanin components; pelargonidin-3-rutinoside, cyanidin-3-coumaryl-glucoside, pelargonidin-3-(4'''-feruloylrutinoside)-5-glucoside and pelargonidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside, of which pelargonidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside and cyanidin-3-coumary-glucoside were the main components, accounting for 48.95% and 39.97% of the total anthocyanin content, respectively. The new variety, Mengcai-01, had a total anthocyanin content of 1051.65 mg/100 g FW, and contained four anthocyanin components; petunidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside), petunidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside, petunidin-3-(4'''-feruloylrutinoside)-5-glucoside and malvidin-3-(4'''-p-coumar ylrutinoside-5-glucoside) of which petunidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside was the main component accounting for 79.14% of the total anthocyanin content. Mengcai-02 had a total anthocyanin content of 159.41 mg/100 g FW and contained five anthocyanin components; petunidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside), petunidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside, petunidin-3-(4'''-feruloylrutinoside)-5-glucoside, peonidin-3-(4'''-p-caffeylrutinoside)-5-glucoside and peonidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside, of which petunidin-3-(4'''-p-coumarylrutinoside)-5-glucoside was the most important followed by peonidin-3-(4'''-p-caffeylrutinoside)-5-glucoside was the second, accounting for 54.08% and 24.06% of the total anthocyanin content, respectively. In conclusion, there were clear differences of anthocyanin components between the two new colored potato strains and the control variety Hongmei.

colored potato; new strains; anthocyanin; composition; content; high liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis

10.11686/cyxb2017051http//cyxb.lzu.edu.cn

姜超, 于肖夏, 于卓, 高喆, 張明飛, 楊東升, 石悅. 彩色馬鈴薯新品系花青素組分和含量的液質(zhì)聯(lián)用分析. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(10): 99-107.

JIANG Chao, YU Xiao-Xia, YU Zhuo, GAO Zhe, ZHANG Ming-Fei, YANG Dong-Sheng, SHI Yue. HPLC-MS analysis of anthocyanin components and content in new strains of colored potato. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(10): 99-107.

2017-02-17；改回日期：2017-05-22

內(nèi)蒙古科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2016ZD)，內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金博士基金(2014BS0324)和內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(2013ZD03)資助。

姜超(1989-)，女，遼寧阜新人，在讀博士。E-mail: jiangchao8905@sina.com

*通信作者Corresponding author. E-mail: yuzhuo58@sina.com