不同品種牡丹花色分析及花青素穩(wěn)定性研究

趙成銀 郭晨利 劉沛華 邢佳佳 范一霖 王煜

牡丹是原產(chǎn)于我國的芍藥科落葉小灌木，其花朵大而艷麗，觀賞價值較高，被譽(yù)為“國花”。牡丹在秦漢早期主要被用作藥材，從隋唐時期開始進(jìn)入宮廷被用于園林觀賞，在北宋時期達(dá)到了園林觀賞的歷史高峰，然后逐漸在全國各地被廣泛栽培。洛陽有“千年帝都，牡丹花城”的美譽(yù)，是中原牡丹的栽培中心。目前洛陽栽培的牡丹包含黃、白、粉、紅、藍(lán)、綠、紫、黑及復(fù)色等9大色系，有10種花型，共 1200多個品種。牡丹花中花青素含量豐富，具有較高的食用價值和保健價值，市場上已推出茶、酒和美容用品等牡丹花加工產(chǎn)品。

花青素是自然界中廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，屬于類黃酮化合物。水果、蔬菜、花卉等五彩繽紛的顏色主要與花青素的積累有關(guān)。研究表明：花青素對保持人體健康具有積極的作用，能夠改善肝腎功能，抑制肝癌細(xì)胞的增殖并使其凋亡，調(diào)控細(xì)胞炎癥反應(yīng)，對阿爾茨海默病起到一定的治療作用。此外，花青素具有一定的抑菌和保鮮作用，特別是對于金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、青霉菌等具有抑制作用，經(jīng)花青素處理過的植物的失重率和腐敗率均有所下降。

花青素的穩(wěn)定性較差，易受溫度、pH、金屬離子等各種理化因素影響。高溫能夠破壞花青素的穩(wěn)定性。草莓溫度高于60 ℃、馬鈴薯溫度高于80 ℃時，花青素穩(wěn)定性明顯下降。不同金屬離子對于花青素的影響程度不同。張艷暉團(tuán)隊在對紫色番茄花青素穩(wěn)定性進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，受測的金屬離子中Mg2+、Ca2+、Al3+、Na+、Mn2+與花青素穩(wěn)定性呈正相關(guān)關(guān)系，而Zn2+、Cu2+與花青素穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。pH對于花青素的穩(wěn)定性也有一定的影響。張海霞等研究表明，紫色馬鈴薯花青素在pH為2.0和3.6時穩(wěn)定性較好，pH為7.4時穩(wěn)定性最差。

本試驗以牡丹花青素為研究對象，探討pH、溫度和金屬離子對花青素穩(wěn)定性的影響，研究結(jié)果為牡丹花的深加工利用及花青素相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

一、材料與方法

（一）試驗材料

本試驗采用了“冠世墨玉”“貴妃插翠”“香玉”和“洛陽紅”四個牡丹品種。牡丹花采自河南省洛陽市牡丹研究院農(nóng)場中。

（二） 牡丹花色的分析

對采摘的牡丹花朵進(jìn)行拍照，隨后將樣品帶到顯微鏡室，分別在花瓣以及色斑處做表皮細(xì)胞玻片，在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察并拍照。

（三）牡丹花青素和類黃酮的提取與測定

取不同品種的牡丹花，將花瓣和色斑用剪刀分離，用電子天平分別取1 g置于冷藏過的研缽中;配置100 ml的酸性甲醇提取液（甲醇：蒸餾水：濃鹽酸=70：29.9：0.1）;取6 ml提取液加入研缽中，快速研磨至糊狀并倒入離心管中，12000 rpm離心5 min，取上清液即為總黃酮溶液;用紫外可見分光光度計測530 nm和350 nm的吸光值作為花青素和類黃酮相對含量。

（四）不同pH提取液萃取總黃酮

用酸度計檢測配制好的酸性甲醇溶液的初始pH，并逐滴滴加配置好的NaOH溶液，分別配置pH 2～10的提取液。取“洛陽紅”的花瓣做材料，在不同pH的提取液中萃取花瓣中的總黃酮。將獲得的總黃酮溶液置于4 ℃冰箱中，48小時后采用紫外分光光度計法測定花青素含量。

（五）不同溫度處理花青素萃取液

將pH為2、5、9的牡丹花青素提取液分別置于23℃、50 ℃和80 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中，每隔四小時取出樣品進(jìn)行對照拍照，觀察顏色變化;48小時后采用紫外可見分光光度計法測定花青素含量。

（六）不同金屬離子處理花青素萃取液

取“貴妃插翠”牡丹花的花青素萃取液，分別加入一定量含有Cu2+和Fe2+的溶液。兩種金屬離子濃度梯度設(shè)置為0.1 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L、0.7 g/L。不同處理的花青素萃取液放在4 ℃冰箱中，觀察顏色變化，48小時后采用紫外可見分光光度計測定花青素含量。

二、試驗結(jié)果

（一）牡丹的花色分析

4個品種牡丹花朵的直徑相差不大，大約在11～13 cm之間，顏色分別為為白色，粉色，紅色和黑色。我們對牡丹花的表皮細(xì)胞進(jìn)行了觀察，“香玉”的表皮細(xì)胞中幾乎看不到色素，“貴妃插翠”細(xì)胞中色素含量較少，“冠世墨玉”細(xì)胞中色素含量最多。

（二）花青素和類黃酮的含量分析

由圖1可以看出，4個牡丹品種花青素和類黃酮的含量各不相同。“香玉”中未檢測到花青素和類黃酮，其余三個品種中類黃酮含量差異不大。4個品種中花青素含量差異顯著，“冠世墨玉”含量最高，“洛陽紅”次之，“貴妃插翠”最低。由于“洛陽紅”和“冠世墨玉”含有色斑，我們對斑中的花青素和總黃酮也進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，“冠世墨玉”色斑中花青素含量高于“洛陽紅”。

（三）pH對花青素穩(wěn)定性的影響

不同pH的研磨液提取出的“洛陽紅”花青素顏色深淺有所不同。在pH=2時，花青素的顏色最紅，48小時后顏色沒有明顯的變化。而pH>3時，顏色變成粉紅色，48小時后顏色變?yōu)榈凵?。由圖2可以看出，花青素穩(wěn)定性受pH的影響。提取液pH為2～7時，花青素的含量逐漸下降;pH為7時，花青素的含量最低;pH為7～10時，花青素的含量逐漸升高。

（四）溫度對花青素穩(wěn)定性的影響

在不同pH條件下，溫度對花青素穩(wěn)定性的影響如下：在pH為2和9的條件下，花青素含量隨著溫度的升高呈下降趨勢。pH為5的條件下，23℃和50℃處理后花青素含量無明顯變化，但是大于50℃處理后花青素含量降低。

（五） Fe2+和Cu2+ 對花青素穩(wěn)定性的影響

取“貴妃插翠”的花青素提取液，分別加入Cu2+ 和Fe2+濃度為0.1 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L、0.7 g/L的溶液。結(jié)果表明，在相同的條件下，隨著金屬離子濃度的升高，花青素提取液的顏色會變淺一些，花青素的含量也呈微弱下降趨勢。

三、討論

通過對4種不同花色的牡丹分析發(fā)現(xiàn)，顏色越深的牡丹花內(nèi)色素含量越高，而且?guī)в猩叩幕ò暝谏咛幍纳睾恳话惚绕渌胤蕉?。通過觀察表皮玻片可以看出，大多數(shù)品種的牡丹花，色斑處的色素主要集中于上表皮細(xì)胞之中，下表皮細(xì)胞多數(shù)都沒有顏色。不同的pH和溫度條件下，牡丹花青素的穩(wěn)定性不同。在低的pH下，牡丹花青素的穩(wěn)定性比較好;當(dāng)pH大于3時，牡丹花青素的穩(wěn)定性會逐漸降低;在pH為 5～8時，牡丹花青素的穩(wěn)定性最差。

溫度對牡丹花青素穩(wěn)定性的影響在超過50 ℃之后比較明顯。這說明當(dāng)溫度高于50 ℃時，牡丹花青素的穩(wěn)定性會受到一定的影響，溫度越高所受到的影響越大。選取的兩種金屬離子中，F(xiàn)e2+對牡丹花青素穩(wěn)定性的影響比較大，而且和濃度有關(guān)系，濃度越高對花青素的穩(wěn)定性影響越大。Cu2+對牡丹花青素穩(wěn)定性的影響稍微小一些，并且Cu2+的濃度對花青素穩(wěn)定性的影響不大。

基金項目：河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院青年骨干教師培養(yǎng)計劃項目

（責(zé)任編輯? ?劉沛儒）