4種姜荷花苞片色素成分特征分析

林榕燕 孔蘭 葉秀仙 林兵 鐘淮欽

摘 要：為了解姜荷花苞片顏色多樣性及其色素成分，對4種姜荷花在顏色表現(xiàn)有差異性的上、下部苞片進行了色素成分的初步分析。通過顯色反應(yīng)、黃酮類化合物特征顏色反應(yīng)和紫外

可見光譜掃描，分析了4種姜荷花不同苞片中的色素組成。結(jié)果表明：紅火炬上苞片、金鑾紅上苞片所含色素主要為黃酮和花色素苷；紅火炬下苞片、多東上苞片所含色素主要為二氫黃酮（醇）和花色素苷；黃色夢幻上苞片和下苞片所含色素主要為黃酮和葉綠素；多東下苞片、金鑾紅下苞片所含色素主要為異黃酮、花色素苷和葉綠素。研究結(jié)果說明了姜荷花不同色系苞片的色素成分存在明顯差異，紅色系苞片所含的主要色素成分為花色素苷和其他黃酮類化合物；黃綠色系和雜色系苞片的主要呈色色素為黃酮類化合物和葉綠素。

關(guān)鍵詞：姜荷花；苞片；顏色反應(yīng)；色素成分

中圖分類號：S 682.2? ?文獻標(biāo)志碼：A? ?文章編號：0253-2301（2023）02-0050-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.02.008

Abstract： In order to understand the color diversity and pigment components of the bracts of Curcuma alismatifolia， the pigment components of the upper and lower bracts of four kinds of Curcuma alismatifolia with different color performance were analyzed. The pigment compositions in different bracts of four kinds of Curcuma alismatifolia were analyzed by using the color reaction， feature color reaction of flavonoid compounds and UVvisible spectrum scanning. The results showed that the pigments contained in the upper bracts of Honghuoju and Jinluanhong were mainly flavonoids and anthocyanins; the pigments contained in the lower bracts of Honghuoju and the upper bracts of Duodong were mainly dihydroflavone （alcohol） and anthocyanin; the pigments contained in the lower bracts of Duodong and Jinluanhong were mainly isoflavones， anthocyanins and chlorophyllin. The above results suggested that there were obvious differences in the pigment components of different colorseries bracts of Curcuma alismatifolia. The main pigment components of redseries bracts were anthocyanins and other flavonoid compounds. The main chromogenic pigment in the yellowgreen and mixed color bracts were flavonoids and chlorophyll.

Key words： Curcuma alismatifolia； Bract； Color reaction； Pigment composition

姜荷花Curcuma alismatifolia屬姜科姜黃屬多年生植物，是原產(chǎn)于泰國的熱帶球根花卉，其花色艷麗、花型獨特、花期長，兼具荷花和郁金香之美，又稱熱帶郁金香，是目前市場上較為流行的鮮切花和盆栽花卉[1]。近年來，學(xué)者們對姜荷花進行了廣泛的研究，但多集中于組織培養(yǎng)技術(shù)、栽培技術(shù)、抗性生理、園林應(yīng)用等方面[2-6]，有關(guān)苞片色素方面的研究主要集中在某個品種的花色素、類胡蘿卜素變化及呈色分子生物學(xué)[7-9]等方面，關(guān)于苞片色素種類分析的相關(guān)報道較少。

姜荷花的苞片分2種，上部苞片為不育苞片，色彩鮮艷且體積較大；下部苞片為可育苞片，小花著生在下部苞片中。苞片是姜荷花的主要觀賞部分之一，作為介于葉片和花器官的一種變態(tài)結(jié)構(gòu)，苞片的顏色與花色一樣變化多樣[10]。植物色彩表型呈現(xiàn)出各種各樣的顏色主要是由色素成分調(diào)控[11]，因此研究苞片中含有的色素成分對于研究姜荷花苞片顏色多樣性具有重要意義。為此，本研究以紅火炬、多東、黃色夢幻及金鑾紅4個品種為材料，通過色素的特征顏色反應(yīng)和紫外-可見光譜分析，對其上部苞片和下部苞片的色素種類進行測定分析，以期為姜荷花苞片顏色多樣性和形成機理研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以漳州市金鑾園藝有限公司種植的4個姜荷花品種紅火炬、多東、黃色夢幻及金鑾紅為材料（圖1），分別采集各品種的上部苞片和下部苞片，其中紅火炬上苞片（深紫紅）、紅火炬下苞片（深紅色）、多東上苞片（淺粉紅色）和金鑾紅上苞片（紫紅色）為紅色系、黃色夢幻上苞片（亮象牙色）、黃色夢幻下苞片（黃綠色）和金鑾紅下部苞片（綠色）為黃綠色系、多東下苞片（淺粉紅色帶黃綠色斑塊）為雜色系。

1.2 姜荷花苞片色素的石油醚、鹽酸和氨水測試

分別取供試材料0.1 g，加入液氮，迅速研磨成粉末，然后轉(zhuǎn)入10 mL 離心管中，分別加石油醚、10%鹽酸和30%氨水各5 mL，過濾后，經(jīng)5000 r·min-1離心10 min后取上清液，觀察上清液顏色并記錄。

1.3 姜荷花苞片黃酮類化合物的定性測定

取供試材料0.5 g，于液氮中迅速研磨成粉末，加入1.0%鹽酸甲醇20 mL， 4℃下避光靜置提取48 h，取上清液用濾紙粗濾，又經(jīng)微孔濾膜（0.45 μm）過濾，定容至25 mL，用于后續(xù)試驗。（1）濃鹽酸鋅粉反應(yīng)。加入少量鋅粉和10滴濃鹽酸，搖勻，靜置1 h。（2）濃鹽酸-鎂粉反應(yīng)。 加入少量鎂粉和5滴濃鹽酸，搖勻，靜置1 h。（3）三氯化鋁反應(yīng)。加入1.0% 三氯化鋁甲醇溶液1 mL，搖勻。（4）三氯化鐵反應(yīng)。加入5.0%三氯化鐵甲醇溶液1 mL，搖勻。（5）氨性氯化鍶反應(yīng)。加入10滴0.01 mol·L-1的氯化鍶甲醇溶液和10滴被氨水飽和的甲醇液溶液（甲醇10 mL，加氨水定容至25 mL），搖勻，靜置1 h。（6）硼酸反應(yīng)。加入10滴1.0%乙二酸溶液和2%硼酸溶液3 mL，搖勻。（7）濃硫酸反應(yīng)。加入濃硫酸1.5 mL，搖勻，再置沸水浴5 min。（8）堿性試劑反應(yīng)。加入5.0% 碳酸鈉溶液3 mL，搖勻，密閉靜置30 min，然后再通空氣10 min。（9）醋酸鉛反應(yīng)。加入1.0% 醋酸鉛溶液2 mL，搖勻，靜置2 h。

1.4 色素的紫外可見光譜分析

取供試材料0.5 g，采用80%丙酮提取，經(jīng)微孔濾膜（0.45 μm）過濾后，定容至25 mL，利用紫外-可見分光光度計在200～700 nm范圍內(nèi)掃描。另取適量1.3中的1.0%鹽酸甲醇提取液，以1.0%鹽酸甲醇為空白，利用紫外可見光光度計在200～700 nm波長范圍內(nèi)進行掃描。

2 結(jié)果與分析

2.1 姜荷花苞片色素的特征顏色反應(yīng)分析

由表1可知，在10%鹽酸測試中，多東上苞片、多東下苞片、金鑾紅上苞片、金鑾紅下苞片提取液出現(xiàn)淡粉色和紫紅色，說明花色素含量較低；紅火炬上苞片和紅火炬下苞片提取液中表現(xiàn)出紅色，說明花色素含量較高；黃色夢幻上苞片和黃色夢幻下苞片提取液中出現(xiàn)淡黃色或無色，說明花色素含量極低或是不含花色素。在石油醚測試中，所有的苞片都呈無色，說明類胡蘿卜素的含量極少或是不含類胡蘿卜素。在30%氨水測試中，所有的苞片均表現(xiàn)了程度不同的黃綠色，說明這些樣品中不僅含有黃酮類化合物，還含有葉綠素，且含量存在差異。而供試樣品在氨水測試中均不表現(xiàn)橙紅色或紅色，則反映姜荷花苞片色素不含橙酮[12]。

2.2 姜荷花苞片黃酮類化合物的特征顏色反應(yīng)分析

2.2.1 濃鹽酸一鋅粉反應(yīng) 姜荷花8份苞片均呈現(xiàn)不同程度的紫紅色（表2），說明姜荷花苞片可能含有黃酮、黃酮醇、二氫黃酮或二氫黃酮醇類化合物[13]。

2.2.2 濃鹽酸一鎂粉反應(yīng) 黃色夢幻下苞片呈現(xiàn)無色（表2），可能含有查耳酮、兒茶素；其他供試樣品均呈現(xiàn)不同程度的紫紅色（表2），意味著姜荷花苞片可能含黃酮、黃酮醇、二氫黃酮醇、二氫黃酮或花色素苷類化合物[13]。

2.2.3 三氯化鋁反應(yīng) 黃綠色系的3個材料呈現(xiàn)不同程度的黃色，紅色系的5個材料呈現(xiàn)不同程度的紫紅色（表2），說明黃綠色系苞片色素含有黃酮類化合物，紅色系苞片色素含有花色素苷[14-15]。

2.2.4 三氯化鐵反應(yīng) 供試的8份姜荷花苞片均呈現(xiàn)不同程度的黃色或橙黃色（表2），說明姜荷花苞片所含的黃酮類化合物中不含酚羥基[14-15]。

2.2.5 氨性氯化鍶反應(yīng) 供試的8份姜荷花苞片均出現(xiàn)黑色或略帶黑色的沉淀（表2），證實色素具備鄰二酚羥基結(jié)構(gòu)，并且意味著色素可能具備3′，4′，5′三羥基[16]。

2.2.6 硼酸反應(yīng) 黃色夢幻上苞片、黃色夢幻下苞片和金鑾紅下苞片呈現(xiàn)淡黃色（表2），說明色素分子中含有C5OH結(jié)構(gòu)[14-15]。

2.2.7 濃硫酸反應(yīng) 紅火炬上苞片和紅火炬下苞片出現(xiàn)不同程度的紅色（表2），可能含有花色素；其他供試材料出現(xiàn)不同程度的褐色（表2），意味著可能含有黃酮或黃酮醇化合物。

2.2.8 堿性試劑反應(yīng) 紅火炬下苞片出現(xiàn)紫褐色（表2），說明該苞片色素中可能含有鄰二酚羥基或3，4二羥基結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物；其他供試材料均呈現(xiàn)不同程度的黃色（表2），通空氣后顏色不變，證實色素不含查耳酮、黃酮醇。

2.2.9 醋酸鉛反應(yīng) 多東下苞片、黃色夢幻下苞片、金鑾紅下苞片產(chǎn)生黃色沉淀（表2），表明這3個苞片色素不含查耳酮、橙酮。

2.3 姜荷花苞片葉綠素、類胡蘿卜素、黃酮類化合物的鑒定

供試的8份材料中，有4份材料的80%丙酮提取液在663 nm處有吸收峰，意味著這4份材料，即多東下苞片 、黃色夢幻上苞片、黃色夢幻下苞片和金鑾紅下苞片含有葉綠素。供試的姜荷花苞片在類胡蘿卜素的特征吸收峰440 nm和470 nm處未見吸收峰，說明苞片中不含類胡蘿卜素。除黃色夢幻上苞片、黃色夢幻下苞片外，其余6份材料的1%鹽酸甲醇提取液在530 nm 附近有吸收峰，該處為花色素苷的特征峰[17]；8份姜荷花苞片的1%鹽酸甲醇提取液在320 nm 和 265 nm 附近均有1個或2個吸收峰，說明這幾份材料色素中含有非紅色的黃酮類化合物。

3 討論與結(jié)論

植物色素是植物花色、葉色、苞片顏色形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要包括葉綠素、類胡蘿卜素和類黃酮，其中類黃酮（黃酮類化合物），廣泛存在于植物體內(nèi)，有與黃色形成相關(guān)的黃酮、黃酮醇、異黃酮和查耳酮等；有與紅色、紫色和藍(lán)色等顏色形成相關(guān)的花色素及其苷元[18]。本研究的顯色反應(yīng)與紫外-可見光光譜分析表明，所有的苞片在石油醚測試中均呈無色，且無類胡蘿卜素的特征吸收峰，說明供試的8份姜荷花苞片都不含有類胡蘿卜素或是所含類胡蘿卜素含量極低，這與戴亮芳等[19]對白色、粉色、淺紅色和紫色杜鵑花色素的研究結(jié)論相同。結(jié)果還表明，黃綠色系苞片和雜色系苞片具有黃酮類化合物和葉綠素的特征峰，說明其主要的呈色色素為黃酮類化合物和葉綠素。紅色系的苞片具有花色素苷和黃酮類化合物的特征峰，說明其所含的主要色素成分為花色素苷和其他非紅色的黃酮類化合物。

黃酮類化合物在紫外光譜中有兩個主要的特征吸收帶，帶Ⅰ（300～400 nm）主要與肉桂酰生色團有關(guān)，帶Ⅱ（240～280 nm）主要與苯甲酰生色團有關(guān)，不同類型黃酮類化合物吸收帶的峰位、峰形和峰強度各不相同，因此可以根據(jù)紫外光譜獲得黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)類型[12]。本研究中紅火炬上苞片、黃色夢幻上苞片、黃色夢幻下苞片、金鑾紅上苞片的帶Ⅰ和帶Ⅱ峰強度均高且?guī)Б竦姆逦惶幱?50～280 nm，推測其色素中含有黃酮，不含黃酮醇、異黃酮、二氫黃酮（醇）、查耳酮、橙酮；紅火炬下苞片、多東上苞片、多東下苞片和金鑾紅下苞片表現(xiàn)為帶Ⅰ峰弱、帶Ⅱ峰強，其中紅火炬下苞片、多東上苞片帶Ⅱ的峰位處于275～295 nm，推測其色素中含有二氫黃酮（醇），多東下苞片和金鑾紅下苞片帶Ⅱ的峰位處于245～275 nm，推測其色素中含有異黃酮。結(jié)果還表明，姜荷花苞片顏色呈現(xiàn)不僅與黃酮類化合物的含量有關(guān)，還可能與其所帶的羥基數(shù)、羥基甲基化的程度等相關(guān)，如紅火炬下苞片色素中可能含有鄰二酚羥基或3，4二羥基結(jié)構(gòu)。

綜上所述，紅火炬上苞片、金鑾紅上苞片所含的主要色素為黃酮和花色素苷；紅火炬下苞片、多東上苞片所含的主要色素為二氫黃酮（醇）和花色素苷；黃色夢幻上苞片、黃色夢幻下苞片所含的主要色素為黃酮和葉綠素；多東下苞片和金鑾紅下苞片所含的主要色素為異黃酮、花色素苷和葉綠素。當(dāng)然，植物色彩的呈現(xiàn)除了與自身的色素成分有關(guān)外，還受到有機酸、細(xì)胞液pH值、外部環(huán)境因子等的影響[20-22]。因此，有關(guān)姜荷花苞片呈色的具體原因還需要進一步探究。本試驗主要通過顯色法、紫外-可見光譜分析法對姜荷花苞片所含色素種類進行了初步判定分析，研究結(jié)果為今后進一步分離鑒定姜荷花苞片色素成分奠定了基礎(chǔ)，后期將使用高效液相色譜法、核磁共振等技術(shù)手段對姜荷花苞片色素展開深入研究，為姜荷花苞片呈色機理和新品種選育提供技術(shù)支撐。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）