不同地区紫薯的花青素含量与体外抗氧化活性比较

张毅　钮福祥　孙健　徐飞　朱红　岳瑞雪

摘要：为研究不同生长环境对紫薯花青素含量和体外抗氧化活性的影响，分别选取同时在我国两大甘薯主产区山东省和湖北省种植的8个紫薯品种（系），测定其干物率、花青素含量和体外抗氧化能力，通过多重比较分析品种（系）和地区之间的差异。结果表明，2地区内参试样品间的干物率、花青素含量、总抗氧化能力和清除1，1-二苯基-2-三硝基苯肼 （1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，简称DPPH）自由基能力的差异均较大；山东地区种植的紫薯品种（系），除龙紫薯4号外，干物率极显著低于湖北地区种植的紫薯品种（系）（P<001）；山东地区种植的紫薯品种（系），除漯紫薯1号外，花青素含量显著或极显著高于湖北地区种植的紫薯品种（系）；总抗氧化能力和清除DPPH自由基能力与花青素含量呈极显著正相关关系（P<001）。

关键词：紫薯；花青素；抗氧化活性；干物率；多重比较

中图分类号： S53101文獻标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）21-0205-03

收稿日期：2017-01-16

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项资金（编号：CARS-10-B20）；江苏徐淮地区徐州农业科学研究所科研基金（编号：2015001）。

作者简介：张毅（1987—），男，江苏徐州人，助理研究员，从事紫薯产后加工研究。E-mail：zhangyijsnu@163com。

通信作者：钮福祥，研究员，主要从事甘薯深加工研究。Tel：（0516）82028150；E-mail：niufuxiang@sinacom。

紫薯（Ipomoea batatas L）属于璇花科一年生草本植物，富含的花青素具有着色、营养和保健等多重功能，是农业产业转型升级、结构调整的优势作物1]。紫薯的块根和茎叶中均含有花青素，尤其在块根中的含量非常高，是提取花青素的主要原料。国内一直在开展富含花青素紫薯品种的筛选培育工作，笔者所在研究所目前已经筛选出包括徐紫薯3号、徐紫薯6号和徐紫薯8号等数十个适合紫薯花青素加工的优良品种2-3]。

通过呼吸进入人类体内的氧，少部分没有燃尽会转变为活性氧，活性氧可与体内的不成对电子结合形成自由基。人体内的自由基既可以帮助传递维持生命的能量，也可被用来杀灭病菌和寄生虫，还能参与毒素排出，一定范围内的自由基含量对人体是有益的。但当自由基在体内超过一定量时，会造成脂类代谢紊乱，引起蛋白质变性和酶失活，致使基因突变和细胞衰老，诱发多种慢性疾病。

花青素，以C6-C3-C6作为基本骨架，具有2-苯基-苯并吡喃阳离子的典型结构，属类黄酮化合物。紫薯花青素具有抗氧化活性、抗炎活性、抗肿瘤活性及抑制肥胖等生物学作用4]，特别是对自由基及机体抗氧化防御系统有明显的生理效应。目前关于环境对紫薯花青素含量与体外抗氧化活性影响的研究较少，本研究以8个紫薯品种（系）为材料，分别在山东泗水和湖北红安2地种植收获后，测定样品的干物率、花青素含量、总抗氧化能力和清除DPPH自由基能力，分析比较地区内样品本身的差异和地区间的差异，以期为紫薯的育种、加工及综合利用提供理论依据。

1材料与方法

11试验材料

以8个紫薯品种（系）（南紫薯018、绵紫薯9号、济10216、济10270、烟紫薯3号、阜紫薯1号、漯紫薯1号、龙紫薯4号）为试验材料。

收获后的紫薯储存于14～16 ℃的甘薯库，1周内所有样品同时进行干物率测定和花青素提取。

12试验设计

试验于2016年在山东省泗水县中西部（11723°E，3566°N）和湖北省红安县西南部（11456°E，3106°N）进行。泗水县位于山东省中南部，属温带季风气候，年平均气温为140 ℃，平均降水量为650～800 mm，平均相对湿度为65%，主要土壤类型为棕壤和褐土。红安县位于湖北省东北部，属亚热带季风气候，年平均气温为157 ℃，平均降水量为 1 103～1 122 mm，平均相对湿度为77%，主要土壤类型为黄棕壤。试验田土壤肥力中等，以当地最适播期种植，生长期相同。

13测定指标与方法

干物率测定采用吕长文等的方法5]进行，将50 g薯块切成颗粒，105 ℃下杀青15 min，80 ℃烘至恒质量，精确称量干样。花青素含量测定采用pH值示差法6]，当pH值为10时，花色苷在530 nm处有最大吸收峰；而当pH值为45时，花色苷转变为无色查尔酮，在530 nm处无吸收峰，利用此特性分别测定在不同pH值下530、700 nm处的吸光度。总抗氧化能力的测定采用3价铁降低抗氧化能力（FRAP）法7]，按江苏苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒说明书进行检测。清除DPPH自由基能力的测定参照Sánchez -Moreno等的方法8]并稍作修改，清除DPPH自由基能力=D0-（D1-Ds）]D0×100%，其中D0为DPPH 单独时的吸光度；D1为DPPH 和提取物的吸光度；Ds为只有提取物的吸光度。

14统计分析

采用SPSS 180软件处理数据，以平均值±标准误差表示。采用LSD法进行多重比较和描述性统计；相关性检验采用皮尔森相关系数。

2结果与分析

21干物率

甘薯的品种差异是影响干物质积累的主要原因。甘薯干物质主要由淀粉、糖类、蛋白质、纤维素和花青素等组成，其中淀粉含量占45%～75%。由表1可知，不同品种（系）干物率存在差异，但总体上各紫薯品种（系）干物率都较高。8个紫薯品种（系）种植在山东地区时干物率平均为3227%，种植在湖北地区时干物率平均为3533%。除龙紫薯4外，湖北与山东紫薯样品干物率有极显著差异（P<001）。endprint

22花青素含量

紫薯除了含有普通甘薯的營养成分外，还富含大量的花青素。由表1可知，不同品种（系）中，山东泗水绵紫薯9号的紫薯花青素含量最高，为（7965±619） mg100 g，湖北红安漯紫薯1号最低，为（640±015） mg100 g，不同品种（系）间花青素含量有明显差异。目前研究表明，多种外界因素影响CM（25]紫薯花青素的积累，如光的强弱、光质和温度等9-10]。种处的多重比较指山东泗水和湖北红安相应指标的比较。表2同。

植在山东地区的8个品种（系）中，漯紫薯1号花青素含量与湖北地区的无显著差异，南紫薯018和龙紫薯4号与湖北地区的有显著性差异（P<005），其余5个品种（系）的花青素含量在地区间差异极显著（P<001）。总体上看，相同品种（系）的干物质积累量在湖北地区较多，花青素积累量反而较少，而山东地区干物质积累量较少，花青素积累量反而较多。

23总抗氧化能力

在酸性环境下，紫薯花青素还原Fe3+-三吡啶三吖嗪（Fe3+-TPTZ）产生蓝色的Fe2+-TPTZ，于593 nm波长处具有最大吸光度，检测蓝色物质的生成量可以反映其总抗氧化能力，总抗氧化能力越强，溶液颜色越深。由表2可知，2个地区紫薯品种（系）的总抗氧化能力差异较大。不同地区间，南紫薯018、烟紫薯3号、漯紫薯1号和龙紫薯4号有显著差异（P<005），绵紫薯9号、济10216、济10270和阜紫薯1号有极显著差异（P<001）。山东泗水地区的不同品种（系）中，漯紫薯1号总抗氧化能力最弱，绵紫薯9号总抗氧化能力最强；而湖北红安地区的不同品种（系）中，济10216总抗氧化能力最弱，绵紫薯9号总抗氧化能力最强。总体上，总抗氧化能力随花青素含量的升高而增强。

24清除DPPH自由基能力

DPPH是一种以氮为中心的稳定的自由基，DPPH甲醇溶液呈紫色，其浓度与517 nm波长处的吸光度呈线性关系。紫薯花青素可与DPPH自由基结合或发生替代，使溶液颜色变浅，清除自由基。由表2可知，相同地区不同品种（系）中，绵紫薯9号清除自由基率最高，在80%以上；漯紫薯1号最低，在30%左右。总体上，2个地区品种（系）清除DPPH自由基能力差异较大，南紫薯018和漯紫薯1号有显著差异（P<005），其余6种差异极显著（P<001）。

25各指标间的相关性

由表3可知，花青素含量和总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力呈极显著正相关关系（P<001）。不同品种（系）紫

薯体外抗氧化活性总体随花青素含量的升高而增强；相同品种（系）种植在山东地区的紫薯比湖北地区花青素积累多，总抗氧化能力和清除DPPH自由基能力也较强。

3结论与讨论

本研究发现，不同品种（系）紫薯干物率变异很大，干物率变幅为2983%～3887%，湖北地区干物率平均为3533%，高于山东地区的3227%。湖北地区漯紫薯1号花青素含量最低，为640 mg100 g；山东地区绵紫薯9号花青素含量最高，为7965 mg100 g；相同品种（系）种植在山东地区的花青素积累量均高于湖北地区。不同地区种植的8个紫薯品种（系）总抗氧化能力变幅为4178～11881 UmL，清除DPPH自由基能力变幅为2785%～8930%，花青素含量和总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力呈极显著正相关关系（P<001），紫薯花青素含量越高，体外抗氧化活性越强。蒋海伟等也证实，紫薯具有较强的抗氧化作用，并且紫薯中的总酚也提供了较强的体外抗氧化活性11]。

由于甘薯是一种块根类淀粉作物，干物率主要反映淀粉的积累情况12]。相同品种（系）湖北地区干物质积累高于山东地区，可能是因为种植地区栽培条件不同，湖北种植区为丘陵山地，山东种植地区为平原。储藏和加工过程块根中的淀粉会分解成还原糖，所以湖北地区的紫薯适合休闲食品的加工。

Wang等研究发现，紫薯中50种蛋白的表达与花青素的积累有关，在紫薯的块根中淀粉的分解有利于花青素的积累13]。本研究结果表明，相同品种（系）山东地区和湖北地区的花青素含量存在差异，可能与干物率的积累有关，山东地区紫薯花青素含量较高，这一品质有利于花青素的提取，但由于目前只有1年的数据，还需要进行连续几年的栽培种植和统计。

本研究从紫薯花青素的总抗氧化能力和清除DPPH自由基能力2个方面进行了探讨，进而对紫薯花青素的体外抗氧化活性进行较全面的评价。不同品种（系）在体外抗氧化中具有不同的总抗氧化能力和清除自由基的能力，并且随着花青素含量的增加而增强；相同品种（系）山东地区体外抗氧化作用均高于湖北地区，今后可从山东地区筛选高花青素紫薯品种（系），为抗氧化和防衰老的产品提供新的原料。

总体来说，山东和湖北2个地区种植紫薯的干物率、花青素含量和体外抗氧化能力具有差异。选育优良的紫薯品种（系）和适宜的推广种植产地，需要进行连续的种植和观察，研究不同外界因素对紫薯特性以及紫薯产量变化的影响也是今后的一个主要课题。

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