美女樱花色分光光度学检测

刘瀅

摘要：美女樱之所以会受到众多园林景观设计者的青睐，最重要的原因之一就是因为其色彩繁多且鲜艳夺目。本研究选用‘白色‘红色‘蓝色‘暗红色‘珊瑚红色‘间兰色‘艾利斯蓝色‘水粉色‘大花白色‘红橙色‘玫红色等11个花色品种作为试验材料，利紫外分光光度法，分析美女樱花瓣色素中的各主要成分以及呈色机理，有助于探索美女樱花色的形成机理，为今后进一步开展美女樱花色形成的分子机理研究奠定基础。

关键词：美女樱；花色

一、材料与方法

（一）试验材料

本试验供试材料为来自美国、荷兰以及沈阳农业大学的美女樱品种。

（二）试验方法

美女樱花的色素分析取24种不同花色单株美女樱的花冠，用打孔器（直径为0.5cm）在黄色花心以外的花冠上打出小圆片30片，计数后放入研钵中，加入15ml丙酮—无水乙醇（体积比为1： 2.5）溶液研磨。研磨液倒入具塞试管中静置沉淀。吸出上清液在15000m·s-2下离心20min，用双光束紫外可见分光光度计（型号TU-1900/TU-1901，北京普析通用仪器有限责任公司）在330-700 nm波长范围内对上清液进行光谱扫描，用丙酮—无水乙醇溶液校正基线。

向剩余的沉淀及约3mL丙酮—无水乙醇溶液中依次加5mL异辛烷、10ml水，振荡，观察水及异辛烷层颜色。水层在15 000m·s-2下离心20min， 用双光束紫外可见分光光度计（型号TU-1900/TU-1901，北京普析通用仪器有限责任公司）在330-700 nm波长范围内对上清液进行光谱扫描，用随行空白水层校正基线。

二、结果与分析

（一）美女樱花色素的紫外可见分光光谱学检测

美女樱所含花色素的性质及丙酮—乙醇提取液、水提取液光吸收分别见表1-1，图1-1，1-2。表1-1显示美女樱花色中含有脂溶性和水溶性两种色素。提取过程中丙酮—乙醇提取液颜色较深，几乎与花色接近，且呈色稳定，说明美女樱花色素中脂溶性花色素含量较多，而经过异辛烷完全萃取之后的水提取液颜色较浅，呈色也很稳定，说明水溶性色素含量相对较少。

图1-1和图1-2显示在可见光区域内，水提取液的吸收峰较丙酮-无水乙醇提取液的吸收峰向短波方向移动2.5-7.0nm，且对应的吸光度值显著降低。

根据物质呈色理论，物质呈现某种颜色是由于吸收了其互补色的原因。物质在溶液中的含量与吸光度成正比（同一波长、相同光程下），因此可以用吸光度表示物质的相对含量。而影响花色的物质为其内含的色素物质。因此可见美女樱花色中水溶性色素显著含量显著低于其脂溶性色素含量。充分说明脂溶性色素是其主要的显色色素。

Markham研究认为类黄酮的甲基化和糖基化均导致吸收峰向短波方向移动。增加B环羟基数，花色素λVmax偏向长波方向（天竺葵素、花青素和飞燕草素的λVmax分别为520、535和546 nm）且使花色趋蓝；花色素B环甲基化使其颜色偏红（李绍文，2001；赵昶灵，2005）.B环的一次芳香酰基化使其λVmax向长波方向移动约4 nm而更蓝，但花色苷的脂肪族酰化几乎不导致变色（张菊平等，2009）。由此可见，美女樱‘M8‘M13 所含脂溶性花色素在其水溶性花色素基础上多两次B环的芳香酰基化，‘M9 ‘BXM则多一次B环的芳香酰基化。‘M12‘M17‘M20的脂溶性花色素较之水溶性花色素B环羟基数增加。‘M16则只含有脂溶性的花色素飞燕草素（又名花翠素、翠雀素）。

同时由以上光谱图显示可将供试品种分为白色系（品種M1白色，M18大花白色）、红色系（M6红色，M12珊瑚红色，M17水粉色，M20橙红色，BXM玫红色）、紫色系（M8蓝色，M9暗红，M13间兰，M16艾利斯蓝色）。分别对该三组色系的光谱图进行分析检测（图1-3）：

（二）美女樱花朵中叶绿素的测定

所有品种的丙酮乙醇溶液在662nm和644nm处均吸收峰，这是叶绿素的特征吸收峰，这意味着这些品种花瓣中不含叶绿素。

（三）美女樱花朵中类胡萝卜素的测定

所有品种的丙酮乙醇溶液在类胡萝卜素的特征吸收峰440nm和470nm处均无吸收峰，再次证实了美女樱花瓣中不含脂溶性的类胡萝卜素。但其水提取液中‘M20除了在511nm处有吸收峰外，在431nm处还有一个较弱的吸收峰，因此推测其可能含有δ胡萝卜素（特征吸收峰：431，456，489nm），但却不具有类胡萝卜素所特有的“三指形”，也可能是提取液不同所致。（王海滨，2004）

（四）美女樱花朵中类黄酮的测定

菊花不同色系品种花色素的紫外光谱存在显著的差异。白色系品种‘M18所含的色素最为单一，只在330和270nm附近出现吸收峰，这是黄酮类化合物的特征吸收峰；红色系品种‘M6‘M12‘M17 ‘BXM在520、330、270nm附近均出现了吸收峰，这分别是天竺葵素（又名花葵素）和黄酮类化合物的特征吸收峰。

靛色系中品种‘M8‘M9 丙酮乙醇溶液 在535、333、270nm附近均出现了吸收峰，表明其可能含矢车菊素（又名花青素）和黄酮类化合物，也可能含有甜菜苷，而品种‘M13 丙酮乙醇溶液则在542nm、268nm、330nm附近均出现了吸收峰，其水溶液在535nm处出现吸收峰，表明其含有飞燕草素（又名花翠素、翠雀素）和黄酮类化合物，也可能还含有矢车菊素（又名花青素）或者甜菜苷。而橙色系品种‘M20的色素成分是最为复杂的，除了含有类胡萝卜素外，还含有天竺葵素（又名花葵素）和黄酮类化合物。

而白色系中‘M1‘M16 除了在330和270nm附近出现吸收峰外，分别在516.5nm、543nm出含有隐含的弱波峰，说明白色‘M1中含有天竺葵素（又名花葵素），而‘M16含有飞燕草素（又名花翠素、翠雀素），这与洪承裕（1996）的研究结论基本一致，但其只提出花翠素的合成基因F3?5?H基因在白色品系中有其表现，本研究表明天竺葵素（又名花葵素）在美女樱白色品系中也有所表现。至于其为何没有表现出天竺葵素（又名花葵素）所控制的转红色和飞燕草素（又名花翠素、翠雀素）所控制的紫红色（张菊平等，2009），洪承裕（1996）推测可能在后转译时期受到调控因子的抑制，才无法积累蓝色色素。此现象提供了有利于美女樱花色调控机制的研究。

（五）甜菜色素的测定

甜菜色素是一种水溶性含氮化合物，所以只需对上述水溶液进行检测。甜菜红素的可见光最大吸收波长因溶剂不同在535? 538nm之间波动，甜菜黄素的可见光最大吸收波长在465nm附近，因此甜菜色素的含量通常用538和465nm吸光度来计算。（王长泉，2006）检测发现只有‘M13的水溶性色素含有535nm的特征吸收峰。故排除‘M8‘M9含有甜菜苷的可能性。

甜菜苷和花青素具有相似的吸收光谱，但当用碱处理时，花青素变为蓝色，而甜菜昔变黄。（stafford，1994；王长泉等，2006），故再向‘M13的水溶性中滴入1N的NaOH溶液时溶液变为蓝色，可排除‘M13含有甜菜苷的可能性，说明‘M13中只含有燕草素（又名花翠素、翠雀素）、矢车菊素（又名花青素）和黄酮类化合物。再次印证了“甜菜素和花色素相互排斥，至今尚未发现在一种植物中同时存在这两种色素”（stafford，1994；王长泉等，2006）。

三、结论与讨论

分析表明美女樱脂溶性色素为其主要的显色色素，所有品种中均含有黄酮类化合物。除此之外，白色系中可能还含有天竺葵素（又名花葵素）或飞燕草素（又名花翠素、翠雀素）或者二者都不含；靛色系中的‘M8‘M9 含矢车菊素（又名花青素）而品种‘M13 飞燕草素（又名花翠素、翠雀素）、矢车菊素（又名花青素）；红色系中的‘M6‘M12‘M17 ‘BXM含天竺葵素（又名花葵素）；而橙色系品种‘M20的色素成分是最为复杂的，除了可能含有类胡萝卜素外，还含有天竺葵素（又名花葵素）和黄酮类化合物。

本研究已通过分光光度学检测初步判定出美女樱花瓣色素中含有的部分组分。今后可以通过红外光谱以及核磁共振等方法详细明确该类组分的结構信息，并利用HPLC-MS等方法检测出尚未明确的组分，进而了解不同颜色品种花瓣色素中组分的差异，明确不同品种花色差异的生化机理，这也有利于今后对花色素昔积累与花色素普合成相关基因表达进行综合分析，以期阐明美女樱花色形成机理。

参考文献：

[1]洪承裕. 美女樱花瓣中flavonoid 3?，5?- hydroxylase（F3?，5?H）基因之选择.

[2]李绍文.生态生物化学[M].北京：北京大学出版社， 2001：7-20.

[3]王海滨.类胡萝卜素的紫外可见光谱特性及其应用[J]. 武汉工业学院学报， 2004，23（4）：10-13.

[4]王长泉，等. 2006.植物甜菜素研究进展[J].植物学通报，23（3）：302-311.

[5]赵昶灵， 等.植物花色形成及其调控机理[J].植物学通报， 2005，22（1）：70-81.；

[6]张菊平，等.植物花色的表现机理[J].生物学通报，2009，44（1）：9-11

[7]Stafford H A.Anthocyanins and betalains：Evolution of the mutually exclusive Pathways[J].Plant Sci.1994.101：91-98.