有色稻抗氧化作用及其与花色苷和类黄酮含量的关系

陈萍萍 游月华 戴展峰 彭玉林 黄水明

(龙岩市农业科学研究所 福建龙岩 364000)

稻米自古以来就是亚洲人赖以生存的主要口粮，其含有蛋白质、氨基酸、纤维素、维生素等营养元素。富集花色苷的有色稻米因其含有丰富的花青素、黄酮、生物碱等生物活性物质，更具营养价值，也较普通稻米多了抗氧化、预防衰老的作用。红米和黑米不仅可以健脾胃、活血去瘀、改善缺铁性贫血等，还具有清除体内自由基、延缓衰老、降血脂、抗动脉硬化等功能［1-6］。孙玲等［7］研究表明，黑米的抗氧化性与黄酮及其种皮色素有关。种皮色素主要由花青素决定［8］。有色稻中花青素具有很强的抗氧化能力，能够抑制癌细胞转移，减少脂质过氧化物，提高肝脏中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性，降低高脂高胆固醇的主动脉脂质斑块面积，降低血清中谷胱甘肽和丙二醛的含量［9-13］。研究表明，稻米的花色苷含量与其抗氧化能力存在着显著的正相关关系［14］。因此，有望通过食用有色稻稻米来预防氧自由基引起的一些慢性疾病。有色稻具有特殊的营养和药用价值，随着人们对保健意识的提高和保健食品市场的不断拓展，对有色稻米的需求也在不断增加。然而，目前对有色稻育种工作开展很少，因此当务之急是开展有色稻资源收集，并对有色稻抗氧化作用进行深入研究，同时对高抗氧化作用的有色稻进行品种选育。

本研究通过对已育成有色稻资源的花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力、总抗氧化能力进行测定，比较分析有色稻种皮颜色差异与花色苷和类黄酮含量、抗氧化作用的相关性，以及抗氧化作用与花色苷和类黄酮含量之间的相关性，目的是从中筛选出高抗氧化作用的有色稻品种，以期为高抗氧化水稻遗传育种提供优异的种质资源。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料

以龙岩市农业科学研究所龙门基地育成的12份有色稻资源为试验材料，其中紫米6份，分别为岩紫181、岩紫183、岩紫185、岩紫186、岩紫188、岩紫189；黑米6 份，分别为岩黑180、岩黑183、岩黑186、岩黑187、岩黑188、岩黑189。

1.1.2 试剂盒

植物花色苷含量测定试剂盒、植物类黄酮含量试剂盒、羟自由基清除能力测定试剂盒、总抗氧化能力测定试剂盒由苏州科铭生物技术有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 试验材料处理

2018年6月将上述品种单株种植于龙岩市龙门基地，将收割晒干后的稻谷在室温下平衡脱水3个月，然后用糙米机脱壳，将有色稻稻米于60℃烘干至水分含量为（13±1）%，每个品种称取50 g 粉碎，待用。

1.2.2 花色苷含量的测定

1.2.2.1 样品处理

将各品种的稻米粉碎（40目），准确称取0.1 g，加入1 mL 提取液，充分匀浆后，转移到EP 管中，将提取液定容至1 mL，盖紧后于4℃浸提24 h，以8 000 g、常温离心10 min，取上清液待测。

1.2.2.2 测定方法

按苏州科铭生物技术有限公司植物花色苷含量测定试剂盒说明书进行，取样及测定均重复3次。

1.2.3 类黄酮含量的测定

1.2.3.1 样品处理

将各品种的稻米粉碎（40 目）后，准确称取0.02 g，加入2 mL 提取液，于60℃中提取2 h，以10 000 g、25℃离心10 min，取上清液待测。

1.2.3.2 测定方法

按苏州科铭生物技术有限公司植物类黄酮含量测定试剂盒说明书进行，取样及测定均重复3次。

1.2.4 羟自由基清除能力（SFRC）测定

1.2.4.1 样品处理

准确称取各种稻米粉0.1 g，加入1 mL 提取液进行冰浴匀浆；然后以10 000 g、4℃离心10 min，取上清液，置冰上待测。

1.2.4.2 测定方法

按苏州科铭生物技术有限公司羟自由基清除能力测定试剂盒说明书进行，取样及测定均重复3次。

1.2.5 总抗氧化能力（TAC）测定

1.2.5.1 样品处理

准确称取各种稻米粉0.1 g，加入提取液1 mL进行冰浴匀浆，然后以10 000 g、4℃离心10 min，取上清液，置冰上待测。

1.2.5.2 测定方法

按苏州科铭生物技术有限公司总抗氧化能力测定试剂盒说明书进行，取样及测定均重复3次。

1.2.6 统计分析

花色苷含量、类黄酮含量、羟自由清除能力和总抗氧化能力之间的相关分析采用相关系数法；采用SPSS10.0 软件包建立数据库，并进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 有色稻稻米颜色与花色苷、类黄酮含量和抗氧化作用的关系

花色苷为稳定状态下的花青素，直观表现在种皮颜色上。研究显示，花色苷含量越高其种皮颜色越深。本研究中，在12 份有色稻资源中（表1），岩黑188 花色苷含量最高，为1 839.81 μg/g，其类黄酮含量和羟自由基清除能力亦是最高，分别为11.19 μg/g 和65.57%；岩黑189 的总抗氧化能力最高，为748.38 μg/g；岩紫189 的花色苷含量最低，为137.39 μg/g，其类黄酮含量亦是最低，为2.15 μg/g；岩紫的186 羟自由基清除能力最低，为32.84%；岩紫188 的总抗氧化能力最低，为173.78 μg/g。有色稻品种之间的花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力与总抗氧化能力的差异达极显著水平（p＜0.01）。

表1 不同有色稻稻米花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力和总抗氧化能力

分析比较有色稻花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力和总抗氧化能力的变幅和变异系数，结果见表2。从表中可以看出，有色稻的变幅和变异系数最大，说明有色稻之间存在着基因型差异。将有色稻稻米按颜色深浅分为紫米和黑米2 个类型，花色苷含量以紫米品种的变异系数较大，黑米品种的变异系数最小；类黄酮含量、羟自由清除能力和总抗氧化能力亦是紫米品种的变异系数较大，黑米品种的变异系数最小。综上说明有色稻花色苷含量与水稻种皮颜色深浅之间存在正相关关系。

表2 有色稻品种花色苷、类黄酮、抗氧化作用的变幅和变异系数

进一步比较黑米与紫米之间花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力和总抗氧化能力的差异，结果见表3。分析结果表明，黑米的花色苷含量和类黄酮含量、羟自由基清除能力和总抗氧化能力均值高于紫米的，差异达到极显著水平（p＜0.01）。说明黑米的抗氧化作用明显优于紫米，水稻种皮的颜色深浅与抗氧化能力存在着正相关关系。

表3 黑米与紫米花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力、抗氧化作用的差异比较

2.2 有色稻花色苷和类黄酮含量与抗氧化能力的相关性

分别有色稻总抗氧化能力（TAC）、羟自由基清除能力（SFRC）与花色苷和类黄酮含量间的相互关系，结果见图1 和表4。由图1 可知，总抗氧化能力和羟自由基清除能力之间存在极显著的相关性（p＜0.01），表明用这两项抗氧化指标来评价有色稻的抗氧化作用，结果是一致的。

图1 总抗氧化能力与羟自由基清楚能力的关系

由表4可以看出，花色苷含量与类黄酮含量呈极显著正相关关系，相关系数r=0.997，相关系数达到了极显著水平，表明二者之间可能是协同表达关系，花色苷的含量情况可以反映类黄酮的含量情况。花色苷含量与羟自由基清除能力和总抗氧化能力存在着显著正相关关系，相关系数分别为r=0.946 和r=0.998；类黄酮含量与羟自由基清除能力和总抗氧化能力亦呈显著正相关关系，相关系数分别为r=0.963 和r=0.998。由此可知，有色稻中总抗氧化能力和羟自由基清除能力与花色苷和类黄酮含量之间存在极显著的相关性，相关系数均达到了极显著水平，表明有色稻的抗氧化作用与其中的花色苷和类黄酮含量存在显著相关性，即有色稻花色苷含量高的水稻品种其抗氧化能力也相对较高。

表4 花色苷和类黄酮含量、总抗氧化能力及抑制羟自由基能力的相关性

3 讨论与结论

本研究通过测定有色稻花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力和总抗氧化能力可知，黑米的花色苷含量极显著高于紫米，其羟自由基清除能力和总抗氧化能力亦强于紫米，差异达极显著水平。叶宁等［14］以124 份有色稻为研究材料测定有色稻品种中的花色苷含量，结果表明花色苷含量最高的3 个材料都是黑米。王诗文［8］对66 份有色稻花色苷含量的测定结果表明，黑米的花色苷含量均值最高，红米的花色苷含量次之，白米的花色苷含量均值最低。本研究发现，有色稻花色苷和类黄酮含量、羟自由基清除能力和总抗氧化能力变幅和变异系数较大，这种差异可能与基因遗传有关或是由不同的栽培条件引起。张名位等［15］采用分期播种法分析黑米的花色苷与抽穗灌浆期生态条件的关系，揭示了黑米的花色苷含量与其抽穗后30 d 的温度、湿度和日照之间的相关性。此外，张名位等［16］通过对242 个黑米品种抗氧化作用与黄酮和花色苷含量的相关性进行分析发现，黑米的羟自由清除能力和总抗氧化能力与花色苷含量存在极显著正相关，即种皮颜色越深的黑米品种抗氧化作用强。本研究中，有色稻资源花色苷和类黄酮含量与抗氧化能力的相关性分析表明，抗氧化能力与花色苷和类黄酮含量存在着显著相关性，即有色稻花色苷含量高的水稻品种其抗氧化能力也相对较高。因此，有色稻种皮颜色深浅与其花色苷含量、抗氧化能力呈正相关关系。

本研究表明，黑米的总抗氧化能力、羟自由基清除能力、花色苷和类黄酮含量总体高于紫米，差异达极显著水平，表明种皮颜色越深的有色稻品种，其花色苷含量越高、抗氧化能力越强。通过对有色稻花色苷和类黄酮含量与抗氧化能力的相关性进行分析可知，岩黑187、岩黑188、岩黑189 为具高抗氧化作用的有色稻品系，研究结果为高抗氧化有色稻新品种选育提供了理论依据和实践基础。进一步的研究，可以在有色稻新品种选育中采用复交或轮回的杂交育种方法，以种皮颜色作为主要目标，定向选择深色种皮的个体，结合抗氧化作用评价标准，获得高抗氧化作用的优良有色稻品种。