不同品种牡丹花色分析及花青素稳定性研究

洛阳师范学院生命科学学院 赵成银 郭晨利 刘沛华 邢佳佳

郑州海关技术中心 范一霖

河南农业职业学院 王煜

牡丹是原产于我国的芍药科落叶小灌木，其花朵大而艳丽，观赏价值较高，被誉为“国花”。牡丹在秦汉早期主要被用作药材，从隋唐时期开始进入宫廷被用于园林观赏，在北宋时期达到了园林观赏的历史高峰，然后逐渐在全国各地被广泛栽培。洛阳有“千年帝都，牡丹花城”的美誉，是中原牡丹的栽培中心。目前洛阳栽培的牡丹包含黄、白、粉、红、蓝、绿、紫、黑及复色等9 大色系，有10 种花型，共 1200 多个品种。牡丹花中花青素含量丰富，具有较高的食用价值和保健价值，市场上已推出茶、酒和美容用品等牡丹花加工产品。

花青素是自然界中广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属于类黄酮化合物。水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色主要与花青素的积累有关。研究表明：花青素对保持人体健康具有积极的作用，能够改善肝肾功能，抑制肝癌细胞的增殖并使其凋亡，调控细胞炎症反应，对阿尔茨海默症起到一定的治疗作用。此外，花青素具有一定的抑菌和保鲜作用，特别是对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、青霉菌等具有抑制作用，经花青素处理过的植物的失重率和腐败率均有所下降。

花青素的稳定性较差，易受温度、pH、金属离子等各种理化因素影响。高温能够破坏花青素的稳定性。草莓温度高于60 ℃、马铃薯温度高于80 ℃时，花青素稳定性明显下降。不同金属离子对于花青素的影响程度不同。张艳晖团队在对紫色番茄花青素稳定性进行分析后发现，受测的金属离子中Mg2+、Ca2+、Al3+、Na+、Mn2+与花青素稳定性呈正相关关系，而Zn2+、Cu2+与花青素稳定性呈负相关关系。pH 对于花青素的稳定性也有一定的影响。张海霞等研究表明，紫色马铃薯花青素在pH 为2.0 和3.6 时稳定性较好，pH 为7.4时稳定性最差。

本试验以牡丹花青素为研究对象，探讨pH、温度和金属离子对花青素稳定性的影响，研究结果为牡丹花的深加工利用及花青素相关产品的开发提供参考。

一、材料与方法

（一）试验材料

本试验采用了“冠世墨玉”“贵妃插翠”“香玉”和“洛阳红”四个牡丹品种。牡丹花采自河南省洛阳市牡丹研究院农场中。

（二）牡丹花色的分析

对采摘的牡丹花朵进行拍照，随后将样品带到显微镜室，分别在花瓣以及花斑处做表皮细胞玻片，在光学显微镜下进行观察并拍照。

（三）牡丹花青素和类黄酮的提取与测定

取不同品种的牡丹花，将花瓣和花斑用剪刀分离，用电子天平分别取1 g 置于冷藏过的研钵中；配置100 ml 的酸性甲醇提取液（甲醇：蒸馏水：浓盐酸=70：29.9：0.1）；取6 ml 提取液加入研钵中，快速研磨至糊状并倒入离心管中，12000 rpm 离心5 min，取上清液即为总黄酮溶液；用紫外可见分光光度计测530 nm和350 nm 的吸光值作为花青素和类黄酮相对含量。

（四）不同pH 提取液萃取总黄酮

用酸度计检测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，分别配置pH 2～10的提取液。取“洛阳红”的花瓣做材料，在不同pH 的提取液中萃取花瓣中的总黄酮。将获得的总黄酮溶液置于4 ℃冰箱中，48 小时后采用紫外分光光度计法测定花青素含量。

（五）不同温度处理花青素萃取液

将pH 为2、5、9 的牡丹花青素提取液分别置于23℃、50 ℃和80 ℃的电热鼓风干燥箱中，每隔四小时取出样品进行对照拍照，观察颜色变化；48 小时后采用紫外可见分光光度计法测定花青素含量。

（六）不同金属离子处理花青素萃取液

取“贵妃插翠”牡丹花的花青素萃取液，分别加入一定量含有Cu2+和Fe2+的溶液。两种金属离子浓度梯度设置为0.1 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L、0.7 g/L。不同处理的花青素萃取液放在4 ℃冰箱中，观察颜色变化，48 小时后采用紫外可见分光光度计测定花青素含量。

二、试验结果

（一）牡丹的花色分析

4 个品种牡丹花朵的直径相差不大，大约在11～13 cm 之间，颜色分别为为白色，粉色，红色和黑色。我们对牡丹花的表皮细胞进行了观察，“香玉”的表皮细胞中几乎看不到色素，“贵妃插翠”细胞中色素含量较少，“冠世墨玉”细胞中色素含量最多。

（二）花青素和类黄酮的含量分析

由图1 可以看出，4 个牡丹品种花青素和类黄酮的含量各不相同。“香玉”中未检测到花青素和类黄酮，其余三个品种中类黄酮含量差异不大。4 个品种中花青素含量差异显著，“冠世墨玉”含量最高，“洛阳红”次之，“贵妃插翠”最低。由于“洛阳红”和“冠世墨玉”含有色斑，我们对斑中的花青素和总黄酮也进行了分析，结果表明，“冠世墨玉”色斑中花青素含量高于“洛阳红”。

（三）pH 对花青素稳定性的影响

不同pH 的研磨液提取出的“洛阳红”花青素颜色深浅有所不同。在pH=2 时，花青素的颜色最红，48小时后颜色没有明显的变化。而pH ＞3 时，颜色变成粉红色，48 小时后颜色变为淡粉色。由图2 可以看出，花青素稳定性受pH 的影响。提取液pH 为2～7 时，花青素的含量逐渐下降；pH 为7 时，花青素的含量最低；pH 为7～10 时，花青素的含量逐渐升高。

（四）温度对花青素稳定性的影响

在不同pH 条件下，温度对花青素稳定性的影响如下：在pH 为2 和9 的条件下，花青素含量随着温度的升高呈下降趋势。pH 为5 的条件下，23℃和50℃处理后花青素含量无明显变化，但是大于50℃处理后花青素含量降低。

（五）Fe2+和Cu2+ 对花青素稳定性的影响

取“贵妃插翠”的花青素提取液，分别加入Cu2+和Fe2+浓度为0.1 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L、0.7 g/L 的溶液。结果表明，在相同的条件下，随着金属离子浓度的升高，花青素提取液的颜色会变浅一些，花青素的含量也呈微弱下降趋势。

三、讨论

通过对4 种不同花色的牡丹分析发现，颜色越深的牡丹花内色素含量越高，而且带有色斑的花瓣在色斑处的色素含量一般比其他地方多。通过观察表皮玻片可以看出，大多数品种的牡丹花，色斑处的色素主要集中于上表皮细胞之中，下表皮细胞多数都没有颜色。不同的pH 和温度条件下，牡丹花青素的稳定性不同。在低的pH 下，牡丹花青素的稳定性比较好；当pH 大于3 时，牡丹花青素的稳定性会逐渐降低；在pH 为 5～8 时，牡丹花青素的稳定性最差。

温度对牡丹花青素稳定性的影响在超过50 ℃之后比较明显。这说明当温度高于50 ℃时，牡丹花青素的稳定性会受到一定的影响，温度越高所受到的影响越大。选取的两种金属离子中，Fe2+对牡丹花青素稳定性的影响比较大，而且和浓度有关系，浓度越高对花青素的稳定性影响越大。Cu2+对牡丹花青素稳定性的影响稍微小一些，并且Cu2+的浓度对花青素稳定性的影响不大。