利文斯頓雛菊花色素成分及其穩(wěn)定性分析

利文斯頓雛菊花色素成分及其穩(wěn)定性分析

梨花是一種水生百合屬植物，屬潘木科中花。在南非地區(qū)，它以其豐富而鮮艷的顏色被廣泛使用?；ㄉ菦Q定花卉觀賞價(jià)值的一個(gè)重要因素,花色素是花色形成的物質(zhì)基礎(chǔ),因此分析花瓣中色素的成分對(duì)于探討花色形成機(jī)理及分子育種具有重要意義。決定花卉顏色的物質(zhì)主要有類黃酮、類胡蘿卜素、生物堿共3大類色素,目前有關(guān)花色素的研究主要集中在花色素的提取及其穩(wěn)定性方面,且在小蒼蘭、臘梅、高山杜鵑、金盞菊、菊花、向日葵、扶桑、紫花地丁等植物中已有報(bào)道,但有關(guān)利文斯頓雛菊花色素的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。為此,本研究參考傳統(tǒng)花色素的研究方法,提取了利文斯頓雛菊8個(gè)品系的花色素,初步確定了其花色素的種類,并探討了溫度和光照對(duì)其花色素穩(wěn)定性的影響,以期為草花花色形成機(jī)理及育種研究提供參考。1材料和方法1.1用于不同品系的制備供試?yán)乃诡D雛菊為2006年從加拿大溫哥華引進(jìn),經(jīng)過(guò)2年栽培后,已經(jīng)基本適應(yīng)本地氣候,其共有8個(gè)品系,分別為白色品系、橙色品系、粉紅內(nèi)白品系、粉紅內(nèi)黃品系、玫紅內(nèi)白品系、玫紅內(nèi)黃品系、黃色品系和西瓜紅色品系,將這8個(gè)品系種植于西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi),在盛花期,于早晨剪取各品系剛盛開(kāi)的花朵,放入封口袋,帶回實(shí)驗(yàn)室后置于-70℃保存?zhèn)溆谩?.2方法1.2.1鹽酸甲醇提取液制備取各品系花瓣2g放入液氮中迅速研磨,加入20mL體積分?jǐn)?shù)1%鹽酸甲醇溶液后,于4℃下避光浸提12h,將提取液用0.45μm有機(jī)濾膜過(guò)濾定容至25mL,過(guò)濾液于-20℃保存。1.2.2提取液的制備取各品系新鮮舌狀花瓣0.2g,分別放入5mL石油醚、體積分?jǐn)?shù)10%鹽酸以及30%氨水中,迅速研磨成勻漿,過(guò)濾,以潘通國(guó)際通用C/U色卡作參考,對(duì)提取液進(jìn)行特征顏色反應(yīng)。1.2.3素-蘇-酸縮合反應(yīng)取2mL1.2.1節(jié)制備的各品系的色素提取液,分別與鹽酸-鋅粉、鹽酸-鎂粉、硼氫化鈉、氯化鋁、氯化鐵、醋酸鉛、硼酸、碳酸鈉和濃硫酸等9種化合物進(jìn)行顯色反應(yīng)。1.2.4特征吸收峰的測(cè)定以體積分?jǐn)?shù)1%鹽酸甲醇溶液為空白,分別取1.2.1節(jié)制備的8個(gè)品系的色素提取液1mL,稀釋20倍后,利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行掃描,測(cè)定各品系花色素在200～800nm內(nèi)的特征吸收峰。1.2.5溫度和光對(duì)花色素穩(wěn)定性的影響(1)溫度對(duì)吸光度的影響取1.2.1節(jié)制備的各品系的花色素提取液2mL,稀釋20倍后分別于30,40,60,80和100℃下放置30min,冷卻至室溫后在530nm處測(cè)定其吸光度。每個(gè)樣品重復(fù)3次,結(jié)果取平均值。(2)燈光對(duì)測(cè)定取1.2.1節(jié)制備的各品系的色素提取液2mL,稀釋20倍后分別置于200lx燈光照射和暗室內(nèi),并在0,2,4,6,8,10d時(shí)取樣,于530nm處測(cè)定其吸光度。2結(jié)果與分析2.1花色素中黃酮類化合物對(duì)利文斯頓雛菊8個(gè)品系花色素成分進(jìn)行定性分析,結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn),利文斯頓雛菊8個(gè)品系在石油醚中均表現(xiàn)為無(wú)色,說(shuō)明其花色素中均不含類胡蘿卜素。在花色素與鹽酸的反應(yīng)中,玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系顯示不同程度的紅色,說(shuō)明這3個(gè)品系的花色素中均含花色素苷;其余5個(gè)品系均顯示不同程度的黃色,說(shuō)明其花色素中含黃酮類化合物。在花色素與氨水的反應(yīng)中,8個(gè)花色品系均呈現(xiàn)不同程度的黃色,而未出現(xiàn)橙紅色或紅色,說(shuō)明利文斯頓雛菊花色素中可能含黃酮、黃酮醇類和查耳酮類物質(zhì),但不含橙酮。2.2化合物顯色反應(yīng)將利文斯頓雛菊8個(gè)品系的花色素提取液分別與鹽酸-鋅粉、鹽酸-鎂粉、硼氫化鈉、氯化鋁、氯化鐵、醋酸鉛、硼酸、碳酸鈉和濃硫酸等9種化合物進(jìn)行顯色反應(yīng),結(jié)果見(jiàn)表2。(1)玫紅內(nèi)黃品及紅色素苷類物在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,玫紅內(nèi)白品系和玫紅內(nèi)黃品系呈現(xiàn)紫紅色,其他6個(gè)品系均呈現(xiàn)無(wú)色,表明前2個(gè)品系的花色素中可能含二氫黃酮類物質(zhì)和花色素苷,且色素的C3位可能連有羥基。(2)黃酮的花色素在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,白色、粉紅內(nèi)白、粉紅內(nèi)黃和黃色4個(gè)品系均呈無(wú)色,說(shuō)明其花色素中可能含有查耳酮、橙酮或兒茶素;其他4個(gè)品系均呈現(xiàn)不同程度的紅色,說(shuō)明其花色素中可能含黃酮、二氫黃酮、花色素苷及異黃酮。(3)利文斯頓幼菊主要成分的變化此反應(yīng)是鑒別二氫黃酮專屬性的較好的還原反應(yīng),只有二氫黃酮和二氫黃酮醇類物質(zhì)能被還原。在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,粉紅內(nèi)黃品系和玫紅內(nèi)黃品系呈現(xiàn)紅色,表明其花色素中含二氫黃酮類化合物;橙色品系和西瓜紅色品系呈現(xiàn)黃色,其他4個(gè)品系均呈現(xiàn)無(wú)色,表明其花色素中不含二氫黃酮或二氫黃酮醇。(4)黃、西瓜紅色中花色素苷的變化在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系呈現(xiàn)出不同程度的紅色,說(shuō)明其花色素中含花色素苷;其他5個(gè)品系呈現(xiàn)出不同程度的黃色,表明其花色素中含黃酮類化合物。(5)氯化鐵反應(yīng)8個(gè)花色品系均呈現(xiàn)不同程度的黃色,說(shuō)明利文斯頓雛菊花色素分子中不含酚羥基。(6)利文斯頓兩種植物花色素的合成在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系出現(xiàn)了黃綠色沉淀,白色品系出現(xiàn)了白色沉淀,其他4個(gè)品系均出現(xiàn)了不同程度的紅色沉淀,說(shuō)明利文斯頓雛菊花色素中不含查耳酮和橙酮,但玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系花色素中含花色素苷,且所含的黃酮類化合物中可能具有鄰二酚羥基,還可能兼有3-羥基、4-酮基或5-羥基結(jié)構(gòu)。(7)金銀花內(nèi)黃的花色素在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,白色、粉紅內(nèi)白、粉紅內(nèi)黃和黃色4個(gè)品系均呈現(xiàn)無(wú)色,表明其花色素中可能不含5-羥基;其他4個(gè)品系均出現(xiàn)不同程度的紅色,表明其花色素中可能具有5-羥基黃酮。(8)游離羥基的黃酮醇或二氫黃酮8個(gè)花色品系均呈現(xiàn)為黃色,說(shuō)明利文斯頓雛菊花色素可能為C3位有游離羥基的黃酮醇或二氫黃酮。向反應(yīng)液中通入空氣0.5h后,粉紅內(nèi)黃和玫紅內(nèi)黃2個(gè)品系黃色變深,并出現(xiàn)纖維狀物質(zhì),其他6個(gè)品系顏色無(wú)變化,表明粉紅內(nèi)黃品系和玫紅內(nèi)黃品系花色素中含二氫黃酮醇。(9)花色素苷及其應(yīng)用在利文斯頓雛菊的8個(gè)品系中,玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系呈橙黃色,說(shuō)明其花色素中含花色素苷;其他5個(gè)品系均呈現(xiàn)不同程度的黃色,表明其花色素中可能含黃酮或黃酮醇,反應(yīng)液經(jīng)沸水浴后顏色無(wú)變化,說(shuō)明不含查耳酮和橙酮,但可能含異黃酮。2.3花色素中含黃酮的品種表3顯示,不同品系花色素在紫外波段均有多個(gè)吸收峰;分析這些峰值可知,利文斯頓雛菊花色素中含黃酮,可能含異黃酮、二氫黃酮和二氫黃酮醇,但不含查耳酮和橙酮。玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系在540nm附近均有1個(gè)吸收峰,說(shuō)明這3個(gè)品系的花色素中含花色素苷;在300～360nm處也有吸收峰,說(shuō)明其花色素苷中有?；鶊F(tuán)存在。2.4溫度和光對(duì)萊文斯頓黎明菊花色素穩(wěn)定性的影響2.4.1高溫對(duì)花色素苷合成的影響由圖1可見(jiàn),隨著溫度的升高,利文斯頓雛菊8個(gè)品系花色素提取液的吸光度均呈逐漸下降趨勢(shì),且60～80℃時(shí)的下降趨勢(shì)最為明顯,其中以玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系的下降幅度相對(duì)較大,說(shuō)明利文斯頓雛菊花色素對(duì)高溫的耐受有限,溫度過(guò)高會(huì)影響花色素苷與輔色素的共色作用,并可能有使花色素苷轉(zhuǎn)化為無(wú)色查耳酮的趨向,因此應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間60℃以上高溫加熱。2.4.2燈光對(duì)花色素穩(wěn)定性的影響由圖2可以看出,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),利文斯頓雛菊8個(gè)品系花色素吸光度在黑暗和燈光照射下均明顯下降,且燈光照射條件下的下降趨勢(shì)更明顯。0～4d時(shí),燈光照射條件下的花色素提取液吸光度呈急劇下降趨勢(shì),之后下降趨勢(shì)趨于平緩,至第10天時(shí)花色素幾乎呈現(xiàn)無(wú)色。置于暗室中的花色素提取液褪色相對(duì)較慢,前2d其吸光度下降緩慢,2～6d時(shí),急劇下降,之后下降趨勢(shì)趨于平緩。另外,由圖2還可以看出,不同品系花色素吸光度值的變化不同,玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系花色素中富含花色素苷,穩(wěn)定性較差,因此受光照和放置時(shí)間的影響也較大;其他5個(gè)品系因?yàn)椴缓蚝倭炕ㄉ剀?故受到的影響很小。3影響花色素苷穩(wěn)定性的因素類黃酮、類胡蘿卜素和生物堿是決定植物花色的3大類色素物質(zhì),類黃酮又可分為花色苷、黃酮、黃酮醇和黃烷酮等,其中的花色苷即花色素苷,由花色素和糖組成,可以控制花的粉紅、紅、藍(lán)、紫和紅紫等色;黃酮和黃酮醇為黃色或無(wú)色;橙酮和查爾酮常同時(shí)出現(xiàn)在同一花瓣中且表現(xiàn)為深黃色。類胡蘿卜素是胡蘿卜素和葉黃素的統(tǒng)稱,表現(xiàn)為黃、橙、紅和紫等色。生物堿是含負(fù)氧化態(tài)氮原子的環(huán)狀有機(jī)物,是氨基酸的次生代謝產(chǎn)物。定性分析結(jié)果表明,利文斯頓雛菊的花色素中主要含黃酮類物質(zhì),不含類胡蘿卜素。不同色素種類及其含量的時(shí)空組合最終決定花色,不同色素又以不同的形式和含量存在于花瓣上,且哪種色素含量越高,花瓣顏色越向該色偏移,其他色素起調(diào)節(jié)作用,但花色與花瓣所含色素的顏色并不完全相同。與此同時(shí),結(jié)構(gòu)不同的花色素會(huì)產(chǎn)生共色作用,從而使花色素有不同的顏色表達(dá),即花瓣中花色素呈現(xiàn)的顏色會(huì)因受到其他色素的影響而發(fā)生改變。在本試驗(yàn)中,這些影響因子均有所表現(xiàn)。玫紅內(nèi)白、玫紅內(nèi)黃和西瓜紅色3個(gè)品系的花色均含花色素苷;粉紅內(nèi)白和粉紅內(nèi)黃品系雖都表現(xiàn)為粉紅色,但其花色素中并不含花色素苷,同時(shí)這2個(gè)品系雖然花型和花色相似,其花色素成分卻有很大的區(qū)別;玫紅內(nèi)白和玫紅內(nèi)黃2個(gè)品系的花色不同,但其花色素成分卻相同。這些結(jié)果表明,花色的遺傳效應(yīng)不是簡(jiǎn)單的加和效應(yīng),而是受很多因素的影響。不同的色素其穩(wěn)定性不同,如月季花、紫茉莉等的紅色素極易被提取,但是在放置過(guò)程中,其原來(lái)深重的顏色又會(huì)逐漸變淺;富含黃色素的蒲公英花和黃色雛菊的黃色素具有相當(dāng)強(qiáng)的穩(wěn)定性,即使長(zhǎng)期放置于陽(yáng)光下,其色澤的變化也很小,在加入大量酸、堿溶液后,它仍舊可以保持自身的顏色?；ㄉ剀帐翘烊划a(chǎn)物中性質(zhì)不穩(wěn)定的一類化合物,不同的植物受光、溫度、激素、糖、金屬離子等因素的影響不同,體內(nèi)花色素苷的穩(wěn)定性也有所差別。在自然條件下,溫度和光照是花色形成最敏感的因子,本研究分析了離體條件下溫度和光照對(duì)利文斯頓雛菊花色素穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表