趙珊，席清清，李曦，雷欣宇，仲伶俐，黃世群，羅玲，郭靈安，周虹

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測試中心，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估試驗室(成都)，四川 成都，610066)

有色稻米是色素沉積在水稻種子的果皮、種皮或糊粉層內(nèi)形成的一種重要的特異水稻種質(zhì)資源，常見的有黑米、紅米和紫米?；ㄇ嗨貙儆邳S酮類物質(zhì)，它是一種廣泛存在于自然界植物中的水溶性天然色素，在自然狀態(tài)下常與各種單糖形成糖苷，成為花色苷[1]。花色苷具有抗氧化活性[2-4]、抗突變活性[5]、抗癌活性[6]、抗炎活性[7-9]、保護視力[10]、抗輻射[11]等功能，在食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)都具有巨大的應(yīng)用潛力。有色稻米中含有豐富的花色苷，使得有色稻米的市場需求越來越大。此外，有色稻糠中也富含花色苷，通過了解其花色苷的含量有助于對資源進行更充分的發(fā)掘利用。

有色稻米中的花色苷主要有矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷[12-13]。目前測定花色苷的檢測方法主要有可見分光光度法[14]、高效液相色譜法[15]和高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[14, 16]等。高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，其測定準確，檢出限低，適合進行低含量樣品的測定和鑒定未知結(jié)構(gòu)的花色苷，對于像黑米這類含量較高的樣品來說會超過其線性范圍。普通高效液相色譜法是目前測定花青素、花色苷較多的方法之一，而超高效液相色譜能夠在較寬的線性范圍內(nèi)保持柱效恒定，大幅度改善液相色譜的分析速度、分離度和靈敏度，顯著提高工作效率。

本文以黑米、紫米和紅米為材料，建立花色苷的超高效液相色譜檢測方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑米稻谷、紅米稻谷、紫米稻谷均購于生產(chǎn)基地；矢車菊素-3-O-葡萄糖苷(≥98%)、芍藥素-3-O-葡萄糖苷(≥98%)，武漢天植生物技術(shù)有限公司；濃鹽酸(優(yōu)級純)，西隴化工；乙腈(色譜純)、甲醇(色譜純)，F(xiàn)isher Scientific；甲酸(色譜純)，CNW；實驗用水均為去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

1290型超高效液相色譜儀，美國Agilent公司(配紫外檢測器，用于花色苷測定)；1100型高效液相色譜儀，美國Agilent公司(配二極管陣列檢測器，用于花色苷光譜掃描)；KQ5200DE型超聲波清洗機，昆山市超聲儀器有限公司；AUY220型電子天平，日本島津公司；UPH-1-20L型實驗室超純水儀，四川優(yōu)普超純科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

將稻谷過礱谷機進行脫殼，分別將脫殼后的糙米和谷殼米糠磨粉機磨成粉并過篩，糙米過80目篩，谷殼米糠過40目篩。-20 ℃避光保存。

有色稻米和米糠花色苷的提?。悍Q取1.0 g(精確到0.000 1 g)糙米粉或米糠樣品于50 mL離心管中，加入10 mL提取液V(甲醇)∶V(1.0 mol/L HCl水溶液)=85∶15，混勻后避光超聲提取30 min，300 0 r/min離心5 min，取上清液，重復(fù)提取1次，合并上清液混勻后過0.22 μm尼龍膜，裝入棕色樣品瓶中待測。

有色稻米和米糠中花青素的提?。悍Q取1.0～3.0 g(精確到0.000 1g)糙米粉或米糠樣品于250 mL具塞三角瓶中，加入50 mL提取液V(無水乙醇)∶V(水)∶V(濃鹽酸)=2∶1∶1，混勻后避光超聲提取30 min，然后于沸水浴中回流1 h，取出冷卻后，用提取液V(無水乙醇)∶V(水)∶V(濃鹽酸)=2∶1∶1定容至50 mL后取上清液過0.22 μm水相濾膜，裝入棕色樣品瓶中待測。具體步驟參照標(biāo)準NY/T 2640—2014 植物源性食品中花青素的測定高效液相色譜法。

1.3.2 色譜條件

色譜柱：Waters ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm，1.7 μm)；柱溫：30 ℃；檢測波長：520 nm；流動相A：1%甲酸/水溶液(體積比)，過0.2 μm水系微孔過濾膜；流動相B：1%甲酸/乙腈溶液(體積比)；流速：0.2 mL/min；進樣量：2.0 μL；梯度洗脫程序：0～1 min，7%～8% B；1～3 min，8%～18% B；3～4.5 min，18%～30% B；4.5～7 min，30%～40% B；7～8 min，40% B；8～9 min，40%～7% B；后運行2.5 min。

1.3.3 標(biāo)準溶液的配制

標(biāo)準儲備液的配制：分別稱取矢車菊素-3-O-葡萄糖苷、芍藥素-3-O-葡萄糖苷標(biāo)準品各5.0 mg(精確到0.01 mg)，用85%甲醇鹽酸溶液V(甲醇)∶V(1 mol/L HCl水溶液)=85∶15溶解并定容至10 mL容量瓶中，即為500 μg/mL的單標(biāo)儲備液，于-20 ℃下，貯存于密閉的棕色玻璃瓶中。

混合標(biāo)準使用液的配制：將單標(biāo)儲備液混合，并用85%甲醇鹽酸溶液V(甲醇)∶V(1 mol/L HCl水溶液)=85∶15逐級稀釋成0.5、1.0、5.0、10.0、25.0和50.0 μg/mL濃度的花色苷混合標(biāo)準使用液。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理條件優(yōu)化

通?；ㄉ詹惶€(wěn)定，在中性和堿性條件下容易發(fā)生分解，但在偏酸性條件下能較穩(wěn)定地存在。為了解加熱酸水解對花青素含量測定的影響，通過比較直接提取測定稻米中花色苷含量和將其沸水浴酸水解后測定花青素含量，結(jié)果見表1，發(fā)現(xiàn)在沸水浴酸水解過程中花青素有明顯的降解。在黑稻和紫稻樣品中，矢車菊素測定含量為理論值的57.3%～74.5%，芍藥素測定含量為理論值的40.0%～60.4%。因此，選擇直接提取稻米中的花色苷后進行矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷的測定。采用超聲提取法對樣品中花色苷進行提取(提取溶劑：V(甲醇)∶V(1mol/L HCl水溶液)=85∶15；料液比=1∶10；提取溫度：常溫)，將稻米和米糠樣品進行超聲避光提取，每次30 min，重復(fù)2次。前處理過程迅速、簡便。樣品處理完后裝于棕色的樣品瓶中并盡快完成測定。

表1 酸水解對花青素含量測定的影響Table1 The influence of acid hydrolysis on anthocyanins content determination

注：“-”表示無數(shù)據(jù)。

2.2 液相條件的確定

由于花青素需要在低pH值的條件分離，結(jié)合文獻[17-18]和前期條件摸索，流動相選擇酸性較強的1%甲酸水溶液和1%甲酸乙腈溶液。色譜柱選擇在低pH條件下穩(wěn)定性好的Waters ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱?？紤]到峰形和分離效果，將出峰時間控制在5～7 min，經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化，采用梯度洗脫程序。圖1為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷的色譜圖，A為標(biāo)準品，B為稻米樣品。

A-標(biāo)準品；B-稻米樣品；峰1-矢車菊素-3-O-葡萄糖苷；峰2-芍藥素-3-O-葡萄糖苷圖1 矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷色譜圖Fig.1 The chromatograms of cyandin-3-O-glucoside chloride and peonidin-3-O-glucoside chloride

2.3 檢測波長的確定

本實驗采用二極管陣列檢測器對花色苷標(biāo)準品進行最大吸收波長分析，設(shè)置掃描范圍200～600 nm。提取矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷的紫外可見吸收光譜圖(圖2)，得到矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷分別在275 nm和520 nm左右有較強的吸收峰，其中兩者在520 nm處吸收強度更強。另外，結(jié)合前人的研究結(jié)果[16, 19-20]，這里選擇520 nm為檢測波長。

1-矢車菊素-3-O-葡萄糖苷；2-芍藥素-3-O-葡萄糖苷圖2 矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷紫外可見吸收光譜圖Fig.2 The UV-Vis absorption spectrum of cyandin-3-O-glu-coside chloride and peonidin-3-O-glucoside chloride

2.4 方法的線性、檢出限和定量限

將混合標(biāo)準儲備液逐級稀釋得到0.5、1.0、5.0、10.0、25.0、50.0 μg/mL濃度的花色苷混合標(biāo)準使用液，依次進超高效液相色譜儀進行分析，結(jié)果表明，在0.5～50.0 μg/mL線性關(guān)系良好。儀器的檢出限和定量限分別對應(yīng)儀器3和10倍信噪比，方法檢測線和定量限以稱樣量為1.00 g，定容體積為20 mL進行計算得出。線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)、儀器和方法檢出限、定量限見表2。

表2 花色苷的線性關(guān)系、檢出限和定量限Table 2 Liner equations, correlation, LOD and LOQ of anthocyanins

2.5 回收率和精密度

以質(zhì)量濃度為5.0 μg/mL的混標(biāo)溶液連續(xù)進樣6次，根據(jù)保留時間和峰面積分別計算精密度，兩種花色苷的保留時間RSD分別為0.06%和0.12%，峰面積RSD分別為0.48%和1.27%，表明儀器精密度良好，結(jié)果見表3。

為了評價方法的可靠性，選擇黑稻米、黑稻糠、紫稻米、紫稻糠、紅稻米和紅稻糠樣品為加標(biāo)基質(zhì)進行添加回收實驗。結(jié)果如表4所示，每個添加水平重復(fù)6次。矢車菊素-3-O-葡萄糖苷回收率在93.0%～98.5%，RSD在0.33%～3.50%；芍藥素-3-O-葡萄糖苷回收率在96.0%～111.7%，RSD在0.42%～2.18%。結(jié)果表明，該方法的準確性與穩(wěn)定性良好，適用于有色稻中花色苷的檢測分析。

表3 精密度實驗(n=6)Table 3 Result of precision experiments (n=6)

表4 回收率實驗(n=6)Table4 Results of recovery test (n=6)

2.6 樣品的測定

本實驗對四川重慶地區(qū)的4個黑米樣品、1個紫米樣品和5個紅米樣品的糙米和米糠進行花色苷的測定，測定結(jié)果見表5。由結(jié)果可知，黑米中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的含量為0～726.64 mg/kg，芍藥素-3-O-葡萄糖苷的含量為0～324.63 mg/kg，總量為0～1 051.27 mg/kg；黑米糠中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的含量為46.90～134.74 mg/kg，芍藥素-3- O-葡萄糖苷的含量為15.10～72.08 mg/kg，總量為74.06～206.82 mg/kg。紫米中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的含量為220.00 mg/kg，芍藥素-3-O-葡萄糖苷的含量為76.18 mg/kg，總量為296.18 mg/kg；紫米糠中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的含量為78.20 mg/kg，芍藥素-3-O-葡萄糖苷的含量為37.95 mg/kg，總量為116.15 mg/kg。紅米中均未檢出矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素素-3-O-葡萄糖苷，紅米糠中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的含量為0～59.94 mg/kg，未檢出芍藥素-3-O-葡萄糖苷。研究表明[21-22]，黑米花色苷分布從米粒表面至內(nèi)部呈急劇遞減，精碾后的精米近乎白米，其花色苷含量極低。陳廷文[23]發(fā)現(xiàn)，水稻花色苷含量與谷粒顏色之間有一定的相關(guān)關(guān)系，穎殼色深褐而糙米色深黑，花色苷含量高。黑米1-米樣品未檢出矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素素-3-O-葡萄糖苷，可能是由于樣品的顏色呈淡黃色，和其他幾個黑米樣品深黑色差異較大。另外，花色苷類物質(zhì)在稻米加工過程中，隨著米皮去除會有部分損失，因此加工過程越少抗氧化成分保留越多。

表5 黑米、紫米和紅米中花色苷的含量(n=3)Table 5 The content of anthocyanins in black rice, purple rice and red rice

續(xù)表5

注：ND為未檢出。

不同的黑米種質(zhì)其花色苷組成和含量都有較大的差異。RYU等[24]從10個不同黑米樣品中檢測到矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素素-3-O-葡萄糖苷兩種花色苷，其總花色苷含量(以全谷計)為0～490 mg/100g。本研究中黑米樣品花色苷總量為0～1 051.27 mg/kg，黑米糠樣品中花色苷總量為74.06～206.82 mg/kg。本研究發(fā)現(xiàn)黑米、黑米糠、紫米和紫米糠中花色苷主要組成是矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素素-3-O-葡萄糖苷，其中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷占總量的59.3%～82.0%，這與YAWADIO等[25]和孔令瑤等[26]的研究一致。由不同顏色的水稻樣品進行比較得知，黑米的花色苷含量最高，黑米1樣品除外，其次是紫米，紅米中未檢測到花色苷，只有部分紅米糠中檢測到花色苷。由糙米和米糠樣品進行比較得知，大部分黑米和紫米中花色苷的含量大于黑米糠和紫米糠。

3 結(jié)論

建立了有色稻米中花色苷的超高效液相色譜檢測方法，使用鹽酸甲醇溶液超聲提取有色稻米花色苷能有效避免花色苷水解等過程發(fā)生降解，采用超高效液相色譜—紫外可見檢測器對有色稻米和米糠中主要花色苷矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷進行定量檢測。方法驗證結(jié)果表明，該方法能快速、準確地對有色稻中糙米和米糠的花色苷進行定性定量測定，方法穩(wěn)定、可靠。

對四川重慶地區(qū)的4個黑米、1個紫米和5個紅米的糙米和米糠進行花色苷的測定，結(jié)果表明：黑米、黑米糠、紫米和紫米糠樣品中花色苷主要組成是矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素素-3-O-葡萄糖苷，其中矢車菊素-3-O-葡萄糖苷占總量的59.3%～82.0%。黑米花色苷總量為0～1 051.27 mg/kg，黑米糠花色苷總量為74.06～206.82 mg/kg；紫米花色苷總量為296.18 mg/kg，紫米糠花色苷總量為116.15 mg/kg；紅米中未檢出矢車菊素-3-O-葡萄糖苷和芍藥素-3-O-葡萄糖苷，部分紅米糠檢出矢車菊素-3-O-葡萄糖苷，含量為0～50.94 mg/kg。