利用高效液相色谱法对华东地区常见的胡颓子属(Elaeagnus) 4种生态型的胡颓子(E. pungens)、2个变种的大叶胡颓子(E. macrophylla)、蔓胡颓子(E. glabra)、银果胡颓子(E. magna)和佘山胡颓子(E. argyi) 9个样品成熟果实所含主要类胡萝卜素成分及含量进行了检测。结果表明, 5种胡颓子属植物成熟果实中的主要类胡萝卜素成分为番茄红素, 且在不同种间含量差异显著, 含量最高的是浙江嵊州的胡颓子, 其值为(259.89±26.22) μg·g−1FW, 最低的是佘山胡颓子, 其含量为(91.19±7.74) μg·g−1FW; 其中4种生态型的胡颓子的番茄红素含量都较高。研究表明这5种胡颓子属植物果实富含番茄红素,是一类珍贵的天然番茄红素资源, 具有较大的市场开发应用价值。研究结果为揭示果实高积累番茄红素的机理提供了理想的研究材料。
This study analyzed carotenoid types and content in the fruit of several Elaeagnus spp. including 4 ecotypes of E. pungens, 2 varieties of E. macrophylla, E. glabra, E. magna and E. argyi, by high performance liquid chromatography (HPLC). Lycopene is the major carotenoid in the fleshy pulp, and their content differed between the 5 genotypes. The greatest mean lycopene content was up to (259.89±26.22) μg·g−1 fresh weight (FW) in E. pungens from Shengzhou of Zhejiang and the lowest was (91.19±7.74) μg·g−1 FW in E. argyi. The lycopene content was high in all 4 ecotypes of E. pungens. The flesh of the 5 Elaeagnus spp. showed abundant lycopene, for beneficial fruit resources with important development and application value. These genotypes are also ideal research material for studying the mechanism of high accumulation of lycopene in fruit.
全 文 :植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2016, 51 (3): 306–310, www.chinbullbotany.com
doi: 10.11983/CBB15106
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收稿日期: 2015-06-15; 接受日期: 2015-07-24
基金项目: 国家自然科学基金(No.31071775)、浙江科技计划(No.2008C24006)和浙江省重中之重学科开放基金(No.2011KFJJ001)
* 通讯作者。E-mail: yangl@zjnu.cn
胡颓子属5种植物果实主要类胡萝卜素成分及含量
胡海涛, 程珍霞, 李玲艳, 陈建华, 杨玲*
浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004
摘要 利用高效液相色谱法对华东地区常见的胡颓子属(Elaeagnus) 4种生态型的胡颓子(E. pungens)、2个变种的大叶胡
颓子(E. macrophylla)、蔓胡颓子(E. glabra)、银果胡颓子(E. magna)和佘山胡颓子(E. argyi) 9个样品成熟果实所含主要类
胡萝卜素成分及含量进行了检测。结果表明, 5种胡颓子属植物成熟果实中的主要类胡萝卜素成分为番茄红素, 且在不同种
间含量差异显著, 含量最高的是浙江嵊州的胡颓子, 其值为(259.89±26.22) µg·g−1FW, 最低的是佘山胡颓子, 其含量为
(91.19±7.74) µg·g−1FW; 其中4种生态型的胡颓子的番茄红素含量都较高。研究表明这5种胡颓子属植物果实富含番茄红素,
是一类珍贵的天然番茄红素资源, 具有较大的市场开发应用价值。研究结果为揭示果实高积累番茄红素的机理提供了理想
的研究材料。
关键词 胡颓子属, 番茄红素, 高效液相色谱, 类胡萝卜素
胡海涛, 程珍霞, 李玲艳, 陈建华, 杨玲 (2016). 胡颓子属5种植物果实主要类胡萝卜素成分及含量. 植物学报 51, 306−310.
类胡萝卜素是一类具有重要生物学功能的天然
色素, 通常指由8个类异戊二烯单位组成的一类碳氢
化合物及其氧化衍生物的总称。类胡萝卜素中的代谢
中间产物番茄红素具有较高的营养和保健价值, 能预
防心脏病和多种癌症、减缓动脉粥样硬化、保护心血
管、抗老化及保护皮肤等(Farré et al., 2010; Caz-
zonelli, 2011)。由于大多数作物中的番茄红素含量较
低, 无法满足人类对天然番茄红素的需求(陶俊等,
2003; Cazzonelli, 2011)。因此, 挖掘富含番茄红素的
新种质资源, 对扩大番茄红素的来源具有十分重要的
意义。2001年美国科学家发现胡颓子属植物牛奶子
(Elaeagnus umbellata)浆果中积累大量番茄红素
(Fordham, 2001), 此发现引起科研人员对胡颓子属
植物的关注和研究兴趣。本课题组前期研究证实, 来
源于浙江的牛奶子浆果和云南的密花胡颓子
(Elaeagnus conferta)果实中大量积累番茄红素(Guo
et al., 2009; 胡海涛等, 2014)。目前, 有关胡颓子属
其它植物果实中主要色素成分及含量还缺乏研究。本
实验以华东地区常见的胡颓子属植物胡颓子 (E.
pungens)、大叶胡颓子(E. macrophylla)、佘山胡颓
子(E. argyi)、蔓胡颓子(E. glabra)和银果胡颓子(E.
magna)为材料, 利用高效液相色谱法检测其成熟果
实中类胡萝卜素的主要成分及含量, 为胡颓子属植物
的开发应用奠定理论基础, 并为今后深入研究果实中
类胡萝卜素的积累机理提供良好的研究材料。
1 材料与方法
1.1 材料
实验材料为胡颓子(Elaeagnus pungens Thunb.) (4
个生态型)、大叶胡颓子(E. macrophylla Thunb.) (2
个种)、蔓胡颓子(E. glabra Thunb.)、银果胡颓子(E.
magna Rehd.)和佘山胡颓子(E. argyi Levl.)的成熟果
实(图1)。于2014年5−6月从浙江、安徽和江西等地采
摘野生成熟果实(表1), 洗净、晾干后贮于−80°C冰箱
中备用。实验于2014年5−12月在浙江师范大学浙江
省特色经济植物生物技术研究重点实验室完成。
1.2 类胡萝卜素的提取及高效液相色谱分析
类胡萝卜素提取及高效液相色谱(high performance
liquid chromatography, HPLC)分析参照Xu等(2006)
的方法。色素提取: 取果肉适量, 加液氮充分研磨后,
·研究报告·
胡海涛等: 胡颓子属5种植物果实主要类胡萝卜素成分及含量 307
图1 9个胡颓子属植物果实样品
(A) 胡颓子(安徽宣城); (B) 胡颓子(浙江嵊州); (C) 胡颓子(江
西宜春); (D) 胡颓子(浙江金华); (E) 大叶胡颓子(酸); (F) 大叶
胡颓子(甜); (G) 蔓胡颓子; (H) 银果胡颓子; (I) 佘山胡颓子。
Bar=1 cm
Figure 1 Samples of nine Elaeagnus spp. fruits
(A) E. pungens (Xuancheng, Anhui); (B) E. pungens (Sheng-
zhou, Zhejiang); (C) E. pungens (Yichun, Jiangxi); (D) E.
pungens (Jinhua, Zhejiang); (E) E. macrophylla (acid); (F) E.
macrophylla (sweet); (G) E. glabra; (H) E. magna; (I) E. argyi.
Bar=1 cm
表1 9个胡颓子属植物果实样品及其采样地点
Table 1 Nine ripe Elaeagnus spp. fruits and sampling site
Genotypes Genotype Sampling site
1 E. pungens Xuancheng, Anhui
2 E. pungens Shengzhou, Zhejiang
3 E. pungens Yichun, Jiangxi
4 E. pungens Jinhua, Zhejiang
5 E. macrophylla (acid) Taizhou, Zhejiang
6 E. macrophylla (sweet) Taizhou, Zhejiang
7 E. glabra Jinhua, Zhejiang
8 E. magna Yichun, Jiangxi
9 E. argyi Jinhua, Zhejiang
称取200 mg粉末, 依次加入甲醇:氯仿:去离子水(350
µL:700 µL:350 µL), 充分混匀后, 16 260 ×g离心15
分钟, 收集氯仿层; 在离心浓缩仪上蒸干; 加入50
µL乙醚溶解后, 再加入350 µL 6% KOH甲醇溶液,
于60°C进行皂化反应30分钟; 室温冷却后, 加氯仿:
去离子水(700 µL:350 µL)进行抽提; 离心后用去离子
水反复抽提氯仿层, 直至水层pH值呈中性, 用离心浓
缩仪蒸干后, 溶于400 µL乙酸乙酯中, 经孔径为0.22
μm的过滤膜过滤, 所得滤液用于HPLC分析。
类胡萝卜素HPLC分析 : 流动相由A (100%甲
醇)、B (80%甲醇, 含0.2%乙酸铵)和C (甲基叔丁基
醚, MTBE)按比例混合组成。洗脱条件为: 0−6分钟梯
度为95%A+5%B; 第7分钟梯度变为80%A+5%B+
15%C; 12−32分钟梯度变为 30%A+5%B+65%C;
48−50分钟梯度变为95%A+5%B, 然后维持该浓度
至分析结束(60分钟)。柱温25°C, 流速1 mL·min−1,
进样体积20 μL, 检测波长为450 nm。用Agilent软件
进行数据分析, 类胡萝卜素峰的鉴定通过标样保留时
间进行确认。在相同实验条件下每个样品测定3次。
2 结果与讨论
2.1 胡颓子属5种植物成熟果实中主要类胡萝卜
素组分的定性分析
实验结果显示, 番茄红素的标准品在浓度范围内其进样
量与峰面积均呈良好线性关系, 相关系数为0.999 4。
图2表明, 胡颓子属5种植物成熟果实中类胡萝卜素
组分分离效果较好, 9个样品的果实中都可分离出1种
主要的类胡萝卜素组分——番茄红素。由于未找到合
适的标样, 对图2B–J中第2个较高的峰(出峰时间为34
分钟)未进行定性与定量分析, 但样品出峰时间与Xu
等(2006)和胡海涛等(2014)报道的番茄红素的顺式异
构体出峰时间相近, 推测其可能是番茄红素异构体。
2.2 胡颓子属5种植物成熟果实中类胡萝卜素各
组分的含量
图2B−J为5种胡颓子属植物(9个样品)果实色素提取
物的HPLC色谱图。根据其番茄红素的峰面积, 计算
出9个样品果实中积累番茄红素的量(表2)。结果表明,
5种胡颓子属植物果实中番茄红素的含量范围为
(91.19±7.74)−(259.89± 26.22) µg·g−1 FW, 不同种间
308 植物学报 51(3) 2016
图2 类胡萝卜素标准样品及9个胡颓子属植物果实样品的高效液相色谱图
(A) 类胡萝卜素标准样品; (B) 胡颓子(安徽宣城); (C) 胡颓子(浙江嵊州); (D) 胡颓子(江西宜春); (E) 胡颓子(浙江金华); (F) 大叶胡
颓子(酸); (G) 大叶胡颓子(甜); (H) 蔓胡颓子; (I) 银果胡颓子; (J) 佘山胡颓子
Figure 2 The high performance liquid chromatograms of carotenoid standards and nine Elaeagnus spp. fruits
(A) Carotenoid standards; (B) E. pungens (Xuancheng, Anhui); (C) E. pungens (Shengzhou, Zhejiang); (D) E. pungens (Yichun,
Jiangxi); (E) E. pungens (Jinhua, Zhejiang); (F) E. macrophylla (acid); (G): E. macrophylla (sweet); (H) E. glabra; (I) E. magna; (J)
E. argyi
胡海涛等: 胡颓子属5种植物果实主要类胡萝卜素成分及含量 309
表2 9个胡颓子属植物成熟果实样品番茄红素的含量(n=3)
Table 2 Lycopene content in nine ripe Elaeagnus spp. fruits
(n=3)
Genotypes Carotenoids Carotenoid content (µg·g−1 FW)
1 Lycopene 250.47±20.48
2 Lycopene 259.89±26.22
3 Lycopene 254.61±21.01
4 Lycopene 154.50±21.34
5 Lycopene 118.93±15.26
6 Lycopene 161.74±17.11
7 Lycopene 142.08±8.84
8 Lycopene 168.28±9.22
9 Lycopene 91.19±7.74
编号同表1。The genotypes are the same as in Table 1.
含量存在差异。其中4个生态型的胡颓子含量都较高,
最高达(259.89±26.22) µg·g−1 FW, 是番茄(Lycoper-
sicon esculentum)果实中番茄红素含量(30 µg·g−1
FW) (Fordham, 2001)的8倍; 佘山胡颓子番茄红素
含量最低, 为(91.19±7.74) µg·g−1 FW, 也约为番茄
的3倍。本研究表明, 这5种胡颓子属植物果实富含番
茄红素, 是一类可以替代番茄获取天然番茄红素的珍
贵资源, 具有很大的应用价值。
2.3 讨论
本研究利用高效液相色谱技术, 鉴定出华东地区常见
的5种胡颓子属植物成熟果实中主要类胡萝卜素成分
为番茄红素, 且不同种间的含量有差异, 其原因可能
是由种间的遗传差异造成。通过与同属的牛奶子和密
花胡颓子成熟果实中的类胡萝卜素成分及含量进行
比较, 推测胡颓子属植物成熟果实中可能普遍积累番
茄红素, 而且含量较高。因此, 胡颓子属植物果实替
代番茄作为天然番茄红素来源具有较广阔的开发应
用前景。本研究结果也进一步说明, 胡颓子属植物果
实可能是一个珍贵的天然番茄红素资源库, 其中可能
蕴藏着很多控制番茄红素积累的关键基因, 以此为研
究材料分离出果实高积累番茄红素的关键基因, 将
为今后培育高积累番茄红素的植物提供优异的基因
资源。
我国拥有丰富的胡颓子属植物资源, 其药用与食
用价值均值得关注和深入研究, 尤其是它们果实中的
色素成分。近年来, 国内许多省份的科研人员开展了
对当地胡颓子属植物的种质资源调查及开发利用方
面的研究, 对果实的营养组分也进行了比较详细的测
定, 但大都还处在常规营养成分的分析阶段(毛学文,
1997; 徐晓丹等, 2007; 崔大方等, 2008; 杨燕红,
2011)。目前, 除了关于牛奶子和密花胡颓子果实主要
类胡萝卜素成分及含量分析与本研究的结果之外, 尚
未见该属其它种果实类胡萝卜素主要成分分析的研究
报道, 使这一类植物资源尚未发挥出其应用潜力。美国
农业部研究中心已经开始种植胡颓子属植物牛奶子,
并已收集各国的牛奶子种质资源, 研究牛奶子高纯度
番茄红素的制备方法和工厂化生产技术(Fordham et
al., 2003), 国内尚需加强在这一领域的研究。
参考文献
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胡海涛 , 金晓琴 , 成龙平 , 杨莉 , 陈建华 , 番汝昌 , 杨玲
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陶俊, 张上隆, 徐建国, 刘春荣 (2003). 柑橘果实主要类胡萝
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徐晓丹, 郑伟, 钟晓红 (2007). 胡颓子属种质资源开发利用研
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Xu CJ, Fraser PD, Wang WJ, Bramley PM (2006). Differ-
ences in the carotenoid content of ordinary Citrus and ly-
copene-accumulating mutants. J Agric Food Chem 54,
5474−5481.
310 植物学报 51(3) 2016
Determination of Carotenoids in Fruit of Five Elaeagnus spp.
Genotypes by High Performance Liquid Chromatography
Haitao Hu, Zhenxia Cheng, Lingyan Li, Jianhua Chen, Ling Yang*
College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
Abstract This study analyzed carotenoid types and content in the fruit of several Elaeagnus spp. including 4 ecotypes of
E. pungens, 2 varieties of E. macrophylla, E. glabra, E. magna and E. argyi, by high performance liquid chromatography
(HPLC). Lycopene is the major carotenoid in the fleshy pulp, and their content differed between the 5 genotypes. The
greatest mean lycopene content was up to (259.89±26.22) µg·g−1 fresh weight (FW) in E. pungens from Shengzhou of
Zhejiang and the lowest was (91.19±7.74) µg·g−1 FW in E. argyi. The lycopene content was high in all 4 ecotypes of E.
pungens. The flesh of the 5 Elaeagnus spp. showed abundant lycopene, for beneficial fruit resources with important de-
velopment and application value. These genotypes are also ideal research material for studying the mechanism of high
accumulation of lycopene in fruit.
Key words Elaeagnus, lycopene, high performance liquid chromatography, carotenoid
Hu HT, Cheng ZX, Li LY, Chen JH, Yang L (2016). Determination of carotenoids in fruit of five Elaeagnus spp. geno-
types by high performance liquid chromatography. Chin Bull Bot 51, 306−310.
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* Author for correspondence. E-mail: yangl@zjnu.cn
(责任编辑: 白羽红)