马铃薯不同器官中龙葵素含量的分布特征

摘    要：采用水浴浸提法提取3个马铃薯品种生长发育时期不同器官中的龙葵素，利用高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）测定马铃薯生长发育阶段茎、块茎、花和叶片中龙葵素含量，研究孕蕾期、开花期、收获期马铃薯各器官中龙葵素含量动态变化及分配规律，为马铃薯饲用、食用安全和龙葵素提取及其形成的生理机制研究提供参考依据。结果表明，品种间龙葵素总含量高低顺序为：冀张薯8号＞青薯9号＞大西洋；生长发育时期龙葵素总含量顺序为：开花期＞收获期＞孕蕾期。3个品种在孕蕾期龙葵素总含量均表现为茎显著高于叶；在开花期冀张薯8号和青薯9号的幼嫩块茎的龙葵素含量均显著高于其他器官，而大西洋品种的叶中龙葵素含量显著高于其他器官。在孕蕾期，冀张薯8号、青薯9号和大西洋的叶、茎中龙葵素分配比例分别为35∶65、39∶61、44∶56；在开花期叶、茎、块茎、花中龙葵素分配比例分别为27∶18∶34∶21、29∶21∶34∶16、27∶23∶26∶24；在收获期叶、茎、块茎龙葵素分配比例分别为21∶52∶27、33∶42∶25、31∶44∶25。茎在马铃薯龙葵素积累分配过程中有重要作用。

关键词：龙葵素；马铃薯器官；分配比例；水浴浸提法；高效液相色谱法

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）02-094-06

Distribution characteristics of solanine content in different organs of potato

ZHANG Tianci1， GE Xiangli2， FU Zhijun2，YU Rong2， CHEN Yanyun1， 3

（1. Ningxia High-tech Entrepreneurial Service Center， Yinchuan 750000， Ningxia， China; 2. College of Biological Science and Engineering， North University for Nationality， Yinchuan 750021， Ningxia， China; 3. School of Life Science， Ningxia University， Yinchuan 750021， Ningxia， China）

Abstract： We extracted the solanine of three varieties at various organs in different growth stages by water extraction method. The content of solanine in stems， tubers， flowers and leaves of potatoes during their growth and development were determined by high performance liquid chromatography. The dynamic change and distribution of solanin content in different organs of potato during budding， flowering and harvesting stages were discussed， in a study to provide a reference basis for feed safety， food safety， solanine extraction and a physiological mechanism of solanine formation. The results showed that the order of all varieties of solanine content in different sampling times was Jizhangshu No. 8> Qingshu No. 9> Atlantic. Three varieties in the bud stage showed organ-solanine content was significantly higher than that of stem and leaf. Solanine content of Jizhangshu No. 8 and Qingshu No. 9 young tubers were significantly higher than those in other organs in the flowering period. The Atlantic solanine content in leaves was significantly higher than other organs. In the budding stage leaves， stems solanine allocation ratio of Jizhangshu No. 8， Qingshu No. 9 and the Atlantic was 35∶65， 39∶61， 44∶56; in the flowering period.， solanine allocation ratio in leaves， stems， flowers， tubers was 27∶18∶34∶21， 29∶21∶34∶16， 27∶23∶26∶24; in harvest period， solanine allocation ratio in leaves， stems， tubers was 21∶52∶27， 33∶42∶25， 31∶44∶25. The stem played an important role in the accumulation and distribution of solanin.

Key words： Solanine; Potato organs; Distribution ratio; Water bath extraction method; High performance liquid chromatography

随着我国日新月异的发展，马铃薯产业在我国农业和农村经济发展中的作用越来越重要，对保障国家粮食安全具有重要意义。随着马铃薯主粮化战略的启动实施，马铃薯品质也成为人们关注的焦点，而马铃薯中龙葵素含量的高低与品质的优劣紧密相关。龙葵素（solanine）又名茄碱，广泛存在于马铃薯、茄子和西红柿等茄科植物中，是一种既有利又有弊的甾族糖苷生物碱。开展马铃薯不同器官龙葵素含量变化及其分配规律研究，了解马铃薯龙葵素分布特征，对马铃薯龙葵素在医药、植物保护和食用安全方面的合理开发利用有重要意义。据文献报道，龙葵素具有溶血性和腐蚀性，对呼吸中枢和运动中枢具有麻痹作用[1]，对S180小鼠及H22小鼠肿瘤细胞膜Na+、K+-ATPase及Ca2+、Mg2+-ATPase活性均有明显抑制作用，且其抑制作用呈量效正相关[2]。它还能够影响肿瘤细胞膜的流动性和肿瘤细胞膜上的蛋白水平，具有清热、消炎、活血、消肿、解毒、抗虫害、抗菌、抗病毒、强心、降低胆固醇及血脂等功效和作用[3-4]，龙葵素可能是将来潜在抗肿瘤治疗的有效药剂[5-6]。在农业生产上利用其毒性来抑制和毒害小孢霉属、早疫病菌、晚疫病菌、镰刀菌属及其细菌等，同时对阻止病原菌侵入植物伤口有重要作用[4]，且龙葵素提取物能够防治咀嚼式和刺吸式口器害虫，对果蔬的鳞翅目害虫防治效果较好[7]。但过量食用龙葵素会产生生殖、神经毒性[8]，家畜因食用马铃薯茎叶中毒出现孕胎畸形或死亡[9]。马铃薯贮藏不当，致使表皮变绿或发芽产生龙葵素，导致食用者出现头痛、腹痛、呕吐、腹泻、瞳孔扩大、心跳先快后慢、精神错乱、昏迷等症[10]。正是基于龙葵素的许多药用价值，因此龙葵素的研究备受关注，目前大多数研究聚焦在其引起的急性中毒诊治、提取、检测等方面[11-14]。对马铃薯品种之间龙葵素含量比较[15]、抗病虫害[16]、抗真菌[17]、提高贮藏品质[18]、不同发育阶段龙葵素含量变化[19-20]、块茎中龙葵素分布[21]及龙葵素代谢调控的相关基因[22-24]等方面已有少量报道。关于马铃薯不同生育阶段、不同器官龙葵素的动态变化及其分配规律尚未见文献报道。笔者通过研究马铃薯孕蕾期、开花期和收获期不同器官龙葵素含量变化及其分配规律，掌握马铃薯3个发育时期中龙葵素分布特征，为马铃薯饲用和食用安全及形成生理机制的研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料：大西洋（Atlantic）、冀张薯8号（Jizhangshu No. 8）和青薯9号（Qingshu No. 9）原种由宁夏马铃薯工程技术研究中心提供，其中，大西洋为早熟品种，冀张薯8号为中晚熟品种，青薯9号为晚熟品种。孕蕾期、开花期、收获期从宁夏海原县树台乡大嘴村马铃薯种植基地取样。标品龙葵素（≥99%）购于sigma公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用单因素随机区组设计，每次取样部位随生长发育阶段不同而有所变化。孕蕾期取马铃薯的叶、茎2个部位，3次重复，3个品种共18组样品；开花期取叶、茎、花和块茎4个部位，3次重复，3个品种共计36组样品；成熟期时取叶、茎和块茎3个部位，3次重复，3个品种共27组样品。3个品种取样时间：冀张薯8号3个时期的取样时间分别为2022年7月5日、8月5日、10月5日；大西洋各时期取样时间分别比冀张薯8号提前10 d；青薯9号各时期比冀张薯8号晚取10 d。

1.2.2 样本的选择 样品要求完整新鲜、无腐烂干枯现象。

1.2.3 取样 取样时，要将马铃薯各器官清洗干净，用滤纸吸干水分，注意均匀取样，每份样品取10 g。

1.2.4 龙葵素提取 称取同一器官马铃薯组织10 g，研磨捣碎→加入体积分数70%的乙醇77 mL，乙酸23 mL，电磁搅拌15 min→80 ℃水浴浸提5 h→过滤→将滤液蒸至浸膏状→体积分数5%的硫酸10 mL溶解浸膏状物质→过滤→用体积分数25%的氨水将滤液的pH调到10～11→4 ℃下12 000 r·min-1离心15 min→用1%的氨水洗涤沉淀，并静止20 min，去除上清液留取白色沉淀→45 ℃烘干[21]。

1.2.5 标准曲线的绘制 精确称取龙葵素标样15 mg，用体积分数1%的硫酸溶解龙葵素并转至1.5 mL的离心管中，用体积分数1%的稀硫酸定容，以此作为母液，分别配制5、3、2.5、2.4、2 mg·mL-1的龙葵素标准样品。以龙葵素的质量浓度为横坐标，吸收峰面积为纵坐标绘制标准曲线（图1）[15]。

将提取的样品用体积分数为1%的硫酸溶解，转至容量瓶，并用体积分数为1%的硫酸定容到5 mL。

用安捷伦1200液相色谱仪测定龙葵素含量。检测器：紫外检测器（PDA）。测定色谱条件：色谱柱为C18不锈钢柱，柱温25 ℃，检测波长213 nm，流动相为乙腈和磷酸二氢钾，磷酸二氢钾的浓度为0.02 mol·L-1，V乙腈∶V磷酸二氢钾=7∶3，流速1.00 mL·min-1，每次进样量为10 μL。每个样品3次重复[20]。

马铃薯样品中龙葵素含量的计算公式：X=ρ×V×50/M；

X—样品中龙葵素含量（w），单位：mg·10 g-1；ρ—测得结果相应的标准质量浓度，单位：mg·mL-1；V—样品提取之后定容的总体积，单位：mL；M—样品量，单位：g。

1.3 数据分析

用Microsoft Excel 2003进行数据处理并计算标准误差（±SD）。用SPSS 17.0统计软件进行方差分析、用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。