《食品科學》：貴州師范大學梁成剛教授等：紫黑香禾糯米糠黃酮代謝組學與抗氧化活性分析

黃酮類化合物具有清除自由基、抗菌、抗氧化、抗腫瘤、增強免疫力、降三高等廣譜生理活性。稻米中黃酮類化合物主要貯藏在米糠層（含果皮、種皮、外胚乳、糊粉層和胚）。

彩色稻米是重要的水稻種質資源，因種皮中花青素的種類和含量不同，呈現出紫、黑、紅、白等不同色澤。研究普遍認為，黑色稻米中總黃酮含量高于紫色稻米，其次為紅色稻米，而白色稻米中總黃酮含量最低。

香禾糯是歷史悠久的一類中國特色稻種資源，香味濃郁，品質極佳，被聯合國糧農組織譽為世界特產稻之一。通過種質資源的收集和保護，上百種香禾糯種質資源，包括黑、紫、紅等多種彩色糯稻種質資源被保存。部分研究發現，紫黑香禾糯的米糠中黃酮含量和抗氧化活性均顯著高于其他顏色的糯米米糠。

貴州師范大學生命科學學院的 汪燕、陳旭玲和梁成剛 *等人研究選用深紫黑色的牙定紗和淺紫黑色的茍嫩當這2 種不同色澤的紫黑香禾糯為材料，采用超高效液相色譜-電噴霧離子化-串聯質譜（UPLCESI-MS/MS）聯用系統靶向檢測米糠中黃酮類化合物成分及含量，通過抗氧化能力評估與相關性分析，探討紫黑香禾糯 米糠中黃酮代謝物的具體成分、含量及其與抗氧化能力的關系，從而為紫黑香禾糯米糠的深加工和應用提供理論基礎，并為探究水稻黃酮的代謝途徑提供科學參考。

01

黃酮代謝物及多元統計分析

紫黑香禾糯牙定紗、茍嫩當和對照白香禾糯茍陽弄米糠中檢出10 類共139 種黃酮類代謝物，包括45 種黃酮、28 種黃酮醇、22 種黃酮碳糖苷、9 種花青素、8 種黃烷醇、8 種鞣質、6 種二氫黃酮、5 種二氫黃酮醇、5 種原花青素和3 種查耳酮（圖1）。PCA的2D得分圖（PC1為77.3%，PC2為11.9%）顯示3 個供試水稻樣本間分離趨勢明 顯，均被單獨聚在一起，表明品種間各代謝物成分與含量差異較明顯（圖2A）。其中，牙定紗和茍嫩當與茍陽弄的差異較明顯，而牙定紗和茍嫩當間差異較小。同樣，代謝物熱圖也顯示出牙定紗和茍嫩當間代謝物含量差異較小，被聚在一起，而茍陽弄的代謝物含量與它們差異較大（圖3）。

PLS-DA的2D得分圖（PC1為74.5%、PC為12.8%）同樣顯示3 個供試水稻樣本間分離趨勢明顯，品種間差異較大（圖2B）。PLS-DA的

R

2

Q

2

02

差異代謝物分析

由圖4可知，紫黑香禾糯（牙定紗、茍嫩當）米糠中黃酮類代謝物種類較白香禾糯茍陽弄更為豐富。在3 種供試米糠中共檢出78 種同代謝物，牙定紗、茍嫩當、茍陽弄分別含7、2、7 種特有代謝物。另外，牙定紗和茍嫩當米糠中共含120 種相同代謝物，其中牙定紗含8 種特有代謝物，茍嫩當含4 種；牙定紗和茍陽弄米糠中共含79 種相同代謝物，其中牙定紗含49 種特有代謝物，而茍陽弄僅含9 種；茍嫩當和茍陽弄米糠中共含80 種相同代謝物，其中茍嫩當含44 種特有代謝物，而茍陽弄僅含8 種。

基于代謝物的FC≥2或≤0.5、VIP≥1，且

P

稻米色澤與黃酮類代謝物，尤其是花青素的種類及含量，存在緊密關聯 。由圖5可知，相較于茍陽弄，牙定紗和夠嫩當的前15 種差異代謝物中有8 種花青素均呈顯著上調趨勢，暗示這8 種花青素參與調控稻米紫黑色的形成。同時，2 種紫黑香禾糯中黃酮醇（楊梅素-3- O -葡萄糖苷）和二氫黃酮醇（二氫楊梅素-3- O -葡萄糖苷）均顯著上調，而 黃酮（木犀草素-7- O -蕓香糖苷和異鼠李素-3- O -新橘皮糖苷）顯著下調，暗示紫黑香禾糯在黃酮類代謝物合成上與白香禾糯存在明顯差異。

紫黑香禾糯牙定紗和茍嫩當間的前15 種差異代謝物包括4 種黃烷醇（表兒茶素苷、表兒茶素表阿夫兒茶精和兒茶素上調；表沒食子兒茶素沒食子酸酯下調）、4 種黃酮（丁香亭上調；木犀草素-7-

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03

黃酮生物合成途徑代謝物含量分析

根據黃酮合成代謝途徑繪制黃酮類代謝物熱圖（圖6），結果發現不同香禾糯種質米糠中所檢出的查耳酮（3 種）、二氫黃酮醇（5 種）、原花青素（5 種）和花青素（9 種）含量變化規律完全一致，均表現為牙定紗最高，茍嫩當次之，茍陽弄最低。同樣，牙定紗和茍嫩當米糠中絕大多數二氫黃酮、黃酮醇和鞣質類代謝物含量均明顯高于茍陽弄，僅1 種二氫黃酮（柚皮素-7-

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牙定紗米糠中絕大部分黃酮碳糖苷代謝物含量較高，例如，木犀草素碳糖苷代謝物（4 種）含量在牙定紗米糠中較高，而在茍陽弄米糠中含量較低。不過，茍陽弄米糠中有8 種黃酮碳糖苷代謝物含量高于牙定紗和茍嫩當，包含3 種芹菜素碳糖苷代謝物、2 種異牡荊素碳糖苷代謝物、2 種葒草素碳糖苷代謝物和1 種牡荊素碳糖苷代謝物。但是，不同香禾糯種質米糠中黃酮烷和黃酮代謝物含量在總體上無明顯變化規律，其中牙定紗米糠中部分黃酮烷（3/8）和黃酮代謝物（13/45）含量較高，茍嫩當米糠中有2 種黃酮烷和10 種黃酮代謝物含量較高，茍陽弄米糠中則有3 種黃酮烷和20 種黃酮代謝物含量較高。其中，牙定紗米糠中5 種芹菜素及其衍生物含量極低，而在茍陽弄米糠中含量較高；茍嫩當米糠中沙可林A和沙可林B含量較高，而在牙定紗和茍陽弄米糠中含量較低；茍陽弄米糠中金圣草黃素及其衍生物含量較高，而在牙定紗和茍嫩當米糠中含量較低。說明黃酮代謝途徑下游的絕大多數黃烷醇、黃酮和黃酮碳糖苷類代謝物合成和積累與稻米粒色無明顯的關聯。

04

抗氧化活性與相關性分析

研究普遍認為彩色稻富含黃酮，保健價值高于白米。由圖7可知，紫黑色牙定紗和茍嫩當米糠中總黃酮含量顯著高于茍陽弄。DPPH和ATBS法作為常用的抗氧化能力評價方法，其IC50值越低表明抗氧化能力越強。牙定紗中DPPH自由基的IC50值為1.16 mg/mL，ATBS陽離子自由基的IC50值為4.46 mg/mL；茍嫩當的DPPH自由基的IC50值為4.09 mg/mL，ATBS陽離子自由基的IC50值為7.41 mg/mL；而茍嫩當中DPPH自由基的IC50值為26.95 mg/mL，ATBS陽離子自由基的IC50值62.83 mg/mL。因此，認為牙定紗米糠黃酮提取液的抗氧化能力最強，茍嫩當次之，且兩者均顯著強于茍陽弄。這一結果有力地支持了稻米種皮的顏色越深，黃酮含量越高，抗氧化能力越強的觀點。

陳萍萍等指出稻米的總黃酮和花青素含量與其總抗氧化能力及羥自由基清除能力之間均存在顯著正相關關系。由表2可知，共72 個黃酮類代謝物與DPHH自由基的IC50值和ATBS陽離子自由基的IC50值呈顯著或極顯著負相關。其中，查耳酮（3/3）、花青素（9/9）和原花青素（5/5）類代謝物均與DPHH自由基的IC50值和ATBS陽離子自由基的IC50值均呈現顯著或極顯著負相關；絕大多數黃酮醇（22/28）、二氫黃酮醇（4/6）和鞣質（5/6）也與這兩個抗氧化能力評價指標均呈現顯著或極顯著負相關，表明這些類別的黃酮含量可以作為評價不同色澤米糠抗氧化能力的重要指標。

植物黃酮、二氫黃酮和黃烷醇等化合物被廣泛認為是優異的天然抗氧化劑。然而，在米糠中，并非所有這些化合物含量都與抗氧化能力顯著相關（表2）。例如，僅部分黃酮（12/45）、黃酮碳糖苷（6/22）、二氫黃酮（2/6）和黃烷醇（2/8）代謝物與DPHH自由基的IC50值和ATBS陽離子自由基的IC50值呈顯著或極顯著負相關。推測這種選擇性相關性可能源于不同色澤稻米中黃酮代謝途徑下游代謝物的合成偏好存在差異。

05

結 論

基于UPLC-ESI-MS/MS技術，在不同色澤的香禾糯米糠中鑒定出10 類共139 種黃酮類化合物，并發現紫黑香禾糯中黃酮組分相較于白香禾糯更為豐富。比對分析顯示，牙定紗vs茍陽弄、茍嫩當vs茍陽弄、牙定紗vs茍嫩當間分別存在111（81 種上調、30 種下調）、104（72 種上調、29 種下調）、96 種（78 種上調、18 種下調）差異代謝物，總體呈現稻米色澤越深，差異代謝物上調數量越多的趨勢。深紫黑香禾糯牙定紗的米糠總黃酮含量最高，淺紫黑的茍嫩當次之；兩者的DPPH自由基的IC50值和ATBS陽離子自由基的IC50值均顯著低于茍陽弄，證實稻米色澤越深，黃酮含量越高，抗氧化能力越強。相關性分析表明，72 個黃酮類代謝物含量與DPPH自由基的IC50值和ATBS陽離子自由基的IC50值呈顯著或極顯著負相關。結合代謝通路分析，進一步證實，花青素、原花青素、二氫黃酮醇和查耳酮類物質的含量可作為評價米糠抗氧化能力的重要指標，而代謝下游的黃酮苷和黃烷醇類物質的合成在不同色澤的稻米中展現出偏好差異。

引文格式：

汪燕, 陳旭玲, 趙春霞, 等. 紫黑香禾糯米糠黃酮代謝組學與抗氧化活性分析[J]. 食品科學, 2025, 46(6): 192-200. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240924-181.

WANG Yan, CHEN Xuling, ZHAO Chunxia, et al. Metabolomics and antioxidant capacity analysis of flavonoids in the bran of purple-black Kam Sweet Rice (

Oryza sativa

glutinosa

實習編輯：李杭生；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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