《食品科学》：贵州师范大学梁成刚教授等：紫黑香禾糯米糠黄酮代谢组学与抗氧化活性分析

黄酮类化合物具有清除自由基、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、增强免疫力、降三高等广谱生理活性。稻米中黄酮类化合物主要贮藏在米糠层（含果皮、种皮、外胚乳、糊粉层和胚）。

彩色稻米是重要的水稻种质资源，因种皮中花青素的种类和含量不同，呈现出紫、黑、红、白等不同色泽。研究普遍认为，黑色稻米中总黄酮含量高于紫色稻米，其次为红色稻米，而白色稻米中总黄酮含量最低。

香禾糯是历史悠久的一类中国特色稻种资源，香味浓郁，品质极佳，被联合国粮农组织誉为世界特产稻之一。通过种质资源的收集和保护，上百种香禾糯种质资源，包括黑、紫、红等多种彩色糯稻种质资源被保存。部分研究发现，紫黑香禾糯的米糠中黄酮含量和抗氧化活性均显著高于其他颜色的糯米米糠。

贵州师范大学生命科学学院的 汪燕、陈旭玲和梁成刚 *等人研究选用深紫黑色的牙定纱和浅紫黑色的苟嫩当这2 种不同色泽的紫黑香禾糯为材料，采用超高效液相色谱-电喷雾离子化-串联质谱（UPLCESI-MS/MS）联用系统靶向检测米糠中黄酮类化合物成分及含量，通过抗氧化能力评估与相关性分析，探讨紫黑香禾糯 米糠中黄酮代谢物的具体成分、含量及其与抗氧化能力的关系，从而为紫黑香禾糯米糠的深加工和应用提供理论基础，并为探究水稻黄酮的代谢途径提供科学参考。

01

黄酮代谢物及多元统计分析

紫黑香禾糯牙定纱、苟嫩当和对照白香禾糯苟阳弄米糠中检出10 类共139 种黄酮类代谢物，包括45 种黄酮、28 种黄酮醇、22 种黄酮碳糖苷、9 种花青素、8 种黄烷醇、8 种鞣质、6 种二氢黄酮、5 种二氢黄酮醇、5 种原花青素和3 种查耳酮（图1）。PCA的2D得分图（PC1为77.3%，PC2为11.9%）显示3 个供试水稻样本间分离趋势明 显，均被单独聚在一起，表明品种间各代谢物成分与含量差异较明显（图2A）。其中，牙定纱和苟嫩当与苟阳弄的差异较明显，而牙定纱和苟嫩当间差异较小。同样，代谢物热图也显示出牙定纱和苟嫩当间代谢物含量差异较小，被聚在一起，而苟阳弄的代谢物含量与它们差异较大（图3）。

PLS-DA的2D得分图（PC1为74.5%、PC为12.8%）同样显示3 个供试水稻样本间分离趋势明显，品种间差异较大（图2B）。PLS-DA的

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2

Q

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02

差异代谢物分析

由图4可知，紫黑香禾糯（牙定纱、苟嫩当）米糠中黄酮类代谢物种类较白香禾糯苟阳弄更为丰富。在3 种供试米糠中共检出78 种同代谢物，牙定纱、苟嫩当、苟阳弄分别含7、2、7 种特有代谢物。另外，牙定纱和苟嫩当米糠中共含120 种相同代谢物，其中牙定纱含8 种特有代谢物，苟嫩当含4 种；牙定纱和苟阳弄米糠中共含79 种相同代谢物，其中牙定纱含49 种特有代谢物，而苟阳弄仅含9 种；苟嫩当和苟阳弄米糠中共含80 种相同代谢物，其中苟嫩当含44 种特有代谢物，而苟阳弄仅含8 种。

基于代谢物的FC≥2或≤0.5、VIP≥1，且

P

稻米色泽与黄酮类代谢物，尤其是花青素的种类及含量，存在紧密关联 。由图5可知，相较于苟阳弄，牙定纱和够嫩当的前15 种差异代谢物中有8 种花青素均呈显著上调趋势，暗示这8 种花青素参与调控稻米紫黑色的形成。同时，2 种紫黑香禾糯中黄酮醇（杨梅素-3- O -葡萄糖苷）和二氢黄酮醇（二氢杨梅素-3- O -葡萄糖苷）均显著上调，而 黄酮（木犀草素-7- O -芸香糖苷和异鼠李素-3- O -新橘皮糖苷）显著下调，暗示紫黑香禾糯在黄酮类代谢物合成上与白香禾糯存在明显差异。

紫黑香禾糯牙定纱和苟嫩当间的前15 种差异代谢物包括4 种黄烷醇（表儿茶素苷、表儿茶素表阿夫儿茶精和儿茶素上调；表没食子儿茶素没食子酸酯下调）、4 种黄酮（丁香亭上调；木犀草素-7-

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03

黄酮生物合成途径代谢物含量分析

根据黄酮合成代谢途径绘制黄酮类代谢物热图（图6），结果发现不同香禾糯种质米糠中所检出的查耳酮（3 种）、二氢黄酮醇（5 种）、原花青素（5 种）和花青素（9 种）含量变化规律完全一致，均表现为牙定纱最高，苟嫩当次之，苟阳弄最低。同样，牙定纱和苟嫩当米糠中绝大多数二氢黄酮、黄酮醇和鞣质类代谢物含量均明显高于苟阳弄，仅1 种二氢黄酮（柚皮素-7-

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牙定纱米糠中绝大部分黄酮碳糖苷代谢物含量较高，例如，木犀草素碳糖苷代谢物（4 种）含量在牙定纱米糠中较高，而在苟阳弄米糠中含量较低。不过，苟阳弄米糠中有8 种黄酮碳糖苷代谢物含量高于牙定纱和苟嫩当，包含3 种芹菜素碳糖苷代谢物、2 种异牡荆素碳糖苷代谢物、2 种荭草素碳糖苷代谢物和1 种牡荆素碳糖苷代谢物。但是，不同香禾糯种质米糠中黄酮烷和黄酮代谢物含量在总体上无明显变化规律，其中牙定纱米糠中部分黄酮烷（3/8）和黄酮代谢物（13/45）含量较高，苟嫩当米糠中有2 种黄酮烷和10 种黄酮代谢物含量较高，苟阳弄米糠中则有3 种黄酮烷和20 种黄酮代谢物含量较高。其中，牙定纱米糠中5 种芹菜素及其衍生物含量极低，而在苟阳弄米糠中含量较高；苟嫩当米糠中沙可林A和沙可林B含量较高，而在牙定纱和苟阳弄米糠中含量较低；苟阳弄米糠中金圣草黄素及其衍生物含量较高，而在牙定纱和苟嫩当米糠中含量较低。说明黄酮代谢途径下游的绝大多数黄烷醇、黄酮和黄酮碳糖苷类代谢物合成和积累与稻米粒色无明显的关联。

04

抗氧化活性与相关性分析

研究普遍认为彩色稻富含黄酮，保健价值高于白米。由图7可知，紫黑色牙定纱和苟嫩当米糠中总黄酮含量显著高于苟阳弄。DPPH和ATBS法作为常用的抗氧化能力评价方法，其IC50值越低表明抗氧化能力越强。牙定纱中DPPH自由基的IC50值为1.16 mg/mL，ATBS阳离子自由基的IC50值为4.46 mg/mL；苟嫩当的DPPH自由基的IC50值为4.09 mg/mL，ATBS阳离子自由基的IC50值为7.41 mg/mL；而苟嫩当中DPPH自由基的IC50值为26.95 mg/mL，ATBS阳离子自由基的IC50值62.83 mg/mL。因此，认为牙定纱米糠黄酮提取液的抗氧化能力最强，苟嫩当次之，且两者均显著强于苟阳弄。这一结果有力地支持了稻米种皮的颜色越深，黄酮含量越高，抗氧化能力越强的观点。

陈萍萍等指出稻米的总黄酮和花青素含量与其总抗氧化能力及羟自由基清除能力之间均存在显著正相关关系。由表2可知，共72 个黄酮类代谢物与DPHH自由基的IC50值和ATBS阳离子自由基的IC50值呈显著或极显著负相关。其中，查耳酮（3/3）、花青素（9/9）和原花青素（5/5）类代谢物均与DPHH自由基的IC50值和ATBS阳离子自由基的IC50值均呈现显著或极显著负相关；绝大多数黄酮醇（22/28）、二氢黄酮醇（4/6）和鞣质（5/6）也与这两个抗氧化能力评价指标均呈现显著或极显著负相关，表明这些类别的黄酮含量可以作为评价不同色泽米糠抗氧化能力的重要指标。

植物黄酮、二氢黄酮和黄烷醇等化合物被广泛认为是优异的天然抗氧化剂。然而，在米糠中，并非所有这些化合物含量都与抗氧化能力显著相关（表2）。例如，仅部分黄酮（12/45）、黄酮碳糖苷（6/22）、二氢黄酮（2/6）和黄烷醇（2/8）代谢物与DPHH自由基的IC50值和ATBS阳离子自由基的IC50值呈显著或极显著负相关。推测这种选择性相关性可能源于不同色泽稻米中黄酮代谢途径下游代谢物的合成偏好存在差异。

05

结 论

基于UPLC-ESI-MS/MS技术，在不同色泽的香禾糯米糠中鉴定出10 类共139 种黄酮类化合物，并发现紫黑香禾糯中黄酮组分相较于白香禾糯更为丰富。比对分析显示，牙定纱vs苟阳弄、苟嫩当vs苟阳弄、牙定纱vs苟嫩当间分别存在111（81 种上调、30 种下调）、104（72 种上调、29 种下调）、96 种（78 种上调、18 种下调）差异代谢物，总体呈现稻米色泽越深，差异代谢物上调数量越多的趋势。深紫黑香禾糯牙定纱的米糠总黄酮含量最高，浅紫黑的苟嫩当次之；两者的DPPH自由基的IC50值和ATBS阳离子自由基的IC50值均显著低于苟阳弄，证实稻米色泽越深，黄酮含量越高，抗氧化能力越强。相关性分析表明，72 个黄酮类代谢物含量与DPPH自由基的IC50值和ATBS阳离子自由基的IC50值呈显著或极显著负相关。结合代谢通路分析，进一步证实，花青素、原花青素、二氢黄酮醇和查耳酮类物质的含量可作为评价米糠抗氧化能力的重要指标，而代谢下游的黄酮苷和黄烷醇类物质的合成在不同色泽的稻米中展现出偏好差异。

引文格式：

汪燕, 陈旭玲, 赵春霞, 等. 紫黑香禾糯米糠黄酮代谢组学与抗氧化活性分析[J]. 食品科学, 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

实习编辑：李杭生；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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