王衛國,林 強,張仟偉
(河南工業大學 生物工程學院,河南 鄭州 450001)
葡萄皮花色苷的生理活性及穩定性研究進展
王衛國,林強,張仟偉
(河南工業大學 生物工程學院,河南 鄭州 450001)
葡萄皮花色苷屬于黃酮類天然色素,不僅資源豐富,而且具有抗氧化、清除自由基、降血脂、抗突變、延緩衰老、預防肝損傷和老年癡呆、改善視力、保護心血管和神經系統等多種營養和保健功能。但葡萄皮花色苷的分子結構穩定性差,在加工和貯存過程中易受光、氧、溫度、pH、金屬離子等因素的影響而發生變化,這嚴重制約著葡萄皮花色苷的研究與應用。因此,對葡萄皮花色苷穩定性的研究成為食品、醫藥、化工和生物工程等領域重要的研究方向。本文綜述了葡萄皮花色苷的分離純化法、生理功能和穩定性研究進展,并指出其研究應用中存在的問題和發展趨勢,為其深入研究提供參考。
葡萄皮花色苷;分離純化方法;生理活性;穩定性
隨著近些年來我國農業產業結構的調整,葡萄的種植面積和產量呈直線上升趨勢。與此同時葡萄在加工過程中都把大量葡萄皮當作殘渣丟棄,如用于釀酒的葡萄每年會產生40多萬t的葡萄皮渣。這些葡萄皮渣隨便丟棄,一方面對周圍環境造成污染。另一方面葡萄皮中含有的花色苷具有強氧化性,能有效清除人體內的自由基,如細胞在需氧代謝過程中產生的一系列活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)等。醫學研究發現[1-3],自由基可導致蛋白質和核酸分子過氧化損害,是導致一些疾病(如癌癥、心血管疾病、糖尿病、動脈粥樣硬化和關節炎等)的主要原因。葡萄皮花色苷還具有促進視紅素再生、消除炎癥、提高機體免疫力抗衰老等多種生理功能,可有效預防和治療由自由基引起的相關疾病。GUO J T等[4]研究發現,葡萄皮花色苷和α-生育酚的抗氧化活性強度相當。DANG O等[5]將從葡萄皮中提取的花色苷加入香煙煙絲中,結果表明,可有效減輕吸煙對人體的過氧化損傷。但是目前國內、外對于葡萄皮花色苷的提取、純化以及穩定性增強等方面的研究水平都普遍較低,存在著提取率低、穩定性差等一系列問題,嚴重制約著葡萄皮花色苷相關的開發與應用。因此,如何提高葡萄皮花色苷的提取率和穩定性成為了目前的研究重點和熱點,市場應用前景十分廣闊,同時也符合我國當前努力建設社會主義節約型社會的大方向。本文通過對影響葡萄皮花色苷穩定性的因素以及目前分離與純化方法的優缺點進行歸納與總結,為今后對葡萄皮花色苷在食品、醫藥等領域進行深入系統研究時提供理論參考。
葡萄皮花色苷是以葡萄皮為原料,通過提取、分離、濃縮等技術而獲得的黃酮類化合物。花色苷糖苷配基的基本結構為3,5,7-三羥基-2-苯基苯丙呋喃[6]。葡萄中的花色苷種類較多,不同葡萄品種的花色苷種類有所不同,但以錦葵素糖苷為主。自然狀態下,葡萄皮花色苷不穩定,易受環境因素(如光照、溫度等)影響而發生結構改變[7]。葡萄花色苷可溶于水、甲醇、乙醇、丙二醇、丙三醇、冰醋酸、檸檬酸等極性溶劑,不溶于苯、甲苯、氯仿、石油醚、四氯化碳、油脂等非極性溶劑,能和醋酸鉛發生沉淀反應,易被活性炭吸附。
2.1葡萄皮花色苷的分離
目前常用的葡萄皮分離方法及優缺點如下:(1)溶劑浸提法:優點是設備簡單、操作方便[8];缺點是提取率不高、受浸提劑種類、濃度、時間、溫度及料液比等因素的影響較大。(2)微波輔助萃取法:優點是時間短、能耗低、污染小、試劑用量少、設備和操作簡單等優點;缺點是升溫會破壞葡萄皮花色苷的結構。(3)超聲波輔助萃取:優點是提取工藝簡單、操作簡單、快速高效、溶劑用量少、無污染;缺點是設備的成本高、不易工業化。(4)酶解法:優點是提取率高,反應條件溫和、提取時間短、能耗低;缺點是酶的價格高,又易失活,操作難度較大[8-13]。
2.2葡萄皮花色苷的純化
從葡萄皮中分離的花色苷純度較低,含有很多有機酸、蛋白質以及小分子等雜質[14-15]。傳統的溶劑萃取純化法是通過加入石油醚、乙酸乙酯等物質將其進行初步純化,能夠除去花色苷粗提物中的一部分極性物質。為了提高葡萄皮花色苷的色價以及穩定性,提取液還需經真空抽濾和減壓濃縮等一系列后續處理除去蛋白質、糖類和小分子物質等。幾種常用且具有代表性的純化方法及優缺點:(1)膜分離法:優點是操作簡單且葡萄皮花色苷色價高[16]、穩定性好、可連續生產;缺點是成本高,提取率低[17-20]。(2)大孔吸附樹脂法:優點是工藝簡單、成本低、吸附量大且速度快、選擇性強、機械強度大、可再生和反復使用;缺點是有毒溶劑殘留問題嚴重。目前幾乎所有花色苷類物質粗提物的純化和精制都是用大孔樹脂來進行的。(3)凝膠層析純化法:優點是設備簡單、操作方便、分離速度快且不破壞生物活性、非特異性吸附少。因此,凝膠層析目前在葡萄皮花色苷的分離純化中的應用非常廣泛。
由于葡萄皮花色苷對羥自由基、超氧自由基等都有很好的清除作用,因而具有多種生理功能[21]。
3.1抗氧化作用
研究發現葡萄皮花色苷主要通過三種方式抗氧化:一是抑制或清除自由基。二是加強抗氧化酶體系。三是與金屬絡合。DOHA M M等[22]從葡萄皮中提取高純度的花色苷,測得其對穩定自由基1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)的半數抑制濃度為44 mg/L,又利用2-脫氧-D-核糖法產生·OH,在葡萄皮花色苷質量濃度為10g/L時可清除該體系中80%的·OH,說明葡萄皮花色苷具有較強的抗氧化活性。
3.2抗誘變作用
日常生活中越來越多的突變誘導物和致癌物被發現,如烤牛肉中色氨酸的熱解物Trp-P-1和Trp-P-2、從烤魚中分離得到的2-氨基-3-甲磺酸基喹啉、從燒烤牛排中提取的二甲亞砜等。研究表明,葡萄皮花色苷具有很強的抗突變作用,能有效地減少突變誘導物誘導的突變[23-24]。從遺傳學和生化毒理學角度對葡萄皮花色苷的抗誘變作用及機理進行研究,通過微核試驗和小鼠肝組織中谷胱甘肽-s-轉移酶(glutathione stransferase,GST)活性、還原型谷胱甘肽(glutathione reduced,GSH)含量的測定,發現葡萄皮花色苷對環磷酰胺(cyclophosvnamide,CTX)誘發的小鼠骨髓多染紅細胞微核細胞有較強的抑制作用,并能提高肝臟GST活性,升高GSH含量,還能顯著抑制化學誘變劑誘發的TA97、TA98回復突變。因此,葡萄皮花色苷具有抗誘變性[25]。
3.3降血脂、血糖作用
大量研究發現[26],葡萄皮花色苷明顯地抑制血清中谷氨酸-草醋酸轉氨酶(glutamate oxaloacetate transaminase,GOT)、谷氨酸-焦葡萄糖酸轉氨酶(glutamate pyruvate transaminase,GPT)的上升,還可抑制病鼠血清中的硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)反應物、肝臟中的TBA反應物及氧化脂蛋白的增加,具有較強的降低血脂和血糖作用。MAIER T等[27]研究了葡萄皮花色苷的降血脂作用,結果表明葡萄皮花色苷可降低高脂血癥大鼠血脂水平,提高抗動脈硬化指數(anti-atherogenic index,AAI),使肝臟脂肪酶(lipase,LPS)、肝脂酶(hepaticlipase,HL)、脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)的酶活性明顯增強。
3.4延緩衰老和抑制老年癡呆
老年性癡呆在老人中發病率較高,以阿爾茨海默病為主,其帶有39~43個肽的β-淀粉樣蛋白A4(amyloidβ-protein A4,βA4)的生成是重要病因。葡萄皮花色苷能減少小鼠肝血清中谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶、甘油三酯和總膽固醇,從而預防由衰老引起的肝功能障礙[28]。葡萄皮花色苷能抑制模型小鼠大腦海馬體中βA4的含量,而βA4的形成與小鼠的學習能力、記憶力和認知能力的下降關系密切。因此,葡萄皮花色苷的抗氧化活性及防止βA4形成能力是抑制衰老和癡呆的主要原因[29-30]。
3.5保護血管、抗動脈粥樣硬化
現代醫學研究發現,血管內皮細胞損傷是動脈粥樣硬化發生的起始環節,而氧化型低密度脂蛋白的形成是造成血管內皮細胞損傷、促進動脈粥樣硬化發生發展的關鍵因素之一,而葡萄皮花色苷作為強抗氧化劑能夠抑制低密度脂蛋白氧化從而預防動脈粥樣硬化發生[31]。JANNA O A等[32]研究了葡萄皮花色苷對氧化修飾低密度脂蛋白誘導的內皮損傷的抑制效應。結果表明,使葡萄皮花色苷具有抑制氧化應激誘導的內皮損傷作用的主要結構為-OH的總數或B-環中的-OH,并且這種抑制效應與細胞內自由基清除活性有明顯的相關性。
3.6預防高血壓
3.7抗癌活性
葡萄皮花色苷還具有潛在的強抗腫瘤、抗癌作用。研究表明,全世界1/3的癌是由慢性炎癥引起的,GARRI F A等[36]研究了葡萄皮花色苷對人體結腸直腸癌細胞HT-29、乳腺癌細胞MCF-7及血癌細胞HL-60的生長抑制作用,結果表明,葡萄皮花色苷抑制效果與濃度呈依賴關系。
3.8保護視力
葡萄皮花色苷可使睫狀平滑肌放松,從而緩解視疲勞、改善暗光適應、增加青光眼的視網膜血液流動。研究發現[37],葡萄皮花色苷可促進視紫紅質在暗處的再合成,增強夜視力,可用于夜盲癥和糖尿病視網膜癥的治療。此外,葡萄皮花色苷還對毛細血管有保護作用[38]。
由于葡萄皮花色苷的化學結構與其自身的穩定性密切相關,其結構中含有的不飽和雙鍵易被一些理化因子如pH、溫度、光照、酶、親核試劑、抗壞血酸、二氧化硫、金屬離子等氧化而改變[39]。以下對幾種主要的影響因素進行介紹:
4.1溫度對葡萄皮花色苷穩定性的影響
溫度對葡萄皮花色苷影響的機理是:二苯基苯并吡喃陽離子陽離子AH+→醌型堿(A)→A-是放熱反應,而水化反應AH+→假堿(B)和開環反應B→查耳酮(C)的反應是吸熱反應,并伴隨熵的增大[40]。升高溫度葡萄皮花色苷會向查爾酮轉化。查爾酮是熱降解反應的中間產物,當冷卻和酸化時,甲醇假堿和醌式堿可以變成紅色的花烊正離子,但是查爾酮很難再轉化[41]。在100℃時,會使葡萄皮中的花色苷降解一半需要1 h;在35℃時,葡萄皮花色苷降解一半需要9 d;在20℃條件下,葡萄皮花色苷降解一半需要54 d,而在0℃時,葡萄皮花色苷降解一半需要11個月。
男朋友走了之后,她去了他的單位,想討一下他在國外的地址,卻沒人告訴她。那些以前所謂她男朋友的同事們跟她說,他是自己辭了職的,不知道他去哪個國家了。她只收到了男朋友留給她的一封信和一個包裹。信上說對不起她,如果想知道為什么離開她的原因的話,他可以告訴她,就是因為錢。她和她都沒有太多的錢,沒有可以供他用以搞科研的錢。兩人在一塊只能過凄苦的日子,沒有前途的日子。
4.2光照對葡萄皮花色苷穩定性的影響
光照既是葡萄皮花色苷生物合成的必要因素,又是促使葡萄皮花色苷加速降解的因素之一。KNOX Y M等[42]研究證實,在黑暗條件下,有利于葡萄皮花色苷的穩定。在可見光或紫外線下,葡萄皮花色苷易發生降解,且熒光比日光更容易使花色苷降解。研究表明[43],光照引起的花色苷降解途徑為花色苷降解生成C4位羥基的中間產物,該中間產物在C2位上水解開環,最后生成查爾酮,查爾酮快速地降解成苯甲酸以及2,4,6-三羥基苯甲醛等產物,造成花色苷降解褪色。MEIER S等[44]研究發現,20℃避光保存,葡萄皮花色苷的半衰期為396 d,而同樣條件下不避光保存的葡萄皮花色苷的半衰期只有177 d。
4.3pH對葡萄皮花色苷穩定性的影響
pH對葡萄皮花色苷的穩定性和色調都有影響,當葡萄皮花色苷在pH≤3條件下主要以烊鹽(AH+)、醌型堿、假堿(B)、查耳酮(C)的形式存在比較穩定。這四種形式隨水溶液的pH值變化而發生可逆或不可逆的改變,同時溶液的顏色也隨結構的改變而改變。當pH=6或7時,花色苷烊鹽受到水分子的親核攻擊在C2位的水合作用和花色苷上的酸性羥基的質子轉移發生,這兩種反應之間存在著動力學和熱力學競爭。當pH上升到8~10時,主要以藍色離子化的醌式堿形式存在[45],因此,當pH值處于1~3時花色苷的穩定較強,當pH>3時,隨著pH值的增大,花色苷的穩定性逐漸降低。
4.4酶對葡萄皮花色苷穩定性的影響
降解葡萄皮花色苷的酶主要有:葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、過氧化物酶等[46]。多酚氧化酶作用于存在鄰-二酚羥基的花色苷,產生的中間產物-鄰醌能通過化學氧化作用使花色苷轉化為氧化的花色苷及降解產物[47]。WULF H C等[48]研究表明,多酚氧化酶引起葡萄皮花色苷的降解機制與其母核結構有關。
4.5氧化物質對葡萄皮花色苷穩定性的影響
眾所周知,如果用H2O2對葡萄、櫻桃、草莓等進行消毒時,會發現這些水果的表面迅速褪色。研究發現[49-50],H2O2等氧化劑可直接親核進攻花色苷的C2位使花色苷開環生成查耳酮,查耳酮進一步降解生成各種無色的酯類物質和香蘭素的衍生物,這些氧化產物或者進一步降解成小分子物質,或者相互之間發生聚合反應,從而導致葡萄皮花色苷的降解。O2可以通過直接或間接的氧化機理而氧化葡萄皮花色苷[51]。所謂間接機理即通過與葡萄皮花色苷反應的中間氧化產物來形成無色或褐色物質。
4.6還原物質對葡萄皮花色苷穩定性的影響
研究發現[52],亞硫酸氫根對葡萄皮花色苷C4親核攻擊生成了無色的花色苷亞硫酸鹽復合物。一些還原劑使花色苷的烊鹽結構易受其親核進攻,變成不穩定的非烊離子型即兒茶酚型,并褪至無色。雖然NaS2O7是還原物質,但是沒有還原葡萄皮花色苷的烊鹽結構,而是參與了新復合物的形成SO2不僅控制了多酚氧化酶的活性,而且葡萄皮花色苷與SO2形成SO2-SO3復合物,使其穩定性增強。
4.7金屬離子對葡萄皮花色苷穩定性的影響
葡萄皮花色苷的鄰位羥基可與金屬離子形成配合物,對其穩定性也有影響。但某些金屬離子也會與葡萄皮花色苷結合形成絡合物后增強葡萄皮花色苷的穩定性,而還有一些會減弱其穩定性。因此,在利用某些金屬離子增強葡萄皮花色苷的穩定性的同時還要防止另一些金屬離子對葡萄皮花色苷穩定性的破壞。研究發現[53],金屬離子K+、Na+、Mg2+、Ca2+等對葡萄花色苷穩定性無明顯影響;Al3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+等低濃度時能增加葡萄皮花色苷穩定性;Fe3+、Fe2+和Sn2+則可降低葡萄皮花色苷的穩定性。
4.8抗壞血酸對葡萄皮花色苷穩定性的影響
抗壞血酸常作為食品中的營養強化劑或抗氧化劑[54]。RAVICH K等[55]研究發現,低溫時抗壞血酸對葡萄皮花色苷起增強穩定作用,高溫時抗壞血酸可降低葡萄皮花色苷結構的穩定性的原因是抗壞血酸氧化后產生的H2O2直接親核進攻葡萄皮花色苷的C2位,生成查爾酮,從而能引起葡萄皮花色苷的降解。此外,Cu2+可加速抗壞血酸對葡萄皮花色苷的降解速度。
由于葡萄皮花色苷在自然狀態下穩定性較低,不利于開發和應用。因此,常采用分子內或分子間輔色作用、微膠囊技術、化學改性以及生物工程等技術方法來提高花色苷的穩定性[56]。
5.1通過分子輔色作用提高葡萄皮花色苷的穩定性
分子輔色可分為分子內和分子間輔色兩種,兩者都可提高葡萄皮花色苷的穩定性。分子內輔色是通過葡萄皮花色苷分子內基團來提高其結構穩定性。分子間輔色是通過一些與葡萄皮花色苷分子結構相似的分子結構發生絡合而提高其穩定性的。分子內輔色可形成高空間阻礙效應,阻止了水化轉換,可顯著提高葡萄皮花色苷的穩定性及顏色的強度。黃酮、生物堿和核苷酸等可與葡萄皮花色苷發生分子間輔色,大大提高了葡萄皮花色苷的穩定性。用加輔色素和不加輔色素的葡萄汁進行對比分析發現,加輔色素的葡萄汁花色苷含量比對照高2倍還多,抗氧化性比對照高1.5倍還多,由此可知,輔色作用能夠大大提高葡萄皮花色苷穩定性。
5.2通過分子化學改性提高葡萄皮花色苷穩定性
葡萄皮花色苷配基上的C4和C8具有一定的活性,易被還原物質(如維生素C等)還原或被一些親電基團攻擊。使葡萄皮花色苷的共軛體系結構被破壞導致穩定性降低。如果用間苯二酚、苯基β-二酮以及查爾酮的衍生物使C4和C8位帶上烷基、苯基等基團就會使葡萄皮花色苷具有出色的抗維生素C和Fe3+穩定性。用兒茶酸和微量乙醛對葡萄皮中的花色苷進行了化學改性,發現葡萄皮花色苷的穩定性和顏色強度均有較大提高。
5.3通過結構修飾提高葡萄皮花色苷的穩定性
研究發現[56],葡萄皮花色苷配基上的水化會降低結構的穩定性,而C2酰基化后的葡萄皮花色苷對pH的改變、熱處理、光照等均表現出很強的穩定性,因此,用酰基掩蓋C2,可以抑制水化反應,從而使葡萄皮花色苷穩定增強。人們常用有機酸在酰化轉移酶作用下酰化掩蓋C2。HO K K H Y等[57]用葡萄皮花色苷與3 mol咖啡酸酰化后定量測定它的穩定性。結果表明,穩定性隨著酰化程度增加而升高,說明酰化的葡萄皮花色苷比未酰化的更加穩定。
5.4通過微膠囊技術提高葡萄皮花色苷的穩定性
微膠囊技術是指將固、液或氣體封存在與外界隔絕的膠囊中,使其只有在特定條件下才會以控制速率釋放的技術。用微膠囊包裹葡萄皮花色苷不僅可以減少光和熱的影響,而且可作為緩釋劑,是目前解決葡萄皮花色苷不穩定最常用的方法。將葡萄皮花色苷微膠囊化后,光、熱及微波條件下的穩定性大大提高且活性不會降低。用阿拉伯膠和麥芽糊精對葡萄皮花色苷微膠囊化后發現在室溫光照條件下保存5周后保留率仍在80%以上,而未微膠囊化的葡萄皮花色苷2周后就全部被氧化。微膠囊技術在提高葡萄皮花色苷穩定性方面應用前景廣闊。
5.5其它提高葡萄皮花色苷穩定性的方法
除了上述幾種提高葡萄皮花色苷穩定性的方法外,人們還常將葡萄皮花色苷與蠶絲蛋白與聚乙二醇結合形成蠶絲蛋白-花色苷復合物,這種復合物對可見光和紫外光均有很高的穩定性。此外,還可以采取加入抗氧化劑(如抗壞血酸、谷胱甘肽、甘露醇等)、低溫加熱、與酶隔絕、低溫流通、充氮保存、開發專用包裝材料等措施,來消除各種引起葡萄皮花色苷不穩定的因素。
6.1存在的問題
目前,葡萄皮花色苷生理功能及其穩定性的研究主要存在以下問題:(1)葡萄皮花色苷的提取率較低、很難產業化提取且穩定性較差,因此,目前研究與利用大都在實驗室水平,中試研究和產業化的較少,開發利用的難度較大。(2)目前葡萄皮花色苷抗氧化方面的研究大都以體外清除自由基效果評價為主,其生理功能方面的研究也都是在體外或者受試對象為小鼠,這就造成不能全面體現其抗氧化作用的生物學意義。(3)還未建立葡萄皮花色苷抗氧化功能和預防自由基誘導的各種疾病(如抗癌、抗老年退化性疾病等)之間相互關系的規律。(4)缺乏葡萄皮花色苷相關安全性的研究(如致畸性等方面的研究數據還非常少)。(5)目前對葡萄皮花色苷褪色機理的研究還不徹底,提高葡萄皮花色苷的穩定性的技術還不完善。(6)葡萄皮花色苷的分離純化以及加工應用過程中存在成本高、測定方法復雜誤差大、純化工藝復雜且純度底等問題。(7)已有的葡萄皮花色苷研究結果還存在重現性和可比性差的問題,具有一定的不確定性。
6.2解決辦法
針對上述葡萄皮花色苷研究應用中存在的問題,可采取以下解決措施:(1)一方面提高和改進葡萄皮花色苷的提取工藝。另一方面研究和分析如何在食品、制藥等工業中合理應用葡萄皮花色苷。(2)進一步加強葡萄皮花色苷生物活性的多方面因素影響之間的對比分析,以及葡萄皮花色苷在飲食中與其他化合物的相互作用關系和對不同飲食習慣人群產生的影響方面的研究,以便進一步實際應用于人體研究。(3)摸清葡萄皮花色苷抗氧化性與各種疾病的相關規律。(4)著重研究葡萄皮花色苷通過口服、皮下和靜脈注射等不同吸收方式之間在人體內代謝途徑的對比分析。(5)進一步研究葡萄皮花色苷褪色機理。(6)提高和改進現有的提取、純化以及增強葡萄皮花色苷穩定性的工藝。(7)提高葡萄皮花色苷定性、定量分析方法的有效性以及可靠性。
綜上所述,葡萄皮花色苷具有多種生理功能,是一種極具開發潛力的生物活性成分。對葡萄皮花色苷進行多層次開發以及深加工是未來的主要發展方向。然而,葡萄皮花色苷的外界環境的穩定性差以及提取、純化成本高等成為葡萄皮花色苷大量應用的瓶頸,歸根結底還是缺少一種能耗少、提取效率高、對活性破壞小、操作簡單且適合工業化大規模生產的分離純化方法和工藝。現階段我們應著力于加強對葡萄皮花色苷的穩定性、乳化性和功能特性的深入研究,加大醫學、藥學以及營養學的研究力度,研究葡萄皮花色苷的重要生理功能和對人類健康的影響規律。建立高效、經濟、規模化的葡萄皮花色苷的生產工藝。相信在不久的將來,葡萄皮花色苷將會在食品、醫藥保健、化妝品等領域獲得更加廣泛的應用,使葡萄皮花色苷的應用邁向新的階段。
[1]VERER V,ROSSO D.The high ascorbic acid content is the main cause of the low stability of anthocyanin extracts from acerola[J].Food Chem,2012,103:935-943.
[2]EVA M H,ANJA H.Influence of acids,salt,sugars and hydrocolloids on the colour stability of anthocyanin rich black currant and elderberry concentrates[J].Eur Food Res Technol,2013,223(1):83-90.
[3]NAADI M,ANNA R,PATRIZIA P.Stabilisation of natural anthocyanins by micellar systems[J].Intl J Pharm,2011,216:23-31.
[4]GUO J T,LEE H L,CHIANG S H,et al.Antioxidant properties of the extracts from different parts of brocoli in Taiwan[J].J Food Drug Anal,2011,9(2):96-101.
[5]DANG O,SAITO N,BROUIL R.Anthocyanin intramolecular co-pigment effect[J].Phyto-chemistry,2010,34(1):119-124.
[6]GIUSTI M M,WROL R E.Acylated anthocyanins from edible sources and their applications in food systems[J].Biochem Eng J Rev,2013,14:217-225.
[7]SHIMI T,ICHI T,IWABU H,et al.Structure of diacylated anthocyanins from red radish(Raphanus sativusL.)[J].Food Chem,2010,90(3):5-9.
[8]王衛國,張仟偉,趙永亮,等.天然色素的理化特性及其應用研究進展[J].河南工業大學學報:自然科學版,2015,36(3):109-117.
[9]HORBOWICZ M,KOSSON R,GRZESIUK A.Anthocyanins of fruits and vegetables-their occurrence,analysis and role in human nutrition[J]. Veg Crop Res Bull,2008,68(1):5-22.
[10]OTUKIA T,MATSU H,TAKE M.Acylated anthocyanins from red radish[J].Phytochemistry,2002,60:79-87.
[11]吉欣,毛立群,李霞,等.葡萄色素的提取及穩定性研究[J].化學研究,2014,15(1):48-52.
[12]劉麗媛,苑偉,劉延琳.紅葡萄酒中花色苷輔助成色作用的研究進展[J].中國農業科學,2013,43(12):2518-2526.
[13]CZANK C,CASS A,ZHANG Q,et al.Human metabolism and elimination of the anthocyanin,cyanidin-3-glucoside:a(13)C-tracer study[J]. Am J Clin Nutr,2013,97:995-1003.
[14]MATUS M C,HEND W H,MAGH T K,et al.The jejunum is the main site of absorption for anthocyanins in mice[J].J Nutr Biochem,2006,17:31-36.
[15]VITAG P,DONNA G,NAPOLI A,et al.Protocatechuic acid is the major human metabolite of cyanidin-glucosides[J].Nutrition,2007,137:2043-2048.
[16]KALT W,BLUM J B,MCDON J E,et al.Identification of anthocyanins in the liver,eye,and brain of blueberry-fed pigs[J].J Agr Food Chem,2008,56:705-712.
[17]VANZO A,VRHO U,TRAM F,et al.Exceptionally fast uptake and metabolism of cyanidin 3-glucoside by rat kidneys and liver[J].J Nat Prod,2011,74:1049-1054.
[18]KARLS A,RETTER L,LAKE P,et al.Anthocyanins inhibit nuclear factor-kappa B activation in monocytes and reduce plasma concentrations ofpro-inflammatorymediatorsinhealthadults[J].Nutrition,2007,137:1951-1954.
[19]WANG Q,HAN P M,ZHANG M,et al.Supplementation of black rice pigment fraction improves antioxidant and anti-inflammatory status in patients with coronary heart disease[J].Asia Pac J Clin Nutr,2007,16:295-301.
[20]CASSIDY A,MUKA K J,LIU L,et al.High anthocyanin intake is associated with a reduced risk of myocardial infarction in young and middle-aged women[J].Circulation,2013,127:188-196.
[21]方丹,陸寧.芹菜汁綠茶復合飲料的研制[J].包裝與食品機械,2012,30(1):22-26.
[22]DOHA M M,HOLB M,HAMBURG N M,et al.Effects of cranberry juice consumption on vascular function in patients with coronary artery disease[J].Am J Clin Nutr,2011,93:934-940.
[23]ZHU Y,XIA M,YANG Y,et al.Purified anthocyanin supplementation improves endothelial function via NO-cGMP activation in hypercholesterolemic individuals[J].Clin Chem,2011,57:1524-1533.
[24]WANG D,XIA M,YAN X,et al.Gut microbiota metabolism of anthocyanin promotes reverse cholesterol transport in mice via repressingmiRNA-10b[J].Circ Res,2012,111:967-981.
[25]ZAMORA R,KNAZ V,LUJAN L,et al.Estimation of the intake of anthocyanidins and their food sources in the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition(EPIC)study[J].Br J Nutr,2011,106:1090-1099.
[26]LI G,ZHU Y,ZENG Y,et al.Estimated daily flavonoid and stilbene intake from fruits,vegetables,and nuts and associations with lipid profiles in Chinese adults[J].J Acad Nutr Diet,2013,113:786-794.
[27]MAIER T,FRO M,SCHI A.Process and storage stability of anthocyanins and non-anthocyanin phenolics in pectin and gelatin gels enriched with grape pomace extracts[J].Eur Food Res Technol,2009,6:949-960.
[28]任玉林,李華,邴貴德,等.天然食用色素花色苷[J].食品科學,2014,35(7):22-27.
[29]ZHANG Z,XUE P,YANG C.Purification and structural analysis of anthocyanins from litchi pericarp[J].Food Chem,2014,84(4):601-604.
[30]WIGHT J D,WROLS R E.Anthocyanin analysis as a measure of glycosidease activity in enzymes for juice processing[J].J Food Sci,2012,60(4):862-867.
[31]TAKAHA A,TAKEDA K,OHISH T.Light-induced anyanin reduces the extent of damage to DNA in UV irradiatedCentaurea cyanuscells in culture[J].Plant Cell Physiol,2009,32:541-547.
[32]JANNA O A,KHAI A K,MAZIA M.Anthocyanin stability studies in Tibouchina semidecandraL[J].Food Chem,2010,101:1640-1646.
[33]NORI S,KENJI T,HIDEKAZU M.Acylated anthocyanins from the blue-violet flowers of anemone coronaria[J].Phytochemistry,2002,60:365-373.
[34]HE J,GIUS M M.Anthocyanins:natural colorants with health-promoting properties[J].Ann Rev Food Sci Technol,2010,1:163-187.
[35]WEDICK N M,PAN A,CAS A,et al.Dietary flavonoid intakes and risk of type 2 diabetes in US men and women[J].Am J Clin Nutr,2012,95:925-933.
[36]GARRI F A,AGUI M M,MART J L.Comparison of several extraction techniques for multiclass analysis of veterinary drugs in eggs using ultra-high pressure liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Anal Chim Acta,2010,661(2):150-160.
[37]龐志申.花色苷研究概況[J].北京農業科學,2013,18(5):37-42.
[38]JANKO A,JANKO B,NIEDWO J.The effect of anthocyanin dye from grapes on experimental diabetes[J].Folia Med Cracov,2010,41(34):5-15.
[39]WANG H,MURALE G N.Antioxidant and antiinflammatory activity of anthocyanins and their aglycon,cyanidin,from tart cherries[J].J Nat Prod,2009,62(2):294-296.
[40]BARZAG N,GATTI G,CRE F,et al.Protective effect of cyaniding against aspirin-induced fall in gastric transmucosal potential difference in normal subjects[J].Ital J Gastroen,2011,23:249-252.
[41]CRISTO A,MALAND S,MAGIST M J.Effect of a natural flavonoid ongastricmucosalbarrier[J].Arzneinittelforschung,2009,39:590-592.
[42]KNOX Y M,HAYAS K,SUZUT T,et al.Activity of anthocyanins from fruit extract of ribers-nigrum against influenza A and B viruses[J].A CTA Virol,2011(45):209-215.
[43]RUSSO A,BONINA F,ACQU R,et al.Antioxidant activity and protective effect on DNA cleavage of a red orange extract[J].J Food Sci,2012(67):2814-2818.
[44]MEIER S,KEME M,WEYAND U,et al.The anthocyanidins cyaniding and delphinidin are potent inhibitors of the epidermal growthfactor receptor[J].J Agr Food Chem,2011,49(2):958-962.
[45]LIVIERO L,PUGLI E.Antinutagenic activity of procyanidins from vitisvinifera fitoterapia[J].J Nat Prod,2007,65:203-209.
[46]YOSHINOTO M,OKUNO S,YAM M,et al.Antimutagenicity of deacylated anthocyanins in purple-fleshed sweet photato[J].Biosci Biotechnol Biochem,2011,65:1652-1655.
[47]DARVIN M,PAT A,GEHSE S,et al.Cutaneous concentration of lycopene correlates significantly with the roughness of the skin[J].Eur J Pharm Biopharm,2008,69(3):943-947.
[48]WULF H C,SANDBY M J,KOBAY T,et al.Skin aging and natural photoprotection[J].Micron,2004,35(3):185-191.
[49]周坦洋,羅芙蓉,白彬.葡萄籽原花青素生物藥理活性的研究進展[J].哈爾濱醫科大學學報,2012,46(1):94-96.
[50]LOPES L B,VANDE H,LI H T,et al.Topical delivery of lycopene using microemulsions:enhanced skin penetration and tissue antioxidant activity[J].J Pharm Sci,2010,99(3):1346-1357.
[51]ASSOUS T M,ABDEL M,MEDA G M.Evaluation of red pigment extracted from purple carrots and its utilization as antioxidant and natural food colorants[J].Ann Agr Sci,2014,59(1):1-7.
[52]XIN A X,XUE F L,ZOU Q Z,et al.RAPD teachnique used to determine the purity of hybrid hot pepper seeds[J].Hunan Agricultural Science and Technology Newsletter,2000(1):23-26.
[53]SANCHEZ W D.Supercritical fluid extraction of carotenoids and cholophylla fromNannochloropsis gaditana[J].J Food Eng,2005(66):245-251.
[54]JESSICA G G,SARCH P Y,NATH R B.Synthesis of unsymmetrical 3,4-diaryl-3-pyrrolin-2-ones utilizing pyrrole weinreb amides[J].J Org Chem,2011,76(20):8203-8214.
[55]RAVICH K,SAW N M M T,MOHDALY A A A,et al.Impact of processing of red beet on betalain content and antioxidant activity[J].Food Res Int,2013,50(2):670-675.
[56]NEMS A,PEKSA A,KUCH A Z,et al.Anthocyanin and antioxidant activity of snacks with coloured potato[J].Food Chem,2015,172:175-182.
[57]HO K K H Y,FERUZZI M G,LICEAGA A M,et al.Microwave assisted extraction of lycopene in tomato peels:effect of extraction conditions on all-trans and cis-isomer yields[J].LWT-Food Sci Technol,2015,62(1):160-168.
Advances in physiological activity and stability of grape skin anthocyanins
WANG Weiguo,LIN Qiang,ZHANG Qianwei
(Schoool of Bioengineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China)
Grape skin anthocyanins belong to natural pigments flavonoids,they are not only rich in resources,but also has the function of antioxidant,eliminating free radicals,lowering blood pressure,anti-mutagenic,anti-aging,preventing liver damage and dementia,improving eyesight,protecting cardiovascular and nervous systems,and other nutritional and health functions.However,the molecular structure stability of the grape skin anthocyanins is poor,and easy to changes with the factor of light,oxygen,temperature,pH,metal ions and others in the processing and during storage,which severely restricts the research and application of grape skin anthocyanins.Therefore,the study of grape skin anthocyanins stability become an important research direction in food,pharmaceutics,chemical engineering,bioengineering and other fields.The paper reviewed the grape skin anthocyanins separation and purification method,physiological function of progress and stability,noted its application in research problems and trends,providing reference for further study.
grape anthocyanins;separation and purification;physiological activity;stability
S663.1
0254-5071(2016)09-0005-06doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2016.09.002
2016-03-04
河南省產學研合作項目(132107000061)
王衛國(1962-),男,教授,碩士,研究方向為生物工程與生物制藥。