植物中花青素研究現狀

□ 宋丹靚敏 雷 虹 黑龍江大學農業微生物技術教育部工程研究中心 黑龍江大學生命科學學院黑龍江省普通高校分子生物學重點實驗室

1 花青素概述

花青素是植物黃酮類的一個亞類，是植物花瓣中的主要呈色物質，并在吸引傳粉媒介和保護植物免受各種壓力方面發揮著重要的作用。花青素的來源在許多方面與植物的感官和營養質量相關[1]。一些花青素，例如從紫蘇、紅甘藍（甘藍）和甘薯中提取的花青素已被用作對人類健康具有高度安全性的天然食品著色劑。此外，最近研究表明，花青素具有多種醫學生物學活性，例如抗氧化活性、抗炎活性、抗誘變活性和視覺功能改善效果[2]。

2 結構特性

花青素以其酰化的形式存在于許多植物物種中。花青素存在兩種主要類型的酰基取代基，即芳族和脂族酰基，二者通常與花色素苷的糖基部分的羥基連接。在花青素生物合成過程中，花青素3-O-葡萄糖苷形成后，花青素的糖基部分通常發生酰化反應。盡管已經很好地研究了花色素3-O-葡糖苷的形成途徑，但AAT最近才在生物化學和分子生物學方面進行了表征研究。改變花色的基因工程的最新進展和花青素的各種生物活性的闡明引起了人們對于AAT花青素酰化及其在生物技術中的應用的關注。

花青素中存在一個高分子共軛體系，它含有酸性和堿性基團，易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑。紫外區域的最大吸收波長約為280 nm，可見光區域的最大吸收波長在500～550 nm。花青素的顏色隨pH值而變化，pH值小于7為紅色，p h值在7～8為紫色[3]。

3 花青素的主要來源

開花植物（被子植物）中花色苷含量豐富，花色苷含量隨品種、季節、氣候、成熟度等的不同而有很大差異。

據初步統計，在27科73屬植物花青素中，如紫甘薯、葡萄、血橙、紅球甘藍、藍莓、茄子、櫻桃、覆盆子、草莓、桑樹、山楂等，在植物組織中都有一定含量。此外，花青素也廣泛存在于大麥、高粱、豆類等糧食作物中。

4 影響植物中花青素含量的主要因素

含有花青素的組織的各種顏色不僅歸因于各種花青素本身，而且歸因于它們的變化量和混合物，還包括細胞汁液的pH值的變化、混合物的可變灰分含量、共同色素沉著以及細胞液的某些其他成分的膠體狀態。

花青素含量存在一定的變化。花的顏色在多大程度上取決于存在的花青素的數量。例如，矢車菊的色素很差，根據干重計算，花瓣僅含有0.65%～0.70%花青素。而深紫色品種含有13%～14%的色素[4]。

4.1 提取與純化

4.1.1 溶劑提取法

溶劑萃取法是花青素的常規提取方法。溶劑主要是甲醇、乙醇、丙酮、水或混合溶劑。然而，傳統的溶劑萃取方法也存在一些缺點：萃取時間長，生產效率低，熱溶劑容易引起花青素降解和生理活性降低。

4.1.2 加壓溶劑萃取法

加壓溶劑萃取，又稱加壓液體萃取（ple）、快速溶劑萃取（酶），是通過外壓提高溶劑沸點的一種方法，也是一種提高該物質在溶劑中溶解度及萃取效率的方法。

4.1.3 其他提取方法

其他提取方法包括高壓脈沖電場輔助萃取、水相兩相萃取和超高壓輔助萃取。前兩種可用于蛋白質、核酸和多糖的提取，超高壓輔助提取已成功用于葡萄中花青素的提取。

4.2 生理活性

4.2.1 抗氧化及清除自由基功能

花青素是生物類黃酮。研究表明，黃酮類化合物最重要的生理活性功能是清除自由基和抗氧化物質。花青素是人類發現的抗氧化劑中最有效、最強大的自由基清除劑。花青素的抗氧化活性比維生素E高50倍，比維生素C高20倍。

4.2.2 抗突變功能

花青素的作用不僅限于使植物呈現出不同的色彩，還具有活性分子降低酶活性、抗變異等保健功能。研究表明，一定濃度的花青素提取物在不同的階段都能有效地預防腫瘤的發生。

4.3 在食品中的應用

酰化花青素已被證明是在食品系統中使用合成染料的有前途的替代品。根據花青素的化學結構和食物基質的pH值，可以實現多種色調。

許多研究指出富含花青素的食物的消費與改善健康之間的關系。通過飲食優化健康和表現被認為是世界范圍內最大和最有利可圖的市場之一。隨著營養保健品或藥用食品市場的增加，消費者對可能有助于預防或減少疾病發生率的食品感興趣。