新疆藥桑中花青素的研究進展

趙永麗，蒲云峰，王麗玲，侯旭杰

（塔里木大學 食品科學與工程學院，南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室，新疆阿拉爾 843300）

藥桑，16 世紀從伊朗開始傳入我國[1]，在植物分類學上屬薔薇目桑科桑屬黑桑種[2]，是國內唯一的花性染色體倍數為22 倍體的桑葚[3]，屬新疆地區特有資源，僅分布在阿克蘇、和田和喀什等地區[4]，特殊的地理位置、氣候關系使其形態上與其他地區的桑葚有明顯的差異，生物學特性發生變化，具有耐旱、耐寒等特點[5]，藥桑屬于藥食兩用桑樹種質資源[6]，被用作食品和傳統藥物，維吾爾族人在扁桃腺炎、喉嚨腫痛時服用藥桑來消炎止痛[7]。目前，對于藥桑的研究主要集中在藥桑的傳統產地中國、伊朗、土耳其、印度和巴基斯坦等國家[8]。

藥桑中富含大量花青素，一是賦予桑葚鮮紅的顏色，二是對桑葚的生長發育起促進作用[9]。花青素屬于類黃酮物質，不僅具有良好生物活性，也是天然產生的水溶性著色劑，母核結構是2 - 苯基苯并吡喃陽離子，藥桑從結果到成熟顏色先由綠變紅，再到紫黑色，花青素含量上升[10]。當前，人們對藥桑花色苷的研究正不斷加深并取得了很大的進步，逐漸被廣泛應用到食物、醫藥、化妝品行業中。

1 花青素提取工藝

1.1 傳統提取法

傳統提取法是花青素最普遍使用的提取方法，花青素屬極性化合物，利用“相似相溶”原理，在選擇提取溶劑時主要以極性大溶劑為主，如水、甲醇、乙醇等，試驗操作中，存在提取時間較長、提取效率較低、延長花青素處于熱溶劑中的時間、易會發生降解、生理活性降低等缺點。

江巖等人[11]采用45%的乙醇提取花青素，含量為342.4±9.31 mg/100 g，而采用0.1% 鹽酸（HCl） 溶液和95%乙醇（C2H5OH） 的混合液進行提取花青素，花青素得率僅為0.030 5%，提取效果降低[12]。李文娟等人[13]在（0.1 %HCl-C2H5OH 溶液） 1∶5，提取溫度40 ℃，提取時間1 h 的條件下提取的花青素產率最大，再用大孔吸附樹脂AB-8 型對粗提物進行分離純化，色價提高了7 倍。周倩[14]在乙醇體積分數60%，提取溫度25 ℃，提取時間6 h，提取pH 值6時，提取到的藥桑花青素色價最高。

1.2 超聲波輔助提取

超聲波輔助提取利用超聲輻射過程中產生的機械效應、空化效應和熱效應等外場介入來增強物質細胞內目標成分的擴散，加速目標成分溶解于提取溶劑中，促進提取過程快速高效地進行，試驗操作中，超聲過程中產生的熱量會使提取液溫度上升，對熱敏性物質提取時，易導致提取物降解或活性降低。楊松[15]采用超聲波輔助乙醇提取花青素，最佳提取條件為乙醇體積分數52.46%～55.93%，提取液料比1∶39.51 ～1∶42.43（g∶mL），提取時間27.77～32.23 min，提取溫度50.18～52.4 ℃，在上述條件下花青素提取率均能達到67%以上。

1.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是利用微波的穿透性，對物質進行內外同時加熱，由于物料中各成分對微波的吸收能力不同，使得內部產生能量差，細胞破裂、成分流出，進而在溶劑中充分溶解，實現對目標成分的提取。由于其升溫速度快，較適合熱穩定的活性成分提取，對熱敏性活性物質易導致失活。王麗玲[16]采用微波輔助法提取藥桑花青素確定了最佳的提取工藝條件為料液比1∶45，乙醇體積分數60%，低火，提取4 min，在此工藝條件下提取藥桑紅色素2 次，提取率即可達97.9%，最終提取量為3.908 mg/g，而采用傳統溶劑法提取3 次得到提取率為94.8%，證實微波法是一種提取藥桑花青素良好的方法。

目前，針對藥桑的其他提取工藝相對較少，但桑葚有與藥桑類似的結構，嘗試借鑒一些研究者的綠色、環保、提高穩定的提取方法。例如，Guo N 等人[17]利用天然深層共晶溶劑結合高速均質提取桑葚中的花青素，優化后的提取量為6.05 mg/g，發現同酸化乙醇的提取效率相比，前者效率更佳。Mu?oz P 等人[18]采用冰醋酸和甲醇混合提取桑葚中的花青素，并用薄層色譜法進行分離，得出加入冰醋酸對保持花青素在提取和儲存過程中的穩定性具有功能性作用。Xie J 等人[19]利用β - 環糊精和羥丙基- β - 環糊精來提取桑葚中的花青素，二者提取效率相似，均高于水和乙醇水溶液，是一種安全的綠色提取溶劑。對藥桑中花青素的提取方法還很少，后期研究可借鑒天然深層共晶溶劑提取、β - 環糊精提取等方法，得出最適宜藥桑花青素提取的方法。

2 花青素分離純化工藝

2.1 大孔樹脂吸附法

大孔吸附樹脂是基于樹脂的極性、孔徑、比表面積和極性等參數來實現目標產物的分離純化。樹脂對溶液中分子量大小不同的物質進行篩選吸附，吸附達飽和后，用適量超純水沖洗去除雜質，再用酸性乙醇進行洗脫，解析下來的即為目標成分，從而達到純化目的。

趙麗萍等人[20]通過對AB-8 型、NKA 型2 種大孔樹脂分離純化藥桑花青素的效果比較，得出AB-8 型樹脂純化效果好，純化后花青素的總抗氧化能力是NKA 型樹脂純化后的14.1 倍。王麗玲[21]比較了5 種不同吸附劑對藥桑花青素的純化效果，同樣得出AB-8 型樹脂純化效果好，最佳條件為粗提液pH 值2.04，吸附流速1 mL/min，洗脫劑乙醇體積分數95%，pH 值1，洗脫流速0.8 mL/min。楊松[15]比較了大孔樹脂純化和SPE 小柱純化藥桑花青素粗提物，發現二者效果相似，再采用AB-8 型進行純化，最佳條件為吸附溫度50 ℃，花青素粗提液pH 值6.0，洗脫液pH 值6.0，洗脫液體積分數60%，純化后花青素色價是純化前的32 倍左右。

2.2 薄層色譜法

薄層色譜法是利用物質中各成分對同一吸附劑不同的吸附能力進行分離，將吸附劑在玻璃上涂一薄層，將待測物質滴入薄層，在其流過吸附劑的過程中產生吸附、解析附、再吸附、再解析附，可同時分離出多個組分，分析成本低、操作簡便，對待測物質預處理要求較低。對于極性較大的花青素，選用活性較弱的吸附劑、極性較大的展開劑進行。缺點是不太適合對生物高分子的分離。李雪俐[22]采用薄層色譜法鑒別出藥桑花青素中矢車菊素- 3- O- 葡萄糖苷含量為2.49 mg/g，矢車菊素- 3 - O- 蕓香糖苷含量為1.50 mg/g。

2.3 高速逆流色譜法

高速逆流色譜是利用不相溶的兩相溶劑體系在高速旋轉的螺旋管中建立一種特殊的單向性流體動力，一相為固定相，另一相為流動相，在兩相不斷混合接觸中，物質成分會不斷地傳遞、交換和分配，在洗脫的過程中被先后洗脫出來，從而實現物質成分的分離。此方法對花青素粗提物可實現純化分離同步完成，另外，高速逆流色譜法的應用不僅適用于花青素類極性化合物，對非極性化合物也適用。楊玲等人[23]以甲基叔丁基醚- 正丁醇- 乙腈- 水-三氟乙酸（2∶2∶1∶5∶0.01，V/V） 為溶劑體系，高速逆流色譜法分離得到純度分別為99.24%，88.50%，99.90%和96.00%的4 個花色苷單體。經紫外- 可見光譜、質譜鑒定，藥桑中4 個花色苷單體分別為矢車菊- 3- O- 蕓香糖苷、天竺葵- 3 - O-蕓香糖苷、矢車菊- 3- O- 葡萄糖苷、天竺葵- 3-O- 葡萄糖苷。

2.4 超高效液相色譜技術

超高效液相色譜儀采用高壓輸液系統，將流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內由于各成分通過色譜柱的時間不一樣，經分離后進入檢測器進行檢測，得到不同的峰信號，進而對物質成分分析。聯合其他方法共同檢測時，物質分析更加準確。汪荷澄[9]采用超高效液相色譜- 四極桿高分辨飛行時間質譜法分析檢測藥桑得到其中含有錦葵色素、牽牛花色素、飛燕草色素、矢車菊素4 種花青素。汪巖等人[24]利用液相- 質譜聯用技術，測得花青素中至少含有5 個組分，并對其中4 個組分進行分析，分別為飛燕草色素、矢車菊花色苷、芍藥花色苷及牽牛花色苷，一個組分未分析。陳虎[25]通過對黑果桑、白果桑、紅果桑的研究，得出以藥桑為代表的黑果桑中花青素含量最豐富，采用超高效液相聯用紫外和質譜分析得到藥桑花青素中含矢車菊- 3 - O- 蕓香糖苷、矢車菊- 3- O- 葡萄糖苷、天竺葵- 3 - O-葡萄糖苷。

除上述方法外，對藥桑中花青素分離純化可采用其他方法。例如，Zhou X 等人[26]利用桑葚中矢車菊-3- O- 蕓香糖苷中存在鼠李糖苷鍵，純化時將鼠李糖苷酶加入到水相中，矢車菊- 3 - O- 葡萄糖苷的純度由40%提升到82%以上，并且鼠李糖苷酶可重復使用，為可持續農業領域高純桑葚花青素的生產和回收提供了一種高效、簡單的途徑。Yao Chen 等人[27]采用柱層析和高速逆流色譜相結合的方法分離純化桑葚中花青素，利用核磁共振確定了其中含有的3種花青素單體分別為矢車菊- 3 - O- 蕓香糖苷、矢車菊- 3 - O - 葡萄糖苷、花翠素- 3 - O - 鼠李糖苷，這種結合使用的方法簡單、低成本、高效，可大規模進行分離純化。

3 花青素的藥理作用

藥桑在生長過程中積累了豐富的花青素等類黃酮類成分，具有豐富的營養價值和良好的藥理活性。藥桑花青素具有抗癌[28]、抗腫瘤[29]、降低血糖[30]、降低血脂、降低血壓、減少氧自由基的產生、抗輻射保護、抗氧化活性[31]、抗病毒、保護肝臟[32]、美白[33]等功效。

楊松[15]探究了不同濃度花青素溶液對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑制效果，得出花青素對大腸桿菌有明顯的抑制效果，隨著花青素濃度的上升，抑菌圈也在不斷擴大，對金黃色葡萄球菌沒有抑制效果。江巖[34]探究了不同濃度花青素溶液與果蠅壽命間的關系，隨著花青素濃度的上升，果蠅壽命呈延長趨勢，花青素通過增強果蠅體內的抗氧化酶活性，達到延緩衰老的效果。Chen H等人[35]研究了黑桑和非黑桑中花青素的抑菌活性，黑桑葚抑菌活性強于非黑桑葚。花青素作為天然產物，尚未顯示出副作用，是作為藥物開發的關鍵。

4 花青素的應用

呂明珊等人[36]用鼠李糖乳桿菌和副干酪乳桿菌進行藥桑酵素的制備，產品具有良好的抗氧化性，可以很好地滿足人們對營養的需求。周倩[14]提取花青素后進行藥皂、潤唇膏的制備，潤唇膏為固體膏狀，顏色較淺且均勻，涂抹后無顏色殘留，并且無異味，無香氣。藥皂用于清潔皮膚，并期望能夠發揮出花青素的抗氧化活性，從而達到護膚效果。古麗米熱·祖努納等人[37]以藥桑和葡萄為原料，進行酒的釀制，后經證實藥桑葡萄酒具有較好的體外降血脂活性。龔敏等人[38]以藥桑為原料，不添加任何色素、香精、防腐劑等成分，制備純天然固體飲料，沖調后色澤鮮艷，有藥桑獨特的香氣，甜酸適口。另外，藥桑罐頭、藥桑果汁、果酒、果醋、果醬也深受消費者喜愛。

5 結語

花青素作為天然食品色素的運用不斷擴大，選擇綠色環保的提取、純化方法勢在必行。總結了藥桑花青素的幾種常用提取工藝的優缺點，以及不同分離純化方法來提高花青素的純度。綜上所述，對新疆藥桑中花青素的提取、分離純化的方法還有較大的改進優化空間，為更好地開發利用新疆本地植物資源提供參考。