黑米花青素生物活性研究進(jìn)展

摘 要：黑米含有花青素等生物活性物質(zhì)，在我國(guó)種植廣泛、產(chǎn)量較高。本文主要簡(jiǎn)述了黑米花青素的抗氧化、抗腫瘤、抗菌、調(diào)節(jié)血脂、增強(qiáng)視力、保護(hù)肝臟、抗哮喘、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等生物活性，為黑米及黑米花青素的產(chǎn)品研發(fā)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黑米；黑米花青素；生物活性

Research Progress on the Bioactive of Anthocyanins in

Black Rice

LYU Qiujie， GAN Zhaosheng， CHE Guizhen， RAO Jiewen

（Maoming Vocational and Technical College， Maoming 525000， China）

Abstract： Black rice contains anthocyanins and other bioactive substances， which are widely cultivated in China with high yield. In this paper， the effects of black rice anthocyanins on oxidation， anti-tumor， anti-bacteria， regulation of blood lipids， enhancement of vision， protection of liver， anti-asthma， prevention of atherosclerosis were briefly described， providing a theoretical basis for the development of black rice and black rice anthocyanins.

Keywords： black rice; anthocyanins in black rice; bioactive

黑米也稱為血米、烏米，屬于稻科植物中長(zhǎng)時(shí)間培育形成的一種特色品種。黑米稻粒長(zhǎng)橢圓，殼灰褐，分秈粳，屬非糯性稻米。黑米具有健脾暖肝、明目活血、滋陰補(bǔ)腎等保健功效，在《本草綱目》中也有所記錄，因此在民間被稱為“珍貢米”或者“藥米”[1]。

黑米在我國(guó)有1 500多年種植歷史，主要種植區(qū)分布在我國(guó)的云南、貴州、廣東、福建等?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），云南的景谷紫米、貴州的惠水黑米、廣西的東蘭墨米等是我國(guó)珍稀黑米品種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)所擁有的黑米種類占全球400多種黑米品種的60%以上，可見(jiàn)我國(guó)的黑米品種資源十分豐富。

1 黑米花青素的組成

黑米中的花青素，主要以花色苷的形式存在。鮑曉亮[2]采用響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波協(xié)同輔助提取法，測(cè)得黑米中花青素的提取率最高為2.411%；婁秋艷[3]分析發(fā)現(xiàn)，黑米花青素主要成分包括矢車菊素-3-葡萄糖苷（占81.99%）、矢車菊素-3，5-二葡萄糖苷、矢車菊素-飛燕草素-己糖苷、矢車菊素-3-蕓香糖苷、芍藥素-3-葡萄糖苷和芍藥素-3-蕓香糖苷等。

2 黑米花青素的生物活性

黑米花青素具有多種生物活性，包括抗氧化、抗腫瘤、抗菌、調(diào)節(jié)血脂、增強(qiáng)視力、保護(hù)肝臟、抗哮喘、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。

2.1 抗氧化

2.1.1 體內(nèi)氧化

石娟等[4]研究表明，黑米花青素能夠顯著提高小白鼠的脾和胸腺指數(shù)，增強(qiáng)小白鼠體內(nèi)血清、肝臟、心臟和腎臟的總抗氧化能力，同時(shí)提高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化酶的活性，降低丙二醛和羥自由基的含量，進(jìn)一步保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。

2.1.2 體外氧化

婁秋艷[3]的研究顯示，黑米花青素具有很強(qiáng)的抗氧化能力，能有效清除自由基，抵抗脂質(zhì)過(guò)氧化，抗氧化能力從高到低依次為維生素C＞矢車菊素-3-葡萄糖苷＞黑米花青素的粗提取物。

2.2 抗腫瘤

研究顯示，花青素有助于阻止腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散，進(jìn)而保護(hù)健康細(xì)胞，其特殊的B環(huán)鄰二苯酚結(jié)構(gòu)，對(duì)抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移具有積極作用[3]。

2.2.1 抗乳腺癌

乳腺癌是女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，在20～29歲的女性中是導(dǎo)致其死亡的主要癌癥類型之一。

陳祥燕[5]選取了HER-2陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞株MDA-MB-453，應(yīng)用黑米花青素、鼠肉瘤/快速加速纖維肉瘤/絲裂原活化蛋白激酶（Rat Sarcoma/Rapidly Accelerated Fibrosarcoma/Mitogen-Activated Protein Kinase，RAS/RAF/MAPK）通路化學(xué)抑制劑以及小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）來(lái)干擾RAF/MAPK通路，結(jié)果表明黑米花青素對(duì)乳腺腫瘤微血管生成有抑制作用，有效遏制瘤組織的增殖活性，進(jìn)而在宏觀層面上對(duì)移植瘤的生長(zhǎng)速度起到了顯著的抑制作用。于斌[6]在Balb/c裸鼠身上構(gòu)建了MDA-MB-453人乳腺癌細(xì)胞系的移植瘤模型，研究結(jié)果顯示，黑米花青素能抑制人表皮生長(zhǎng)因子受體-2受體（Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 receptor，HER-2/neu）過(guò)度表達(dá)的人乳腺癌移植瘤中微血管的形成。韓彬等[7]的研究表明，通過(guò)建立MDA-MB-453裸鼠異種移植瘤模型，黑米花青素可以阻止HER-2陽(yáng)性乳腺癌在肺部的轉(zhuǎn)移。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分證明了黑米花青素在抗癌領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。

2.2.2 抗結(jié)腸癌

劉春遠(yuǎn)等[8]通過(guò)使用MTT法和流式細(xì)胞分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在RPMI-1640培養(yǎng)液中黑米花青素的濃度分別為50 g·mL-1、100 g·mL-1、150 g·mL-1、200 g·mL-1時(shí)，G2/M期細(xì)胞所占比例依次為30.0%、44.3%、49.5%、54.0%。這表明黑米花青素能夠抑制結(jié)腸癌細(xì)胞SW480的增殖、阻礙細(xì)胞周期的進(jìn)行以及促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

2.3 抗菌

婁秋艷[3]以濾紙片法研究得出黑米花青素提取物對(duì)金黃色葡萄球菌和沙門氏菌的抑制效果明顯，且對(duì)沙門氏菌的抑制效果優(yōu)于金黃色葡萄球菌。

2.4 調(diào)節(jié)血脂

牟海英等[9]招募了90名高脂血癥患者作為志愿者，分別口服含有黑米花色苷、純品花色苷和安慰劑的膠囊，結(jié)果顯示黑米花色苷和純品花色苷對(duì)改善高脂血癥患者血脂以及降低體內(nèi)氧化應(yīng)激水平的作用程度有所不同。

卓學(xué)銘[10]使用黑米（紅米）花色苷提取物和黑米（紅米）米糠作為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)高血脂和高血糖模型的小鼠進(jìn)行了專門的飲食喂養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小鼠的總膽固醇含量顯著降低，低密度脂蛋白膽固醇和甘油三酯水平也呈下降趨勢(shì)，血糖水平亦有明顯下降，而高密度脂蛋白膽固醇含量顯著提升。這表明黑米花色苷類化合物具有調(diào)節(jié)血脂和血糖的潛力。

2.5 增強(qiáng)視力

程強(qiáng)[11]利用自行制作的光引起視網(wǎng)膜損傷模型對(duì)SPF級(jí)別的雄性SD大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察視網(wǎng)膜電圖（Electroretinogram，ERG）波幅值和視網(wǎng)膜外核層（Outer Nuclear Layer，ONL）細(xì)胞層數(shù)來(lái)表征視網(wǎng)膜受損的情況。研究結(jié)果顯示，無(wú)論是灌胃給藥還是滴眼給藥，都能有效預(yù)防視網(wǎng)膜光損傷。

余小平等[12-13]從核因子-κB（Nuclear Factor kappa-B，NF-κB）和激活蛋白-1（Activating Protein-1，AP-1）的表達(dá)變化角度探究黑米花青素對(duì)視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)黑米花青素可能通過(guò)提升視網(wǎng)膜NF-κB和AP-1的表達(dá)水平及活性，從而抑制感光細(xì)胞的凋亡，避免光化學(xué)傷害以維護(hù)視網(wǎng)膜健康。

2.6 保護(hù)肝臟

Wistar雄性大鼠在攝入酒精后，對(duì)于評(píng)估肝功能至關(guān)重要的指標(biāo)，如血清中的谷草轉(zhuǎn)氨酶（Aspartate Aminotransferase，AST）、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（Alanine"Aminotransferase，ALT）和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（Gamma-Glutamyl Transpeptidase，GGT）的含量明顯增加，同時(shí)肝臟組織中丙二醛（Malondialdehyde，MDA）水平顯著升高。當(dāng)給予黑米花色苷提取物干預(yù)后，血清中AST、ALT和GGT酶活性以及肝臟中MDA水平、三酰甘油（Triglyceride，TG）和總膽固醇（Total Cholesterol，TCH）含量均顯著降低。花色苷對(duì)干預(yù)組的影響表現(xiàn)為維持了正常的抗氧化系統(tǒng)功能，干預(yù)組大鼠的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶的活性均在正常范圍內(nèi)。這說(shuō)明黑米花色苷提取物能夠緩解酒精所造成的損害，顯著減輕了酒精對(duì)生物體脂質(zhì)代謝和抗氧化系統(tǒng)的不良影響[14]。

侯方麗等[15]研究黑米花色苷對(duì)四氯化碳亞急性肝損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制發(fā)現(xiàn)，黑米花青素能夠明顯降低ALT和AST活性，同時(shí)減少血清和肝臟中MDA的生成量，顯示出其對(duì)肝臟的保護(hù)作用。此外，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性有所增強(qiáng)，肝臟組織的總抗氧化能力也顯著提高。侯方麗[16]研究黑米花色苷對(duì)CCl4誘導(dǎo)小鼠肝損傷的保護(hù)作用及其抗氧化機(jī)制發(fā)現(xiàn)，不同劑量和類型的黑米花色苷均能提高細(xì)胞存活率，且隨著濃度的增加，保護(hù)效果逐漸增強(qiáng)，花色苷類型顯著影響作用效果。

2.7 其他功效

在哮喘小鼠模型中，黑米花青素顯著抑制了肺部炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，顯示出對(duì)哮喘的抑制作用[17]。當(dāng)應(yīng)用于大鼠胰島素抵抗模型時(shí)，黑米花色苷提取物展現(xiàn)出一定的預(yù)防和改善胰島素抵抗的作用[18]。黑米花青素提取物還能增強(qiáng)ApoE-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性[19]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)境和生活方式的改變，高血脂、肝病、癌癥等疾病的發(fā)病概率逐年上升，并呈年輕化的趨勢(shì)。黑米中的花青素具備抗氧化、抗腫瘤、抗菌、調(diào)節(jié)血脂、增強(qiáng)視力、保護(hù)肝臟、抗哮喘、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化的功效，且我國(guó)黑米品種豐富、產(chǎn)量較高，其在保健食品和藥品中的應(yīng)用潛力應(yīng)該得到重視。

參考文獻(xiàn)

[1]李麗君，劉傳光，周新橋，等.有色稻米的保健功能及研究現(xiàn)狀[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，39（21）：11-13.

[2]鮑曉亮.黑米中花青素的提取及特性研究[D].長(zhǎng)春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[3]婁秋艷.黑米花青素的組成、對(duì)益生菌和致病菌的活性研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2017.

[4]石娟，張曼莉，孫漢巨，等.黑米花青素體內(nèi)抗氧化研究[J].食品工業(yè)科技，2015，36（5）：348-351.

[5]陳祥燕.HER-2陽(yáng)性乳腺癌轉(zhuǎn)移的病理特征及黑米花青素的干預(yù)作用[D].成都：成都醫(yī)學(xué)院，2015.

[6]于斌.黑米花青素對(duì)HER-2/neu高表達(dá)乳腺癌血管生成的抑制作用及其機(jī)理研究[D].重慶：第三軍醫(yī)大學(xué)，2010.

[7]韓彬，羅麗萍，陳祥燕，等.黑米花青素對(duì)祼小鼠HER-2陽(yáng)性乳腺癌肺轉(zhuǎn)移的影響研究[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2014，36（3）：258-262.

[8]劉春遠(yuǎn)，趙豹猛，蔣宏，等.黑米花青素對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期及凋亡的影響[J].中華結(jié)直腸疾病電子雜志，2014，3（6）：464-468.

[9]牟海英，屈琪，劉靜，等.花色苷對(duì)高脂血癥人群血脂及體內(nèi)氧化應(yīng)激水平的影響[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，32（6）：551-555.

[10]卓學(xué)銘.黑米花色苷組分的基因型差異及調(diào)節(jié)血脂和血糖作用的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2012.

[11]程強(qiáng).花青素類提取物對(duì)大鼠視網(wǎng)膜光損傷的保護(hù)作用[D].西安：第四軍醫(yī)大學(xué)，2013.

[12]余小平，陳瑋，李帥，等.NF-κB在黑米花青素防護(hù)大鼠視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷中的表達(dá)變化[C]//中國(guó)西部第六屆營(yíng)養(yǎng)與健康學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.烏魯木齊：新疆維吾爾自治區(qū)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)，2011：8-11.

[13]余小平，陳瑋，李帥，等. AP-1表達(dá)變化在黑米花青素防護(hù)大鼠視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷中的作用[C]//中國(guó)西部第六屆營(yíng)養(yǎng)與健康學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.烏魯木齊：新疆維吾爾自治區(qū)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)，2011：12-15.

[14]侯召華.黑米花色苷的制備及其對(duì)大鼠慢性酒精肝損傷保護(hù)作用的研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010.

[15]侯方麗，張瑞芬，張名位，等.黑米花色苷對(duì)四氯化碳亞急性肝損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2009，31（3）：254-258.

[16]侯方麗.黑米花色苷對(duì)CCl4誘導(dǎo)小鼠肝損傷的保護(hù)作用及其抗氧化機(jī)制[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[17]牛海峰. 黑米花色苷抗哮喘作用研究[D].延邊：延邊大學(xué)，2012.

[18]郭紅輝，胡艷，劉馳，等.黑米花色苷對(duì)果糖喂養(yǎng)大鼠的抗氧化及胰島素增敏作用[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2008，30（1）：85-87.

[19]余小平，夏效東，夏敏，等.黑米皮花色苷對(duì)動(dòng)脈硬化斑塊穩(wěn)定性影響[J].中國(guó)公共衛(wèi)生，2006，22（2）：155-156.