茶叶花色苷的研究进展

刘 安，王 振，向 奕，刘林峰，肖文军（湖南农业大学 园艺园林学院，湖南 长沙 410128）



茶叶花色苷的研究进展

刘 安，王 振，向 奕，刘林峰，肖文军*
（湖南农业大学 园艺园林学院，湖南 长沙 410128）

摘要：花色苷是具有多种生物活性的天然产物，茶树紫色芽叶中富含花色苷。本文综述了花色苷的代谢生理、环境影响因素、化学组分、提制技术、分析检测方法以及生物活性等方面的研究进展，以期为茶树紫色芽叶及其花色苷的高值化利用提供参考。

关键词：茶叶；花色苷；进展

花色苷是一大类以苯并吡喃结构为母核的类黄酮物质，其基本结构单元为2-苯基并吡喃型阳离子，该类阳离子与糖结合即可形成花色苷。花色苷作为一种植物天然色素，广泛分布于植物的根、茎、叶等大部分组织中，并随植物种类不同，在基因表达上特异性地形成差异性性状，呈现出红、黄、蓝、靛、紫等不同颜色。紫色茶叶及其花色苷种类与含量是茶树生长发育过程中受花色苷基因调控、环境条件、肥培管理等多种因素综合影响的结果。随着茶叶功能成分利用技术水平的不断提高，具有多种生物活性的茶叶花色苷受到越来越多研究学者的关注。本文对茶叶花色苷的研究进展进行综述，以期为推动茶树紫色芽叶及其花色苷的开发利用提供参考。

1　茶叶花色苷代谢生理

张龙［1］等确定花色苷的合成需要CHI （Chalcone isomera，查尔酮异构酶）、F3H （Flavonone-3-hydroxyl，柚皮素在黄烷酮-3-羟化酶）、DFR（ihydrofavonol 4-reduet，二氢黄酮醇-4-还原酶）和ANS（Anthocyanidin syntha，花色素合成酶）。其中，CHI是催化查尔酮分子转化为所有类黄酮物质合成的直接前体——柚皮素的关键酶。F3H可以将柚皮素催化为二氢黄酮醇——香橙素。DFR能选择性地催化3种二氢黄酮醇DHK、DHQ和DHM形成相应的花色素苷。ANS则催化无色的花色素苷形成显色的花色素3-favone-2，3-diol。Wang［2］等试验发现PAL（phenylalanine ammonialyase，苯内氨酸解氨酶）活性与花青素的积累成正相关，但同时也确定在成熟果实中PAL不是花青素积累的唯一调控因子。Yasuyo［3］等指出，CHS （chalcone synthase，查尔酮合成酶）基因族的12个基因内与花色形成相关的是CHS-D和CHS-E，特别是CHS-D无法表达时，植物的花不显色，因花色素刚合成时，其羟基暴露在外非常不稳定，此时需要在UDP（糖基转移酶）的作用下让糖苷转化为稳定的花色苷［4］。

目前，确定与花色苷合成相关的基因有：查尔酮异构酶基因、柚皮素-3-羟化酶基因、二氢黄酮醇-4-还原酶基因、花色素合成酶基因、苯内氨酸解氨酶基因、查尔酮合成酶基因与糖基转移酶基因。其中，CHI、CHS、F3H和ANS基因都已被成功克隆，但是与花青素合成相关的基因启动子尚未能成功克隆。

2　环境因素对茶叶花色苷形成的影响

在茶树有性群体品种中，紫芽叶在茶树全年的生长时期里都占有很大的比重。据调查，不同季节中，普通群体茶树出现紫芽叶的比例也各不相同。春季有30%左右的茶树出现紫芽叶，而夏季出现紫色芽叶的比例升高到88.7%左右［5］。不同季节茶树紫色芽叶出现的比例有很大差异，这是由环境因素影响的结果。李智［6］研究了不同环境因子如光照、温度及氮素水平对茶树紫芽叶形成的影响，结果发现强光、低温、缺氮环境下，茶树中花色苷的积累增加，其中光照是最主要的影响因素。因此，在夏季时，茶树紫芽出现的比例增高。

3　茶叶花色苷化学组分

花青素在27个科、72个属的植物中广泛存在，分布最多的为以下六种：天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素［7］。2009年，张宏宝等［8］在茶树紫色芽叶中确定了五种花色苷，分别是飞燕草-3-半乳糖苷、矢车菊-3-半乳糖苷、飞燕草-3-芸香糖苷、矢车菊-3-芸香糖苷与天竺葵-3-芸香糖苷。在其之后，沈晓佳等［9］于2012年在紫娟茶中发现四种新的花色苷，分别为飞燕草-3-O-β-半乳糖苷、矢车菊-3-O-β-半乳糖苷、飞燕草-3-O-β-D-（6-（E）-对香豆酸）吡喃半乳糖苷以及矢车菊-3-O-β-D-（6-（E）-对香豆酸）吡喃半乳糖苷，这四种花色苷都是首次在紫娟茶中发现。

4　茶叶花色苷提制技术

费旭元［10］以紫鹃茶为原料，探讨了花色苷提取分离方法。当用水作为溶剂提取时，最佳提取条件为：提取温度80℃、提取时间20 min、提取料液比1∶15，其中提取温度最为重要。当用酸性甲醇作溶剂时，最佳提取条件为：提取温度29℃、提取时间132 min、料液比1∶26。而花色苷的分离纯化则一般使用柱色谱法和高速逆流色谱法。柱色谱法可使用MCI gel CHP-20P、Sephadex LH-20 和 Chromatorex ODS 三种树脂色谱柱反复分离，再用 5%醋酸水和增量的5%醋酸甲醇洗脱。而高速逆流色谱法则一般使用正丁醇/丁基甲醚/乙腈/水/三氟乙酸体系。

5　茶叶花色苷分析检测方法

对于茶叶中花色苷含量的测定，目前没有国家标准，基本用pH法测定。高效液相色谱法虽能精确测定花色苷的含量，但测定时必须将花色苷分离提纯，并与花色苷单体相比较。因此，高效液相技术测定方法比pH法有更大的限制。资料表明，pH示差法较单一pH法更能减少干扰物质对测定结果的影响，是一种较好的测定茶叶中花色苷总含量的方法［11］。此外，Jungmin Lee等人［12］通过对pH示差法和HPLC法的比较研究提出，采用pH示差法，能够准确的测定花色苷的总量（R≥0.925，P≤0.05）。Lee 等人［13］也曾指出，在测定总花色苷含量方面，pH示差法是一种快捷、简便、准确的方法。

6　茶叶花色苷生物活性

6.1美白

根据沈晓佳［9］的研究发现，紫娟茶提取物对酪氨酸酶单酚酶及酪氨酸酶二酚酶皆具有较强的活性抑制作用。酪氨酸酶作为黑素生成的关键酶，其活性对皮肤的黑素沉积有重要作用［14］。

6.2抗衰老

江岩［15］采用不同花青素浓度的培养基培养果蝇，使用生存实验检测果蝇寿命，计算其半数死亡时间、平均寿命和平均最高寿命。结果发现，随着花青素浓度增加，果蝇的寿命延长，呈现良好的剂量依赖关系。

6.3防治糖尿病

糖尿病分为Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病以及妊娠期糖尿病。其中Ⅱ型糖尿病病人中，体内胰岛素并不比正常人少，反而较正常人体内的胰岛素量更高，因为其机体对胰岛素抵抗，即为IR［16］。郭红辉［17］等以6种花色苷作为受试物，测定其对H2O2诱导的IR3T3-L1脂肪细胞胞内活性氧水平和葡萄糖摄取能力的影响。结果表明，具有邻苯二酚结构的花色苷能更好的清除IR脂肪细胞内的胞内活性氧，并能显著提高胰岛素刺激后脂肪细胞对葡萄糖的摄取能力，且呈线性关系。表明花色苷对Ⅱ型糖尿病具有良好的预防和改善效果。

6.4消炎

炎症反应十分复杂，由多种炎症细胞、炎症因子共同作用。其中很重要的有由巨噬细胞产生的诱导性蛋白酶一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，iNOS）和环氧合酶（cyclooxygenase，COX-2）［18］。王庆［19］等试验探讨了花色苷对脂多糖（LPS）所诱导的THP-1样巨噬细胞中诱导性一氧化氮合酶（iNOS）、环氧合酶-2（COX-2）及其产物一氧化氮（NO）和前列腺素 E2（PGE2）表达的影响。结果发现花色苷能有效的下调 iNOS和COX-2 的基因及蛋白水平，且其所合成的炎性介质 NO和PGE2也显著降低。可见，花色苷对各种炎症的治疗可能有着重要意义。

6.5保护视力

有研究表明，蓝莓提取物中的花色苷成分能够有效提高视网膜的感光度。另外，花色苷对毛细血管具有保护作用，其对健康人体的眼睛疲劳有非常好的改善效果［16］。何敏菲［20］则进行了花色苷与茶天然产物协同保护视觉损伤活性的研究，结果发现，L-茶氨酸、咖啡碱、EGCG和越橘花色苷提取物以适宜浓度配比时，对H2O2和UV引起的视网膜神经节细胞的损伤具有良好的保护和修复作用。

7　展望

目前，由于关于花色苷在活体内的抗氧化和清除自由基的研究还很少，因此其在活体内的作用机制尚不清楚。将花色苷分离纯化，使其从粗提物中与杂质有效分离，甚至通过先进技术将部分组分单体制备出来，进而进行结构鉴定和药理分析研究，为花色苷各种功能机制研究提供良好基础。有研究表明，花色苷的各种生物活性需要在保证其苷类结构完整的条件下才能表现出来。如何在生产上能够确保花色苷活性，成为提制花色苷的重要问题，表明只有充分考察花色苷在各种介质中的稳定性，尽量达到最稳定的介质条件将成为花色苷研究中必不可少的重要环节。

参考文献

［1］ 张龙，李卫华，姜淑梅.花色素苷生物合成与分子调控研究进展［J］.园艺学报， 2008， 35（6）：909-916.

［2］ Hongqing Wang， Osamu Arakawa，Yoshie Motomura. Infuence of maturity and bagging on the relationship between anthocyanin accumulation and phenylalanine ammonia-lyase （PAL） activity in ‘Jonathan’ apples［J］.Postharvest Biology and Technology，2000，19（2）：123-128.

［3］ Yasuyo Johzuka-Hisatomi， Atsushi Hoshino， Tomoko Mori，et al.Characterization of the Chalcone Synthase Genes Expressed in flowers of the Common and Japanese Morning Glories［J］. Genes & Genetic Systems，1999，74（4）：141-147.

［4］ Eric T. Johnson， Sunhyo Ryu， Hankuil Yi1，et al.Alteration of a single amino acid changes the substrate specificity of dihydroflavonol 4-reductase［J］.The Plant Journal ，2001，25（3）：325-333.

［5］ 刘富知，黄建安，付冬和，等.茶树上红紫色芽叶部分生化特性研究［J］.湖南农业大学报，2000， 26（1）： 55-57.

［6］ 李智.不同环境因子调控茶树紫色芽叶形成的分子机制研究［D］. 泰安：山东农业大学，2014.

［7］ 徐春明， 庞高阳， 李婷.花青素的生理活性研究进展［J］.中国食品添加剂，2013（3）：205-210.

［8］ 张宏宝. 茶树红紫色芽叶中花青素组分的分离及鉴定［D］.泰安：山东农业大学，2009.

［9］ 沈晓佳.天然红色茶叶的化学分析［D］. 上海：华东理工大学，2013.

［10］ 费旭元.紫娟茶中花青素的提取分离及抗氧化活性研究［D］.北京：中国农业科学院，2012.

［11］ 陈琼，陆瑞琼.茶树芽叶花色苷含量测定方法的研究［J］.北京工商大学学报，2011，29（2）：41-44.

［12］ Jungmin Lee， Christopher Rennaker， Ronald E. Wrolstad. Correlation of two anthocyanin quantication methods：HPLC and spectrophotometric methods［J］. Food Chemisry. 2008，110（3）：782-786.

［13］ Jungmin Lee Robert W. Durst Ronald E. Wrolstad. Determination of Total Monomeric Anthocyanin Pigment Content of Fruit Juices， Beverages， Natural Colorants， and Wines by the pH Differential Method： Collaborative Study［J］. Journal of AOAC INTERNATIONAL， 2005， 88（5）：1269-1278.

［14］ 杜孝元， 刘玮， 史飞， 等. 酪氨酸酶活性抑制实验及其在祛斑美白化妆品功效评价中的应用［J］. 中国美容医学， 2005，14（6）：740-742.

［15］ 江岩. 新疆药桑葚花青素延缓衰老作用的研究［J］. 卫生研究，2010（4）：451-453.

［16］ 倪勤学，霍艳荣，陆国权.花色苷保健功能的研究进展［J］.安徽农业科学，2010，38（35）：20025-20028.

［17］ 郭红辉，胡艳，刘驰，等.花色苷抗氧化及改善胰岛素抗性的体外研究［J］.营养学报，2009，31（5）：490- 493.

［18］ Young-Joon Surha， ， Kyung-Soo Chuna， Hyun-Ho Chaa，et al. Molecular mechanisms underlying chemopreventive activities of anti-inflammatory phytochemicals： down-regulation of COX-2 and iNOS through suppression of NF-κB activation［J］. Mutat Res，2001， 480-481：243-268.

［19］ 王庆，胡岩，刘驰，等.花色苷对脂多糖诱导巨噬细胞炎症反应的影响［J］.营养学报，2009，31（4）：366-369.

［20］ 何敏菲.花色苷和茶天然产物协同保护视觉损伤活性研究［D］.杭州：浙江工商大学，2014.

Research Progress of Tea anthocyanin

LIU An，WANG Zhen，XIANG Yi，LIU Lin-feng，XIAO Wen-jun*
（College of Horticulture and Landscape Hunan Agriculture University， Changsha， 410128， China）

Abstract：Anthocyanin is a natural product with multi biological activity. The purple tender tea leaves contains rich anthocyanin. This article summarized the research progress of tea anthocyanin in metabolic physiology， environmental impact factors， chemical composition， extracting technology， analysis method and biological activity. It is to be served as the high-value utilization of purple tea leaves and its anthocyanin.

Key words：Tea， Anthocyanin， Research Progress.

中图分类号：S571.1

文献标识码：A

文章编号：1009-525X（2016）01-19-22

收稿日期：2015-12-16

修订日期：2015-12-28

作者简介：刘安（1994-），女，湖南株洲人，在读硕士研究生，研究方向：茶叶及其功能成分利用。

*通讯作者：肖文军，xiaowenjungong@163.com