植物中花青素研究现状

□ 宋丹靓敏 雷 虹 黑龙江大学农业微生物技术教育部工程研究中心 黑龙江大学生命科学学院黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室

1 花青素概述

花青素是植物黄酮类的一个亚类，是植物花瓣中的主要呈色物质，并在吸引传粉媒介和保护植物免受各种压力方面发挥着重要的作用。花青素的来源在许多方面与植物的感官和营养质量相关[1]。一些花青素，例如从紫苏、红甘蓝（甘蓝）和甘薯中提取的花青素已被用作对人类健康具有高度安全性的天然食品着色剂。此外，最近研究表明，花青素具有多种医学生物学活性，例如抗氧化活性、抗炎活性、抗诱变活性和视觉功能改善效果[2]。

2 结构特性

花青素以其酰化的形式存在于许多植物物种中。花青素存在两种主要类型的酰基取代基，即芳族和脂族酰基，二者通常与花色素苷的糖基部分的羟基连接。在花青素生物合成过程中，花青素3-O-葡萄糖苷形成后，花青素的糖基部分通常发生酰化反应。尽管已经很好地研究了花色素3-O-葡糖苷的形成途径，但AAT最近才在生物化学和分子生物学方面进行了表征研究。改变花色的基因工程的最新进展和花青素的各种生物活性的阐明引起了人们对于AAT花青素酰化及其在生物技术中的应用的关注。

花青素中存在一个高分子共轭体系，它含有酸性和碱性基团，易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂。紫外区域的最大吸收波长约为280 nm，可见光区域的最大吸收波长在500～550 nm。花青素的颜色随pH值而变化，pH值小于7为红色，p h值在7～8为紫色[3]。

3 花青素的主要来源

开花植物（被子植物）中花色苷含量丰富，花色苷含量随品种、季节、气候、成熟度等的不同而有很大差异。

据初步统计，在27科73属植物花青素中，如紫甘薯、葡萄、血橙、红球甘蓝、蓝莓、茄子、樱桃、覆盆子、草莓、桑树、山楂等，在植物组织中都有一定含量。此外，花青素也广泛存在于大麦、高粱、豆类等粮食作物中。

4 影响植物中花青素含量的主要因素

含有花青素的组织的各种颜色不仅归因于各种花青素本身，而且归因于它们的变化量和混合物，还包括细胞汁液的pH值的变化、混合物的可变灰分含量、共同色素沉着以及细胞液的某些其他成分的胶体状态。

花青素含量存在一定的变化。花的颜色在多大程度上取决于存在的花青素的数量。例如，矢车菊的色素很差，根据干重计算，花瓣仅含有0.65%～0.70%花青素。而深紫色品种含有13%～14%的色素[4]。

4.1 提取与纯化

4.1.1 溶剂提取法

溶剂萃取法是花青素的常规提取方法。溶剂主要是甲醇、乙醇、丙酮、水或混合溶剂。然而，传统的溶剂萃取方法也存在一些缺点：萃取时间长，生产效率低，热溶剂容易引起花青素降解和生理活性降低。

4.1.2 加压溶剂萃取法

加压溶剂萃取，又称加压液体萃取（ple）、快速溶剂萃取（酶），是通过外压提高溶剂沸点的一种方法，也是一种提高该物质在溶剂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压脉冲电场辅助萃取、水相两相萃取和超高压辅助萃取。前两种可用于蛋白质、核酸和多糖的提取，超高压辅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

花青素是生物类黄酮。研究表明，黄酮类化合物最重要的生理活性功能是清除自由基和抗氧化物质。花青素是人类发现的抗氧化剂中最有效、最强大的自由基清除剂。花青素的抗氧化活性比维生素E高50倍，比维生素C高20倍。

4.2.2 抗突变功能

花青素的作用不仅限于使植物呈现出不同的色彩，还具有活性分子降低酶活性、抗变异等保健功能。研究表明，一定浓度的花青素提取物在不同的阶段都能有效地预防肿瘤的发生。

4.3 在食品中的应用

酰化花青素已被证明是在食品系统中使用合成染料的有前途的替代品。根据花青素的化学结构和食物基质的pH值，可以实现多种色调。

许多研究指出富含花青素的食物的消费与改善健康之间的关系。通过饮食优化健康和表现被认为是世界范围内最大和最有利可图的市场之一。随着营养保健品或药用食品市场的增加，消费者对可能有助于预防或减少疾病发生率的食品感兴趣。