新疆药桑中花青素的研究进展

赵永丽，蒲云峰，王丽玲，侯旭杰

（塔里木大学 食品科学与工程学院，南疆特色农产品深加工兵团重点实验室，新疆阿拉尔 843300）

药桑，16 世纪从伊朗开始传入我国[1]，在植物分类学上属蔷薇目桑科桑属黑桑种[2]，是国内唯一的花性染色体倍数为22 倍体的桑葚[3]，属新疆地区特有资源，仅分布在阿克苏、和田和喀什等地区[4]，特殊的地理位置、气候关系使其形态上与其他地区的桑葚有明显的差异，生物学特性发生变化，具有耐旱、耐寒等特点[5]，药桑属于药食两用桑树种质资源[6]，被用作食品和传统药物，维吾尔族人在扁桃腺炎、喉咙肿痛时服用药桑来消炎止痛[7]。目前，对于药桑的研究主要集中在药桑的传统产地中国、伊朗、土耳其、印度和巴基斯坦等国家[8]。

药桑中富含大量花青素，一是赋予桑葚鲜红的颜色，二是对桑葚的生长发育起促进作用[9]。花青素属于类黄酮物质，不仅具有良好生物活性，也是天然产生的水溶性着色剂，母核结构是2 - 苯基苯并吡喃阳离子，药桑从结果到成熟颜色先由绿变红，再到紫黑色，花青素含量上升[10]。当前，人们对药桑花色苷的研究正不断加深并取得了很大的进步，逐渐被广泛应用到食物、医药、化妆品行业中。

1 花青素提取工艺

1.1 传统提取法

传统提取法是花青素最普遍使用的提取方法，花青素属极性化合物，利用“相似相溶”原理，在选择提取溶剂时主要以极性大溶剂为主，如水、甲醇、乙醇等，试验操作中，存在提取时间较长、提取效率较低、延长花青素处于热溶剂中的时间、易会发生降解、生理活性降低等缺点。

江岩等人[11]采用45%的乙醇提取花青素，含量为342.4±9.31 mg/100 g，而采用0.1% 盐酸（HCl） 溶液和95%乙醇（C2H5OH） 的混合液进行提取花青素，花青素得率仅为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，提取温度40 ℃，提取时间1 h 的条件下提取的花青素产率最大，再用大孔吸附树脂AB-8 型对粗提物进行分离纯化，色价提高了7 倍。周倩[14]在乙醇体积分数60%，提取温度25 ℃，提取时间6 h，提取pH 值6时，提取到的药桑花青素色价最高。

1.2 超声波辅助提取

超声波辅助提取利用超声辐射过程中产生的机械效应、空化效应和热效应等外场介入来增强物质细胞内目标成分的扩散，加速目标成分溶解于提取溶剂中，促进提取过程快速高效地进行，试验操作中，超声过程中产生的热量会使提取液温度上升，对热敏性物质提取时，易导致提取物降解或活性降低。杨松[15]采用超声波辅助乙醇提取花青素，最佳提取条件为乙醇体积分数52.46%～55.93%，提取液料比1∶39.51 ～1∶42.43（g∶mL），提取时间27.77～32.23 min，提取温度50.18～52.4 ℃，在上述条件下花青素提取率均能达到67%以上。

1.3 微波辅助提取法

微波辅助提取法是利用微波的穿透性，对物质进行内外同时加热，由于物料中各成分对微波的吸收能力不同，使得内部产生能量差，细胞破裂、成分流出，进而在溶剂中充分溶解，实现对目标成分的提取。由于其升温速度快，较适合热稳定的活性成分提取，对热敏性活性物质易导致失活。王丽玲[16]采用微波辅助法提取药桑花青素确定了最佳的提取工艺条件为料液比1∶45，乙醇体积分数60%，低火，提取4 min，在此工艺条件下提取药桑红色素2 次，提取率即可达97.9%，最终提取量为3.908 mg/g，而采用传统溶剂法提取3 次得到提取率为94.8%，证实微波法是一种提取药桑花青素良好的方法。

目前，针对药桑的其他提取工艺相对较少，但桑葚有与药桑类似的结构，尝试借鉴一些研究者的绿色、环保、提高稳定的提取方法。例如，Guo N 等人[17]利用天然深层共晶溶剂结合高速均质提取桑葚中的花青素，优化后的提取量为6.05 mg/g，发现同酸化乙醇的提取效率相比，前者效率更佳。Muñoz P 等人[18]采用冰醋酸和甲醇混合提取桑葚中的花青素，并用薄层色谱法进行分离，得出加入冰醋酸对保持花青素在提取和储存过程中的稳定性具有功能性作用。Xie J 等人[19]利用β - 环糊精和羟丙基- β - 环糊精来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，是一种安全的绿色提取溶剂。对药桑中花青素的提取方法还很少，后期研究可借鉴天然深层共晶溶剂提取、β - 环糊精提取等方法，得出最适宜药桑花青素提取的方法。

2 花青素分离纯化工艺

2.1 大孔树脂吸附法

大孔吸附树脂是基于树脂的极性、孔径、比表面积和极性等参数来实现目标产物的分离纯化。树脂对溶液中分子量大小不同的物质进行筛选吸附，吸附达饱和后，用适量超纯水冲洗去除杂质，再用酸性乙醇进行洗脱，解析下来的即为目标成分，从而达到纯化目的。

赵丽萍等人[20]通过对AB-8 型、NKA 型2 种大孔树脂分离纯化药桑花青素的效果比较，得出AB-8 型树脂纯化效果好，纯化后花青素的总抗氧化能力是NKA 型树脂纯化后的14.1 倍。王丽玲[21]比较了5 种不同吸附剂对药桑花青素的纯化效果，同样得出AB-8 型树脂纯化效果好，最佳条件为粗提液pH 值2.04，吸附流速1 mL/min，洗脱剂乙醇体积分数95%，pH 值1，洗脱流速0.8 mL/min。杨松[15]比较了大孔树脂纯化和SPE 小柱纯化药桑花青素粗提物，发现二者效果相似，再采用AB-8 型进行纯化，最佳条件为吸附温度50 ℃，花青素粗提液pH 值6.0，洗脱液pH 值6.0，洗脱液体积分数60%，纯化后花青素色价是纯化前的32 倍左右。

2.2 薄层色谱法

薄层色谱法是利用物质中各成分对同一吸附剂不同的吸附能力进行分离，将吸附剂在玻璃上涂一薄层，将待测物质滴入薄层，在其流过吸附剂的过程中产生吸附、解析附、再吸附、再解析附，可同时分离出多个组分，分析成本低、操作简便，对待测物质预处理要求较低。对于极性较大的花青素，选用活性较弱的吸附剂、极性较大的展开剂进行。缺点是不太适合对生物高分子的分离。李雪俐[22]采用薄层色谱法鉴别出药桑花青素中矢车菊素- 3- O- 葡萄糖苷含量为2.49 mg/g，矢车菊素- 3 - O- 芸香糖苷含量为1.50 mg/g。

2.3 高速逆流色谱法

高速逆流色谱是利用不相溶的两相溶剂体系在高速旋转的螺旋管中建立一种特殊的单向性流体动力，一相为固定相，另一相为流动相，在两相不断混合接触中，物质成分会不断地传递、交换和分配，在洗脱的过程中被先后洗脱出来，从而实现物质成分的分离。此方法对花青素粗提物可实现纯化分离同步完成，另外，高速逆流色谱法的应用不仅适用于花青素类极性化合物，对非极性化合物也适用。杨玲等人[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） 为溶剂体系，高速逆流色谱法分离得到纯度分别为99.24%，88.50%，99.90%和96.00%的4 个花色苷单体。经紫外- 可见光谱、质谱鉴定，药桑中4 个花色苷单体分别为矢车菊- 3- O- 芸香糖苷、天竺葵- 3 - O-芸香糖苷、矢车菊- 3- O- 葡萄糖苷、天竺葵- 3-O- 葡萄糖苷。

2.4 超高效液相色谱技术

超高效液相色谱仪采用高压输液系统，将流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内由于各成分通过色谱柱的时间不一样，经分离后进入检测器进行检测，得到不同的峰信号，进而对物质成分分析。联合其他方法共同检测时，物质分析更加准确。汪荷澄[9]采用超高效液相色谱- 四极杆高分辨飞行时间质谱法分析检测药桑得到其中含有锦葵色素、牵牛花色素、飞燕草色素、矢车菊素4 种花青素。汪岩等人[24]利用液相- 质谱联用技术，测得花青素中至少含有5 个组分，并对其中4 个组分进行分析，分别为飞燕草色素、矢车菊花色苷、芍药花色苷及牵牛花色苷，一个组分未分析。陈虎[25]通过对黑果桑、白果桑、红果桑的研究，得出以药桑为代表的黑果桑中花青素含量最丰富，采用超高效液相联用紫外和质谱分析得到药桑花青素中含矢车菊- 3 - O- 芸香糖苷、矢车菊- 3- O- 葡萄糖苷、天竺葵- 3 - O-葡萄糖苷。

除上述方法外，对药桑中花青素分离纯化可采用其他方法。例如，Zhou X 等人[26]利用桑葚中矢车菊-3- O- 芸香糖苷中存在鼠李糖苷键，纯化时将鼠李糖苷酶加入到水相中，矢车菊- 3 - O- 葡萄糖苷的纯度由40%提升到82%以上，并且鼠李糖苷酶可重复使用，为可持续农业领域高纯桑葚花青素的生产和回收提供了一种高效、简单的途径。Yao Chen 等人[27]采用柱层析和高速逆流色谱相结合的方法分离纯化桑葚中花青素，利用核磁共振确定了其中含有的3种花青素单体分别为矢车菊- 3 - O- 芸香糖苷、矢车菊- 3 - O - 葡萄糖苷、花翠素- 3 - O - 鼠李糖苷，这种结合使用的方法简单、低成本、高效，可大规模进行分离纯化。

3 花青素的药理作用

药桑在生长过程中积累了丰富的花青素等类黄酮类成分，具有丰富的营养价值和良好的药理活性。药桑花青素具有抗癌[28]、抗肿瘤[29]、降低血糖[30]、降低血脂、降低血压、减少氧自由基的产生、抗辐射保护、抗氧化活性[31]、抗病毒、保护肝脏[32]、美白[33]等功效。

杨松[15]探究了不同浓度花青素溶液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果，得出花青素对大肠杆菌有明显的抑制效果，随着花青素浓度的上升，抑菌圈也在不断扩大，对金黄色葡萄球菌没有抑制效果。江岩[34]探究了不同浓度花青素溶液与果蝇寿命间的关系，随着花青素浓度的上升，果蝇寿命呈延长趋势，花青素通过增强果蝇体内的抗氧化酶活性，达到延缓衰老的效果。Chen H等人[35]研究了黑桑和非黑桑中花青素的抑菌活性，黑桑葚抑菌活性强于非黑桑葚。花青素作为天然产物，尚未显示出副作用，是作为药物开发的关键。

4 花青素的应用

吕明珊等人[36]用鼠李糖乳杆菌和副干酪乳杆菌进行药桑酵素的制备，产品具有良好的抗氧化性，可以很好地满足人们对营养的需求。周倩[14]提取花青素后进行药皂、润唇膏的制备，润唇膏为固体膏状，颜色较浅且均匀，涂抹后无颜色残留，并且无异味，无香气。药皂用于清洁皮肤，并期望能够发挥出花青素的抗氧化活性，从而达到护肤效果。古丽米热·祖努纳等人[37]以药桑和葡萄为原料，进行酒的酿制，后经证实药桑葡萄酒具有较好的体外降血脂活性。龚敏等人[38]以药桑为原料，不添加任何色素、香精、防腐剂等成分，制备纯天然固体饮料，冲调后色泽鲜艳，有药桑独特的香气，甜酸适口。另外，药桑罐头、药桑果汁、果酒、果醋、果酱也深受消费者喜爱。

5 结语

花青素作为天然食品色素的运用不断扩大，选择绿色环保的提取、纯化方法势在必行。总结了药桑花青素的几种常用提取工艺的优缺点，以及不同分离纯化方法来提高花青素的纯度。综上所述，对新疆药桑中花青素的提取、分离纯化的方法还有较大的改进优化空间，为更好地开发利用新疆本地植物资源提供参考。