王遠(yuǎn)輝,王洪新
(江南大學(xué)食品學(xué)院江蘇無錫214122)
樹莓花色苷研究進(jìn)展
王遠(yuǎn)輝,王洪新*
(江南大學(xué)食品學(xué)院江蘇無錫214122)
樹莓果實富含花色苷,樹莓花色苷具有自身結(jié)構(gòu)特點,已被證實有多種生理活性,受到食品、藥品、化妝品等行業(yè)青睞。迄今為止國內(nèi)外專家學(xué)者對樹莓花色苷做了一些有意義的研究,為樹莓花色苷的開發(fā)利用奠定了堅實理論基礎(chǔ),但仍有許多關(guān)鍵領(lǐng)域要探索。本文介紹了近十年關(guān)于樹莓花色苷提取、分離純化、生理活性、代謝和穩(wěn)定性等方面的研究現(xiàn)狀,為以后深入研究提供參考。
樹莓,花色苷,分離純化,生理活性,代謝
花色苷(anthocyanin)是一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素,是花青素(anthocyanidin)糖苷的衍生物。樹莓(raspberry)又稱木莓、托盤、覆盆子等,屬于薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(Rubus)植物,主要種植品種是歐洲紅樹梅(Rubus idaeus)和美國黑樹莓(Rubus occidentalis)[1]?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實,樹莓有抗氧化、抗菌、抗炎癥、抗腫瘤、抗肥胖、預(yù)防心血管和美白皮膚等生理活性,目前研究證實樹莓是花色苷的重要來源植物,花色苷是樹莓的主要功能成分,含量超過500mg/kg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蘋果、葡萄等常見水果[2]。樹莓花色苷因具備有益健康的潛質(zhì)而被學(xué)界重視,近些年國內(nèi)外學(xué)者對樹莓花色苷做了一些有意義的研究。本文介紹樹莓花色苷組成類型,提取、分離、純化和鑒定的方法,生理活性,代謝,穩(wěn)定性等方面的研究現(xiàn)狀,并對未來研究方向提供參考。
自然界花色苷種類繁多,已知的約有600多種。紅樹莓中花色苷主要有矢車菊-3-葡萄糖苷和矢車菊-3-槐糖苷,兩者占總花色苷70%以上,還含有少量的天竺葵-3-葡萄糖苷,矢車菊(天竺葵)-3-雙葡萄糖苷,矢車菊(天竺葵)-3-蕓香糖苷,矢車菊(天竺葵)-3-葡萄糖蕓香糖苷,矢車菊(天竺葵)-3,5-雙葡萄糖苷和矢車菊(天竺葵)-3-蕓香糖苷-5-葡萄糖苷等[3]。黑樹莓中花色苷主要有矢車菊-3-木糖蕓香糖苷(占49%~58%),矢車菊-3-蕓香糖苷(占24%~40%),其他含量較少的有矢車菊-3-接骨木二糖苷、矢車菊-3-葡萄糖苷和天竺葵-3-蕓香糖苷等[4]??傮w而言,樹莓花色苷多數(shù)是非?;膯翁擒眨ㄇ嗨夭糠种饕鞘杠嚲丈兀祗每睾繕O少,糖苷部分主要有葡萄糖苷、蕓香糖苷和槐糖苷。黑樹莓的花色苷含量高于紅樹莓,不同品種樹莓所含的花色苷類型差異較大,說明樹莓花色苷類型眾多。目前報道多是國外樹莓品種的花色苷組成,未見我國野生品種相關(guān)報道,需要深入研究。
樹莓花色苷的傳統(tǒng)提取方法是溶劑提取法,溶劑多選擇水、甲醇、乙醇、丙酮或者混合溶劑等。傳統(tǒng)方法提取時間長,生產(chǎn)效率較低,且熱溶劑容易造成花色苷降解以及生理活性的降低。國外提取花色苷的傳統(tǒng)方法是采用低溫(4~8℃)或者常溫(25℃)避光條件下進(jìn)行。為增加提取效率,近些年學(xué)者們提出了微波、超聲波、加壓、超高壓、高壓脈沖電場、γ-射線輻照等輔助提取技術(shù),另有學(xué)者還研究了亞臨界水提取、超臨界提取、微生物發(fā)酵法和酶法提取技術(shù)等[5]。單一提取技術(shù)利弊不一,許多學(xué)者也嘗試將不同方法聯(lián)合應(yīng)用,取長補短??傮w上講,提高樹莓花色苷提取率要做到兩點:一是通過各種作用力破壞細(xì)胞壁或細(xì)胞膜,使細(xì)胞內(nèi)的花色苷更好地釋放,如各種輔助提取和酶法提取;二是改變提取劑的極性,使花色苷最大限度的溶出,并保持其生理活性,如亞臨界水提取和超臨界提取技術(shù)。雖然學(xué)者對花色苷的新提取技術(shù)研究較多,但是多處在實驗室研究階段,要應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中還需要大量工作。
分離純化樹莓花色苷常見方法是利用柱層析和高效液相色譜分離技術(shù),柱層析通過各種樹脂來去除提取物中糖、有機(jī)酸、礦物質(zhì)及其他水溶性雜質(zhì),再利用高效液相色譜將不同的花色苷進(jìn)行分離[6]。傳統(tǒng)的分離純化方法有紙層析和薄層層析,但分離后難收集,現(xiàn)在已很少使用。膜分離作為重要的分離技術(shù),但是只在花色苷濃縮時有所應(yīng)用[7]。其他方法還有高速逆流色譜、基質(zhì)固相萃取、毛細(xì)管電泳和活性黏土吸附法等[8],這些新技術(shù)應(yīng)用于樹莓花色苷仍需研究??偨Y(jié)前期研究發(fā)現(xiàn),要分離得到純度比較高的花色苷或者花色苷單體,通常使用2種或者2種以上的分離純化技術(shù),或者將多種方法聯(lián)用以獲得理想結(jié)果。樹莓花色苷要廣泛應(yīng)用,最重要的是開發(fā)工業(yè)化的分離純化技術(shù),目前高速逆流色譜擁有批量制備花色苷的潛質(zhì),值得深入研究。
樹莓花色苷種類繁多,花色苷的鑒定對人們研究其構(gòu)效關(guān)系具有十分重要的意義。目前,HPLCMS在樹莓花色苷鑒定中應(yīng)用最為廣泛,結(jié)合HPLC的高效快速分離能力和MS的高分辨能力可以很好地分離鑒定多種花色苷,此法也克服了缺少花色苷標(biāo)準(zhǔn)品的缺陷,大大提高了花色苷鑒定的準(zhǔn)確性[9]。Tian 等[10]利用 HPLC-ESI/MS-MS 分析鑒定黑樹莓中4種花色苷。光譜分析中,紫外-可見光譜法很早就被人們應(yīng)用于花色苷的結(jié)構(gòu)鑒定,因其成本低、操作簡單應(yīng)用較多;但組成過于復(fù)雜時不能準(zhǔn)確推斷花色苷種類,且與HPLC-MS鑒定結(jié)果存在較大誤差。核磁共振法是有機(jī)結(jié)構(gòu)鑒定的重要手段之一,但鑒定時需要大量純化樣品,獲得數(shù)據(jù)需要較長時間,限制其應(yīng)用[11]。毛細(xì)管區(qū)帶電泳法最近發(fā)展迅速,具有更短的保留時間、更少的溶劑消耗量、更高的分離效率、更短的分析時間和更低的成本,但其靈敏度不及HPLC,而且達(dá)不到HPLC分離復(fù)雜化合物的范圍,毛細(xì)管區(qū)帶電泳法是否適合樹莓花色苷還需進(jìn)一步探討。還有學(xué)者將花色苷水解,解離成花青素和糖苷分別鑒定,此法對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的花色苷有一定的參考價值。目前仍有較多實驗使用紫外-可見光譜法鑒定[12],準(zhǔn)確性值得懷疑,為保證數(shù)據(jù)可信度,未來研究中具體使用何種鑒定方法需要引起重視。
現(xiàn)代研究證實樹莓對癌癥、心血管疾病、II型糖尿病、肥胖、皮膚色素沉積以及炎癥反應(yīng)和氧化損傷具有預(yù)防作用[13]。樹莓的這些生理活性都源于所含的功能活性成分,即花色苷和鞣花單寧[14]。研究生理活性主要通過體外實驗、動物實驗和人體實驗。
在體外實驗方面,花色苷的抗氧化能力是熱點,Aguirre等[15]證實紅樹莓花色苷的抗氧化能力強(qiáng)于紅酒和葡萄皮中的。紅樹莓花色苷通過有效清除自由基,抑制脂質(zhì)和低密度脂蛋白以及內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷,有抗動脈硬化和抗炎作用,可能是保護(hù)心血管因子。但也有報道稱紅樹莓花色苷對血管張力作用很小,可能某些具有特殊結(jié)構(gòu)的花色苷才起作用。許多研究發(fā)現(xiàn)樹莓提取物能夠減緩癌細(xì)胞生長,花色苷已被證明能降低環(huán)氧合酶2的表達(dá)和酶活性,能達(dá)到抗人類腫瘤細(xì)胞增殖作用。黑樹莓提取物可以減少血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá),這種因子促進(jìn)血管生成是腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵一步[16]。在體外研究中還發(fā)現(xiàn)矢車菊-3-葡萄糖苷可減少致癌物質(zhì)引起的直腸腫瘤,矢車菊-3-葡萄糖苷在樹莓花色苷中占很大比例。
在動物實驗方面,動物模型被用于驗證天然產(chǎn)物在動物體內(nèi)的作用。有研究稱矢車菊-3-葡萄糖苷對改善血漿氧化壓力沒有效果,而另有研究發(fā)現(xiàn)樹莓花色苷可以提高血漿抗氧化能力。另有報道增加飼喂量,不只是血漿抗氧化能力提高,肝臟脂質(zhì)和DNA氧化損傷也都明顯下降[17]。有研究發(fā)現(xiàn)波森莓花色苷在豆油飲食誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)中,明顯降低了蛋白質(zhì)、脂類和DNA的氧化損傷,在魚油飲食中可明顯減少脂質(zhì)過氧化。這項研究周期為12周,屬于短期研究,而長期影響尚不清楚,波森莓的花色苷與樹莓花色苷組成非常相似,若將樹莓花色苷作為補充人體內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)的補充劑,可能對預(yù)防慢性疾病起到作用,值得深入研究。預(yù)防糖尿病和肥胖是天然產(chǎn)物研究的新領(lǐng)域,樹莓提取物可通過抑制碳水化合物消化來控制肥胖者體重增加,其他植物花色苷被發(fā)現(xiàn)與R-淀粉酶反應(yīng),也可誘導(dǎo)胰島素分泌,以及提高脂肪細(xì)胞功能,這些都是改善肥胖的因素。Prior等[18]發(fā)現(xiàn)黑樹莓花色苷能降低高脂小鼠的體重,而且高脂小鼠的心、肝和腎在體重的比例較低脂小鼠低,高脂小鼠的附睪和腹膜脂肪量比低脂小鼠高,血清膽固醇、甘油三脂和單核細(xì)胞趨化蛋白-1不被影響。還有研究發(fā)現(xiàn)樹莓花色苷能預(yù)防胃腸道癌癥,可能是因為這些組織與花色苷消化過程密切聯(lián)系。很少有證據(jù)表示樹莓花色苷對其他癌癥有保護(hù)作用,與其不易吸收,并迅速排出體外不無關(guān)系。花色苷在組織中積累情況的研究可能會有新發(fā)現(xiàn),已證實花色苷可穿越血腦屏障,并在大腦某些區(qū)域積累。有研究發(fā)現(xiàn)凍干藍(lán)莓粉攝入后對缺氧缺血造成的大鼠海馬神經(jīng)元損失具有保護(hù)作用。也有實驗證明,藍(lán)莓花色苷沉積在腦組織中與認(rèn)知空間學(xué)習(xí)記憶、改善神經(jīng)功能和運動表現(xiàn)相關(guān)的區(qū)域。當(dāng)飼喂不同漿果時,不同漿果對大腦的影響類型和位置不同,相信樹莓花色苷對大腦功能影響也有獨特之處,值得深入研究。
在人體研究方面,黑樹莓研究較多。Kresty等[19]將凍干黑樹莓粉給予巴雷特食管癌病人,發(fā)現(xiàn)癌變前DNA氧化損傷明顯下降。Mallery等[20]研究黑樹莓生物粘附凝膠在口腔癌病變前的效果,食用6周后顯著降低環(huán)氧合酶2水平,RNA的循環(huán)合成和生長因子的基因表達(dá),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,其中一個病人還出現(xiàn)了病灶微血管密度減少的現(xiàn)象。運動誘發(fā)氧化應(yīng)激的自行車運動員飲用樹莓飲料后蛋白質(zhì)和DNA氧化水平均較對照組明顯下降[21]。有關(guān)于其他植物花色苷減少餐后氧化應(yīng)激反應(yīng)的報道,但沒有關(guān)于樹莓花色苷的。但是,也有研究發(fā)現(xiàn)樹莓汁做的液體狀食物經(jīng)過2周的實驗沒有對氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生任何影響??傊芯可攀晨寡趸瘎┑目寡趸芰r,可在飲食、運動誘導(dǎo)或高疾病風(fēng)險的不健康人群的氧化應(yīng)激狀態(tài)下進(jìn)行。Weisel等[22]發(fā)現(xiàn)飲用紅樹莓汁4周后可改善健康成年男性的谷胱甘肽水平,并減少體內(nèi)的DNA氧化損傷。而大量研究并未發(fā)現(xiàn)顯著影響,可能是因為實驗在健康人群中進(jìn)行時,空腹采集血樣,周期短。如果要研究健康人群的保健作用,必須進(jìn)行長期研究或者在高危人群中研究。
近幾十年關(guān)于花色苷生理活性的研究較多,而樹莓花色苷研究有限,其中黑樹莓研究遠(yuǎn)多于紅樹莓,而漿果的花色苷組成有類似之處,漿果花色苷的研究對樹莓花色苷的研究有一定的借鑒價值。體外實驗證實花色苷有多種生理活性,而動物實驗有限,人體實驗更少。因樹莓花色苷組成多樣,樹莓中成分復(fù)雜,食品和飲食組成多變,人或動物體內(nèi)環(huán)境的差異都會影響花色苷的生物活性,要揭示作用機(jī)理還需要作大量研究。
花色苷攝入后,在體內(nèi)的吸收和生物利用情況限制其活性發(fā)揮,樹莓花色苷的體內(nèi)代謝是重要的研究方向。由于花色苷屬于極性化合物,曾被普遍認(rèn)為難于被消化道吸收。McDougall等[23]發(fā)現(xiàn)紅樹莓花色苷在體外消化系統(tǒng)不穩(wěn)定。而體外實驗還發(fā)現(xiàn)腸道組織吸收的不同,在空腸中吸收,在十二指腸輕度吸收,在結(jié)腸和回腸沒有吸收。
眾多藥理研究表明,在動物體內(nèi)花色苷確實能夠起到明顯的作用,樹莓花色苷的研究主要集中在吸收方面?;ㄉ赵跀z入后很快被吸收,最大血清濃度是在15~60m in后達(dá)到?,F(xiàn)有研究表明花色苷的主要吸收部位是胃和小腸,花色苷在胃中是穩(wěn)定的,它們在胃中被直接吸收進(jìn)入血液解釋了它們的快速吸收和血清含量短暫增加的現(xiàn)象?;ㄉ张c膽位移酶反應(yīng)為胃吸收機(jī)制提供了一種合理解釋。現(xiàn)在研究推斷花色苷在胃中吸收的主要途徑是通過鈉-葡萄糖主動運輸或花色苷基團(tuán)邊緣糖苷被水解。Wu[24]發(fā)現(xiàn)含有二糖苷或三糖苷的花色苷在胃腸道比單糖苷消失得慢,天竺葵只有單葡萄糖苷形式被吸收,并未被甲基化。Prior等[18]發(fā)現(xiàn)含有二糖苷和三糖苷的花色苷以原型被排出,這些說明除了單糖苷,其他形式的花色苷都不被吸收或者不被代謝,糖苷的形式影響花色苷的吸收和代謝。He等[25]研究發(fā)現(xiàn)黑樹莓花色苷在胃腔內(nèi)隨時間呈線性降低,在小腸吸收量達(dá)到攝取量的7.5%,這遠(yuǎn)高于之前報道的。當(dāng)花色苷與其他食物一起食用時,特別是高脂食物,將推遲胃排空,4h血清濃度達(dá)到峰值。花色苷在腸容物中相對穩(wěn)定,矢車菊-3-葡萄糖苷的選擇性減少可能是因為腸內(nèi)β-葡萄糖苷酶活性所致。
目前花色苷的生物轉(zhuǎn)化研究較少,主要是通過排出體外的代謝產(chǎn)物形式來推斷花色苷在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化?,F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)花色苷進(jìn)入生物體后,除了部分以原形排出外,吸收入血漿的花色苷還通過羥基的甲基化與葡萄糖醛酸或硫酸結(jié)合成酯而進(jìn)行代謝。Tian等[26]分析攝入高劑量黑樹莓花色苷志愿者的尿樣,發(fā)現(xiàn)與樣品相比尿中矢車菊-3-木糖蕓香糖苷比矢車菊-3-蕓香糖苷含量高很多,說明甲基化是花色苷在人體的主要代謝途徑,糖苷基團(tuán)的結(jié)構(gòu)影響甲基化模式。Kay等[27]發(fā)現(xiàn)人體攝入矢車菊素糖苷(半乳糖苷、阿拉伯糖苷、木糖苷和葡萄糖苷)后,尿和血清中至少有10種花色苷代謝物,包括葡萄糖醛酸結(jié)合物、矢車菊-3-半乳糖苷的甲基化和氧化衍生物以及矢車菊素苷元與葡萄糖醛酸的結(jié)合物?;ㄉ毡┞队谀c道中微生物造成苷元快速去糖基化和去甲基化,苷元在中性pH不穩(wěn)定,通過解離C環(huán)迅速降解為相應(yīng)的酚酸類物質(zhì)和醛類。Tsuda等[28]發(fā)現(xiàn)大鼠在攝入矢車菊糖苷后血漿原兒茶酸濃度顯著上升,這比原濃度高8倍。Aura等[29]也提出原兒茶酸作為花色苷人體代謝物,他們發(fā)現(xiàn)原兒茶酸是人體糞便細(xì)菌代謝花色苷的代謝副產(chǎn)物。這種化合物在人體的鑒定可能為研究花色苷代謝開辟新的思路。
當(dāng)樹莓汁灌胃給予小鼠后立刻檢測,沒有在肝、腎或腦部組織提取物發(fā)現(xiàn)花色苷,McGhie等[30]發(fā)現(xiàn)受試者食用波森莓后,尿液樣本中矢車菊-3-葡萄糖蕓香糖苷、矢車菊-3-蕓香糖苷、矢車菊-3-槐糖苷和矢車菊-3-葡萄糖苷的含量比波森莓中少得多。花色苷吸收的比尿液中回收得多很多,說明花色苷可能在組織中沉積?;ㄉ站哂懈咚芙舛?,當(dāng)他們遇到細(xì)胞,就會穿過細(xì)胞膜,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。kalt等[31]在豬飼料中加入藍(lán)莓,持續(xù)4周后在豬的肝臟、眼睛、大腦皮質(zhì)、小腦都發(fā)現(xiàn)花色苷。因此推斷花色苷在組織內(nèi)的積累需要長期攝入。每種花色苷在不同組織有不同的相對含量,矢車菊素在皮質(zhì)和肝臟中比飛燕草素多,這可能是因為組織選擇性地積累某種花色苷,或者是花色苷在不同組織之間穩(wěn)定性變化。Ugalde等[32]研究發(fā)現(xiàn)在唾液和口腔細(xì)胞中花色苷水平遠(yuǎn)高于血漿,花色苷在靶位置穩(wěn)定,pH影響花色苷分布和在口腔內(nèi)的分解和代謝。Ling等[33]監(jiān)測人唾液、血漿和口腔組織勻漿中的4種黑樹莓花色苷,并用藥理學(xué)實驗評估黑樹莓花色苷生物粘附凝膠在后下頜牙齦特定黏膜位置的局部應(yīng)用影響,衡量唾液和組織中的黑樹莓花色苷水平,證實凝膠交聯(lián)花色苷隨機(jī)分布在唾液中,且容易穿透人口腔黏膜。Stoner等[34]將凍干黑樹莓粉給予11個志愿者食用7d,發(fā)現(xiàn)矢車菊-3-葡萄糖苷和矢車菊-3-蕓香糖苷通過血漿運輸,比矢車菊-3-接骨木花糖苷和矢車菊-3-木糖蕓香糖苷排泄快,但是,并沒有對代謝物進(jìn)行檢測。
總而言之,花色苷的吸收和代謝與花色苷的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系,其中影響的不只是苷元的結(jié)構(gòu),還有糖苷基團(tuán)的形式。然而,花色苷的代謝途徑和機(jī)理沒有完全被揭示,示蹤技術(shù)將對花色苷藥代動力學(xué)研究會有很大幫助,跟蹤其在體內(nèi)的代謝路徑。
樹莓花色苷具有多種生理活性,在樹莓加工處理后能否保持花色苷活性才是關(guān)鍵,因此樹莓花色苷的穩(wěn)定性被科學(xué)家關(guān)注。
首先介紹樹莓花色苷的最基礎(chǔ)作用-色素。樹莓果擁有誘人的顏色(如黃、紅、紫和黑等),這些主要由花色苷產(chǎn)生?;ㄉ疹伾姆€(wěn)定性受多種因素影響,然而,樹莓顏色并沒有消失,原因就是花色苷可以與其他物質(zhì)產(chǎn)生共色作用。共色作用被認(rèn)為是能改善花色苷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一個顯著因素,分子內(nèi)共色和分子間共色是兩種最重要的共色機(jī)制,在樹莓中,分子間共色比分子內(nèi)共色更加普遍,因為在樹莓中缺乏?;幕ㄉ?。大量研究發(fā)現(xiàn)在高等植物中,發(fā)生分子間共色的輔色劑以類黃酮和多酚類為主,而樹莓中多酚類成分豐富。Sun等[35]發(fā)現(xiàn)紅樹莓中的矢車菊-3-葡糖苷和矢車菊-3-槐糖苷與阿魏酸在pH為4,花色苷/呈色劑為1∶100時達(dá)到最大共色效果,芥子酸和阿魏酸的共色效果比咖啡酸、香豆酸和沒食子酸好,并發(fā)現(xiàn)低溫有利于共色反應(yīng)。樹莓在生長過程中果實的顏色隨著成熟度變化,原因是不同生長期花色苷含量和種類也在變化,成熟后期花色苷含量急速增加,種類也增多。Salinas-Moreno等[36]研究發(fā)現(xiàn)紅樹莓果在未成熟時只含有4種花色苷,在完全成熟時有8種。
天然樹莓易腐敗、難保存,為了樹莓能長期供應(yīng)市場,樹莓需凍藏或加工成果醬、飲料等,而這些過程中花色苷可能會發(fā)生結(jié)構(gòu)改變或降解,影響其活性,所以穩(wěn)定性成為一個重要研究方向。大量的研究證實花色苷不穩(wěn)定的原因分內(nèi)在和外在兩類,內(nèi)在因素就是花色苷的化學(xué)結(jié)構(gòu),甲基化程度高,羥基化程度低,糖基化程度高,穩(wěn)定性就高,因此矢車菊素的穩(wěn)定性并不高。Ancos等[37]研究發(fā)現(xiàn)紅樹莓中矢車菊-3-葡萄糖苷在儲藏過程中最容易降解。外在因素有溫度、pH、光、金屬離子、氧、酶、抗壞血酸、糖及其降解產(chǎn)物等。Ancos等[37]還發(fā)現(xiàn)在凍結(jié)過程中和儲存在-20℃一年,紅樹莓花色苷變化情況因品種不同而不同,早熟品種受影響小。Suthanthangjai等[38]將紅樹莓經(jīng)過不同高靜水壓(200、400、600、800MPa)處理15m in后,儲存在4℃下,花色苷損失最少,因為在這個溫度下β-葡萄糖苷酶、過氧化物酶和多酚氧化酶活性最低;在同一溫度下,經(jīng)過400MPa和600MPa高靜水壓處理花色苷損失最大,因為此壓力下酶失活最少。Kim等[39]研究發(fā)現(xiàn)在紅樹莓果醬的熱加工過程中花色苷保留86%,高溫、長時間和高糖分都會加速花色苷降解,低pH下花色苷穩(wěn)定性較高。
隨著花色苷市場需求的日益增加,科學(xué)家積極探索保持其穩(wěn)定性的方法和途徑,主要方法有花色苷?;?、添加輔色劑、微膠囊化等。最常見的是將花色苷與輔色劑反應(yīng)形成?;幕ㄉ眨瑢H的改變、熱處理和光照等均表現(xiàn)出很強(qiáng)的穩(wěn)定性。還有通過?;D(zhuǎn)移酶作用和組織培養(yǎng)增加花色苷的?;潭取A碛欣孟冗M(jìn)的微膠囊技術(shù)將花色苷包埋在微膠囊中,增加其穩(wěn)定性,在胃液中具有緩釋效果。在儲藏和加工過程中,也有學(xué)者提出保持樹莓花色苷穩(wěn)定性的措施,常采用凍藏或低氧量氣調(diào)儲藏,Sousa 等[40]發(fā)現(xiàn)樹莓經(jīng)過 100mmol/L CaCl2處理凍藏24d,花色苷含量略微增加。Haffner等[41]發(fā)現(xiàn)樹莓儲藏在10%O2+15%CO2或10%O2+31%CO2條件下花色苷有略微升高。Kopjar等[42]發(fā)現(xiàn)低甲氧基果膠加入樹莓果醬可保持花色苷含量,添加不同濃度的果膠對花色苷含量也有影響。
目前已有大量關(guān)于花色苷穩(wěn)定性的研究,與樹莓花色苷相關(guān)的不多,而且都是儲藏和加工過程對樹莓花色苷的影響,關(guān)注重點在樹莓感官價值,涉及提高穩(wěn)定性的較少,有待深入探討。
樹莓在漿果市場中占有重要地位,因其理想的低熱量、低脂肪、低飽和脂肪酸和高纖維的營養(yǎng)特點被消費者喜歡。樹莓中具有很高的花色苷含量,花色苷既有助人類健康預(yù)防慢性疾病,又可作為天然食用色素,被食品、藥品和化妝品行業(yè)的專家學(xué)者關(guān)注,雖然過去幾十年各國學(xué)者對樹莓花色苷的研究取得了可喜的成果,但是若干關(guān)鍵領(lǐng)域仍有待探索。其中包括:a.尋找并推廣花色苷含量滿足各種需求的優(yōu)良樹莓品種;b.研究開發(fā)新型高效的樹莓花色苷提取、分離純化技術(shù),最終實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);c.建立精確鑒定樹莓花色苷類型的檢測方法;d.針對不同地區(qū)的樹莓花色苷消費和慢性疾病的發(fā)病率之間的流行病學(xué)研究;e.進(jìn)行樹莓花色苷的藥代動力學(xué)研究,以評估其生物利用度,組織分布,生物半衰期以及代謝;f.研究樹莓花色苷與樹莓中的其他成分以及與其他食物成分之間的相互協(xié)同和補充作用;g.研究調(diào)查樹莓花色苷的生理作用機(jī)制;h.通過短期人體研究評估疾病(如心血管疾病、癌癥和肥胖)的早期生物標(biāo)志物;i.通過健康群體和高危群體進(jìn)行長期人體研究,調(diào)查樹莓花色苷預(yù)防慢性疾病的作用;j.研究確定樹莓花色苷的安全、可容忍和預(yù)防疾病的攝入量??梢韵嘈烹S著產(chǎn)量增加、研究深入,樹莓花色苷將在未來將得到廣泛的開發(fā)和應(yīng)用。
[1]S?nsteby A,Myrheima U,Heiberg N,et al.Production of high yielding red raspberry long canes in a Northern climate[J].Scientia Horticulturae,2009,121:289-297.
[2]Kafkas E,Ozgen M,Ozogul Y,et al.Phytochemical and fatty acid profile of selected red raspberry cultivars:a comparative study[J].Journal of Food Quality,2008,31:67-78.
[3]Zhang Y,Liao X J,Chen F,et al.Isolation,identification,and color characterization of cyanidin-3-glucoside and cyanidin-3-sophoroside from red raspberry[J].Eur Food Res Technol,2008,226:395-403.
[4]Artemio Z,Tulio J R,Neil Reese R,et al.Cyanidin 3-rutinoside and cyanidin 3-xylosylrutinoside as primary phenolic antioxidants in black raspberry[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56:1880-1888.
[5]Sun Y Z,Liao X J,Wang Z F,et a1.Optimization of microwave-assisted extraction of anthocyanins in red raspberries and identification of anthocyanin of extracts using highperformance liquid chromatography-mass spectrometry[J].Eur Food Res Technol,2007,225:511-523.
[6]McDougall G,Martinussen I,Stewarta D.Towards fruitful metabolomics:High throughputanalyses of polyphenol composition in berries using direct infusion mass spectrometry[J].Journal of Chromatography B,2008,871:362-369.
[7]Patil G,Raghavarao K SM S.Integrated membrane process for the concentration of anthocyanin[J].J Food Eng,2007,78(4):1233-1239.
[8]Manhita A C,Teixeira D M,da Costa C T.Application of sample disruptionmethods in the extraction of anthocyanins from solid or semi- solid vegetable samples[J].Journal of Chromatography A,2006,1129:14-20.
[9]Mullen W,Lean E,Crozier A.Rapid characterization of anthocyanins in red raspberry fruit by high-performance liquid chromatography coupled to single quadrupole mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2002,966:63-70.
[10]Tian Q G,Monica GiustiM,Stoner G D,et al.Screening for anthocyanins using high-performance liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry with precursor-ion analysis,product-ion analysis,common- neutralloss analysis,and selected reaction monitoring[J].Journal of Chromatography A,2005,1091:72-82.
[11]Tosun M,Ercisli S,Karlidag H,et al.Characterization of Red Raspberry(Rubus idaeus L) Genotypes for Their Physicochemical Properties[J].Journal of Food Science,2009,74(7):C575-C579.
[12]Borges G,Degeneve A,Mullen W,et al.Identification of flavonoid and phenolic antioxidants in black currants,blueberries,raspberries,red currants,and cranberries [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58:3901-3909.
[13]Jeong J H,Jung H,Lee S R,et al.Anti- oxidant,antiproliferative and anti-inflammatory activities of the extracts from black raspberry fruits and wine[J].Food Chemistry,2010,123:338-344.
[14]Borges G,Roowi S,Rouanet JM,et al.The bioavailability of raspberry anthocyanins and ellagitannins in rats[J].Mol Nutr Food Res,2007,51:714-725.
[15]Aguirre J,Chen Y,Isaasc M,et al.Electrochemical behaviour and antioxidant capacity of anthocyanins from Chilean red wine,grape and raspberry[J].Food Chemistry,2010,121:44-48.
[16]Liu Z,Schwimer J,Liu D,et al.Black raspberry extract and fractions contain angiogenesis inhibitors[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005,53:3909-3915.
[17]Tsuda T,Horio F,Osawa T.Dietary cyanidin 3-O-β-D-gluco-side increases ex vivo oxidation resistance of serum in rats[J].Lipids,1998,33:583-588.
[18]Prior L,Wilkes S,Rogers T.Dietary black raspberry anthocyanins do not alter development of obesity in mice fed an obesogenic high- fat diet[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58:3977-3983.
[19]Kresty LA,F(xiàn)rankelW L,Hammond CD,etal.Transitioning from preclinical to clinical chemopreventive assessments of lyophilized black raspberries:interim results show berries modulate markers of oxidative stress in Barrett’s esophagus patients[J].Nutr Cancer,2006,54:148-156.
[20]Mallery SR,Zwick JC,Pei P,et al.Topical application of a bioadhesive black raspberry gel modulates gene expression and reduces cyclooxygenase 2 protein in human premalignant oral lesions[J].Cancer Res,2008,68:4945-4957.
[21]Morillas-Ruiz J,Zafrilla P,Almar M,et al.The effects of an antioxidant-supplemented beverage on exercise-induced oxidative stress:results from a placebo-controlled double-blind study in cyclists[J].Eur JAppl Physiol,2005,95:543-549.
[22]Weisel T,Baum M,Eisenbrand G,et al.An anthocyanin/polyphenolic-rich fruit juice reduces oxidative DNA damage and increases glutathione level in healthy probands[J].Biotechnol J,2006(1):388-397.
[23]McDougall J,Dobson P,Smith P,et al.Assessing potential bioavailability of raspberry anthocyanins using an in vitro digestion system[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005,53:5896-5904.
[24]Wu X L,Pittman E,Prior L,et al.Fate of anthocyanins and antioxidant capacity in contents of the gastrointestinal tract of weanling pigs following black raspberry consumption[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2006,54:583-589.
[25]He J,Wallace C,Keatley E,et al.Stability of black raspberry anthocyanins in the digestive tract lumen and transport efficiency into gastric and small intestinal tissues in the rat[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2009,57:3141-3148.
[26]Tian Q G,Giusti M,Stoner D,et al.Urinary excretion of black raspberry(Rubus occidentalis)anthocyanins and their metabolites[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2006,54:1467-1472.
[27]Kay C D,Mazza G.,Holub B J,et al.Anthocyanin metabolites in human urine and serum[J].British Journal of Nutrition,2004,91:933-942.
[28]Tsuda T,Horio F,Osawa T.Absorption and metabolism of cyanidin 3-O-β-D-glucoside in rats[J].FEBS Lett,1999,449:179-182.
[29]Aura A M,Martin-Lopez P,O’Leary K A,et al.In vitro metabolism of anthocyanins by human gut microflora[J].Eur J Nutr,2005,44:133-142.
[30]McGhie T K,Ainge G D,Barnett L E,et al.Anthocyanin glycosides from berry fruit are absorbed and excreted unmetabolized by both humans and rats[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2003,51:4539-4548.
[31]KaltW,Blumberg JB,McDonald JE,et al.Identification of anthocyanins in the liver,eye,and brain of blue-berry-fed pigs[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56:705-712.
[32]Ugalde C M,Liu Z,Ren C,et al.Distribution of anthocyanins delivered from a bioadhesive black raspberry gel following topical intraoral application in normal healthy volunteers[J].Pharmaceutical Research,2009,26(4):977-986.
[33]Ling Y H,Rena C,Mallery SR,et al.A rapid and sensitive LC-MS/MSmethod for quanti?cation of four anthocyanins and its application in a clinical pharmacology study of a bioadhesive black raspberry gel[J].Journal of Chromatography B,2009,877:4027-4034.
[34]Stoner G D,Sardo C,Apseloff G,Mullet D,et al.Pharmacokinetics of anthocyanins and ellagic acid in healthy volunteers fed freeze-dried black raspberries daily for7 days[J].JClin Pharmacol,2005,45:1153-1164.
[35]Sun JX,Cao X M,BaiW B,et al.Comparative analyses of copigmentation of cyanidin 3-glucoside and cyanidin 3-sophoroside from red raspberry fruits[J].Food Chemistry,2010,120:1131-1137.
[36]Salinas-Moreno Y,Almaguer-Varags C,Pena-Varela C,et al.Ellagic acid and anthocyanin profiles in fruits of raspberry(Rubus idaeus L.)in different ripening stages[J].Revista
Chapingo Serie Ciencias Forestales Y Del Ambiente,2009,15(1):97-101.
[37]Ancos B,Gonzalez E,Pilar Cano M.Ellagic acid,vitamin C,and total phenolic contents and radical scavenging capacity affected by affected by freezing and frozen storage in raspberry fruit[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2000,48:4565-4570.
[38]SuthanthangjaiW,Kajda P,Zabetakis I.The effect of high hydrostatic pressure on the anthocyanins of raspberry(Rubus idaeus)[J].Food Chemistry,2005,90:193-197.
[39]Kim D O,Padilla-Zakour O I.Jam processing effect on phenolics and antioxidant capacity in anthocyanin-rich fruits:cherry,plum,and raspberry[J].Journal of Food Science,2004,69(9):395-400.
[40]Sousa M,CanetW,Alvarez M,et al.The effect of the pretreatments and the long and short-term frozen storage on the quality of raspberry(cv.Heritage) [J].Eur Food Res Technol,2005,221:132-144.
[41]Haffner K,Rosenfeld H,Skrede G,et al.Quality of red raspberry Rubus idaeus L.cultivars after storage in controlled and normal atmospheres[J].Postharvest Biology and Technology,2002,24:279-289.
[42]Kopjar M,Pilizota V,Tiban N N,et al.Effect of different pectin addition and its concentration on colour and textural of raspberry jam[J].Deutsche Lebensmittel-Rundschau,2007,103(4):164-168.
Research progress in anthocyanin in raspberry
WANG Yuan-h(huán)ui,WANG Hong-xin*
(School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi214122,China)
Raspberry fruit was rich in anthocyanin,the structure of raspberry anthocyanins had their special characteristics.Raspberry anthocyanins had a variety of biological activity and were paid attention by food,pharm aceutics,cosmetics and other industries.At persent,domestic and foreign experts and scholars had done some interesting researches to lay solid theoretical foundation for the development and utilization of raspberry anthocyanins,but there were stillmany key areas to be explore.This paper introduced research status of raspberry anthocyanins about extraction,purification,biological activity,metabolism,and stability in recent years,and provided a reference for in-depth study in the future.
raspberry;anthocyanin;purification;bioactivity;metabolism
TS201.2
A
1002-0306(2011)06-0474-06
2010-08-17 *通訊聯(lián)系人
王遠(yuǎn)輝(1983-),男,博士研究生,研究方向:食品功能因子開發(fā)。