花色苷的研究進(jìn)展

林 歡 李修英 杜 健 冷吉燕

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院干部病房，吉林 長春 130021)

花色苷(Anthocyanins)屬于黃酮類物質(zhì)，是廣泛分布于自然界中的一種水溶性植物色素，花色苷作為一種天然食用色素，安全、無毒、資源豐富，而且具有一定的營養(yǎng)和藥理作用，在食品、化妝品、醫(yī)藥領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用潛力。人們每人每天的攝入量是100 mg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于包括楊梅黃酮、芹菜苷元、毛地黃黃酮等其他黃酮類化合物的攝入量(23 mg/d)，故花色苷的營養(yǎng)價值受到廣泛的關(guān)注〔1〕。 近年來的一些研究表明，花色苷能以完整的糖苷形式進(jìn)入體內(nèi)，呈現(xiàn)出抗氧化、抗突變、抗腫瘤、防治心血管疾病、保護(hù)肝臟機(jī)能等多種生物學(xué)活性〔2〕。本文就結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、生物活性進(jìn)行簡要綜述。

1 花色苷的結(jié)構(gòu)

花色素是一種含2-苯基苯并吡喃陽離子的多羥基和甲基衍生物，因共軛雙鍵存在，花色素能吸收可見光而呈現(xiàn)一定的顏色。由于花色素不穩(wěn)定，在植物中主要以花苷的形式存在。與花色素成苷的糖主要有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖和由這些單糖構(gòu)成的均勻或不均勻的二糖和三糖。其中，3-單糖苷、5-雙糖苷、3，5-二糖苷和3，7-二糖苷是最常見的〔7〕?；ㄉ盏膮^(qū)別主要在于羥基的數(shù)目、甲基化的程度、糖結(jié)合的數(shù)目和位置、結(jié)合于糖殘基上芳香酸或脂肪酸的數(shù)目和性質(zhì)等，這些基團(tuán)的位置和種類對花色苷的穩(wěn)定性有很大影響。通常，羥基數(shù)目增加則穩(wěn)定性降低，而甲基化、糖苷化和酰基化程度提高則有利于提高花色苷的穩(wěn)定性〔3，4〕。

2 花色苷的穩(wěn)定性

一般來說，花色苷的穩(wěn)定性比較差，其自身結(jié)構(gòu)的差異也導(dǎo)致各種花色苷穩(wěn)定性有所不同。影響花色苷降解的主要因素為pH、溫度和氧濃度，一些次要因素通常為存在的降解酶、抗壞血酸、氨基酸、二氧化硫、金屬離子和糖及其降解產(chǎn)物等。此外，共色素形成作用也會或可能會影響花色苷的降解速率。呂鋒〔5〕等發(fā)現(xiàn)蔬菜中酰基化的花色苷其穩(wěn)定性表現(xiàn)較好，酰化花色素的芳香酸如P香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、芥子酸、五倍子酸和一些脂肪酸如丙二酸、乙酸、蘋果酸 、琥珀酸和草酸對花色素的穩(wěn)定起到了很大的作用 。

3 花色苷的生物活性

3.1抗氧化 抗氧化活性是花青素類色素一項顯著的生理功能，肖湘等〔6〕通過體外試驗初步得出黑大豆種皮色素對活性氧自由基、脂質(zhì)過氧化體系及DNA的氧化損傷具有較強(qiáng)的抑制作用。呂曉玲等〔7〕采用熒光化學(xué)發(fā)光法進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn) PSPA 對 O2-· 、·OH 和 H2O2等活性氧均具有清除和抑制作用，且清除作用與濃度呈劑量關(guān)系；尤其對 ·OH 清除能力強(qiáng)于抗壞血酸，清除率接近 100% 。Choi〔8〕利用亞麻酸自氧化和鼠肝微粒體系，考察了從葡萄、甘薯、茄子和紅甘藍(lán)中分離出的7種不同?；幕ㄉ盏目寡趸钚浴Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)，大多數(shù)酰化的花色苷都具有同α-生育酚-樣強(qiáng)的抗氧化活性，特別是從紫甘薯中分離出的芍藥素顯示出與丁基羥基茴香醚(HBA)相當(dāng)?shù)目寡趸钚?。史海英等?〕研究了紫玉米花色苷在外界條件影響下，理化性質(zhì)和抗氧化性質(zhì)的變化情況。結(jié)果表明，紫玉米花色苷在不同pH和溫度條件的影響下，其理化性質(zhì)很穩(wěn)定，同時清除O2-·和H2O2的能力均未見顯著變化?？梢?，紫玉米花色苷的抗氧化性在體外表現(xiàn)得非常穩(wěn)定。目前，許多研究表明體內(nèi)自由基可導(dǎo)致脂肪、蛋白質(zhì)和核酸受到氧化損害，而這種損害正是引起一些疾病如癌癥、心血管疾病和神經(jīng)性疾病的重要原因〔10〕。

3.2防治心血管疾病 馬萍等〔11〕通過藍(lán)莓花色苷預(yù)處理實驗性急性心肌梗死大鼠心肌，探討其干預(yù)心肌梗死的機(jī)制，實驗表明：花色苷對心肌梗死后心肌細(xì)胞具有明確的保護(hù)作用，其機(jī)制可能與減少心肌梗死面積，上調(diào)心肌細(xì)胞cTn-T蛋白的表達(dá)，上調(diào)Bcl-2 mRNA表達(dá)、下調(diào)Bax mRNA表達(dá)，抑制心肌梗死后心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)。曾潔等〔12〕經(jīng)過測定各組大鼠血漿中超氧化物歧化酶總活性 (T-SOD)、丙二醛 (MDA) 及心肌 ATP 酶活性探討桑葚花色苷對大鼠急性缺血心肌的保護(hù)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：心肌缺血(模型組對照組)大鼠血漿 T-SOD 活性降低 、MDA 含量升高 、ATP 酶活性降低 ，桑葚高、中劑量組能改善上述變化。故桑葚花色苷可提高 SOD、ATP 酶的活性以及降低 MDA 活性，發(fā)揮心肌保護(hù)作用?；ㄉ漳軠p少心肌梗死時心肌細(xì)胞磷酸肌酸激酶和乳酸脫氫酶釋放，減少梗死面積，促進(jìn)缺血再灌注后心臟收縮功能恢復(fù)，其機(jī)制可能是直接清除氧自由基和羥基，減少缺血再灌注過程中氧化應(yīng)激作用。

3.3穩(wěn)定斑塊、改善血脂 血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷是動脈粥樣硬化(As)發(fā)生的起始環(huán)節(jié)，而氧化型低密度脂蛋白(Ox-LDL)的形成是造成血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、促進(jìn)動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素之一?；ㄉ兆鳛閺?qiáng)抗氧化劑能夠抑制LDL氧化，從而預(yù)防As發(fā)生〔22〕。Yi等〔13〕通過檢測細(xì)胞活力、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)生成及NO釋放等試驗比較了21種花青素和花色苷抑制Ox-LDL誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷的能力。研究表明，大多數(shù)花色苷具有顯著的抑制Ox-LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞活力下降及抑制MDA生成和抑制NO釋放的能力；研究強(qiáng)調(diào)花色苷分子上總羥基或B-環(huán)上羥基數(shù)目越多，抑制內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷效果越強(qiáng)。余小平等〔14〕通過實驗觀察黑米皮花色苷提取物對載脂蛋白E基因缺陷(ApoE-/-)小鼠動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊的影響，實驗結(jié)果顯示：黑米花色苷組(BRA)和辛伐他汀組與對照組相比，無名動脈處不穩(wěn)定斑塊薄纖維帽和大脂核出現(xiàn)的頻率減少，MMP-1表達(dá)下降，I型膠原表達(dá)增加，TF mRNA表達(dá)降低。張瑞芬等〔15〕通過研究黑大豆種皮花色苷提取物(BSCAE)對高膽固醇飼料誘導(dǎo)的兔動脈粥樣硬化(As)形成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：BSCAE抑制了主動脈AS斑塊的發(fā)展，同時血清膽固醇，低密度脂蛋白膽固醇和載脂蛋白B水平降低。血清和肝臟中MDA生成下降，肝臟超氧化物歧化酶活性增加800 mg/kg bw，BSCAE還可減少肝臟中膽固醇含量，提高血清和肝臟中谷胱甘肽過氧化物酶活性。

3.4抗癌 常薇等〔16〕通過觀察黑米花色苷及與化療藥物聯(lián)合對人乳腺癌McF-7細(xì)胞株及自血病HL-60細(xì)胞株增殖的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：黑米花色苷對MCF-7細(xì)胞增殖無顯著作用，但對HL-60細(xì)胞具有明顯的增殖抑制作用，能夠有效誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞凋亡，并引起G0/G1期阻滯；同時，黑米花色苷與PXT聯(lián)合作用MCF-7和HL-60細(xì)胞，以及與DOX聯(lián)合作用MCF-7細(xì)胞，均無顯著拮抗或協(xié)同作用；黑米花色苷與低劑量DOX聯(lián)合作用HL-60細(xì)胞具有顯著協(xié)同作用，而黑米花色苷與較高劑量DOX聯(lián)合作用HL-60細(xì)胞則具有顯著拮抗作用，能夠顯著抑制DOX引起的細(xì)胞凋亡。黑莓(Rubws idaeus)中以矢車菊色素-3-0-葡萄糖苷等花色苷為主的黑莓提取物能抑制人體結(jié)腸、直腸癌細(xì)HT-29、乳腺癌細(xì)胞MCF-7及血癌細(xì)胞HL-60的生長。其中對HT-29細(xì)胞的抑制效果最為明顯，且抑制效果與濃度呈依賴關(guān)系，同時指出黑莓提取物的抗癌作用可能與活性成分刺激細(xì)胞產(chǎn)生ROS而殺死細(xì)胞有關(guān)〔17〕。李文星將不同濃度的藍(lán)靛果花色苷作用于人結(jié)腸癌HT29、人肝癌HepG2、人肉瘤U-20S三種腫瘤細(xì)胞24h、48h和72h．采用四甲基偶氮唑鹽(MTT)比色法檢測細(xì)胞增殖。結(jié)果表明藍(lán)靛花色苷對三種腫瘤細(xì)胞都具有抑制作用，且呈現(xiàn)量效和時效依賴關(guān)系。即隨著花色苷濃度的增大，作用時間的延長，抑制率顯著增加。結(jié)腸癌HT29細(xì)胞分別出現(xiàn)了細(xì)胞數(shù)量明顯減少，體積縮小，皺縮變形，細(xì)胞表面有許多的球狀突起，進(jìn)一步有凋亡小體產(chǎn)生，細(xì)胞間連接逐漸斷裂，細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)較多空泡，胞質(zhì)濃縮，核物質(zhì)致密，呈斑塊狀或呈新月形邊集于核膜，核形不規(guī)整等典型的凋亡細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征。DNA凝膠電泳結(jié)果可以看到細(xì)胞凋亡的梯形條帶，單細(xì)胞凝膠電泳顯示細(xì)胞出現(xiàn)明顯的拖尾現(xiàn)象。線粒體膜電位水平逐漸下降，且顯著低于正常細(xì)胞水平；Caspase-3酶活性隨著花色苷濃度的增加而升高。且與對照組細(xì)胞酶活性相比，差異性顯著(P<0.05)〔18〕。

3.5抗炎 Auger等〔19〕報道，紅酒多酚能顯著減少膽固醇、三甘油酯、阿樸蛋白質(zhì)血漿B濃度，減少高脂血癥引起的金色敘利亞大頰鼠動脈脂肪條紋面積。酸櫻桃中的花色苷具有抗炎效果，多吃櫻桃能減輕關(guān)節(jié)炎和疼痛。

3.6保護(hù)視力 由于花色苷能使夜間視力增強(qiáng)，在弱光條件下使視力提早適應(yīng)，所以藍(lán)莓(trigonelbe)和歐洲越橘(Vaccinium mgrtillus)提取的花色苷在眼科中應(yīng)用于夜盲癥和糖尿病視網(wǎng)膜癥的治療。研究表明，藍(lán)莓提取物的花色苷成分可促進(jìn)視紫紅質(zhì)在暗處的再合成，而視紫紅質(zhì)受到光線對視網(wǎng)膜的刺激時可瞬間分解，并將該化學(xué)變化傳送腦部，因而產(chǎn)生“可見物”提高視網(wǎng)膜對光的感受性。另有報道認(rèn)為花色苷對健康人眼睛疲勞也有良好的改善作用，這可能與花色苷對毛細(xì)血管的保護(hù)作用有關(guān)〔20〕。

3.7預(yù)防老年癡呆 桑葚提取物能明顯降低衰老，促進(jìn)模型小鼠海馬中βA4的含量。而βA4的形成與小鼠的學(xué)習(xí)能力、記憶力和認(rèn)知能力的下降有直接的相關(guān)性；由此可知，桑葚提取物中花色苷成分的抗氧化活性及防止βA4形成能力應(yīng)該是抑制小鼠衰老和癡呆的主要原因〔21〕。

3.8調(diào)節(jié)血糖 郭紅輝等〔22〕通過研究花色苷矢車菊素-3-葡萄糖苷(C3G)體外抗氧化和改善胰島素抵抗的活性，用葡萄糖氧化酶(GO)產(chǎn)生低濃度H2O2誘導(dǎo)建立胰島素抵抗脂肪細(xì)胞模型。觀察C3G對3T3-L1脂肪細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)水平和葡萄糖攝取能力的影響；同時檢測c-Jun氨基端激酶(JNK)活化和胰島素信號傳導(dǎo)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)GO處理12 h，使細(xì)胞ROS水平升高至對照細(xì)胞的4.7倍，而胰島素刺激后對葡萄糖的攝取降低約54%(P<0.01)。C3G能夠顯著減少GO處理細(xì)胞內(nèi)ROS積聚，抑制JNK活化，增加胰島素刺激后細(xì)胞對葡萄糖的攝取，促進(jìn)胰島素受體底物-1酪氨酸磷酸化和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體-4易位，效應(yīng)呈濃度依賴型。 故C3G(≥20 μmol/L)可以有效改善氧化應(yīng)激引起的脂肪細(xì)胞胰島素抵抗。

3.9預(yù)防高血壓 Deyanira Ojida等〔23〕從玫瑰(Hisbiscus sabdari ffa)茄花萼中分離得到飛燕草素-3-接骨木二糖苷、矢車菊素-3-接骨木二糖苷2種花色苷，發(fā)現(xiàn)這2種花色苷是玫瑰茄花萼提取物抑制ACE的主要活性物質(zhì)，且主要通過競爭活性部位而起到抑制的目的，從而起到降壓的作用。

4 結(jié) 語

為充分發(fā)揮花色苷類色素對食品工業(yè)和人體健康的巨大作用，應(yīng)大力開發(fā)功能顯著的新品種，以不斷提高國民的健康水平。由于市場上還沒有花青素純品，因此，有必要對花色苷類色素進(jìn)行深入研究，以便為其開發(fā)提供必備的表征條件和理論依據(jù)。目前多數(shù)花色苷類色素的功能性研究表明花色苷具有很強(qiáng)的抗氧化性、抗炎、抗衰老和抗癌等功能，但對色素主要成分的種類、組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及抗氧化等生理功能的作用機(jī)制尚未十分清楚，故擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。采用高新技術(shù)，不斷提高裝備水平，使花色苷類色素應(yīng)用邁向新階段。

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