花青苷類化合物生物活性的研究現(xiàn)狀與展望

, ,2,,,2,3,*, ,2,,

(1.陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,陜西漢中 723000;2.陜西省資源生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西漢中 723000;3.陜西省陜南秦巴山區(qū)生物資源綜合開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心,陜西漢中 723000)

花青苷類化合物生物活性的研究現(xiàn)狀與展望

劉彩芬1,韓豪1,2,金文剛1,李新生1,2,3,*,江海1,2,陳小玲1,李雯1

(1.陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,陜西漢中 723000;2.陜西省資源生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西漢中 723000;3.陜西省陜南秦巴山區(qū)生物資源綜合開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心,陜西漢中 723000)

花青苷生物活性的研究,近年來因成為保健食品研究的熱點(diǎn)之一而受到廣泛關(guān)注。本文主要對(duì)花青苷類化合物活性及結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行了綜述,指出花青苷具有抗氧化、抗突變、抗癌、抗菌、預(yù)防心血管疾病、改善視力、抗炎及預(yù)防肥胖導(dǎo)致的慢性疾病等生理活性,對(duì)于研究單體花青苷的生物活性,建立系統(tǒng)的分離純化花青苷單體的方法,花青苷類化合物深層次研究和系列產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

花青苷,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),生物活性,研究現(xiàn)狀

花青苷又名花色素苷,是植物在環(huán)境脅迫下產(chǎn)生的一類次生代謝物質(zhì),廣泛分布于植物的花、果實(shí)、種子、葉片及其他器官的液泡中,是植物中的天然色素,它不僅賦予了植物鮮亮的色澤,還與其生理活性有緊密聯(lián)系。研究表明藍(lán)莓、紫甘薯、紫玉米、黑米等具有抗氧化、清除自由基、抗癌、預(yù)防心血管疾病等生理功能,而這些功效都與其中花青苷含量及種類有關(guān)。隨著人類對(duì)花青苷的不斷研究,已證實(shí)了花青苷具有抗炎、抑菌、改善視力、抗氧化等眾多生理活性[1-3]。本文就花青苷的結(jié)構(gòu)和生理活性進(jìn)行綜述,以期為花青苷的進(jìn)一步深入研究及其產(chǎn)品開發(fā)提供基礎(chǔ)依據(jù)和借鑒。

1 花青苷結(jié)構(gòu)

花青苷屬于黃酮類化合物,因而它具有黃酮類化合物的典型結(jié)構(gòu),即以C3-C6-C3作為基本骨架,是2-苯基色原烯的衍生物[4];花青苷的母體是花青素,由于花青素不穩(wěn)定,因此在自然界中主要是以花青素為配基與其他糖結(jié)合成不同的糖苷,即以花青苷形成存在。多數(shù)花青苷的3,5,7碳位上被羥基取代。由于其B環(huán)的各碳位取代基差異而形成不同的花青苷。目前,自然界中最常見的6種花青苷及分布比例為:矢車菊素(cyanindin,50%)、天竺葵色(pelargoninidin,12%)、飛燕草色素(ddlphinidin,12%)、芍藥色素(peonidin,12%)、牽牛色素(peunidin,7%)和錦葵色素(malvdin,7%)。由于花青苷中結(jié)合糖的種類和位置、數(shù)量不同,花青苷種類也不同。結(jié)合糖主要有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖等單糖和鼠李葡萄糖、槐二糖等二糖類,大部分花青苷的羥基還可與一分子或幾分子的有機(jī)酸通過糖的酯酰結(jié)合形式存在,參與糖基?；畛Ｒ娪袡C(jī)酸為對(duì)香豆酸、丙二酸、阿魏酸、蘋果酸、乙酸等。?；幕ㄇ嘬蛰^未酰基化的穩(wěn)定性更高[5-7]。花青苷的基本結(jié)構(gòu)見圖1,6種常見花青苷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見表1。

圖1 花青苷的基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic structure of anthocyanin

花青苷類別R1RR2分子量矢車菊素(Cy)OHOHH287天竺葵素(Pg)HOHH271飛燕草素(Dp)OHOHOH303芍藥色素(Pn)OMeOHH301牽牛花素(Pt)OMeOHOH317錦葵色素(Mv)OMeOHOMe331

2 花青苷的生物活性研究現(xiàn)狀

目前,大量的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)證明了花青苷具有抗炎、抗菌、抗癌、抗氧化、清除自由基預(yù)防心血管疾病等作用。且還有研究發(fā)現(xiàn)花青苷具有保護(hù)皮膚的生理功能,如Franco[8]研究發(fā)現(xiàn)花青苷可以降低乳腺癌患者由于放療造成的皮膚毒性,對(duì)皮膚具有一定的保護(hù)作用。Wang[9]研究表明花青苷通過抑制酪氨酸酶的活性和酪氨酸及小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(MITF)蛋白的表達(dá)來可以抑制黑色素合成。

2.1抗氧化及清除自由基能力

自由基是人體在一系列代謝反應(yīng)過程中產(chǎn)生的物質(zhì),因其具有未成對(duì)電子而具有很高的反應(yīng)活性。自由基的產(chǎn)生是無法避免的,正常機(jī)體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡,清除過多或過少都會(huì)造成機(jī)體的組織損傷,從而引起其他疾病?；ㄇ嘬疹愇镔|(zhì)由于含有大量活性羥基,而具有較強(qiáng)的抗氧化、清除自由基能力。

Kan[10]等人對(duì)蕓豆中的花青苷種類及抗氧化進(jìn)行了研究,表明蕓豆中主要含天竺葵色素、矢車菊素、飛燕草色素、錦葵色素和矮牽牛色素5大類,且其中矢車菊素和飛燕草素在抗氧化活性中發(fā)揮主要作用。Sousa[11]等人用六種脫氧花青苷即脫氧芍藥素(Dop)、脫氧錦葵色素(Dom)、木樨黃定(Lut)、芹菜定(Api)、愈創(chuàng)木基兒茶酸吡喃(Gcp)及紫丁香鄰苯二酚吡喃(Scp)與矢車菊素-3-葡萄糖苷探究了脫氧花青苷抗氧化性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,采用DPPH來評(píng)估抗氧化能力。結(jié)果表明,所有測(cè)試的化合物中矢車菊素-3-葡萄糖苷的抗氧化性能最強(qiáng)。劉奕琳[12]研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)靛果花青苷具有很好的抗氧化能力,且純化時(shí)洗脫溶液的不同使其抗氧化能力表現(xiàn)不同,如在OH體系中,60%乙醇洗脫后的花青苷對(duì)羥自由基的清除率是最高的;但在DPPH體系中,40%乙醇洗脫后的花青苷對(duì)DPPH自由基的清除率是最高的。劉榮[13]等人對(duì)稠李屬3種果實(shí)的花青苷抗氧化能力進(jìn)行了比較,以VC作為對(duì)照,以羥自由基OH、ABTS自由基、DPPH自由基清除能力及總還原能力來評(píng)價(jià)其抗氧能力,結(jié)果表明3種果實(shí)花青苷對(duì)OH、ABTS、DPPH都有較強(qiáng)的清除能力,且具有明顯的量效關(guān)系。同時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組抗氧化能力強(qiáng)于對(duì)照組VC。

2.2抗突變及抗腫瘤活性

DNA在復(fù)制過程中,由于偶然的錯(cuò)配會(huì)引起堿基的增添、缺失或改變,進(jìn)而引起遺傳信息錯(cuò)誤而導(dǎo)致基因突變?，F(xiàn)階段癌癥和腫瘤是威脅人類健康的一個(gè)主要因素,從分子生物學(xué)角度來看,癌癥屬于基因疾病,它是由于DNA損傷引發(fā)基因突變,進(jìn)而造成細(xì)胞失控性繁殖,并入侵機(jī)體的正常組織器官且迅速分散到整個(gè)機(jī)體。研究證明,某些化學(xué)物質(zhì)、電離輻射、病毒及機(jī)體內(nèi)生理代謝產(chǎn)生的氧自由基可造成DNA、細(xì)胞膜及蛋白質(zhì)損傷,進(jìn)一步引發(fā)基因突變或調(diào)控基因表達(dá),如DNA甲基化,進(jìn)而引起細(xì)胞增殖失控和去分化,最終導(dǎo)致癌癥和腫瘤的發(fā)生[14]。

Kumar[15]等人研究表明,所有顏色的奧爾玉米花青苷都對(duì)2-氨基蒽誘導(dǎo)的突變有抑制作用,且抗性強(qiáng)弱與花青苷含量有關(guān)系。Mendozadíaz[16]利用大腸桿菌的RNA聚合酶B抗突變(rpoB)正向突變實(shí)驗(yàn)證明了玫瑰花瓣和茶葉中的花青苷具有較強(qiáng)的抗突變性。

2.2.1 抗結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌是全世界癌癥最常見的類型之一,流行病學(xué)研究表明,食用富含多酚的水果和蔬菜與患結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)。Anwar[17]等人研究表明,花青苷提取物可通過激活半胱天冬酶-3卵裂誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1(-P21WAF/CIF1)的表達(dá),來降低結(jié)腸癌細(xì)胞株Caco-2細(xì)胞的增殖,且呈量效關(guān)系。Sousa[11]等人的研究表明含有糖苷結(jié)構(gòu)的花青苷比沒有糖苷的對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞(Caco-2)的抗增殖效果更強(qiáng)。Forester[18]等人研究表明,花青苷在腸道內(nèi)的代謝產(chǎn)物可使結(jié)腸癌細(xì)胞的DNA片段化和核固縮,從而使癌細(xì)胞周期停滯在G0/G1期,抑制了癌細(xì)胞增殖,從而達(dá)到抗癌效果。還有學(xué)者對(duì)中國長(zhǎng)白山篤斯越桔中提取的花青苷、歐洲越桔花青苷和藍(lán)靛果花青苷對(duì)結(jié)腸癌和直腸癌抑制作用進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示中國長(zhǎng)白山篤斯越桔對(duì)結(jié)腸癌和直腸癌的抗癌效果最強(qiáng),且其中的錦葵素含量與抗癌性能呈現(xiàn)計(jì)量效應(yīng)關(guān)系[19]。

2.2.2 抗乳腺癌 Yang[20]等人研究了飛燕草素-3-葡萄糖苷對(duì)于乳腺癌的預(yù)防作用研究表明,飛燕草素-3-葡萄糖是通過抑制Akt的活化,促進(jìn)IRF1表達(dá),來增加對(duì)HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA的啟動(dòng)子IRF1的結(jié)合,最終降低了HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA的表達(dá),進(jìn)而抑制癌細(xì)胞增殖,對(duì)乳腺癌的預(yù)防有很強(qiáng)的作用。

XuMei[21]等人用藍(lán)莓花青苷提取物和花青苷-丙酮酸的混合物分別對(duì)乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231和MCF7進(jìn)行測(cè)試,并用SRB法和3H胸腺嘧啶核苷摻入來測(cè)定細(xì)胞分裂。其研究表明矢車菊素-3-葡萄糖苷-丙酮酸混合物和藍(lán)莓花青苷對(duì)于乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231都有明顯的抑制作用,且丙酮酸對(duì)于花青苷抗癌活性具有協(xié)同作用。

侵襲和轉(zhuǎn)移被認(rèn)為是惡性腫瘤的一大特征,也是引發(fā)大多數(shù)腫瘤患者死亡的主要因素。轉(zhuǎn)錄因子Snail在前列腺癌和乳腺癌中過表達(dá),與侵襲,遷移及破骨細(xì)胞增加有關(guān)。Burton[22]等人利用前列腺癌和乳腺癌細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子Snail過表達(dá)的模型探究了富含花青苷的圓葉葡萄皮提取物對(duì)骨轉(zhuǎn)移的影響,結(jié)果表明花青苷提取物降低了轉(zhuǎn)錄因子Snail的表達(dá),并消除轉(zhuǎn)錄因子Snail介導(dǎo)的組織蛋白酶L活性、遷移和侵襲。此外,花青苷提取物顯著抑制了轉(zhuǎn)錄因子Snail過表達(dá)導(dǎo)致的破骨細(xì)胞分化。從而證明了花青苷對(duì)于前列腺和乳腺癌細(xì)胞有抑制作用。

2.2.3 抗肝癌 Bishayee[23]等人利用大鼠肝臟癌變的特征模型對(duì)紅醋栗皮花青苷提取物的抗癌活性進(jìn)行研究,通過腹腔注射二乙基亞硝胺促進(jìn)苯巴比妥誘發(fā)肝癌。大鼠實(shí)驗(yàn)前膳食中給予紅醋栗皮提取物4周并繼續(xù)給予相同膳食連續(xù)22周。結(jié)果顯示,紅醋栗皮提取物與發(fā)病率、數(shù)量、多樣性、規(guī)模和癌前病變的肝臟結(jié)節(jié)體積的降低呈量效關(guān)系。進(jìn)一步的組織病理學(xué)分析表明花青苷提取物介導(dǎo)的促凋亡信號(hào)在癌細(xì)胞翻譯水平通過上調(diào)Bax和下調(diào)Bcl-2的表達(dá)進(jìn)一步增強(qiáng),誘發(fā)癌細(xì)胞的凋亡,從而發(fā)揮了治療肝癌的作用。

2.3抑菌

Cesoniene[27]等人用富含芍藥素-3-半乳糖苷的歐洲越橘漿果提取物進(jìn)行的抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提取物能抑制革蘭氏陰性菌(大腸桿菌、沙門氏菌)和革蘭氏陽性菌(糞腸球菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌)生長(zhǎng)。因此推測(cè)芍藥素-3-半乳糖苷具有抗這些菌的生長(zhǎng)。

Zhao[28]等人研究則表明富含花青苷的紫色玉米提取物,對(duì)金黃色芽孢桿菌、沙門氏菌和白色念珠菌的生長(zhǎng)有顯著抑制作用,而對(duì)大腸桿菌則沒有抑制作用。且其高抑菌活性與其高花青苷含量尤其是高水平含量的矢車菊素類和高總酚含量有關(guān)。這與之前的報(bào)道不一致,其原因可能是紫色玉米花青苷與其他材料中花青苷類化合物種類不同、比例不同及其他化學(xué)成分,如綠原酸、總酚等不同導(dǎo)致的,還需經(jīng)過進(jìn)一步研究來證實(shí)。

2.4預(yù)防心血管疾病

氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷是動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制中關(guān)鍵因素。Xin Jin[29]研究表明飛燕草素-3-葡萄糖苷能通過蛋白激酶活化的腺苷單磷酸/SIRT1信號(hào)通路,阻止了自噬上調(diào)引發(fā)的氧化低密度脂蛋白對(duì)人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的損傷,進(jìn)而預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病。

另外,Paix?o[30]等人的研究表明,錦葵素-3-葡萄糖苷通過抑制過氧化亞硝酸鹽線粒體凋亡信號(hào)通路,來預(yù)防血管內(nèi)皮功能障礙和動(dòng)脈粥樣硬化。Amin[31]等人研究發(fā)現(xiàn)花青苷降解產(chǎn)物和共軛代謝產(chǎn)物原兒茶酸和阿魏酸可減少炎癥介質(zhì)白細(xì)胞介導(dǎo)素-6和VCAM-1來預(yù)防心血管疾病的發(fā)展。Edwards[32]等人利用體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在有機(jī)體內(nèi)花青苷的降解產(chǎn)物不是直接刺激NO產(chǎn)生而是通過先降低超氧化物產(chǎn)生，接著一氧化氮將其清除來提高體內(nèi)血管功能。Cassidy[33]等研究男性攝取黃酮類和花青苷與心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系,結(jié)果顯示花青苷為主的水果攝入量與男性較低的非致死性心肌梗死、缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)系,但其作用機(jī)制還需經(jīng)研究和臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步闡明。英國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),富含花青苷膳食與女性偶發(fā)性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)降低32%具有相關(guān)性,此研究共納入年齡介于25～42歲女性受試者93600例,且研究表明,花青苷攝入每增加15 mg,校正心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)相應(yīng)降低17%。與每月進(jìn)食富含花青苷的漿果藍(lán)莓和草莓≤1次的受試者相比,每周進(jìn)食≥3次的心肌梗死危險(xiǎn)比為0.66(p=0.09)[34]。

2.5改善視力

花青苷具有改善視力的生理活性很早就已被許多學(xué)者研究所揭示。1984年法國科學(xué)家對(duì)31名患有暗視力障礙的志愿者進(jìn)行了臨床實(shí)驗(yàn),對(duì)矢車菊素和堆心菊素改善視力的作用進(jìn)行比較,其結(jié)果顯示兩者都可以改善患者適光視力,但只有矢車菊素可以改善中間視力和暗視力[35]。Shim[36]等人在青光眼視神經(jīng)損害機(jī)制的理論基礎(chǔ)上探究銀杏葉提取物和花青苷對(duì)正常張力青光眼病患者視功能的作用。結(jié)果表明,花青苷和銀杏葉提取物都有助于改善正常張力青光眼病患者的視覺功能。也有研究表明花青苷是通過活化和促進(jìn)視紅素再生成作用,從而改善視力。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,用不同方法給藥,即經(jīng)口、腹腔注射和靜脈注射,花青苷都可以穿過血-房水屏障進(jìn)入實(shí)驗(yàn)鼠和兔的眼睛組織。表明花青苷作為預(yù)防和治療眼科疾病的潛在藥物不僅有很好的穿透力,還能根據(jù)不同人群制作不同攝取方式的藥劑,具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景[37]。

2.6抗炎

炎癥反應(yīng)是人體器官組織發(fā)生異?；虿∽兊男盘?hào)反應(yīng),如胰島素抵抗、血脂異常和高血壓以及相關(guān)代謝疾病等。炎癥是機(jī)體抵抗病變的一種反應(yīng),有利于人體健康,但是炎癥反應(yīng)過量則不利于機(jī)體健康?；A(chǔ)研究已經(jīng)證實(shí)了炎癥反應(yīng)出現(xiàn)在動(dòng)脈粥樣硬化的各個(gè)階段,它是誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化并使其發(fā)展最終轉(zhuǎn)換為血栓的主要因素,因此臨床上也通過測(cè)定炎癥標(biāo)志物水平來預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化,其中白血病介導(dǎo)素-1、白細(xì)胞介素-6、C反應(yīng)蛋白、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、血管細(xì)胞粘附分子和一氧化氮等都是主要的炎癥標(biāo)志物。Luo[38]等人利用小鼠喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明,越桔花青苷提取物可以通過降低血漿丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶活動(dòng)有效地抑制巴豆油致小鼠耳腫脹及痤瘡丙酸桿菌加脂多糖引起的肝臟炎癥。且越桔提取物顯著抑制了腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1和白細(xì)胞介素-6的mRNA水平升高,這表明花青苷可以降低急性和免疫性炎癥。也有研究證明花青苷是通過激活NO-cGMP信號(hào)通路,改善血清中的血脂并減少炎癥,因而具有改善高膽固醇血癥患者內(nèi)皮依賴性血管舒張的功能[39-41]。

Edirisinghe[42]等人用人群實(shí)驗(yàn)證明了,天竺葵素-3-葡萄糖苷能顯著降低高脂肪飲食誘導(dǎo)的餐后炎癥反應(yīng),并降低餐后胰島素反應(yīng)。另外,Zhu[43]等人對(duì)于高膽固醇血癥患者的人群實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示,與對(duì)照組相比花青苷對(duì)血清超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)、可溶性血管細(xì)胞粘附分子-1(sICAM-1)和血漿白細(xì)胞介素-1等炎癥指標(biāo)都有明顯抑制作用,因此推斷花青苷可降低高膽固醇血癥患者的炎癥反應(yīng)。另外用豬髂動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)花青苷的混合物,飛燕草-3-葡萄糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖苷抑制HepG2細(xì)胞中白細(xì)胞介素-6和白細(xì)胞介素-1誘導(dǎo)的C反應(yīng)蛋白(p<0.05),同時(shí)抑制血清脂肪酶誘導(dǎo)的血管細(xì)胞粘附分子-1的分泌(p<0.05)，并分別呈劑量反應(yīng)關(guān)系。此外,花青苷混合物降低炎性因子的作用比飛燕草-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-葡萄糖苷單獨(dú)作用更強(qiáng)。

炎癥反應(yīng)受到多條信號(hào)通路的調(diào)節(jié),如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB就是炎癥反應(yīng)中重要的調(diào)節(jié)途徑,抗炎癥因子通過影響MAPK和NF-κB來影響炎癥因子或炎癥介質(zhì)的釋放，進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)。Morais[44]等人的體內(nèi)和體外研究的結(jié)果表明花青苷化合物通過抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-κ介導(dǎo)的信號(hào)通路的活性,進(jìn)而發(fā)揮抗炎效應(yīng)。且進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明抗炎效應(yīng)也與腸道菌群的調(diào)節(jié)尤其是雙歧桿菌的增加有關(guān)。

2.7預(yù)防糖尿病

糖基化最終產(chǎn)物在糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。Thilavech[45]等人研究了天然花青苷、矢車菊素-3-蕓香糖苷能否抑制丙酮醛誘導(dǎo)的蛋白糖基化、蛋白質(zhì)氧化和DNA損傷,其結(jié)果顯示,當(dāng)賴氨酸和鎂存在時(shí),1 mmol/mL濃度的矢車菊素-3-蕓香糖苷可抑制糖基化模式的DNA氧化損傷(p<0.05),當(dāng)濃度為0.5～1 mmol/mL時(shí),可抑制Cu2+誘導(dǎo)的DNA鏈斷裂。也表明了矢車菊素-3-蕓香糖苷在鎂與賴氨酸的糖基化反應(yīng)過程中降低了超氧陰離子和羥基自由基的形成。且矢車菊素-3-蕓香糖苷直接捕獲鎂，與濃度和時(shí)間成線性相關(guān)性(p<0.001)。這些都說明矢車菊素-3-蕓香糖苷通過發(fā)揮抗氧化的生理活性和捕獲鎂，來抑制鎂誘導(dǎo)的蛋白糖基化和DNA及蛋白質(zhì)的氧化損傷,進(jìn)而預(yù)防糖尿病的發(fā)生。

肥胖是П型糖尿病的主要危險(xiǎn)因素,矢車菊素-3-葡萄糖苷具有較強(qiáng)的抗炎作用可以改善肥胖相關(guān)的炎癥和代謝性疾病。Guo[46]等人實(shí)驗(yàn)中顯示矢車菊素-3-葡萄糖苷能降低白色脂肪組織的信使RNA水平和血清炎性細(xì)胞因子濃度,并能降低肝臟甘油三酯含量和脂肪變性。且能通過調(diào)節(jié)c-Jun氨基末端激酶/轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)通路及相關(guān)炎癥因子從而達(dá)到較強(qiáng)的抗糖尿病作用效力。

3 存在的問題及展望

3.1存在的問題

由于花青苷類化合物在植物中存在組分較為復(fù)雜,且穩(wěn)定性不高,分離純化較困難,所以目前國內(nèi)外對(duì)于花青苷類化合物活性的研究主要集中在花青苷粗提取物上,且已證明花青苷提取物具有抗氧化、清除自由基、抗癌、抗炎、抗菌、抗突變、預(yù)防心血管等功能。但是,粗提物中往往有總酚、黃酮類、綠原酸等成分,因而還不能確定這些生理活性是花青苷還是其他成分的貢獻(xiàn),或者是這些成分的協(xié)同作用所致[47-48]。

目前對(duì)于花青苷活性的研究已成為熱點(diǎn),其研究主要通過建立動(dòng)物模型進(jìn)行,如小鼠實(shí)驗(yàn)。而人體實(shí)驗(yàn)極少,其主要是讓受試者攝取花青苷食物對(duì)身體指標(biāo)進(jìn)行測(cè)評(píng),進(jìn)而推測(cè)花青苷的生理活性,但由于個(gè)人體質(zhì)差異等因素而受到限制。體外實(shí)驗(yàn)法主要是細(xì)胞、組織培養(yǎng)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)法。其中化學(xué)方法只是單純說明了,實(shí)驗(yàn)樣品在實(shí)驗(yàn)中有此活性,而無法說明它有益人體健康。例如二氧化硫在化學(xué)反應(yīng)中抗氧化效果很好,但卻有損人體健康。細(xì)胞、組織培養(yǎng)相比于化學(xué)方法較為科學(xué),所以對(duì)花青苷生理活性研究實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡可能模擬人體環(huán)境來進(jìn)行,從而說明它有可能作為保健食品或潛在的開發(fā)藥物來為食品行業(yè)、藥物開發(fā)等提供科學(xué)依據(jù)。

3.2展望

近年來花青苷具有抗氧化、改善視力等生理活性功能的揭示,使得花青苷在食品、藥品和化妝品中的應(yīng)用越來越廣泛,其產(chǎn)品保健功能集中于花青苷抗氧化、清除自由基、改善視力等方面,并受到廣大消費(fèi)者的追捧。然而對(duì)于花青苷具有抑菌、抗炎癥等其他保健功能,由于其作用的分子機(jī)制尚未研究清楚,而限制了其在藥物中的應(yīng)用。因此研究花青苷活性機(jī)制對(duì)于花青苷在化妝品、藥品等行業(yè)中的應(yīng)用具有重要意義[47-48]。目前對(duì)于花青苷單體活性報(bào)道中矢車菊素-3-葡萄糖苷最多,例如有研究發(fā)現(xiàn)與矢車菊素-3-葡萄糖苷相比花青苷混合物在體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的抗炎反應(yīng)中有協(xié)同作用,這也說明了花青苷單體活性研究對(duì)于花青苷類化合物活性研究及花青苷類產(chǎn)品開發(fā)的重要性。因此在花青苷粗提取物的活性研究中,矢車菊素-3-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品往往作為一個(gè)參照,所以花青苷單體的分離純化技術(shù)及對(duì)花青苷單體進(jìn)行活性研究無疑是重中之重。此外對(duì)于花青苷單體之間在體內(nèi)作用,各花青苷單體組分比例、攝入量不同對(duì)于其功能影響,以及花青苷藥理機(jī)制和代謝途徑等也將會(huì)成為研究熱點(diǎn),并可能引發(fā)針對(duì)花青苷活性在食品和藥品中應(yīng)用的進(jìn)一步研究。

綜上分析,筆者認(rèn)為今后的研究應(yīng)主要圍繞這兩個(gè)問題展開:第一,建立系統(tǒng)的分離純化花青苷單體的方法;第二,體外實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行應(yīng)建立在與人體環(huán)境盡可能相近的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究單體花青苷的生理活性,最終為花青苷類化合物產(chǎn)品的深層次開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

[1]Xin Jin,Mingliang Chen,Long Y,et al. Delphinidin-3-glucoside protects human umbilical vein endothelial cells against oxidized low-density lipoprotein-induced injury by autophagy upregulation via the AMPK/SIRT1 signaling pathway[J]. Molecular Nutrition & Food Research,2014,58(10):1941-1951.

[2]Charepalli V,Reddivari L,Radhakrishnan S,et al. Anthocyanin-containing purple-fleshed potatoes suppress colon tumorigenesis via elimination of colon cancer stem cells[J]. Journal of Nutritional Biochemistry,2015,26(12):1641.

[3]Jr T A,Reese R N,Wyzgoski F J,et al. Cyanidin 3-rutinoside and cyanidin 3-xylosylrutinoside as primary phenolic antioxidants in black raspberry[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2008,56(6):1880-1888.

[4]Xu Z,Howard L R. Analysis of antioxidant-rich phytochemicals[M]. Wiley-Blackwell,2012.

[5]韓成云,趙志剛,曾琳. 紫薯花青素的提取及穩(wěn)定性比較研究[J]. 食品科技,2016(1):165-169.

[6]Xie L,Sang G L,Vance T M,et al. Bioavailability of anthocyanins and colonic polyphenol metabolites following consumption of aronia berry extract[J]. Food Chemistry,2016,211:860.

[7]鄭紅巖,劉建蘭,高夢(mèng),等. 藍(lán)莓花青苷的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(1):59-64.

[8]Franco R D,Calvanese M G,Murino P,et al. Skin toxicity from external beam radiation therapy in breast cancer patients:protective effects of Resveratrol,Lycopene,Vitamin C and anthocianin(Ixor?)[J]. Radiation Oncology,2012,7(6):1-6.

[9]Wang J M,Kuo H C,Lin C T,et al. Inhibitory effect of liposome-encapsulated anthocyanin on melanogenesis in human melanocytes[J]. Pharmaceutical Biology,2013,51(8):941-947.

[10]Kan L,Nie S,Hu J,et al. Antioxidant activities and anthocyanins composition of seed coats from twenty-six kidney bean cultivars[J]. Journal of Functional Foods,2016,26:622-631.

[11]Sousa A,Araújo P,Azevedo J,et al. Antioxidant and antiproliferative properties of 3-deoxyanthocyanidins[J]. Food Chemistry,2016,192:142-148.

[12]劉榮,辛越,姚美玲,等. 稠李屬3種果實(shí)花色苷的抗氧化活性[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2012,38(3):73-76.

[13]劉奕琳. 藍(lán)靛果花色苷分離及其抗氧化與抗癌功能研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2012.

[14]Berger M F,Hodis E,Heffernan T P,et al. Melanoma genome sequencing reveals frequent PREX2 mutations[J]. Nature,2012,485(7399):502.

[15]Kumar S,Gautam S,Sharma A. Identification of Antimutagenic Properties of Anthocyanins and Other Polyphenols from Rose(Rosa centifolia)Petals and Tea[J]. Journal of Food Science,2013,78(6):H948-H954.

[16]Mendozadíaz S,Ortizvalerio M C,Castaotostado E,et al. Antioxidant capacity and antimutagenic activity of anthocyanin and carotenoid extracts from nixtamalized pigmented Creole maize races(ZeamaysL.)[J]. Plant Foods for Human Nutrition,2012,67(4):442-449.

[17]Anwar S,Fratantonio D,Ferrari D,et al. Berry anthocyanins reduce proliferation of human colorectal carcinoma cells by inducing caspase-3 activation and p21 upregulation[J]. Molecular Medicine Reports,2016,14(2):1397.

[18]Forester S C,Ying Y C,Waterhouse A L,et al. The anthocyanin metabolites gallic acid,3-O-methylgallic acid,and 2,4,6-trihydroxybenzaldehyde decrease human colon cancer cell viability by regulating pro-oncogenic signals[J]. Molecular Carcinogenesis,2014,53(6):432-439.

[19]Xiao-Yan Z U,Zhang Z Y,Zhang X W,et al. Anthocyanins extracted from Chinese blueberry(VacciniumuliginosumL.)and its anticancer effects on DLD-1 and COLO205 cells[J]. National Medical Journal of China,2010,123(19):2714-2719.

[20 ]Yang X,Luo E,Xin L,et al. Delphinidin-3-glucoside suppresses breast carcinogenesis by inactivating the Akt/HOTAIR signaling pathway[J]. Bmc Cancer,2016,16(1):1-8.

[21]XuMei M X,Bower K A,Wang S,et al. Cyanidin-3-Glucoside inhibits ethanol-induced invasion of breast cancer cells overexpressing ErbB2[J]. Molecular Cancer,2010,9(1):1-14.

[22]Burton L J,Smith B A,Smith B N,et al. Muscadine grape skin extract can antagonize Snail-cathepsin L-mediated invasion,migration and osteoclastogenesis in prostate,and breast cancer cells[J]. Carcinogenesis,2015,36(9):1019-1027.

[23]Bishayee A,Mbimba T,Thoppil R J,et al. Anthocyanin-rich black currant(RibesnigrumL.)extract affords chemoprevention against diethylnitrosamine-induced hepatocellular carcinogenesis in rats[J]. Journal of Nutritional Biochemistry,2011,22(11):1035-1046.

[24]Abu Bakar M F,Ismail N A,Isha A,et al. Phytochemical Composition and Biological Activities of Selected Wild Berries(Rubus moluccanus L. R. fraxinifolius Poir. and R. alpestris Blume)[J]. Evidence-based Complementary and Alternative Medicine,2016,2016(11):10.

[26]Fawole O A,Makunga N P,Opara U L. Antibacterial,antioxidant and tyrosinase-inhibition activities of pomegranate fruit peel methanolic extract[J]. Bmc Complementary & Alternative Medicine,2012,12(1):1-11.

[27]Cesoniene L,Jasutiene I,Sarkinas A. Phenolics and anthocyanins in berries of European cranberry and their antimicrobial activity[J]. Medicina,2009,45(12):992-999.

[28]Zhao X,Chao Z,Guigas C,et al. Composition,antimicrobial activity,and antiproliferative capacity of anthocyanin extracts of purple corn(ZeamaysL.)from China[J]. European Food Research and Technology,2009,228(5):759-765.

[29]Xin Jin,Mingliang Chen,Long Y,et al. Delphinidin-3-glucoside protects human umbilical vein endothelial cells against oxidized low-density lipoprotein-induced injury by autophagy upregulation via the AMPK/SIRT1 signaling pathway[J]. Molecular Nutrition & Food Research,2014,58(10):1941-1951.

[30]Paix?o J,Dinis T C,Almeida L M. Protective role of malvidin-3-glucoside on peroxynitrite-induced damage in endothelial cells by counteracting reactive species formation and apoptotic mitochondrial pathway[J]. Oxidative Medicine & Cellular Longevity,2012,2012(2):189-194.

[31]Amin H P,Charles C,Saki R K,et al. Anthocyanin and its physiologically relevant metabolites alter the expression of IL-6 and VCAM-1 in CD40L and oxidized LDL challenged vascular endothelial cells[J]. Molecular Nutrition & Food Research,2015,59(6):1095-1106.

[32]Edwards M,Czank C,Cassidy A,et al. Vascular bioactivity of anthocyanin degradants:inhibition of endothelial superoxide production[J]. Proceedings of the Nutrition SocietySociety,2013,72(OCE4):E228.

[33]Cassidy A,Bertoia M,Chiuve S,et al. Habitual intake of anthocyanins and flavanones and risk of cardiovascular disease in men12[J]. American Journal of Clinical Nutrition,2016,104(3):587-594.

[34]Cassidy A,Mukamal K J,Liu L,et al. A high anthocyanin intake is associated with a reduced risk of myocardial infarction in young and middle-aged women[J]. Circulation,2013,127(2):188-196.

[35]Solé P,Rigal D,Peyresblanques J. Effects of cyaninoside chloride and Heleniene on mesopic and scotopic vision in myopia and night blindness[J]. Journal Fran?ais D Ophtalmologie,1984,7(1):35-39.

[36]Shim S H,Kim J M,Choi C Y,et al. Ginkgo biloba extract and bilberry anthocyanins improve visual function in patients with normal tension glaucoma[J]. Journal of Medicinal Food,2012,15(9):818-823.

[37]Matsumoto H,Nakamura Y,Iida H,et al. Comparative assessment of distribution of blackcurrant anthocyanins in rabbit and rat ocular tissues[J]. Experimental Eye Research,2006,83(2):348-356.

[38]Luo H,Lv X D,Wang G E,et al. Anti-inflammatory effects of anthocyanins-rich extract from bilberry(L.)on croton oil-induced ear edema and plus LPS-induced liver damage in mice[J]. International Journal of Food Sciences & Nutrition,2014,65(5):594-601.

[39]Thompson K,Pederick W,Santhakumar A B. Anthocyanins in obesity-associated thrombogenesis:a review of the potential mechanism of action.[J]. Food & Function,2016,7(5):2169-2178.

[40]Van d H R A,Morrison M C,Fareeba S,et al. Effects of Anthocyanin and Flavanol Compounds on Lipid Metabolism and Adipose Tissue Associated Systemic Inflammation in Diet-Induced Obesity[J]. Mediators of Inflammation,2016,2016(8):1-10.

[41]Wu T,Yin J,Zhang G,et al. Mulberry and cherry anthocyanin consumption prevents oxidative stress and inflammation in diet-induced obese mice[J]. Molecular Nutrition & Food Research,2015,60(3):687-694.

[42]Edirisinghe I,Banaszewski K,Cappozzo J,et al. Strawberry anthocyanin and its association with postprandial inflammation and insulin[J]. British Journal of Nutrition,2011,106(6):913-922.

[43]Zhu Y,Xia M,Yang Y,et al. Purified anthocyanin supplementation improves endothelial function via NO-cGMP activation in hypercholesterolemic individuals[J]. Clinical Chemistry,2011,57(11):1524-1533.

[44]Morais C A,Rosso V V D,Estadella D,et al. Anthocyanins as inflammatory modulators and the role of the gut microbiota[J]. Journal of Nutritional Biochemistry,2015,33:1-7.

[45]Thilavech T,Ngamukote S,Belobrajdic D,et al. Cyanidin-3-rutinoside attenuates methylglyoxal-induced protein glycation and DNA damage via carbonyl trapping ability and scavenging reactive oxygen species[J]. Bmc Complementary & Alternative Medicine,2016,16(1):1-10.

[46]Guo H,Xia M,Zou T,et al. Cyanidin 3-glucoside attenuates obesity-associated insulin resistance and hepatic steatosis in high-fat diet-fed and db/db mice via the transcription factor FoxO1.[J]. Journal of Nutritional Biochemistry,2012,23(4):349-360.

[47]Rosa F T,Zulet M á,Marchini J S,et al. Bioactive compounds with effects on inflammation markers in humans[J]. International Journal of Food Sciences & Nutrition,2012,63(6):749-765.

[48]Farrell N J,Norris G H,Ryan J,et al. Black elderberry extract attenuates inflammation and metabolic dysfunction in diet-induced obese mice[J]. British Journal of Nutrition,2015,114(8):1123-1131.

Researchstatusandprospectsofanthocyanincompoundsbioactivity

LIUCai-fen1,HANHao1,2,JINWen-gang1,LIXin-sheng1,2,3,*,JIANGHai1,2,CHENXiao-ling1,LIWen1

(1.College of Biological Science and Engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,China; 2.Shaanxi Key Laboratory of Bio-Resource,Hanzhong 723000,China; 3.Comprehensive Development and Utilization Collaborative Innovation Center of Biological Resources in Qinba Mountain Area of Shaanxi Province,Hanzhong 723000,China)

In recent years,the study on the biological activity of anthocyanin has become one of the focuses in the field of health food research,and has

recent attention.This paper mainly reviewed the research status and trends of anthocyanin compounds bioactivity and structural characteristic,and pointed out that the anthocyanin had many fuctions,such as physiological antioxidant,free radical scavenging,antibacterial,anti-inflammatory,anti-cancer,anti-mutation,prevention of cardiovascular disease,chronic disease that lead obesity,which is very significant to research of anthocyanin monomer,establish a systematic method of separating anthocyanin monomer,further research of anthocyanins and development of series products.

anthocyanin;structural characteristic;bioactivity;research status

2017-02-07

劉彩芬(1990-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：食品生物化學(xué)，E-mail:18291658669@163.com。

*通訊作者:李新生(1956-)，男，本科，教授，研究方向：生物資源開發(fā)利用，E-mail：313279445@qq.com。

陜西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(2015SZS-15-06)。

TS201.2

:A

:1002-0306(2017)16-0335-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.16.063