金蓮花黃色素提取及應用研究進展

付秀李麗麗

(1.佳木斯大學生命科學學院,黑龍江 佳木斯 154007;2.中-烏農林技術開發(fā)與應用國際合作聯(lián)合實驗室,黑龍江 佳木斯 154007)

金蓮花是毛茛科(Ranunculaceae)金蓮花屬(Trollius chinensis)多年生草本植物，全世界金蓮花屬植物大約有32種，我國有16種及7個變種，廣泛分布于我國多個省區(qū)。2020版《中國藥典》共收錄6種金蓮花中成藥制劑，且臨床療效顯著。主要因其含有黃酮、生物堿、有機酸和黃色素等具藥效的活性成分，其中黃色素是金蓮花中含量較高的化合物，主要成分為葉黃素-環(huán)氧化合物(xantho-phyll-epoxyde,C40H56O3)及金蓮花黃質(trollixanthin,C40H56O3)，具有抗氧化、抗癌和抑菌等活性。在食品醫(yī)藥領域被作為抗癌保健品、著色劑、天然食品添加劑和染色劑等。當前有關金蓮花的研究主要集中在黃酮類單體化合物成分檢測及生物活性應用中，而對金蓮花黃色素缺乏深入探討。

因此本文對金蓮花黃色素的提取純化、藥理活性及穩(wěn)定性研究等方面進行闡述，以期為金蓮花功能性產品開發(fā)研究提供理論基礎。

1 黃色素的提取及純化

1.1 溶劑浸提法

盧佳云等[1]使用正交試驗優(yōu)化金蓮花黃色素提取工藝，發(fā)現(xiàn)最佳提取工藝為液料比50∶1,50℃，提取60min過濾離心取上清60℃旋蒸3～4h。黃色素在室溫下為金黃色浸膏狀，氣芳香、味微苦，微溶于水，屬于脂溶性色素。烏云等[2]發(fā)現(xiàn)，使用丙酮提取黃色素效果最佳。李瑞寧等[3]采用正交試驗優(yōu)化水提金蓮花黃色素發(fā)現(xiàn)，水提最佳工藝為95～100℃，pH=7.0，提取30min，丙酮提取最佳工藝為54℃水浴下，液料比100∶1(mL∶g)，提取30min；發(fā)現(xiàn)2種方法提取都有部分殘留，采用了先水提后丙酮提，不僅提高了提取效果，還節(jié)省了材料的浪費。

1.2 微波輔助提取

趙二勞等[4]在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗法對微波輔助提取進行優(yōu)化，最佳工藝為無水乙醇為溶劑，液料比40∶1(mL∶g)，3min，60℃微波600W，提取率為14.47%。并且通過極差分析得出各因素對黃色素提取影響為微波功率>料液比>微波時間>提取溫度。比較微波提取和乙醇浸提2種方法，發(fā)現(xiàn)微波輔助可以有效縮短19倍時間，提取率相對增加16.8%。

1.3 超聲輔助提取

超聲波輔助提取工藝是通過破壞植物細胞壁，將有效成分最大可能釋放出來的一種方法，具有時間短、提取率高、不破壞有效成分等優(yōu)點。超聲波與媒質的作用可產生力學效應和熱血效應，這2種效果可以增加提取率和效果。賀澤民等[5]采用超聲波輔助提取金蓮花黃色素，主要工藝為取10g金蓮花粉末，以50%乙醇為提取劑，液料比(mL∶g)30∶1，功率320W，超聲40min。張慧君等[6]采用單因素試驗及響應面分析法優(yōu)化超聲波提取金蓮花黃色素，最佳提取工藝為金蓮花粉碎過40目，超聲功率85W，pH=4.5，提取時間為46min，料液比(g∶mL)1∶68，得率為26%。

1.4 大孔樹脂純化

在金蓮花提取過程中會有很多雜質一起提取出來，因此為了得到純度更高的黃色素，張慧君等[7]采用大孔吸附樹脂對黃色素進行純化，發(fā)現(xiàn)采用X-5樹脂，20℃，80%乙醇作為洗脫劑進行吸附，動態(tài)吸附率為88.79%，黃色素純化提高了5倍左右。

2 藥理作用

2.1 抗氧化活性

盧佳云等[1]對比金蓮花黃色素和維生素C對羥基自由基和DPPH自由基的清除能力，發(fā)現(xiàn)金蓮花具有較強的抗氧化能力。賀澤民等[5]對比金蓮花黃色素和人工抗氧化劑BHT的抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)兩者均具有抗氧活性且成量效關系。對比半抑制率發(fā)現(xiàn)金蓮花黃色素更強，因此金蓮花黃色素可以替代人工合成添加劑BHT廣泛使用。

2.2 抗癌

亞硝胺是當前研究中致癌物之一，其在酶催化條件下，產生親電子的萬基自由基，會使核酸烷化，引起細胞遺傳突變，會導致人和動物的器官產生惡性腫瘤[8,9]。郭青枝等[10]建立模擬人體胃液環(huán)境下，在金蓮花黃色素中依次添加二甲胺與亞硝酸鈉時，黃色素先與亞硝酸鈉反應，使其無法與二甲胺反應，達到阻斷的目的，研究發(fā)現(xiàn)阻斷率隨著黃色素濃度的增加而增加，當加入黃色素5mL時，阻斷率可達96.15%，和維生素C相比，黃色素清除率略小，但是可以作為抗癌的天然的保健品資源。

2.3 抑菌

大腸桿菌、金色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌是食品加工和貯藏中常出現(xiàn)的腐敗細菌，賀澤民等活化培養(yǎng)3種細菌，通過測定3種細菌菌圈大小判斷金蓮花黃色素的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)對3種菌株均有抑制作用，抑制作用程度為金色葡萄球菌>枯草芽孢桿菌>大腸桿菌，且抑菌活性隨濃度增大而增大[5]。

3 穩(wěn)定性

3.1 溫度和光照對黃色素穩(wěn)定性的影響

烏云等、楊輝等和趙二勞等研究在常溫、30℃、40℃、60℃、80℃下對黃色素的影響，發(fā)現(xiàn)低于60℃，吸光度無明顯變化，在80℃會使黃色素變渾濁[2,11,12]。研究表明，通過對比不同光照時間(0h、1h、2h、3h、4h、5h)對黃色素穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)，光照會影響黃色素穩(wěn)定性[12]。對比光照強度發(fā)現(xiàn)，直射強光對黃色素穩(wěn)定性影響最大。烏云等[2]對比了不同光照時間對黃色素的影響，表明光照1.5h以上對黃色素影響明顯。因此在金蓮花黃色素的使用過程中應注意避免直射強光和高溫。

3.2 食品添加劑對黃色素穩(wěn)定性的影響

盧佳云等[1]選擇了食鹽、蔗糖和山梨酸鉀測試了對黃色素的影響，發(fā)現(xiàn)高濃度食鹽會使黃色素有輕微減色，蔗糖和山梨酸鉀具有增色作用。烏云等[2]測定了NaCl和蔗糖對黃色素的影響，發(fā)現(xiàn)NaCl可以使黃色素顏色鮮艷，濃度增大黃色素變化較小。楊輝等[11]和趙二勞等[12]發(fā)現(xiàn)，加入蔗糖對黃色素影響不大，因此金蓮花黃色素是極具開發(fā)前景的天然食品天然色素。

3.3 還原劑對黃色素穩(wěn)定性的影響

盧佳云等測定抗壞血酸對黃色素的影響發(fā)現(xiàn)，影響較小，可以一起使用。烏云等、楊輝等[2,11]對比Na2SO3和H2O2對黃色素的影響發(fā)現(xiàn)，2種物質對黃色素都有較為明顯的影響。趙二勞等發(fā)現(xiàn)H2O2濃度增大，黃色素吸光度無明顯變化，證明金蓮花黃色素具有較強的耐氧化性。Na2SO3濃度增大，黃色素吸光度明顯增加，證明還原劑對黃色素穩(wěn)定性有較大影響。

3.4 金屬離子對黃色素穩(wěn)定性的影響

金屬離子可能會和色素分子形成螯合物或由于金屬離子本身顏色對色素顏色有所影響。楊輝等[11]測定多種金屬離子(Na+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+、Cu2+)對黃色素的影響，發(fā)現(xiàn)多種金屬離子(Fe3+、Zn2+、Ni2+、Cu2+)都對黃色素產生明顯影響，Na+、Mg2+、Ca2+對黃色素無明顯變化。通過測定4種離子(Al3+、Mg2+、Ca2+和K+)對黃色素的影響發(fā)現(xiàn)，Al3+對黃色素穩(wěn)定性影響較大，在黃色素儲存中應該避免與金屬離子接觸[1]。

3.5 酸度對黃色素的影響

烏云等和楊輝等考察了金蓮花黃色素在pH=2.0～7.5范圍內顏色的變化，發(fā)現(xiàn)顏色鮮艷，變化相對穩(wěn)定。pH 8.0～9.0環(huán)境下，顏色會變暗沉。金蓮花黃色素具有較強的耐酸性，堿性介質對黃色素有一定的降解作用。

4 應用

4.1 食品添加劑

當前社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們越來越強調天然、營養(yǎng)和安全等，因此食品添加劑也逐漸成為我國重要的食品安全問題[13-16]。相關研究已證明，人工合成色素大多對人體有潛在毒副作用[17]，有些已被限用或禁用，天然色素可改善色澤以及提高商品價值，取代合成色素已是大勢所趨。金蓮花黃色素的抗氧化性和穩(wěn)定性較強可改變食品色澤及延長貨期，可代替BHT作為食品添加劑在食品領域廣泛應用。

4.2 著色劑

金蓮花具有天然的顏色，安全性高和多種生理活性等特點，來源廣，價格便宜，受到人們的喜愛。金蓮花黃色素主要是黃酮類化合物，具有很好的溶解性，可以作為著色劑滿足食品加工要求[17]。黃色素可以逐漸取代檸檬黃和日落黃的合成色素，具有廣闊的開發(fā)前景。

4.3 染色劑

曹機良等[18]使用金蓮花黃色素作為羊毛染色劑，并且篩選不同媒染劑條件提高黃色素顏色，發(fā)現(xiàn)帶金屬離子的染色劑會對黃色素有較大影響，在70～90℃條件下染色60min，黃色素著色效果最好，并且媒染后的植物牢度可以滿足服飾要求。

5 結論

金蓮花是常見的藥食同源植物，且制劑療效顯著，其中黃色素是發(fā)揮藥效的主要成分，具有良好的抗氧化、抗癌及抑菌作用。黃色素中葉黃素還具有治療年齡相關性視黃斑退化、抗癌、心血管疾病、修復紫外線對皮膚傷害等活性?？蓮V泛應用在醫(yī)藥和食品領域作為抗癌保健品、著色劑、食品添加劑和染色劑等。研究表明,金蓮花黃色素對高溫和強光光照敏感，且耐氧化性和耐酸性較強,對食品添加劑類較為穩(wěn)定，但接觸Al3+穩(wěn)定性差，因此在具體實際應用中應盡量遮光及避免與金屬離子接觸。在此基礎上深入研究黃色素提取加工及活性研究，以期拓展金蓮花黃色素的應用。