花色苷的研究进展

林 欢 李修英 杜 健 冷吉燕

(吉林大学第一医院干部病房，吉林 长春 130021)

花色苷(Anthocyanins)属于黄酮类物质，是广泛分布于自然界中的一种水溶性植物色素，花色苷作为一种天然食用色素，安全、无毒、资源丰富，而且具有一定的营养和药理作用，在食品、化妆品、医药领域有着巨大应用潜力。人们每人每天的摄入量是100 mg，远远高于包括杨梅黄酮、芹菜苷元、毛地黄黄酮等其他黄酮类化合物的摄入量(23 mg/d)，故花色苷的营养价值受到广泛的关注〔1〕。 近年来的一些研究表明，花色苷能以完整的糖苷形式进入体内，呈现出抗氧化、抗突变、抗肿瘤、防治心血管疾病、保护肝脏机能等多种生物学活性〔2〕。本文就结构、稳定性、生物活性进行简要综述。

1 花色苷的结构

花色素是一种含2-苯基苯并吡喃阳离子的多羟基和甲基衍生物，因共轭双键存在，花色素能吸收可见光而呈现一定的颜色。由于花色素不稳定，在植物中主要以花苷的形式存在。与花色素成苷的糖主要有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖和由这些单糖构成的均匀或不均匀的二糖和三糖。其中，3-单糖苷、5-双糖苷、3，5-二糖苷和3，7-二糖苷是最常见的〔7〕。花色苷的区别主要在于羟基的数目、甲基化的程度、糖结合的数目和位置、结合于糖残基上芳香酸或脂肪酸的数目和性质等，这些基团的位置和种类对花色苷的稳定性有很大影响。通常，羟基数目增加则稳定性降低，而甲基化、糖苷化和酰基化程度提高则有利于提高花色苷的稳定性〔3，4〕。

2 花色苷的稳定性

一般来说，花色苷的稳定性比较差，其自身结构的差异也导致各种花色苷稳定性有所不同。影响花色苷降解的主要因素为pH、温度和氧浓度，一些次要因素通常为存在的降解酶、抗坏血酸、氨基酸、二氧化硫、金属离子和糖及其降解产物等。此外，共色素形成作用也会或可能会影响花色苷的降解速率。吕锋〔5〕等发现蔬菜中酰基化的花色苷其稳定性表现较好，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、苹果酸 、琥珀酸和草酸对花色素的稳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类色素一项显著的生理功能，肖湘等〔6〕通过体外试验初步得出黑大豆种皮色素对活性氧自由基、脂质过氧化体系及DNA的氧化损伤具有较强的抑制作用。吕晓玲等〔7〕采用荧光化学发光法进行实验，发现 PSPA 对 O2-· 、·OH 和 H2O2等活性氧均具有清除和抑制作用，且清除作用与浓度呈剂量关系；尤其对 ·OH 清除能力强于抗坏血酸，清除率接近 100% 。Choi〔8〕利用亚麻酸自氧化和鼠肝微粒体系，考察了从葡萄、甘薯、茄子和红甘蓝中分离出的7种不同酰化的花色苷的抗氧化活性。研究发现，大多数酰化的花色苷都具有同α-生育酚-样强的抗氧化活性，特别是从紫甘薯中分离出的芍药素显示出与丁基羟基茴香醚(HBA)相当的抗氧化活性。史海英等〔9〕研究了紫玉米花色苷在外界条件影响下，理化性质和抗氧化性质的变化情况。结果表明，紫玉米花色苷在不同pH和温度条件的影响下，其理化性质很稳定，同时清除O2-·和H2O2的能力均未见显著变化。可见，紫玉米花色苷的抗氧化性在体外表现得非常稳定。目前，许多研究表明体内自由基可导致脂肪、蛋白质和核酸受到氧化损害，而这种损害正是引起一些疾病如癌症、心血管疾病和神经性疾病的重要原因〔10〕。

3.2防治心血管疾病 马萍等〔11〕通过蓝莓花色苷预处理实验性急性心肌梗死大鼠心肌，探讨其干预心肌梗死的机制，实验表明：花色苷对心肌梗死后心肌细胞具有明确的保护作用，其机制可能与减少心肌梗死面积，上调心肌细胞cTn-T蛋白的表达，上调Bcl-2 mRNA表达、下调Bax mRNA表达，抑制心肌梗死后心肌细胞凋亡有关。曾洁等〔12〕经过测定各组大鼠血浆中超氧化物歧化酶总活性 (T-SOD)、丙二醛 (MDA) 及心肌 ATP 酶活性探讨桑葚花色苷对大鼠急性缺血心肌的保护作用，结果发现：心肌缺血(模型组对照组)大鼠血浆 T-SOD 活性降低 、MDA 含量升高 、ATP 酶活性降低 ，桑葚高、中剂量组能改善上述变化。故桑葚花色苷可提高 SOD、ATP 酶的活性以及降低 MDA 活性，发挥心肌保护作用。花色苷能减少心肌梗死时心肌细胞磷酸肌酸激酶和乳酸脱氢酶释放，减少梗死面积，促进缺血再灌注后心脏收缩功能恢复，其机制可能是直接清除氧自由基和羟基，减少缺血再灌注过程中氧化应激作用。

3.3稳定斑块、改善血脂 血管内皮细胞损伤是动脉粥样硬化(As)发生的起始环节，而氧化型低密度脂蛋白(Ox-LDL)的形成是造成血管内皮细胞损伤、促进动脉粥样硬化发生发展的关键因素之一。花色苷作为强抗氧化剂能够抑制LDL氧化，从而预防As发生〔22〕。Yi等〔13〕通过检测细胞活力、脂质过氧化产物丙二醛(MDA)生成及NO释放等试验比较了21种花青素和花色苷抑制Ox-LDL诱导内皮细胞损伤的能力。研究表明，大多数花色苷具有显著的抑制Ox-LDL诱导的细胞活力下降及抑制MDA生成和抑制NO释放的能力；研究强调花色苷分子上总羟基或B-环上羟基数目越多，抑制内皮细胞氧化损伤效果越强。余小平等〔14〕通过实验观察黑米皮花色苷提取物对载脂蛋白E基因缺陷(ApoE-/-)小鼠动脉粥样硬化不稳定斑块的影响，实验结果显示：黑米花色苷组(BRA)和辛伐他汀组与对照组相比，无名动脉处不稳定斑块薄纤维帽和大脂核出现的频率减少，MMP-1表达下降，I型胶原表达增加，TF mRNA表达降低。张瑞芬等〔15〕通过研究黑大豆种皮花色苷提取物(BSCAE)对高胆固醇饲料诱导的兔动脉粥样硬化(As)形成的影响，结果发现：BSCAE抑制了主动脉AS斑块的发展，同时血清胆固醇，低密度脂蛋白胆固醇和载脂蛋白B水平降低。血清和肝脏中MDA生成下降，肝脏超氧化物歧化酶活性增加800 mg/kg bw，BSCAE还可减少肝脏中胆固醇含量，提高血清和肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶活性。

3.4抗癌 常薇等〔16〕通过观察黑米花色苷及与化疗药物联合对人乳腺癌McF-7细胞株及自血病HL-60细胞株增殖的影响，结果发现：黑米花色苷对MCF-7细胞增殖无显著作用，但对HL-60细胞具有明显的增殖抑制作用，能够有效诱导HL-60细胞凋亡，并引起G0/G1期阻滞；同时，黑米花色苷与PXT联合作用MCF-7和HL-60细胞，以及与DOX联合作用MCF-7细胞，均无显著拮抗或协同作用；黑米花色苷与低剂量DOX联合作用HL-60细胞具有显著协同作用，而黑米花色苷与较高剂量DOX联合作用HL-60细胞则具有显著拮抗作用，能够显著抑制DOX引起的细胞凋亡。黑莓(Rubws idaeus)中以矢车菊色素-3-0-葡萄糖苷等花色苷为主的黑莓提取物能抑制人体结肠、直肠癌细HT-29、乳腺癌细胞MCF-7及血癌细胞HL-60的生长。其中对HT-29细胞的抑制效果最为明显，且抑制效果与浓度呈依赖关系，同时指出黑莓提取物的抗癌作用可能与活性成分刺激细胞产生ROS而杀死细胞有关〔17〕。李文星将不同浓度的蓝靛果花色苷作用于人结肠癌HT29、人肝癌HepG2、人肉瘤U-20S三种肿瘤细胞24h、48h和72h．采用四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法检测细胞增殖。结果表明蓝靛花色苷对三种肿瘤细胞都具有抑制作用，且呈现量效和时效依赖关系。即随着花色苷浓度的增大，作用时间的延长，抑制率显著增加。结肠癌HT29细胞分别出现了细胞数量明显减少，体积缩小，皱缩变形，细胞表面有许多的球状突起，进一步有凋亡小体产生，细胞间连接逐渐断裂，细胞质出现较多空泡，胞质浓缩，核物质致密，呈斑块状或呈新月形边集于核膜，核形不规整等典型的凋亡细胞形态学特征。DNA凝胶电泳结果可以看到细胞凋亡的梯形条带，单细胞凝胶电泳显示细胞出现明显的拖尾现象。线粒体膜电位水平逐渐下降，且显著低于正常细胞水平；Caspase-3酶活性随着花色苷浓度的增加而升高。且与对照组细胞酶活性相比，差异性显著(P<0.05)〔18〕。

3.5抗炎 Auger等〔19〕报道，红酒多酚能显著减少胆固醇、三甘油酯、阿朴蛋白质血浆B浓度，减少高脂血症引起的金色叙利亚大颊鼠动脉脂肪条纹面积。酸樱桃中的花色苷具有抗炎效果，多吃樱桃能减轻关节炎和疼痛。

3.6保护视力 由于花色苷能使夜间视力增强，在弱光条件下使视力提早适应，所以蓝莓(trigonelbe)和欧洲越橘(Vaccinium mgrtillus)提取的花色苷在眼科中应用于夜盲症和糖尿病视网膜症的治疗。研究表明，蓝莓提取物的花色苷成分可促进视紫红质在暗处的再合成，而视紫红质受到光线对视网膜的刺激时可瞬间分解，并将该化学变化传送脑部，因而产生“可见物”提高视网膜对光的感受性。另有报道认为花色苷对健康人眼睛疲劳也有良好的改善作用，这可能与花色苷对毛细血管的保护作用有关〔20〕。

3.7预防老年痴呆 桑葚提取物能明显降低衰老，促进模型小鼠海马中βA4的含量。而βA4的形成与小鼠的学习能力、记忆力和认知能力的下降有直接的相关性；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形成能力应该是抑制小鼠衰老和痴呆的主要原因〔21〕。

3.8调节血糖 郭红辉等〔22〕通过研究花色苷矢车菊素-3-葡萄糖苷(C3G)体外抗氧化和改善胰岛素抵抗的活性，用葡萄糖氧化酶(GO)产生低浓度H2O2诱导建立胰岛素抵抗脂肪细胞模型。观察C3G对3T3-L1脂肪细胞内活性氧(ROS)水平和葡萄糖摄取能力的影响；同时检测c-Jun氨基端激酶(JNK)活化和胰岛素信号传导情况。结果发现GO处理12 h，使细胞ROS水平升高至对照细胞的4.7倍，而胰岛素刺激后对葡萄糖的摄取降低约54%(P<0.01)。C3G能够显著减少GO处理细胞内ROS积聚，抑制JNK活化，增加胰岛素刺激后细胞对葡萄糖的摄取，促进胰岛素受体底物-1酪氨酸磷酸化和葡萄糖转运体-4易位，效应呈浓度依赖型。 故C3G(≥20 μmol/L)可以有效改善氧化应激引起的脂肪细胞胰岛素抵抗。

3.9预防高血压 Deyanira Ojida等〔23〕从玫瑰(Hisbiscus sabdari ffa)茄花萼中分离得到飞燕草素-3-接骨木二糖苷、矢车菊素-3-接骨木二糖苷2种花色苷，发现这2种花色苷是玫瑰茄花萼提取物抑制ACE的主要活性物质，且主要通过竞争活性部位而起到抑制的目的，从而起到降压的作用。

4 结 语

为充分发挥花色苷类色素对食品工业和人体健康的巨大作用，应大力开发功能显著的新品种，以不断提高国民的健康水平。由于市场上还没有花青素纯品，因此，有必要对花色苷类色素进行深入研究，以便为其开发提供必备的表征条件和理论依据。目前多数花色苷类色素的功能性研究表明花色苷具有很强的抗氧化性、抗炎、抗衰老和抗癌等功能，但对色素主要成分的种类、组成、化学结构以及抗氧化等生理功能的作用机制尚未十分清楚，故扩展应用领域。采用高新技术，不断提高装备水平，使花色苷类色素应用迈向新阶段。

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