植物原花青素的研究进展及其应用现状

陈梦雨，黄小丹，王　钊，龙丹凤，张　珂，王　玉

(兰州大学公共卫生学院，兰州　730000)

原花青素又称缩合单宁，是一种复杂的黄酮类聚合物，谷物、豆类种子和各种蔬菜水果中都含有较多的原花青素，尤其在水果中的含量最为显著。红葡萄酒和鲜榨草莓汁中就有大量的原花青素，主要来源于果实和种子，如葡萄籽[1]。关于原花青素化学性质的研究已有数十年之久，且针对原花青素的分子量、结构及其生物转化等方面的研究层出不穷，并且有所突破[2]。原花青素是目前公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂之一[3]。此外，原花青素对于多种疾病的预防以及保健作用都与其超强的抗氧化活性和自由基清除能力相关，如抗衰老、防治阿尔茨海默病和帕金森疾病、皮肤美白、免疫调节等[4]，主要应用于食品、药品及化妆品行业。近年来，原花青素已成为国内外研究的热点，研究最广泛的是葡萄籽中的原花青素，并主要被应用在一些食品、保健品和化妆品中。不同植物品种原花青素含量差异较大，如黑枸杞的原花青素含量高于蓝莓，是迄今为止原花青素含量最高的野生植物[5-6]。且黑枸杞不仅含有较高的原花青素，还富含维生素、有机酸及糖类等众多营养素，具有较高的利用价值[7]。现主要对原花青素的由来、结构、提取纯化以及生物学功能等方面作简要综述，以期进一步提高原花青素利用价值，并为相关研究提供帮助。

1　原花青素的由来及其化学结构

植物不同年龄、不同生长阶段、不同部位(叶、茎、花序和种子)中原花青素的含量也不同，而其他环境因素如温度、降雨等对原花青素含量和结构也有影响[8-12]。即使是同一物种，不同位置和植株之间的原花青素的含量也有所差异[13]。了解影响植物中原花青素的因素将对植物更好的开发和利用提供帮助。研究表明，原花青素的分子结构及聚合度对于其理化特性具有较大的影响[14]。而不同的植物所含有的原花青素在分子量大小及结构方面也具有一定差异。

2　原花青素的提取及纯化

原花青素一般为红棕色粉末，气微，可溶于水和绝大多数有机溶剂。提取原花青素的方法有很多，包括溶剂提取法、超声波提取法、超临界CO2提取法、微波辅助提取法和酶提取法等(附表)，目前从植物中提取原花青素运用较为广泛的是溶剂提取法和超声波提取法。

2.1　原花青素的提取

原花青素的提取方法有很多，每种方法都有其各自的优点和缺点(附表)，多种方法相互辅助在一定程度上可以弥补一些不足之处。例如，超声和微波双辅助能够加速细胞内有效成分的快速溶出，明显提高原花青素提取效率[20]；超临界CO2除脂后开放脂道，再结合纤维素酶法提取，能够更加充分发挥酶的作用，增加提取率[18]。因此，在提取原花青素时，建议尽量采用多种方法相结合的方式进行提取。

2.2　原花青素的纯化

对于原花青素的分离与纯化，近年来主要采用葡聚糖凝胶色谱法，丁辉煌[21]采用Spehadex LH-20进行原花青素的纯化实验并采用高效液相色谱对结果进行初步分析，得出Spehadex LH-20可以根据原花青素分子量大小将原花青素分离为四个组分，对原花青素吸附纯化效果最好。范明霞等[22]对比大孔树脂及葡聚糖在分离纯化原花青素试验中纯化效果，得出大孔树脂具有选择纯化、效果好、吸附速度快等特点。

附表　原花青素的提取方法汇总[15-19]

3　原花青素的生物学功能

3.1　抗氧化

人体每天都在进行新陈代谢的过程中会产生许多自由基，正常情况下生物体本身具有一定的自由基清除能力，自由基的产生和清除处于动态平衡，机体并不会呈现损伤状态，而当受外部因素影响，机体受到刺激，产生的自由基过多，如果无法及时清除，就会对人体造成较大的伤害[23]。原花青素有较强的抗氧化活性，是一种有效的天然抗氧化剂，对于自由基有很强的清除作用，植物原花青素对于多种疾病的治疗以及保健作用都与其超强的抗氧化活性和自由基清除能力有关[24]。以福安巨峰葡萄籽为原料，用乙醇提取其中的原花青素并采用DPPH法、邻苯三酚自氧化法、邻二氮菲—Fe2+氧化法测定葡萄籽原花青素的自由基清除能力，猪油POV值测葡萄籽原花青素的抗氧化能力，发现葡萄籽原花青素对猪油具有抗氧化作用，是一种强天然抗氧化剂[25]。维生素C是一种天然的抗氧化剂，具有强还原性。羊芹等[26]用化学比色法分别测定柳树叶原花青素的总抗氧化能力、还原能力，对部分氧自由基的清除作用进行分析并与维生素C进行比较，结果发现，这一系列的抗氧化性试验中，柳叶原花青素的抗氧化性比维生素C强。不同的植物，乃至不同品种，或植物不同部位所含的原花青素在分子量大小及结构方面也具有一定差异，并导致其生化及药理活性不同。因此，研究不同分子量及分子结构的原花青素有助于更加全面深入地了解原花青素的特性，尤其是与其抗氧化性相关的分子结构特性。

3.2　抗炎

炎症，一般表现为红肿热痛和功能障碍，许多研究表明，原花青素具有较好的抗炎作用。丁伟斌等[27]以NF-KB为靶点，采用免疫荧光法观察NF-KB在细胞中的定位，研究原花青素二聚体对大鼠滑膜细胞的抗炎机制，原花青素二聚体能有效抑制COX-2、IL-1 B及VEGF等炎症因子的表达，从而达到抗炎的效果。陈美珺等[28]首先分别利用二甲苯致小鼠耳片肿胀和角叉菜胶所致大鼠足爪肿胀构建炎症动物模型，然后使用不同浓度的原花青素，观察原花青素对肿胀模型的影响，得知10mg/kg和20mg/kg的原花青素可明显抑制二甲苯诱发小鼠耳片的肿胀，说明原花青素具有较强的抗炎作用。国外也有类似研究，Mark等[29]研究发现，蔓越莓原花青素能够通过抑制口腔中的白色念珠菌来阻止口腔上皮细胞炎症的发生。

3.3　抗肿瘤

肿瘤是机体在各种致瘤因素作用下，局部组织的细胞在基因水平上失去对其生长的调控，发生基因突变或表观遗传变异，导致克隆性异常增生而形成的病变，一般可分为良性和恶性两大类。癌变的过程中，常积累一系列的基因突变，可涉及多种基因的变化，包括原癌基因、抑癌基因、细胞凋亡基因等。酪氨酸激酶是原癌基因的产物之一，植物叶片中提取的原花青素可作为一种酪氨酸激酶抑制剂，阻断酪氨酸激酶的活性，抑制细胞无限增殖达到抗肿瘤的效果[30]。近年来，随着我国人口老龄化加剧、工业化进程中带来的环境污染和城市化等因素带来的生活习惯改变，我国居民的肿瘤患病率和恶性肿瘤所导致的死亡率明显增加，且在十大死因死亡率中，传染病等已经逐渐下降，恶性肿瘤等非传染性、慢性、中老年疾病则逐渐赶超，成为主要的致死因素[31]。顺铂是临床上常见治疗宫颈癌的药物，但由于其敏感性逐渐降低导致耐药性增强，使用过程中不得不加大剂量，却随之带来了严重的毒副作用。为了找到新型治疗宫颈癌有效药物，王静等[32]通过体外培养宫颈癌Hela细胞，以时间和原花青素浓度作为变量，显微镜下观察细胞形态学变化，检测细胞增殖抑制率，发现原花青素对hela细胞有明显的抑制作用，并且随着原花青素浓度增高或者作用时间增长抑制率明显升高，由此证实了原花青素对宫颈癌的抑制作用。直肠癌是仅次于肺癌和乳腺癌的世界第三大癌症，且流行病学研究显示女性高发于男性，Carole等[33]研究发现，原花青素可以作为诱导直肠癌细胞凋亡来预防该疾病的发生。

3.4　抗菌

细菌是自然界存在范围最广、个体数量最多的有机体，在带来许多益处的同时也会危害到人体的健康，影响人们的生活质量。研究从板栗壳中提取的原花青素，采用滤纸片法测定抑菌圈大小，试管二倍梯度稀释法测定最小抑菌浓度，通过对不同的细菌的测试，发现板栗壳原花青素具有抑菌作用，且随着浓度的提高，抑菌的作用明显有所增强，抑菌效果和原花青素浓度呈一定正相关[34]。龋齿通常是由变形链球菌感染加上清洁不彻底等因素最终形成牙菌斑而致病。龋齿时常困扰着人们，给日常生活带来许多不便。抗生素在一定程度上可以抑制菌群生长，但同时也有很多负面影响，如细菌会产生耐药性，使人体正常菌群失调等。为了更全面的解决问题，朱采莲等[35]以N～乙酰半胱氨酸为对照，分析了原花青素对于变形链球菌生物膜的影响，发现原花青素主要是通过影响其生物膜的蛋白来抑制变形链球菌[35]。基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)的产生是牙周组织损伤破坏和牙周炎症的主要原因，La等[36]经一系列检测发现A种类的蔓越莓原花青素对于MMPs的产生和牙周细菌的活动都有一定的抑制作用，从而达到抗炎抗菌的功效。

3.5　降低血脂

随着生活质量的提高，传染病已经不再是致死率最高的疾病。由于吸烟、喝酒、高盐高糖饮食、缺乏运动等不良的生活习惯，使得肿瘤、高血压、高血脂、糖尿病等慢性疾病的患病率和致死率逐年递增，严重危害到人们的身体健康[31]。李姝等[37]以成年雄性高血脂SD大鼠为观察对象，采取经口灌胃原花青素的方式干预实验组大鼠40d，并测定TC、TG、HDL-C、LDL-C等数据，发现实验组血脂各项指标和对照组具有显著性差异(P>0.01)，说明原花青素具有降低血脂的功效，且在一定程度上可以改善心脑血管疾病。

3.6　改善睡眠

随着年龄的增长，较多的中老年人有着失眠、记忆力减退等症状。睡眠质量不高虽不同于高血压、心脏病等疾病，但是也严重影响到许多中老年人的生活。经研究发现，葡萄籽原花青素能够有效地改善中老年睡眠，通过对患有阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSHAS)的108例患者进行研究，以单纯持续正压通气治疗为对照，实验组分别添加不同剂量葡萄籽原花青素，对导睡眠图监(Polysonmography，PSG)、疲劳程度、嗜睡程度评测，以及血清IL-6和TNF-α等多项指标进行检测，结果发现,原花青素对OSHAS有一定的疗效，从而改善患者睡眠质量[38]。以不同剂量原花青素给实验组小鼠灌胃，并与对照组对比，观察测量小鼠睡眠情况，发现原花青素能延长睡眠时间，提高睡眠效率[39]。

4　原花青素的应用

4.1　原花青素在食品中的应用

许多蔬菜、水果及其种子(如葡萄籽)含有丰富的原花青素、维生素C、维生素E和一些天然清除自由基的抗氧化剂，所以适当的食用新鲜水果和蔬菜或适当的饮用红酒有益于人体健康，可以保护有机体预防慢性疾病、抑制细菌的感染等[40]。目前，国内外市场上有许多含有原花青素的保健食品，如莲菁华原花青素胶囊、Pana-hfe葡萄籽抗氧化剂等，主要利用原花青素清除自由基的功能来达到预防心脑血管疾病的效果。不仅如此，植物中提取出来的原花青素还是一种天然的染色剂，安全且来源广泛，既可以丰富口感，又具有一定的营养价值，作为食品添加的辅料，广泛的被添加到酸奶、蛋糕等食品当中，深受人们的喜爱[41]。

4.2　原花青素在药品中的应用

随着生活质量的提高，人们越来越关注自身的健康问题，各种新型药品的研制与开发给予许多疾病治愈的希望。与植物原花青素相关的药品研制亦是研究热点之一，原花青素具有抗肿瘤、抗菌、预防心血管疾病、改善高血脂等药用作用。孙禹等[42]针对原花青素的抗炎、抗疲劳等生物学功能，研究其对眼科疾病的预防功效，通过干眼症患者使用含原花青素的滴眼液对其检查泪液分泌和泪膜破裂时间，最后发现原花青素的确可以增加泪液的分泌，且功效与其浓度呈正相关，保护泪膜，从而达到预防治疗干眼症的效果。原花青素通过保护心肌不被缺血再灌注产生的自由基损伤，降低再灌注反应，预防和治疗缺血性心脏病[43]。

4.3　原花青素在化妆品中的应用

化妆品最早的使用可以追溯到原始社会，人们会在部落祭祀的时候把动物油脂涂抹到身上使得自己看起来更有光泽，古埃及地位较高的女性会用铜绿描画眼圈。随着社会的不断发展，化妆品行业也在不断发展，原花青素作为一种天然抗氧化剂，其清除自由基的能力远远超过维生素C[26]，并且能够抑制酞胺酸酶的活性，起到减少皮肤老化、增白皮肤的作用，成为了研究的重要方向。国内外有许多化妆品成分中都含有原花青素，例如美国含有原花青素提取物的防晒霜已经有了知识产权的保护(NO.16817299)，法国的MarkushStrueture 面霜、漱口水和洗发乳，日本的Yamaskosh等[44]。对此，我国也做了部分研究，黄溢彬等[45]采用溶剂提取法从葡萄籽中提取原花青素，并按照一定的配方研制专门针对老人皮肤特点的面霜，且经测试具有一定的稳定性，从而达到抗皱、保湿等功效。

5　结论

众多学者经过多年的研究与探索，在植物原花青素的提取、纯化及其功能等方面的研究已有一定的进展，其在各方面的应用也不断地引领着更多的科研人员进行更加深入的探索。然而，与国外许多已经拿到专利的产品相比，国内的应用仍稍有欠缺，因此，植物原花青素仍有较高的研究价值。◇

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