樱桃红色素的研究进展

苏金歌，孙玉刚，吴 澎*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安 271018；2.山东省果树研究所，山东 泰安 271000）

樱桃主要分为4 类，即中国樱桃、毛樱桃、甜樱桃以及酸樱桃[1-2]，其中甜樱桃和酸樱桃在食品加工中利用较多。甜樱桃（Prunus aviumL.）的经济效益好，被越来越多的种植户重视，近几年，国内甜樱桃栽培面积迅速增加，2021 年已发展到23 万hm2[3]。酸樱桃（Prunus cerasusL.）在食品工业中发挥着显著的作用，常被用来加工成果酱、糖果等[4]。樱桃目前多作为新鲜水果食用，也常被加工成樱桃酒、樱桃蜜饯等产品，这些产品的开发有利于延长樱桃产业链，提高其经济价值。樱桃色素资源丰富，对樱桃经酿酒等加工后剩余的皮渣进行综合利用，以充分利用资源并促进产业健康、持续发展。樱桃皮渣中含有花青素，经提取纯化后可保护人体细胞免受氧化胁迫[5]。花青素又叫花色素，属于黄酮类化合物，具有清除活性氧、抑制脂蛋白氧化等功效[6-8]。不同植物中的花青素与各类单糖形成糖苷，称为花色苷（anthocyanin）。近年来，国内外对各种植物中的花色苷类物质进行了大量的研究[9-11]。花色苷类物质作为食品着色剂可用于护肤品、化妆品、药品、功能性食品的生产中，由于花色苷类物质的市场还未饱和，因此未来具有巨大的发展空间。

樱桃红色素属于水溶性的花色苷色素。水溶性的花色苷色素广泛存在于植物细胞液中，往往呈红色、深红色、紫色等，现阶段对其生理功能的研究主要集中在抗氧化、抗突变、对心血管疾病的作用[12]等方面。樱桃红色素易溶于水，在樱桃加工、贮藏等过程中红色素的稳定性相对较低，易受到pH 值、温度等因素的影响。国内外学者对樱桃红色素的分离、鉴定等进行过研究。樱桃中曾被鉴别出来的花色苷色素有矢车菊素-3-葡糖苷[13]、矢车菊素-3-芸香苷、芍药素-3-葡糖苷、矢车菊色素[14]、芍药色素[15]等。目前关于樱桃红色素的利用研究多见于对其加工贮藏过程中的稳定性探索、作为食品添加剂以及其抗氧化、防癌等功效方面的[16-18]。其作为一种天然食用色素，具有较高的利用价值和发展前景。

本文对樱桃红色素的提取与稳定性研究进行了分析总结，概括了樱桃红色素的保健功效，分析了当前存在的问题，并结合发展趋势对其前景进行了展望，以期为樱桃红色素的开发应用及副产品的综合利用提供依据。

1 樱桃红色素的制备提取

1.1 直接粉碎法

韩元丰[19]、霍书香等[20]曾提出采用直接粉碎法制备红色素。目前直接粉碎法的过程中多见研磨法及冷冻干燥法，具体流程如图1 所示。直接粉碎法操作简单，成本低，但得到的红色素量少且着色能力差，此方法适用局限性大，目前在樱桃红色素提取中使用较少。

图1 直接粉碎法流程图Fig.1 The flow chart of direct crushing method

1.2 乙醇浸提法

乙醇浸提法是比较传统的浸提方法，目前在樱桃红色素的提取中应用较多。用酸性乙醇对处理过的樱桃皮渣进行浸提，通过过滤、减压浓缩、干燥等步骤[21]得到樱桃红色素并计算红色素的色价[22]。郑恒等[23]在研究中指出，结合Ongkowijoyo 等[24]的研究，根据pH 示差法，用矢车菊素-3-葡萄糖甙来表示，测定出樱桃红色素中单体花色苷的含量。并对提取的樱桃红色素质量进行评价。色价越高、单体花色苷含量越高，樱桃红色素的质量越好。

在浸提过程中，浸提条件对浸提效果影响很大，为了确定最佳提取条件，研究者们对樱桃红色素的提取条件进行过研究[23,25-26]，优化后的提取条件见表1。关于提取过程中的影响因素，有实验表明温度对提取效果的影响最大[25-26]，也有实验表明溶剂浓度的影响最大[27]。可见提取条件的最佳方案需要根据具体实验进行调整，最终提取效果以浸提液中花色苷含量为标准。

表1 樱桃红色素的最佳提取条件Table 1 Optimum extraction conditions of cherry red pigment

1.3 水浸提-树脂吸附法

大孔树脂在分离纯化各种天然产物中生物活性成分方面受到了广泛的关注[28-32]。在提取樱桃红色素的实验中，选择AB-8 大孔吸附树脂作为提纯材料[33-34]。前处理的样品经树脂吸附后进行清水淋洗、酸性乙醇洗脱、减压浓缩、干燥等步骤得到樱桃红色素。

由表2 知，乙醇浸提法能有效沉淀果糖、蛋白质等，有初步精致的作用。水浸提-树脂吸附法与传统乙醇浸提法相比，能有效分离纯化樱桃皮渣中的红色素，但成本较高。现阶段，在樱桃皮渣红色素的提取中树脂吸附法的应用越来越广泛。

表2 乙醇浸提法与水浸提-树脂吸附法的不同Table 2 The difference between ethanol extraction and water extraction-resin adsorption method

1.4 其他方法

樱桃红色素的提取还有超临界流体萃取[25]、超声波提取[35]等方法，但这些方法多应用于去核后樱桃红色素的提取，在樱桃皮渣中的应用并不成熟，有望进行深入探索。

2 红色素稳定性的影响因素

樱桃红色素在提取、加工、贮存等过程中,其稳定性会受到影响。现阶段对于樱桃红色素稳定性影响因素研究较多的涉及pH 值、温度、光照、金属离子、食品添加剂、氧化剂和还原剂、天然复合色素等方面。

2.1 pH 值对樱桃红色素稳定性的影响

pH 值会影响樱桃红色素的颜色、溶液吸收光谱，改变红色素中花色苷的结构，对樱桃红色素的影响较大。Molaeafard 等[4]研究表明，pH 值在6 以下时，红色素颜色鲜艳；pH 值在6 以上时，吸光度的变化明显，色素性能不稳定。赵彦杰[33]通过实验指出，红色素在酸性（pH≤5）条件下较为稳定，在中性及碱性条件下颜色会发生变化。因此，樱桃红色素适合在酸性果汁、果冻、饮品等食品中应用。

2.2 温度对樱桃红色素稳定性的影响

樱桃红色素在一定温度下会受到破坏、易被氧化。杨青珍等[26]的研究指出，实验温度在100 ℃以内时，随着温度的升高，样液吸光度变化不大，樱桃红色素的颜色基本不变；但温度超过100 ℃甚至更高时会引起色素的分解。付红等[36]的研究表明，在100 ℃时对樱桃红色素溶液加热，随着温度的升高，溶液吸光度上升、颜色加深。因此为保证其稳定性要注意温度不能过高。

2.3 光照对樱桃红色素稳定性的影响

强光和室内自然光线对樱桃红色素的稳定性不同[26]。付红等[36]的研究表明，自然光下红色素溶液降解速度较慢，强光则会加速降解。郭元平等[21]的研究表明，自然光下红色素溶液吸光度变化不大，紫外光下随着时间变长吸光度逐渐下降。

2.4 金属离子对樱桃红色素稳定性的影响

孙丽英[25]的研究指出，Fe3+、Cu2+对红色素在一定波长下的吸光度和颜色有明显影响。赵彦杰[33]的研究指出，Fe3+、Cu2+对樱桃色素溶液具有增色和变色作用。于泽源等[37]的研究指出，樱桃红色素溶液遇到一定浓度的Fe3+、Cu2+时，溶液发生了不良的颜色变化。因此在放置、保存样品时，最好应避免其接触Fe3+和Cu2+。

2.5 食品添加剂对樱桃红色素稳定性的影响

常用的食品添加剂对樱桃红色素溶液的颜色变化影响不大[26]。常用的一些食品添加剂如味精、柠檬酸等对色素稳定性影响很小。低浓度的苯甲酸钠对色素的影响较小[23]，要注意使用的苯甲酸钠浓度不宜过高[37]。

2.6 氧化剂、还原剂对樱桃红色素的影响

孙丽英[25]以H2O2溶液为氧化剂的实验研究结果表明，H2O2浓度越高越不利于红色素的稳定。赵彦杰[33]的研究指出，氧化剂和还原剂会加速色素降解。于泽源等[37]的实验结果也表明，一定浓度的H2O2、Na2SO3对樱桃红色素都有一定程度的破坏作用。因此在红色素贮存加工等过程中要尽量避免与氧化剂、还原剂接触。

2.7 天然复合色素对樱桃红色素稳定性的影响

Malienaubert 等[38]提到，协同色素沉着可以提高花青素的稳定性。Kübra 等[7]提出添加天然复合色素与甜味剂对酸樱桃花蜜花青素的稳定性有显著影响。将不同的共色素来源，如没食子酸（GA）、绿茶提取物（GTE）、石榴皮提取物（PRE）、樱桃茎提取物（CSE）、玫瑰叶提取物（RLE）添加到含有蔗糖（SCNS）、蜂蜜（SCNH）等甜味剂的酸樱桃花蜜花青素中，观察花青素稳定性。结果显示，为了提高SCNS 和SCNH 中花青素的稳定性，GA 和PRE是较好的选择。但目前关于天然复合色素与甜味剂对樱桃果实、皮渣中花青素稳定性的研究尚未成熟，在之后的研究中有待进一步研究深化，有利于提高樱桃红色素的稳定性。

3 樱桃红色素的功效及作用

樱桃红色素作为一种花色苷类色素，目前的研究中多见于抗氧化、防癌、抗炎、防治糖尿病等保健功效方面。陶弘景《名医别录》上记载，樱桃可入药且主治风湿腰疼等症状[25]。有研究指出，痛风患者若连续两天及以上食用樱桃，痛风发作的风险比未吃樱桃者降低35%[39]。Blando 等[40]研究表明，食用樱桃后有利于抗炎，指出樱桃的花青素与抗炎、抗风湿有一定的联系。这些说法可推测樱桃花色苷在治疗风湿腰疼方面有一定的作用。

3.1 抗氧化

樱桃红色素的抗氧化性体现在对DPPH 自由基的清除作用、对羟基自由基的清除作用、对超氧阴离子的清除作用上[41]。刘杰超等[42]提出，樱桃红色素提取物对DPPH自由基有明显的清除作用。樱桃红色素含有多种花色苷及一些酚类物质，花色苷的分子结构中有很多羟基基团，这些基团能够提供氢质子中断自由基的反应，使物质表现出抗氧化性质。樱桃红色素对羟基自由基有较好的清除作用，孙丽英[25]通过用樱桃红色素提取物和维生素C 分别做样品，探究对羟基自由基的清除作用，结果发现樱桃红色素的清除能力要优于维生素C。一定浓度范围内的甜樱桃红色素对光照核黄素体系产生的超氧阴离子自由基有显著的清除作用[42]。

3.2 防癌

亚硝胺是一类对人体危害极大的致癌物，亚硝胺及其前体污染物质存在于自然环境中。植物源提取物近年来逐渐成为抗癌研究的热点，有研究提到可利用植物花青素阻碍亚硝胺的生成或降低其危害[43]。樱桃红色素在低浓度下对亚硝基的清除作用不明显，随着样品浓度的提高，对亚硝基的清除效率能达到96%左右[42]。说明樱桃红色素是一种较好的亚硝基清除剂，在防癌方面能起到一定的作用。若要进一步论证它的防癌作用，需要进行体内实验加以证明，但目前的研究还停留在体外实验，有待进一步深化。

3.3 抗炎

目前研究已发现，樱桃色素提取物具有强烈的抗氧化活性和抗炎作用。何颖辉等[44]通过实验研究了樱桃红色素对佐剂性关节炎大鼠免疫功能和炎症相关细胞因子的影响。结果表明樱桃花青素苷能对大鼠的关节炎症起到保护作用。Wang 等[45]研究发现，从酸樱桃中提取出来的花青素在体外试验中有较好的抗炎作用，若要明确红色素在人体内是否能发挥此作用，还需经过一系列的体内实验加以探究。

3.4 防治糖尿病

刘丹等[46]的研究表明，植物中的原花青素可能会通过促进葡萄糖吸收、调节胰岛素的合成与分泌等方面调控糖尿病。Jayaprakasam 等[47]通过进行酸樱桃花青素的体外实验发现，酸樱桃花青素能促进胰腺兰氏小岛的细胞胰岛素的分泌，使胰岛素的分泌量达50%，得到食用含一定量酸樱桃花色苷的食品能预防Ⅱ型糖尿病的结论。但此结论还需进行进一步的实验探究。

4 结论与展望

近年来，关于樱桃红色素的研究在逐渐成熟并在一些方面取得了一定的成绩。在提取对象方面，多以甜樱桃和酸樱桃为原料，以樱桃酿酒皮渣为对象进行红色素提取的研究将不断成熟，成为研究的热点。在提取方法方面，多用树脂吸附法、酸化乙醇浸提法，此法能有效分离纯化红色素。在稳定性影响因素方面，对pH、温度等因素的研究较成熟，且为了提高红色素产量、保证其质量，正在不断探究其它的影响因素。在作用功效方面，目前不仅局限于研究其着色作用，还在不断地深入研究其抗氧化、防癌等保健功效。

关于樱桃红色素的研究，目前还存在一些问题，如（1）对比樱桃黄酮、多糖等功能因子的研究深度和广度，红色素的研究有待深入。不同种类樱桃、樱桃不同部位的红色素研究对比将是今后的研究重点。（2）红色素的提取方法还比较单一，且提取过程中条件的优化还缺乏全面、成熟的研究。（3）樱桃红色素作为一种天然食用色素，其稳定性不如人工合成色素，目前其稳定性影响因素探究还不全面，不利于保证红色素的质量，影响其应用发展。因此对于樱桃红色素的提取、贮存稳定性的探索也是今后着重研究的方向。（4）对樱桃红色素的保健功效虽有一定的研究，但其作用机理研究不够透彻，还需经过更加权威的论证。近几年来，多种合成色素已经被禁止或者严格限量使用，樱桃红色素因安全、无毒的优势，凭借特殊的营养价值和功效，今后的应用发展必定会有新的突破。