蔓越莓原花青素提取纯化技术活性研究进展

摘 要：蔓越莓是一种富含多种维生素和酚类化合物的浆果，所含的原花青素对人体十分有益，提高蔓越莓原花青素提取率和纯度对于开发蔓越莓的相关产品、增加附加值具有重要的意义。本文系统总结了蔓越莓原花青素的提取和纯化工艺，深入探讨了其作为天然活性成分在预防心血管疾病、抗癌、抗菌和抗氧化等方面的功效，以期促进蔓越莓中原花青素的提取、纯化及开发利用。

关键词：蔓越莓；原花青素；提取纯化；抑菌

中图分类号：TQ281.1 文献标志码：A 文章编号：1008-1038（2024）10-0036-06

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.10.007

Research Progress on the Extraction， Purification Process

and Activity of Vacinium macrocarponn Proanthocyanins

HAN Yuxuan SUI Meinan SONG Tingyu JIANG Longyang SHEN Jian LIU Dejiang

（1. College of Biology and Agriculture， Jiamusi University， Jiamusi 154007， China; 2. China-Ukraine Agriculture & Forestry Technology Development and Application International Cooperation

Joint Lab.， Jiamusi 154007， China）

Abstract： Vacinium macrocarponn is a berry rich in various vitamins and phenolic compounds， and its proanthocyanins are very beneficial to humans. Improving the purification and extraction rate of V. macrocarponn proanthocyanins are of great significance to develope products related to V. macrocarponn， and increase their added value. This article systematically summarized the extraction and purification process of V. macrocarponn proanthocyanins， as well as their functions in preventing cardiovascular disease， anti-cancer， antibiosis and antioxidant in order to promote the extraction and purification of V. macrocarponn proanthocyanins and further promote the development of the industry.

Keywords： Vacinium macrocarponn; proanthocyanins; extraction and purification process; antibiosis

蔓越莓（Vacinium macrocarponn）又名越橘，是杜鹃花科越橘属草本植物，在北美部分地区被广泛种植，我国大兴安岭地区有许多野生蔓越莓，黑龙江抚远地区人工栽培约3 000～4 000 hm2。蔓越莓以富含维生素C和较高的药用价值而闻名[1]，研究发现蔓越莓中的原花青素具有抗氧化、消除自由基等功能，广泛应用于食品、美妆、药品等领域[1-2]。原花青素（proanthocyanidin，PC）是由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成的多酚化合物，在植物中较为常见，是植物茎中发现的天然抗氧化剂[2]，又被称为缩合单宁。21世纪，随着生物医学和营养学的发展，原花青素的研究和应用得到了更广泛的关注。2021年12月7日，中国研究团队从特定葡萄籽中提取出的原花青素C1，能够高效地清理衰老细胞[3]。

国内外研究者在探索蔓越莓原花青素的提纯工艺及其功能的研究中发现，蔓越莓中的花青素具有预防尿道感染、抑制口腔细菌、抗肿瘤和抗氧化等功效，有广阔的应用前景[4]。本文对蔓越莓原花青素提取、纯化工艺及其功能进行综述，为蔓越莓原花青素资源的进一步开发与利用提供理论依据。

1 蔓越莓原花青素提取技术

随着蔓越莓原花青素研究的深入，蔓越莓原花青素的提取方法日渐增多。目前，国内外主要采用的提取方法有乙醇浸提法、逆流提取法、超声波辅助提取法等。

1.1 乙醇浸提法

乙醇浸提法是提取植物活性成分的一种常见方法，用乙醇作为有机溶剂，使植物的活性成分溶于乙醇，并通过蒸发乙醇来得到所需成分。柯春林等[5]采用乙醇浸提法，提取蔓越莓原花青素，并通过体外抗氧化实验测定其抗氧化活性。实验发现，蔓越莓原花青素的最佳提取条件为乙醇浓度65%、料液比1∶15（g/mL）、提取时间30 min、提取温度70 ℃，并发现蔓越莓原花青素提取液具有较好的清除超氧阴离子能力以及还原能力。乙醇浸提法具有操作简单、成本低等特点，但也有一些局限性。如乙醇对某些活性成分的溶解能力有限，会影响提取效果，且可能导致某些活性成分失活或降解。

1.2 逆流提取法

逆流提取法是一种常见的提取和分离技术，利用物料和溶剂同时运动但运动方向相反的原理，将想要的物质分离出来。与现有方法相比，逆流提取法具有原料处理简单、节省溶剂、提取效率高、成本低等特点，适于工业化生产。季进军[6]公开了一种蔓越莓中原花青素提取物的制备方法，取蔓越莓果实，粉碎，加入pH值为1.0～3.0、质量分数为65%～85%的乙醇溶液，30～60 ℃下逆流提取4～6 h，过滤后合并收集滤液、浓缩，得到蔓越莓原花青素提取物。此项专利采用逆流提取法，能够更加充分地对蔓越莓原花青素成分进行提取。

1.3 有机溶剂脱脂提取法

有机溶剂能够与植物中的脂质发生溶解作用，通过蒸干去除植物提取液中的脂质。在脱脂过程中，有机溶剂通过扩散的方式与材料表面的油污接触，使油污溶解于溶剂中，随后通过清洗或挥发等方式将溶剂及溶解的油污从材料表面去除，从而达到脱脂的目的。有机溶剂脱脂提取法具有脱脂速度快、对基体腐蚀小或无腐蚀等优点，但也存在一些缺点，如脱脂可能不彻底、溶剂易燃易爆且有毒性，使用时需特别注意安全；溶剂易挥发，可能造成环境污染等问题。史彤等[7]将蔓越莓置于含有70%丙酮、30%甲醇以及0.1 g/100 mL柠檬酸的提取液中，加入脂溶性有机溶剂石油醚进行脱脂处理后，得到蔓越莓提取物，其中蔓越莓提取液与脂溶性有机溶剂的体积比为1∶1～1∶3，该提取工艺能显著提高原花青素的提取率。

1.4 超声辅助提取法

超声辅助提取法具有提取率高、操作简单等特点，在有机溶剂的配合下，提取率更高。在提取原花青素过程中，超声波产生强烈的机械振动和热能，这些振动能够作用于蔓越莓组织，引起颗粒的位移、碰撞和剪切，从而增加蔓越莓组织的表面积；产生热能使温度升高，有助于改变原花青素的溶解度和扩散速率，促进其在溶剂中的溶解和提取。提高溶剂与蔓越莓原花青素的接触面积，有利于原花青素的溶解和释放[8]。钱玉玲等[9]采取超声波辅助提取法提取蔓越莓原花青素，在超声提取40 min、提取温度70 ℃、料液比1∶20、乙醇体积分数50%时，原花青素得率最高，达到11.65%。王开银[10]采用超声和溶剂萃取相结合的方法提取原花青素，经优化验证后，得出最佳工艺条件为乙醇浓度70%、料液比1∶20（g/mL）、超声功率180 W、超声温度75 ℃、超声时间50 min，原花青素提取率达2.027 8%。

2 蔓越莓原花青素分离纯化技术

从蔓越莓中提取的原花青素，含有多种杂质，需要纯化。蔓越莓原花青素纯化方法主要有大孔树脂法、膜分离过滤法和凝胶色谱法等。

2.1 大孔树脂法

大孔树脂是一种具有大孔结构的有机高分子共聚体，是一类人工合成的吸附剂，因多孔立体结构而具有筛选性和吸附性。大孔树脂法具有吸附容量大、洗脱率高等特点，多用于工业废水处理、维生素提纯和化学制品脱色等工艺。何新华等[11]采用HPD600大孔树脂柱层析纯化分离蔓越莓渣原花青素，最佳工艺为500 mL树脂装柱，上样液质量浓度10 mg/mL，洗脱流量2.0 BV/h，600 mL、75%乙醇解析，收集洗脱液，浓缩干燥。通过工艺纯化分离蔓越莓渣原花青素，可纯化得到纯度≥95%蔓越莓原花青素，蔓越莓原花青素纯化得率为1.5%。

2.2 膜分离过滤法

膜分离过滤法可在常温、低压下进行，并具有高效、节能等特点。膜分离作用为动态错流过程，随着大分子被膜阻隔，从而进行纯化分离。在蔓越莓汁pH值为2.54时，原花青素和花青素分子带正电荷，因为它们总是在阴极方向上迁移。当使用膜分离过滤法系统的配置2时，原花青素和花青素分子的迁移产量更高。与未经处理的果汁相比，浓缩蔓越莓汁的味道更为浓郁。膜分离过滤法系统处理的蔓越莓汁中原花青素和花青素的总质量分数分别增加了34.8%和52.9%。此外，膜分离过滤法处理使浓缩蔓越莓汁的抗氧化能力提高了18%。膜分离过滤法可用于蔓越莓汁中酚类物质的富集[12]。

2.3 凝胶色谱法

凝胶色谱法是20世纪60年代初发展起来的一种纯化分离方法，是基于多孔凝胶材料对不同大小分子的排阻效应来实现分离的一种方法。伊丽孜拉[13]采用Sephadex LH-20凝胶色谱柱经甲醇梯度洗脱分离纯化葡萄籽中原花青素，以不同极性的有机溶剂萃取葡萄籽提取物，萃取组分中乙酸乙酯的抗氧化与非酶糖基化抑制作用均为最强；用大孔树脂分离后所得各组分中，30%乙醇洗脱组分的抗氧化活性与非酶糖基化抑制作用均高于其他分离组分。凝胶色谱法也可用于蔓越莓中原花青素的提取，目前报道较少。

3 蔓越莓原花青素的功能

蔓越莓有许多对人体有益的功能，从蔓越莓提取物中分离出酚类化合物，并对其进行研究，推断出蔓越莓原花青素具有抗菌、抗黏附、抗氧化和抗炎等特性[14-15]。

3.1 抗菌

研究表明，蔓越莓原花青素能够抑制P-纤维化大肠杆菌对尿上皮的黏附性，从而起到预防尿道感染的作用[16]。Wang等[17]对MEDLINE、EMBASE和Cochrane对照实验中心注册库进行系统探索，发现蔓越莓在民间一直被用作预防尿道感染。Babar等[18]招募了145名具有复发性尿路感染史的女性，受试者随机分配食用高剂量的标准化蔓越莓原花青素或对照低剂量，持续24周。结果表明，高剂量的原花青素可能对每年感染少于5次的女性症状性尿路感染复发具有预防作用。目前的临床证据表明，食用蔓越莓可以防止细菌黏附在尿路上皮细胞上，从而减轻尿路感染相关症状；还可以通过抑制炎症级联反应来减少尿路感染相关症状，这是对细菌入侵的免疫反应[19]。

植物中所含的无毒和高效的天然成分，如原花青素和黄烷-3-醇，可以对牙周炎起到缓解炎症的作用[20-21]。牙龈卟啉单胞菌在牙龈组织下的定植是牙周炎发病关键的第一步。研究表明，蔓越莓原花青素虽然不能杀死牙龈卟啉单胞菌，或抑制其生长或繁殖，但可以强效抑制牙龈生物膜的形成，从而降低细菌定殖到牙龈的能力。从天竺葵根提取物中分离出原花青素，并将其与整个提取物进行比较。结果显示，蔓越莓原花青素与根提取物相比具有更强的抗氧化能力，并且表现出独特的抗菌作用[22]。研究者从葡萄籽中提取原花青素，并证明原花青素对内毒素（大肠杆菌）诱导的大鼠实验性牙周炎具有显著的治疗作用[23]。

3.2 抗癌

研究表明，蔓越莓可以作为化学预防剂，通过抑制细胞氧化和炎症相关过程来降低患癌症的风险，同时它们还可以通过抑制细胞增殖和血管生成，诱导细胞凋亡，减弱肿瘤细胞侵袭和转移的能力，进一步证明了潜在的抗癌活性[24]。Zulfiqar等[25]研究表明，原花青素可作为一种治疗剂，蔓越莓原花青素具有明显的抗癌特性，从蔓越莓中进一步提取的原花青素，通过联合或单剂能够治疗卵巢癌。

3.3 抗衰老

营养在衰老中起着重要作用。因此，营养物质的吸收和代谢以及饮食是衰老相关疾病的重要影响因素。由于药物和营养相互作用、衰老相关疾病、社会经济因素等因素，老年人的营养需求与年轻人不同[26]。研究者们研究了富含A型原花青素（PACs）的蔓越莓浓缩物（CBC）是否具有抗衰老和氧化还原状态调节作用，并与富含B型PACs的葡萄籽提取物（GSE）的效果进行了比较。这些发现提供了开创性的体内证据，表明与众所周知的富含B型PAC的GSE相比，富含A型PAC的CBC在抗衰老和氧化还原状态调节方面具有显著的潜力[27]。

3.4 预防心血管疾病

血管健康在现代社会中至关重要，使用药物来治疗血管问题是血压问题治疗的常规方法。研究者们在肥胖的中年人中进行实验，并证明新出现的心血管疾病危险因素，可以通过蔓越莓汁基于食物的干预措施来改变[28]。Thimóteo等[29]研究发现，在考虑其他心血管风险标志物的主要干预的基础，蔓越莓产品可以显著改善心血管风险的几个指标与症状，如黏附分子、同型半胱氨酸和动脉僵硬。越来越多的研究表明，多酚类药物可能通过增加低密度脂蛋白对氧化的抵抗力、抑制血小板聚集、降低血压以及通过其他抗血栓和抗炎机制来降低患心血管疾病的风险[30-31]。虽然多数来自体外研究和动物模型，但研究表明，这些植物化学物质具有生物利用性和生物活性。需要更多关于蔓越莓多酚的生物利用度和代谢以及蔓越莓剂量和使用时间之间的关系的研究，以更好地了解它们对心血管疾病风险因素的影响，特别是炎症、胰岛素抵抗、血管反应性和血管重塑等临床意义参数[32]。

3.5 抗氧化

研究表明，原花青素的抗氧化能力是维生素E的20倍，是维生素C的50倍。原花青素有助于保护身体免受阳光伤害，改善视力，提高关节、动脉和心脏等身体组织的灵活性，并通过加强毛细血管、动脉和静脉来改善血液循环[33]。在细胞模型中，用450 nm波长的蓝光照射ARPE-19细胞10 h，并通过使用MTT测定（修复功效）评估细胞活力或增殖率。研究证明，用不同剂量（5～50 μg/mL）的蔓越莓汁提取物处理，含有蔓越莓汁原花青素可能表现出更好的自由基清除活性，从而有效保护ARPE-19细胞，阻碍AMD的进展，蔓越莓汁对蓝光暴露的人视网膜色素上皮细胞的影响，ARPE-19细胞模仿年龄相关性黄斑变性[34]。

4 展望

研究者们对蔓越莓中原花青素提取纯化方法的优缺点，以及最佳提取配比的分析，提高了蔓越莓原花青素的提取率。下一步需要加强提取纯化工艺的研究，并从抑菌作用和抗性功能方面开展蔓越莓原花青素功能研究，不断开发其功能，将其应用到蔓越莓汁和各种副食品中，从而推动产业的发展。

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