花青素

花青素

　　学名:OPC
　　花青素是一种水溶性色素，可以随着细胞液的酸碱改变颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。花青素(anthocyanins)是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。经由苯基丙酸类合成路径(phenylpropanoid pathway)和类黄酮生合成途径(flavonoids biosynthetic pathway)生成。影响花青素呈色的因子包括花青素的构造、pH値、共色作用(copigmentation)等。果皮呈色受内在、外在因子和栽培技术的影响。光可增加花青素含量；高温会使花青素降解。花青素为植物二级代谢产物，在生理上扮演重要的角色。花瓣和果实的颜色可吸引动物进行授粉和种子传播 (Stintzing and Carle, 2004)。常见于花、果实的组织中及茎叶的表皮细胞与下表皮层。部分果实以颜色深浅决定果实市场价格。花青素属于酚类化合物中的类黄酮类(flavonoids)。基本结构包含二个苯环，并由一3碳的单位连结(C6-C3-C6)。花青素经由苯基丙酸路径和类黄酮生合成途径生成，由许多酵素调控催化。以天竺葵色素(pelargonidin)、矢车菊素(cyanidin)、花翠素(delphinidin)、芍药花苷配基(peonidin)、矮牵牛苷配基 (petunidin)及锦葵色素(malvidin)六种非配醣体(aglycone)为主。花青素因所带羟基数(-OH)、甲基化(methylation)、醣基化(glycosylation)数目、醣种类和连接位置等因素而呈现不同颜色 (范和邱, 1998)。颜色的表现因生化环境条件的改变，如受花青素浓度、共色作用、液胞中pH値的影响 (Clifford, 2000)。本文目的为了解影响花青素生合成的因子，以作为田间栽培管理的参考。
　　橙色和黄色是胡萝卜素的作用。1910年在胡萝卜中发现了β-胡萝卜素，以后共发现另外2种胡萝卜素异构体，分别是：α、β、γ三种异构体。1958年β-胡萝卜素获得专利（US2849495，1958年8月26日，专利权人：Hoffmann La Roche），目前主要从海洋中提取，也可人工合成。
　　自然界有超过300种不同的花青素。他们来源于不同种水果和蔬菜如紫甘薯、越橘、酸果蔓、蓝莓、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡罗卜和红甘蓝、颜色从红到蓝。这些花青素主要包含飞燕草素（Delchindin）、矢车菊素（Cyanidin）、 牵牛花色素（Petunidin）、芍药花色素（Peonidin）.
　　花青素颜色随PH值发生变化，从当PH值为3时的覆盆子红到当PH值为5时的深蓝莓红。在大多数应用中，这些色素具有良好的光、热和PH稳定性，并且能够承受巴氏和UHT热处理。花青素广泛地应用在饮料、糖果、果冻和果酱中。紫甘薯花青素在不同PH值下的颜色变化见右下图：
　　近年来对作为多酚的花青素对健康可能带来的好处的关注越来越集中。将来花青素的这种特性在功能食品和保健食品中有可能得到日益应用。目前市场上有比较成熟的花青素产品，这些花青素主要是越橘花青素、蓝莓花青素、蔓越橘花青素、接骨木花青素、黑莓花青素和黑豆皮花青素等，含量均为25%或40%。国内西安天一生物技术有限公司的 薛西峰先生做了详细的提取工艺研究，并于2001年开始大规模生产25%的花青素成品。

 

作用

　　花青素类色素广泛存在于紫甘薯、葡萄、血橙、红球甘蓝、蓝莓、茄子皮、樱桃、红橙、红莓、草莓、桑葚、山楂皮、紫苏、 黑(红)米、牵牛花等植物的组织中。
　　花青素为人体带来多种益处。从根本上讲，花青素是一种强有力的抗氧化剂，它能够保护人体免受一种叫做自由基的有害物质的损伤。花青素还能够增强血管弹性，改善循环系统和增进皮肤的光滑度，抑制炎症和过敏，改善关节的柔韧性。下面列出花青素的部分功效：
　　1.有助于预防多种与自由基有关的疾病，包括癌症、心脏病、过早衰老和关节炎；
　　2.通过防止应激反应和吸烟引起的血小板凝集来减少心脏病和中风的发生；
　　3.增强免疫系统能力来抵御致癌物质；
　　4.降低感冒的次数和缩短持续时间；
　　5.具有抗突变的功能从而减少致癌因子的形成；
　　6.具有抗炎功效，因而可以预防包括关节炎和肿胀在内的炎症；
　　7.缓解花粉病和其它过敏症；
　　8.增强动脉、静脉和毛细血管弹性；
　　9.保护动脉血管内壁；
　　10.保持血细胞正常的柔韧性从而帮助血红细胞通过细小的毛细血管，因此增强了全身的血液循环、为身体各个部分的器官和系统带来直接的益处，并增强细胞活力；
　　11.松弛血管从而促进血流和防上高血压（降血压功效）；
　　13.防止肾脏释放出的血管紧张素转化酶所造成的血压升高（另一个降血压功效）；
　　14.作为保护脑细胞的一道屏障，防止淀粉样β蛋白的形成、谷氨酸盐的毒性和自由基的攻击，从而预防阿尔茨海默氏病；
　　15.通过对弹性蛋白酶和胶原蛋白酶的抑制使皮肤变得光滑而富有弹性，从内部和外部同时防止由于过度日晒所导致的皮肤损伤等等。

 

研究应用

　　　现代人发现，尽管抗生素和维生素的研究已经非常深入，但也解决不了诸如心脑血管疾病、糖尿病、癌症等现代疾病以及亚健康状况，更不能解决人的延年益寿、抗衰老的问题。科学研究：如果一旦解决了自由基的侵害问题，那么人体细胞就可以真正自由成长，人的平均寿命一定会达到125岁。所以人的寿命长短直接取决于人们抗氧化抗自由基能力的强弱，而花青素的发现为全世界的人找到了抗氧化抗衰老的最简单有效的办法。
　　花青素的发现和应用使人类从20世纪的抗生素、维生素时代，进入到21世纪的花青素时代！
　　随着科技的发展，人们对食品添加剂的安全性越来越重视，合成色素的使用种类和数量已经大幅度下降，因此，开发和应用天然色素已成为世界食用色素发展的总趋势。
　　花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素，属于类黄酮化合物。在植物中常见的有6种，即天竺葵色素(P g)、矢车菊色素(Cy)、飞燕草色素(Dp)、芍药色素(Pn)、牵牛花色素(Pt)和锦葵色素(Mv)。自然条件下游离的花青素极少见，常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷，花色苷中的糖苷基和羟基还可以与一个或几个分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通过酯键形成酰基化的花色苷。已知天然存在的花色苷有250多种，存在于27个科、73个属的植物中。
　　已开发的花青素葡萄皮色素是开发最早且最丰富的花青素类色素，由葡萄科果实的果皮或葡萄酒酒厂的废料-- 葡萄渣，以水或乙醇萃取，后经精制、真空浓缩而得，主要成分有锦葵色素-3-葡糖啶、丁香啶、二甲翠雀素、甲基花青素、翠雀素等，广泛用在饮料、冷饮、蛋糕、果酱等的生产上，用量0.002%~0.3%。
　　玫瑰茄色素(玫瑰茄红)，由锦葵科木槿属一年生草本植物玫瑰茄的花萼提取精制而来，100g干花萼可制得 1.5g总花色苷，主要成分有飞燕草素-3-接骨木二糖苷、矢车菊素-3-接骨木二糖苷和少量的飞燕草素-3-葡糖苷、矢车菊素-3-葡糖苷，玫瑰茄红是食用红色(至紫色)色素，适用于pH值在4以下，不需高温加热的食品，如糖浆、冷点、冰糕、果冻等，用量在0.1%~0.5%。
　　高粱红色素是取自紫黑色或红棕色高粱种子的外果皮，主要成分是芹菜素和槲皮黄苷。高粱红对光、热稳定，在酸性和碱性条件下均可呈红棕色，染色力强，是食用红棕色色素，因其性质稳定，故应用广泛。
　　另外国际上已开发应用的花青素类色素花生衣红色素、落葵红、黑加仑红、天然苋菜红、紫玉米色素、桑葚红色素、红米红(黑米红)、紫苏色素、红球甘蓝色素、蓝锭果红等。花青素类色素在酸性环境中呈现红色，色泽亮丽，并且对光、热、氧稳定性好(葡萄皮色素除外)，是日用品调色的最佳天然色素之一。而国内除红球甘蓝色素、紫苏色素、蓝锭果红、紫玉米色素未得到批准之外，其他的都得到了广泛的应用。
　　应用研究和存在的问题花青素同其他天然色素一样无毒无副作用，安全性能高，着色色调自然，更接近天然物质的颜色，且具有保健功能。但是与合成色素相比较，花青素类色素也存在一些缺陷，花青素对pH值、温度、光照、金属离子十分敏感，稳定性差，如色调会随pH的变化而发生明显变化，在酸性环境中显红色，中性时显紫色，碱性时显蓝色。
　　花青素分子中存在高度分子共轭体系，具酸性与碱性基因，易溶于水、甲醇、乙醇、稀碱与稀酸等极性溶剂中，溶剂中通常用含有少量盐酸或甲酸的甲醇做溶剂提取，其中的酸能防止非酰基化的花色苷的降解，然而在蒸发浓缩时这些酸会导致色素的降解，在一些植物中，少量的酸会使酰基化的花色苷部分或全部的水解，在对从葡萄中提取花青素的多种方法进行了比较试验证明，当溶剂中的HCI达到0.12mol/L时就能使酰基化的花色苷部分水解。简单的提取纯化工艺很难达到含量≥24%的标准，而欧洲国家利用他们自己拥有的提取纯化技术，可使提取物的花青素含量≥36%。
　　近年来对花色苷类色素的抗氧化性及生理功能有较多的研究报道，并研究了它们的抗氧化性与化学结构之间的关系，然而，花色苷在活体组织中的抗氧化功能却很少得到证实，因此更有待于我们进行深入研究以下问题：人体吸收花色素苷的相关机制以及花色素苷的转化产物对人体所起的作用，药物动力学，物种形式或组织结构的分布情况。
　　未来有潜力的花青素类色素花青素类色素广泛存在于葡萄、血橙、红球甘蓝、蓝莓、茄子皮、樱桃、红橙、红莓、草莓、桑葚、山楂皮、紫苏、紫甘薯、黑(红)米、牵牛花等植物的组织中。20世纪80年代，日本就从红球甘蓝的叶子中提取分离出4种花青素，并将其作为食品着色剂(红至红紫色)，广泛用于糖果、果汁、汽水、冰淇淋、话梅的生产上。紫苏色素主要成分是紫苏素、紫苏宁，是存在于紫苏科中具有紫色叶的品种的天然红色素，日本在1993年就规定其为食品添加剂，并用于口香糖、果汁饮料等，认为其具有预防过敏、防龉齿、消炎等作用。紫苏是我国传统药用植物，是我国卫生部卫防字(1987)57号文公布的第二部分33个药食两用的品种之一。近年来从紫甘薯中提取花青素成为国际上热门研究项目，因为紫甘薯产量高，容易栽培，是经济地获取花青素的理想途经，尤其是高花青素紫甘薯品种的育成，为规模化生产花青素提供了优质原料！
　　 　随着研究的不断深入，通过人工酰基化以提高花青素稳定性的工作也取得很大进展。另外，植物组织培养技术也可以用于花青素类色素的其他生产。花青素因其亮丽的色泽、抗氧化和其他保健功能，必将 投入工业化生产，以丰富人们的工作和生活。

 

蓝莓花青素简介

异名：Vaccinium Oxycoccus Pigment 　　成分：为黄酮和黄烷酮的衍生物。 　　性质：红褐至黑褐色粉末、块状或液体，略有特殊风味。微溶于水。 　　来源：蔓越橘（Vaccinium oxycoccus）的果实为原料，利用现代的生物技术提取而成的天然色素。 　　用途：水产加工、畜产品加工、植物蛋制品、焙烘制品等的着色，为红褐色着色剂。用于食品领域。皮肤抗氧化剂。 　　蓝莓花青素的保健作用： 　　花青素是纯天然的抗衰老的营养补充剂，研究证明是当今人类发现最有效的抗氧化剂，它的抗氧化性能比维生素E高出五十倍，比维生素C高出二十倍。它对人体否认生物有效性是100%，服用后二十分钟就能在血液中检测到。 　　花青素在欧洲，被称为“口服的皮肤化妆品”尤其蓝莓花青素，营养皮肤，增强皮肤免疫力，应对各种过敏性症状。是目前自然界最有效的抗氧化物质。它不但能防止皮肤皱纹的提早生成，还可维持正常的细胞连结、血管的稳定、增强微细血管循环、提高微血管和静脉的流动，进而达到异常皮肤的迅速愈合。花青素是天然的阳光遮盖物，能够防止紫外线侵害皮肤，皮肤属于结缔组织，其中所含的胶原蛋白和硬性蛋白对皮肤的整个结构起重要作用。 　　增强视力，消除眼睛疲劳；延缓脑神经衰老；蓝莓叶黄素软胶囊对由糖尿病引起的毛细血管病有治疗作用；增强心肺功能；预防老年痴呆。　 　　蓝莓所含花青素是目前所有植物花青素中功能最优良（尤其是有16种生物类黄酮组成的花青素，有比一般植物花青素更优越的生理活性）、应用范围最广，副作用最低，也是价格最昂贵的品种。花青素含量达25%的蓝莓提取物价格是含量达95%的葡萄籽提取物的5—6倍，可见其超凡的价值。