越橘果实花色苷及其抗氧化活性研究进展_杨国放

辽宁农业科学2011（5）：46 50

Liaoning Agricultural Sciences

文章编号：1002－1728（2011）05－0046－05

越橘果实花色苷及其抗氧化活性研究进展

杨国放1，杨宏2，吕春茂2，包静2，韩璐2，王利春3（1．沈阳农业科技开发院，辽宁沈阳110866；2．沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳110866；3．阜新市章武县兴隆山乡人民政府，辽宁彰武123200）

摘要：花色苷是高等植物中最重要的水溶性色素。近年来，有关花色苷的研究一直是国内外研究的热点，而越橘比其他任何一种水果或蔬菜含有的抗氧化物都要多，其主要成分就是花色苷。文中系统地介绍了国内外越橘花色苷种类、性质、生理活性、提取、分离纯化及鉴定的研究方法，分析了果实糖酸含量与花色苷的关系，并对越橘花色苷的抗氧化活性检测方法进行了总结。

关键词：越橘；花色苷；抗氧化活性

中图分类号：S663．901文献标识码：B

越橘属于杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vac-

cinium spp）植物［1］，为多年生落叶常绿灌木浆果

类果树。越橘原产北美，果实为浆果，蓝色或红

色，近圆形。是目前具有较高经济价值和广阔开

发前景的新兴果树树种，栽培历史悠久且种类繁

多，全世界约有400多种［2］，广泛分布在北半球，

从热带地区的开放山坡到亚热带、温带和北半球

的北部地区均有分布，其中以北美洲资源最为丰

富，蓝果越橘在世范围内栽培面积最大，俗称蓝

莓。我国有91个种，28个变种，广泛分布于东北

和西南地区，共分为四大产区，即长白山、大小兴

安岭越橘产区；辽东半岛、胶东半岛越橘产区；长

江流域越橘产区和华南越橘产区［2，3］。花色苷的

碳骨架结构是C

6C

3

C

6

，因为与其它的黄酮类化合

物有相同的生化合成来源而被认为是黄酮类化合物，具很强的抗氧化功效。越橘果富含花色苷，具有很强的体外抗氧化活性，具有抗菌和抗糖尿病，改善大脑记忆，减少人体胆固醇积累，促进视黄素再合成等功效［4］，被联合国粮农组织（FAO）确定为人类五大健康食品之一。

1越橘花色苷

1.1越橘果实中花色苷的种类

花色苷种类很多，但在食品中应用普遍的主要有6种色素和3种糖各自结合形成的花色苷［3］，这6种色素和3种糖分别为天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素、锦葵色素以及葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖。花色苷由一个糖苷配基花色苷与一个或几个糖酯化而成，研究表明一般含单糖和双糖较多［5］。自然状态下游离的花青素极少见，而是常与一个或多个单糖（如葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖或阿拉伯糖等）、二糖（如接骨木糖、槐二糖、芸香糖等）或三糖等通过糖苷键形成花色苷。在溶液介质中花色苷的稳定性强于花青素。

花色苷的含量和比例因种类不同而明显不同，野3生越橘中飞燕草色素比矢车菊色素3多。兔眼越橘中天竺葵色素最高可达33．6%，黑果越橘含矢车菊色素和天竺葵色素最高达52%。越橘的果皮颜色由这几种花色苷的含量及比例决定。通过高效液相色谱和质谱分析高丛越橘果中总酚含量发现越橘中含有15种花色素苷，分别是：飞燕草色素、矢车菊色素、锦葵色素、芍药色素、牵牛花色素的3-糖苷（糖苷分别为半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖），没有检测乙酰化花色素苷。花色素苷含量除与越橘的品种有关外，还和它的成

*收稿日期：2011－08－16

作者简介：杨国放（1972－），男，副研究员，研究方向为园艺作物栽培。

通讯作者：吕春茂（1970－），男，副教授，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：bt_lcm@126．com

第5期杨国放等：越橘果实花色苷及其抗氧化活性研究进展

熟度有关。越橘果实含有比较高花色素苷，但不同品种花色素苷的含量不同［6］。

1.2花色苷性质

花色苷为水溶性物质，易溶于甲醇、乙醇、水以及它们所组成的混合溶液，不溶于石油醚、乙醚等非极性溶剂。它的颜色和稳定性受结构、温度、光照、pH值等多种因素的影响，而且受各种因素影响的差异程度很大，这主要是由于浆果所含花色苷的种类不同造成的［7］。

Farid Kader等人研究了新鲜高丛越橘果褐化过程中多酚氧化酶、绿原酸和花色素苷之间的关系，PPO在酶促褐化的过程中起了关键作用，在含有PPO模型体系中，有29%的花色素苷发生了降解，PPO可直接作用于这些色素，而且绿原酸的加入会促进花色素的降解程度［8］。张秀成研究表明，越橘色素在pH＜3的酸性环境中光、热稳定性较好，乙醇的存在可使越橘色素的稳定性提高［9］。

1.3花色苷提取、分离、纯化及鉴定方法研究

1.3.1花色苷的提取

人们对不同植物所含花色苷的提取、分离、纯化及鉴定已做了大量的研究，提取方法主要有溶剂萃取法、超临界流体萃取法、超声波辅助提取法和酶法等。其中溶剂萃取法是最常用提取方法，酶法为一种新的提取方法，尚未广泛应用。不同原料中花色苷类化合物提取方法的选择在很大程度上取决于萃取目标和化合物属性。如果提取花色苷的目的是为进一步定性或定量分析，则选择提取方法最好是不破坏它们的结构，保持天然状态；如果提取的花色苷是作为食品添加剂用于食品着色，那么保持最大色素产率、颜色的强度以及稳定性是关键。目前常用的提取花色苷的方法主要有：热水提取法、醇提法、碱性水或碱性稀醇提取法、有机溶剂萃取法、树脂法、超临界流体萃取、微波法、超声法等。丁九斤等研究了越橘花色苷的醋酸溶液提取工艺，发现越橘花色苷提取工艺为醋酸浓度20%，浸提温度40?，提取时间60min，料液比为1?10，提取2次，在此条件下色素的提取率为92．8%［10］。国内已有根据越橘花色苷特征和参考其他天然色素提取方法，初步确立越橘花色苷提取工艺及工艺中的几个主要参数，即确立85%乙醇和55%乙醇（水溶性提取）或水为提取剂；提取选定温度55 60?，提取时间为3h；越橘花色苷在pH2．0 2．5条件下，色泽鲜艳纯正，稳定性好［11］。研究人员已从欧洲越橘花色苷提取物中分离检测到16种花色苷，从引种越橘中检测到15种花色苷。

1.3.2花色苷的分离、纯化及鉴定方法

花色苷的纯化技术也逐渐由传统的柱层析技术（凝胶柱层析、聚酰胺层析、硅胶层析、离子交换树脂层析、大孔树脂层析）、重结晶法向膜分离等高新技术转变，采用膜分离技术不仅使纯化的花色苷色价和透明度高，提高了稳定性，而且容易实现连续化生产，使生产过程劳动强度低，流程简单但对设备要求高，纯化成本高，提取效率低。花色苷鉴定技术也由传统的纸层析，薄层层析等技术向高新技术转变。纸层析法在1940年就被广泛使用，根据花色苷在不同溶剂中的迁移值（Rf）和颜色来判断花色苷的类别。叶兴乾等人采用此法与光谱鉴定相结合的方法鉴定了荸荠种杨梅的花色苷组分［12］。王川通过盐酸乙醇提取橙皮花色苷，经纸层析分析其主要成分为矢车菊［13］。薄层层析原理与纸层析相同，也可采用与纸层析法相同的展开剂。现在常用鉴定手段有光谱分析法、HPLC、MS、HPLC-MS、核磁共振法（NMR）、毛细管区带电泳法（CZE）、花色苷水解分析法等（附参考文献说明）。

1.4越橘果实花色苷的生物活性

越橘果实花色苷有许多生理功能和药用功效，不少的品种已经被欧美国家开发成重要的水果和药物。

1.4.1促进和活化视网膜的视红素再合成作用

在人眼的视网膜中有一种叫做视红素的紫色色素体，它的功能是将光的刺激传递给大脑而使人产生视觉。人眼在工作时，视红素被光一点点地分解，随着年龄的增长而分解加快。据最近研究表明，越橘中的花色苷可促进视红素的再合成作用，从而增强人的视力。如果一天中摄取120 250mg花色苷（相当于40 80g越橘鲜果），视野会明显变宽，适应黑暗环境的时间显著缩短［14］。在欧洲，利用野生越橘提取色素的研究与开发较早，并制成粉末，在临床上证明了对人眼睛有益。越橘果皮中花色苷含量最高，食用鲜果时连同果皮一起食用效果更佳。

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越橘果实中花色苷还具有防止视网膜蛋白质变性引起的白内障，尤其是糖尿病引起的视网膜炎和白内障并伴有循环障碍复发性脑动脉硬化症等。

1.4.2保护毛细血管和改善循环系统机能的作用

花色苷从毛细血管渗人血液后，通过抑制毛细血管的透性，达到保护血管，治疗末端血管病；并能抑制由肾上腺素和三磷酸腺苷所引起的血小板凝固，可预防血栓症和动脉硬化［15，16］，还能调节血管的收缩，维持正常的血压范围。

1.4.3其他作用

具有利尿、解毒等功效；可用于治疗肾结石、毒性尿道炎、膀胱炎、肠炎和痢疾等作用；而且还可作为肿瘤抑制剂、血管保护剂、辐射防护剂及抗发炎剂等，具有延缓衰老，防止细胞蜕变，能有效预防大脑病变、动脉硬化和肿瘤。果实所含物质还具有抗氧化作用、抗衰老作用、抗溃疡作用、抗炎、抗癌、抗肿瘤等作用。

2越橘果实糖酸含量与花色苷的关系花色苷广泛存在于植物细胞液中，构成花、果实、茎、叶五彩缤纷的美丽色彩，使其呈现由红、紫红到蓝等不同颜色。果实的成熟度、总酸含量、果实pH值及可溶性固形物都与果实花色苷含量密切相关，果实中的花色苷含量已作为衡量判断果实品质的重要指标。

2.1果实中糖对花色苷的影响

越橘成熟果实中的糖主要是果糖和葡萄糖，占90%以上，果糖与葡萄糖的比例维持在1?1．2左右。越橘果实中糖的含量随着成熟而增加，糖度可达13%左右。

在高浓度的糖存在下，由于水分活度降低，花色苷生成假碱式结构的速度减慢，所以花色苷的颜色得到了保护；在低浓度的糖存在下，花色苷的降解或变色却加速。果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖的这种作用比葡萄糖、蔗糖和麦芽糖更强。花色苷的降解速率和糖本身降解时生成糖醛类化合物的速率有关，温度和氧能加快这种作用。

2.2果实中酸对花色苷的影响

越橘属植物果实含多种有机酸成分，食入口中酸味显著。越橘、笃斯越橘和黑果越橘果实中含有有机酸，柠檬酸和苹果酸是最重要的非挥发性有机酸。果实中有机酸含量随着成熟而减少，成熟时维持在1%左右，有机酸几乎全是以枸橼酸（即柠檬酸）形式存在，占83% 93%，少部分为奎宁酸和苹果酸。在未成熟果实的果肉细胞中积累大量的有机酸，随着果实的成熟，物质代谢与呼吸作用逐渐增强，使得有机酸一部分转化为糖类，一部分作为呼吸底物变成H

2

O与CO

2

，还有一部分被K+、Ca+等离子中和而生成盐［17］。

由于花色苷具有离子化的特点，所以花色苷的结构和颜色都随着色pH值的变化而变化。pH 值会显著影响荔枝果皮花色苷的稳定性［18］，彭永宏等研究浸酸可不同程度的恢复果皮红色［19］。

在自然条件下，植物细胞液pH值变化并没有如此剧烈，因此pH的变化并不是影响花色苷含量的主要因素。但果实可滴定酸是植物呼吸代谢的产物，果皮花色苷属于植物次级代谢产物，二者之间关系密切。

3花色苷的抗氧化性

自由基的连锁氧化反应，可导致生物细胞膜有害物质的形成和膜结构的变性，如酶、DNA等的改变．并引发各种疾病，如动脉粥样硬化、糖尿病、肿瘤等［20］。通过食用具有抗氧化能力的食物可防止多种疾病发生。近年来，学者对各种花色苷给予很大关注。美国《时代》周刊称“越橘可能比其他任何一种水果或蔬菜含有的抗氧化物都要多”，其主要成分就是花色苷。花青素具有很强的抗氧化活性，是一种较好的氧自由基清除剂。其主要活性基团是分子结构中的多个酚羟基［21］，花色苷是酚羟基供体，同时也是一种自由基清除剂。酚羟基除能和蛋白质结合防止过氧化外，还能提供质子，有效清除脂类自由基，切断脂类氧化的链式反应，起到防止脂质过氧化的作用。越橘的抗氧化活性因产地、品种、产期等而有很大差别［22 24］，因它们的花色素苷等物质含量相差很多。

花色苷的抗氧化活性的检测方法有多种，并且多数是体外检测，体内检测报道的较少。

3.1体外抗氧化的研究

3.1.1DPPH法

DPPH，名称为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼，是

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一种很稳定的氮中心的自由基，他的稳定性主要

来自共振稳定作用的3个苯环的空间障碍，使夹

在中间的氮原子上不成对的电子不能发挥其应有

的电子成对作用。若受试物能清除它则表明受试

物具有降低羟自由基、烷自由基或过氧自由基的

有效浓度，打断脂质过氧化链反应的作用。张泽

生，李博轩等研究了葡萄皮花色苷清除DPPH·

的能力，并且还用荧光化学法测定了花色苷对活

性氧（O

2－·、OH·、H

2

O

2

）的清除作用，此项研究

表明，花色苷与抗坏血酸对DPPH·和活性氧的清除有同样的效果，并且清除效果随其浓度的增大而增大［25］。

3.1.2ABTS+法

ABTS即2，2＇-联氮-双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸），是一种供氢体。该方法作为一种用于体外测定物质总抗氧化能力的新方法，在国内报道甚少，尤其是对花色苷类物质的抗氧化活性鲜为报道。ABTS经活性氧氧化后生成稳定的蓝绿色阳离子自由基ABTS+。通过对该方法进行改良将其用于水果中抗氧化物质提取条件的优化，该方法是在酶标板上以Trolox为标准对照，测定抗氧化物质对预先制备的自由基ABTS+的清除能力［26］。该方法在国外对花色苷的抗氧化研究较多，如Jaromir Lachman［27］等也用ABTS+法研究了不同颜色鲜甘薯中花色苷的抗氧化活性。

3.1.3ORAC法

氧基抗氧化能力（Oxygen Radical Absorbance-Capacity，ORAC）和羟基抗氧化能力（Hydroxyl Radical Antioxidant Capacity，HORAC），是两个经典的检测多种生物样品里生物分子抗氧化能力的指标。其检测手段是通过过氧化氢自由基通过氢原子转移反应氧化荧光探针。检测时，当待测样品中的抗氧化物阻抑过氧化氢自由基对荧光探针的氧化作用直到其抗氧化能力丧失。这样剩余的过氧化氢自由基会继续进行氧化反应，并破坏荧光探针的荧光效果，方法以偶氮类化合物AAPH 作为过氧自由基来源，Sodium Fluorescein为荧光指示剂，VE水溶性类似物Trolox为定量标准，使用荧光微孔板分析仪进行分析［28］。

3.1.4TBA法

硫代巴比妥酸（TBA）法是最早应用于食品和生物材料中脂类氧化检测和定量分析的，但是在花色苷类物质的抗氧化活性检测中很少用到。它是基于不饱和脂肪酸通过自由基反应，形成氧化自由基而氧化生成环氧化合物，环氧化合物分解生成丙二醛（MDA），MDA与硫代巴比妥酸（TBA）作用生成TBA染料配合物，所以TBA染料配合物形成多少，是衡量自由基链氧化反应进行程度标志。

3.1.5其它

硫氰酸铁法（FTC）是用氯化亚铁和硫氰酸铵混合物与氧化油脂中的氢过氧化物反应，来检测抗氧化活性物质的还原能力的。除了上述的几种抗氧化活性检测方法外，很多研究人员还用铁离子还原法（FRAP）、电流分析和金属离子螯合能力等方法来检测这些物质的抗氧化活性。

3.2抗氧化体内研究

体内抗氧化试验研究主要是用受试物饲养大鼠或小鼠，然后测其血或组织（如肝、脑）中的MDA、单酰氧化酶（MAO-B）、及抗氧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）及过氧化氢酶（CAT），同对照组比较，若MDA、MAO-B降低，SOD、GSH-Px、CTA等升高，则说明受试物具有抗氧化能力。

李颖畅，孟宪军等用蓝莓花色苷对实验性高脂血症大鼠的血脂水平和抗氧化能力的影响进行了研究，结果表明：摄入越橘花色苷后高脂血症大鼠血脂水平和动脉粥样硬化指数均较高脂组显著降低，而血清和肝脏总抗氧化能力、SOD、谷胱甘肽过氧化物酶活性明显增强，丙二醛（MDA）的生成量显著减少［29］。

随着人们对食品安全问题关注度的提高，合成色素的使用越来越受到限制，天然色素的优越性日趋明显。近年来，天然色素的开发和应用发展很快，不少天然色素可以从一些食品加工的副产物中获得，从而提高综合利用率。花色苷作为一类天然的食用色素，安全无毒、资源丰富而且具有一定的营养和保健功效，在食品、药品和化妆品中有广阔的应用前景。

因此，花色苷研究一直受到国内外专家学者的关注。我国越橘资源丰富，花色苷作为越橘果实中的最重要的生物活性物质，对夜盲症、毛细血管脆弱、脑血管障碍、胃溃疡的治疗有显著作用，在国际市场上极具开发潜力。

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参考文献：

［1］郝瑞．越橘及其栽培［M］．中国果树，1987．

［2］李亚东．越橘栽培与加工利用［M］．长春：吉林科学技术出版社，2001．

［3］李亚东，吴林，张志东．越橘（蓝莓）栽培与加工利用［M］．长春：吉林科学技术出版社，2000．

［4］杨丽勇．蓝莓的营养保健功能及其产品开发［J］．中国食品与营养，2007，（4）：24 25．

［5］周国立．食用天然色素及其提取应用［M］．济南：山东科学技术出版社，1991．

［6］刘波．不同品种蓝莓提取物抗氧化作用的研究［J］．食品科学，2007，（28）：61 63．

［7］凌关庭．天然食品添加剂手册［M］．北京：化学工业出版社，2000．

［8］Farid Kader，Bernard Rovel，Michel Girardin．Mechanism of browning in fresh high bush blueberry fruit corymbosum（Vac-

cinium corymbosumL）role of blueberry polyphenol oxidase，

chlorogenic acid and anthocyanins［J］．Sci．Food Agric．1997，

74：31 34．

［9］张秀成，刘广平，何双，等．越桔（红豆）色素稳定性研究［J］．东北林业大学学报，2000，28（2）：39 42．

［10］丁九斤，穆春，罗洲飞，等．醋酸溶液提取蓝莓花色苷工艺的研究［J］．中国酿造，2008，122：62．

［11］张华，李景琳，李传新，等．越橘红色素提取工艺的研究［J］．辽宁农业科学，1998，（2）：8 12．

［12］Patil G，Madhusudhan MC，Babu BR，et al．Extraction，dealcoholization and concentration of anthocyanin from red

radish［J］．Chemical Engineering and Processing．2009，48

（1）：364 369．

［13］王川．橙皮花色苷的分离鉴定及稳定性研究［J］．食品研究与开发，2007，28（8）：38 40．

［14］朱智明，野生笃斯越橘的营养和经济价值评论［J］．生物杂志，1990，20（5）：18 22．

［15］Robert AM，Godeauq MF．Action of anthocyanosides of Vac-cinium myrtillis on the permeability of the blood brain barrier

［J］．Med，1977，8（5）：321 323．

［16］Kadar A，Robert L，Miskulin M．Influence of anthocyanoside

treatment on the cholesterolinduced atherosclerosis in the rab-

bit［J］．Paroi Arterielle，1979，5（4）：187 205．

［17］白宝璋，张宪政．植物生理学［M］．北京：中国科学技术出版社，1992．

［18］庞学群，张昭其，段学武，等．pH值和温度对荔枝果皮花色素苷稳定性的影响［J］．园艺学报，2001，28（1）：25 30．［19］彭永宏，成文，施和平．热水结合酸浸处理对荔枝果皮色素含量与活性酶的影响［J］．果树科学，1999，16（2）：92

97．

［20］高爱红，童华荣．天然食用色素一花青素研究进展［J］．保鲜与加工，2001，（3）：25 27．

［21］岳静，方宏笃，黄红光．紫甘薯红色素的研究进展［J］．辽宁农业科学，2003，（5）：22 25．

［22］A．M．Connor，et al．Coenotypic and environmental variation in antioxidant activity total phenolic content，and anthocyanin

content among blueberry cultivars［J］．J．Amer．Soc．Hort．

Sci．，2002，127（1）：89 97．

［23］A．M．Connor，et al．Variability in antioxidant activity in blueberry and correlations among different antioxidant activity

assays［J］．J．Amer．Sor．Hort．Sci．，2002，127（2）：238

244．

［24］A．M．Connor，et al．Variation and heritability estimates for antioxidant activity，total phenolic content，and anthocyanin

content in blueberry progenies［J］．J．Amer．Soc．Hort．Sci．，

2002，127（1）：82 88．

［25］张泽生，李博轩，王冀．葡萄皮中花色苷的体外抗氧化研究［J］．食品研究与开发，2007，28（2）：148 151．

［26］续洁琨，姚新生，栗原博．抗氧化能力指数（ORAC）测定原理及应用［J］．中国药理学通报，2006，22（8）：15 21．［27］Jaromir Lachman，Karel Hamouz，Miloslav sulc，et al．Culti-var differences of total anthocyanins and anthocyanidins in red

and purple-fleshed potatoes and their relation to antioxidant

activity［J］．Food Chemistry，2009，114（3）：836 843．［28］左玉．脂质过氧化及抗氧化剂抗氧化活性检测方法［J］．粮食与油脂，2009，（2）：39 42．

［29］李颖畅，孟宪军，孙靖靖，等．蓝莓花色苷的降血脂和抗氧化作用［J］．食品与发酵工业，2008，34（10）：44．

·

05

·