植物原花青素的研究進(jìn)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀

陳夢(mèng)雨，黃小丹，王　釗，龍丹鳳，張　珂，王　玉

(蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，蘭州　730000)

原花青素又稱縮合單寧，是一種復(fù)雜的黃酮類聚合物，谷物、豆類種子和各種蔬菜水果中都含有較多的原花青素，尤其在水果中的含量最為顯著。紅葡萄酒和鮮榨草莓汁中就有大量的原花青素，主要來源于果實(shí)和種子，如葡萄籽[1]。關(guān)于原花青素化學(xué)性質(zhì)的研究已有數(shù)十年之久，且針對(duì)原花青素的分子量、結(jié)構(gòu)及其生物轉(zhuǎn)化等方面的研究層出不窮，并且有所突破[2]。原花青素是目前公認(rèn)的清除人體內(nèi)自由基最有效的天然抗氧化劑之一[3]。此外，原花青素對(duì)于多種疾病的預(yù)防以及保健作用都與其超強(qiáng)的抗氧化活性和自由基清除能力相關(guān)，如抗衰老、防治阿爾茨海默病和帕金森疾病、皮膚美白、免疫調(diào)節(jié)等[4]，主要應(yīng)用于食品、藥品及化妝品行業(yè)。近年來，原花青素已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，研究最廣泛的是葡萄籽中的原花青素，并主要被應(yīng)用在一些食品、保健品和化妝品中。不同植物品種原花青素含量差異較大，如黑枸杞的原花青素含量高于藍(lán)莓，是迄今為止原花青素含量最高的野生植物[5-6]。且黑枸杞不僅含有較高的原花青素，還富含維生素、有機(jī)酸及糖類等眾多營(yíng)養(yǎng)素，具有較高的利用價(jià)值[7]?，F(xiàn)主要對(duì)原花青素的由來、結(jié)構(gòu)、提取純化以及生物學(xué)功能等方面作簡(jiǎn)要綜述，以期進(jìn)一步提高原花青素利用價(jià)值，并為相關(guān)研究提供幫助。

1　原花青素的由來及其化學(xué)結(jié)構(gòu)

植物不同年齡、不同生長(zhǎng)階段、不同部位(葉、莖、花序和種子)中原花青素的含量也不同，而其他環(huán)境因素如溫度、降雨等對(duì)原花青素含量和結(jié)構(gòu)也有影響[8-12]。即使是同一物種，不同位置和植株之間的原花青素的含量也有所差異[13]。了解影響植物中原花青素的因素將對(duì)植物更好的開發(fā)和利用提供幫助。研究表明，原花青素的分子結(jié)構(gòu)及聚合度對(duì)于其理化特性具有較大的影響[14]。而不同的植物所含有的原花青素在分子量大小及結(jié)構(gòu)方面也具有一定差異。

2　原花青素的提取及純化

原花青素一般為紅棕色粉末，氣微，可溶于水和絕大多數(shù)有機(jī)溶劑。提取原花青素的方法有很多，包括溶劑提取法、超聲波提取法、超臨界CO2提取法、微波輔助提取法和酶提取法等(附表)，目前從植物中提取原花青素運(yùn)用較為廣泛的是溶劑提取法和超聲波提取法。

2.1　原花青素的提取

原花青素的提取方法有很多，每種方法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)(附表)，多種方法相互輔助在一定程度上可以彌補(bǔ)一些不足之處。例如，超聲和微波雙輔助能夠加速細(xì)胞內(nèi)有效成分的快速溶出，明顯提高原花青素提取效率[20]；超臨界CO2除脂后開放脂道，再結(jié)合纖維素酶法提取，能夠更加充分發(fā)揮酶的作用，增加提取率[18]。因此，在提取原花青素時(shí)，建議盡量采用多種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行提取。

2.2　原花青素的純化

對(duì)于原花青素的分離與純化，近年來主要采用葡聚糖凝膠色譜法，丁輝煌[21]采用Spehadex LH-20進(jìn)行原花青素的純化實(shí)驗(yàn)并采用高效液相色譜對(duì)結(jié)果進(jìn)行初步分析，得出Spehadex LH-20可以根據(jù)原花青素分子量大小將原花青素分離為四個(gè)組分，對(duì)原花青素吸附純化效果最好。范明霞等[22]對(duì)比大孔樹脂及葡聚糖在分離純化原花青素試驗(yàn)中純化效果，得出大孔樹脂具有選擇純化、效果好、吸附速度快等特點(diǎn)。

附表　原花青素的提取方法匯總[15-19]

3　原花青素的生物學(xué)功能

3.1　抗氧化

人體每天都在進(jìn)行新陳代謝的過程中會(huì)產(chǎn)生許多自由基，正常情況下生物體本身具有一定的自由基清除能力，自由基的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡，機(jī)體并不會(huì)呈現(xiàn)損傷狀態(tài)，而當(dāng)受外部因素影響，機(jī)體受到刺激，產(chǎn)生的自由基過多，如果無法及時(shí)清除，就會(huì)對(duì)人體造成較大的傷害[23]。原花青素有較強(qiáng)的抗氧化活性，是一種有效的天然抗氧化劑，對(duì)于自由基有很強(qiáng)的清除作用，植物原花青素對(duì)于多種疾病的治療以及保健作用都與其超強(qiáng)的抗氧化活性和自由基清除能力有關(guān)[24]。以福安巨峰葡萄籽為原料，用乙醇提取其中的原花青素并采用DPPH法、鄰苯三酚自氧化法、鄰二氮菲—Fe2+氧化法測(cè)定葡萄籽原花青素的自由基清除能力，豬油POV值測(cè)葡萄籽原花青素的抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)葡萄籽原花青素對(duì)豬油具有抗氧化作用，是一種強(qiáng)天然抗氧化劑[25]。維生素C是一種天然的抗氧化劑，具有強(qiáng)還原性。羊芹等[26]用化學(xué)比色法分別測(cè)定柳樹葉原花青素的總抗氧化能力、還原能力，對(duì)部分氧自由基的清除作用進(jìn)行分析并與維生素C進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這一系列的抗氧化性試驗(yàn)中，柳葉原花青素的抗氧化性比維生素C強(qiáng)。不同的植物，乃至不同品種，或植物不同部位所含的原花青素在分子量大小及結(jié)構(gòu)方面也具有一定差異，并導(dǎo)致其生化及藥理活性不同。因此，研究不同分子量及分子結(jié)構(gòu)的原花青素有助于更加全面深入地了解原花青素的特性，尤其是與其抗氧化性相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)特性。

3.2　抗炎

炎癥，一般表現(xiàn)為紅腫熱痛和功能障礙，許多研究表明，原花青素具有較好的抗炎作用。丁偉斌等[27]以NF-KB為靶點(diǎn)，采用免疫熒光法觀察NF-KB在細(xì)胞中的定位，研究原花青素二聚體對(duì)大鼠滑膜細(xì)胞的抗炎機(jī)制，原花青素二聚體能有效抑制COX-2、IL-1 B及VEGF等炎癥因子的表達(dá)，從而達(dá)到抗炎的效果。陳美珺等[28]首先分別利用二甲苯致小鼠耳片腫脹和角叉菜膠所致大鼠足爪腫脹構(gòu)建炎癥動(dòng)物模型，然后使用不同濃度的原花青素，觀察原花青素對(duì)腫脹模型的影響，得知10mg/kg和20mg/kg的原花青素可明顯抑制二甲苯誘發(fā)小鼠耳片的腫脹，說明原花青素具有較強(qiáng)的抗炎作用。國(guó)外也有類似研究，Mark等[29]研究發(fā)現(xiàn)，蔓越莓原花青素能夠通過抑制口腔中的白色念珠菌來阻止口腔上皮細(xì)胞炎癥的發(fā)生。

3.3　抗腫瘤

腫瘤是機(jī)體在各種致瘤因素作用下，局部組織的細(xì)胞在基因水平上失去對(duì)其生長(zhǎng)的調(diào)控，發(fā)生基因突變或表觀遺傳變異，導(dǎo)致克隆性異常增生而形成的病變，一般可分為良性和惡性兩大類。癌變的過程中，常積累一系列的基因突變，可涉及多種基因的變化，包括原癌基因、抑癌基因、細(xì)胞凋亡基因等。酪氨酸激酶是原癌基因的產(chǎn)物之一，植物葉片中提取的原花青素可作為一種酪氨酸激酶抑制劑，阻斷酪氨酸激酶的活性，抑制細(xì)胞無限增殖達(dá)到抗腫瘤的效果[30]。近年來，隨著我國(guó)人口老齡化加劇、工業(yè)化進(jìn)程中帶來的環(huán)境污染和城市化等因素帶來的生活習(xí)慣改變，我國(guó)居民的腫瘤患病率和惡性腫瘤所導(dǎo)致的死亡率明顯增加，且在十大死因死亡率中，傳染病等已經(jīng)逐漸下降，惡性腫瘤等非傳染性、慢性、中老年疾病則逐漸趕超，成為主要的致死因素[31]。順鉑是臨床上常見治療宮頸癌的藥物，但由于其敏感性逐漸降低導(dǎo)致耐藥性增強(qiáng)，使用過程中不得不加大劑量，卻隨之帶來了嚴(yán)重的毒副作用。為了找到新型治療宮頸癌有效藥物，王靜等[32]通過體外培養(yǎng)宮頸癌Hela細(xì)胞，以時(shí)間和原花青素濃度作為變量，顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化，檢測(cè)細(xì)胞增殖抑制率，發(fā)現(xiàn)原花青素對(duì)hela細(xì)胞有明顯的抑制作用，并且隨著原花青素濃度增高或者作用時(shí)間增長(zhǎng)抑制率明顯升高，由此證實(shí)了原花青素對(duì)宮頸癌的抑制作用。直腸癌是僅次于肺癌和乳腺癌的世界第三大癌癥，且流行病學(xué)研究顯示女性高發(fā)于男性，Carole等[33]研究發(fā)現(xiàn)，原花青素可以作為誘導(dǎo)直腸癌細(xì)胞凋亡來預(yù)防該疾病的發(fā)生。

3.4　抗菌

細(xì)菌是自然界存在范圍最廣、個(gè)體數(shù)量最多的有機(jī)體，在帶來許多益處的同時(shí)也會(huì)危害到人體的健康，影響人們的生活質(zhì)量。研究從板栗殼中提取的原花青素，采用濾紙片法測(cè)定抑菌圈大小，試管二倍梯度稀釋法測(cè)定最小抑菌濃度，通過對(duì)不同的細(xì)菌的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)板栗殼原花青素具有抑菌作用，且隨著濃度的提高，抑菌的作用明顯有所增強(qiáng)，抑菌效果和原花青素濃度呈一定正相關(guān)[34]。齲齒通常是由變形鏈球菌感染加上清潔不徹底等因素最終形成牙菌斑而致病。齲齒時(shí)常困擾著人們，給日常生活帶來許多不便?？股卦谝欢ǔ潭壬峡梢砸种凭荷L(zhǎng)，但同時(shí)也有很多負(fù)面影響，如細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生耐藥性，使人體正常菌群失調(diào)等。為了更全面的解決問題，朱采蓮等[35]以N～乙酰半胱氨酸為對(duì)照，分析了原花青素對(duì)于變形鏈球菌生物膜的影響，發(fā)現(xiàn)原花青素主要是通過影響其生物膜的蛋白來抑制變形鏈球菌[35]?；|(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)的產(chǎn)生是牙周組織損傷破壞和牙周炎癥的主要原因，La等[36]經(jīng)一系列檢測(cè)發(fā)現(xiàn)A種類的蔓越莓原花青素對(duì)于MMPs的產(chǎn)生和牙周細(xì)菌的活動(dòng)都有一定的抑制作用，從而達(dá)到抗炎抗菌的功效。

3.5　降低血脂

隨著生活質(zhì)量的提高，傳染病已經(jīng)不再是致死率最高的疾病。由于吸煙、喝酒、高鹽高糖飲食、缺乏運(yùn)動(dòng)等不良的生活習(xí)慣，使得腫瘤、高血壓、高血脂、糖尿病等慢性疾病的患病率和致死率逐年遞增，嚴(yán)重危害到人們的身體健康[31]。李姝等[37]以成年雄性高血脂SD大鼠為觀察對(duì)象，采取經(jīng)口灌胃原花青素的方式干預(yù)實(shí)驗(yàn)組大鼠40d，并測(cè)定TC、TG、HDL-C、LDL-C等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組血脂各項(xiàng)指標(biāo)和對(duì)照組具有顯著性差異(P>0.01)，說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腦血管疾病。

3.6　改善睡眠

隨著年齡的增長(zhǎng)，較多的中老年人有著失眠、記憶力減退等癥狀。睡眠質(zhì)量不高雖不同于高血壓、心臟病等疾病，但是也嚴(yán)重影響到許多中老年人的生活。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，葡萄籽原花青素能夠有效地改善中老年睡眠，通過對(duì)患有阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSHAS)的108例患者進(jìn)行研究，以單純持續(xù)正壓通氣治療為對(duì)照，實(shí)驗(yàn)組分別添加不同劑量葡萄籽原花青素，對(duì)導(dǎo)睡眠圖監(jiān)(Polysonmography，PSG)、疲勞程度、嗜睡程度評(píng)測(cè)，以及血清IL-6和TNF-α等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn),原花青素對(duì)OSHAS有一定的療效，從而改善患者睡眠質(zhì)量[38]。以不同劑量原花青素給實(shí)驗(yàn)組小鼠灌胃，并與對(duì)照組對(duì)比，觀察測(cè)量小鼠睡眠情況，發(fā)現(xiàn)原花青素能延長(zhǎng)睡眠時(shí)間，提高睡眠效率[39]。

4　原花青素的應(yīng)用

4.1　原花青素在食品中的應(yīng)用

許多蔬菜、水果及其種子(如葡萄籽)含有豐富的原花青素、維生素C、維生素E和一些天然清除自由基的抗氧化劑，所以適當(dāng)?shù)氖秤眯迈r水果和蔬菜或適當(dāng)?shù)娘嬘眉t酒有益于人體健康，可以保護(hù)有機(jī)體預(yù)防慢性疾病、抑制細(xì)菌的感染等[40]。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上有許多含有原花青素的保健食品，如蓮菁華原花青素膠囊、Pana-hfe葡萄籽抗氧化劑等，主要利用原花青素清除自由基的功能來達(dá)到預(yù)防心腦血管疾病的效果。不僅如此，植物中提取出來的原花青素還是一種天然的染色劑，安全且來源廣泛，既可以豐富口感，又具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，作為食品添加的輔料，廣泛的被添加到酸奶、蛋糕等食品當(dāng)中，深受人們的喜愛[41]。

4.2　原花青素在藥品中的應(yīng)用

隨著生活質(zhì)量的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注自身的健康問題，各種新型藥品的研制與開發(fā)給予許多疾病治愈的希望。與植物原花青素相關(guān)的藥品研制亦是研究熱點(diǎn)之一，原花青素具有抗腫瘤、抗菌、預(yù)防心血管疾病、改善高血脂等藥用作用。孫禹等[42]針對(duì)原花青素的抗炎、抗疲勞等生物學(xué)功能，研究其對(duì)眼科疾病的預(yù)防功效，通過干眼癥患者使用含原花青素的滴眼液對(duì)其檢查淚液分泌和淚膜破裂時(shí)間，最后發(fā)現(xiàn)原花青素的確可以增加淚液的分泌，且功效與其濃度呈正相關(guān)，保護(hù)淚膜，從而達(dá)到預(yù)防治療干眼癥的效果。原花青素通過保護(hù)心肌不被缺血再灌注產(chǎn)生的自由基損傷，降低再灌注反應(yīng)，預(yù)防和治療缺血性心臟病[43]。

4.3　原花青素在化妝品中的應(yīng)用

化妝品最早的使用可以追溯到原始社會(huì)，人們會(huì)在部落祭祀的時(shí)候把動(dòng)物油脂涂抹到身上使得自己看起來更有光澤，古埃及地位較高的女性會(huì)用銅綠描畫眼圈。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，化妝品行業(yè)也在不斷發(fā)展，原花青素作為一種天然抗氧化劑，其清除自由基的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過維生素C[26]，并且能夠抑制酞胺酸酶的活性，起到減少皮膚老化、增白皮膚的作用，成為了研究的重要方向。國(guó)內(nèi)外有許多化妝品成分中都含有原花青素，例如美國(guó)含有原花青素提取物的防曬霜已經(jīng)有了知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)(NO.16817299)，法國(guó)的MarkushStrueture 面霜、漱口水和洗發(fā)乳，日本的Yamaskosh等[44]。對(duì)此，我國(guó)也做了部分研究，黃溢彬等[45]采用溶劑提取法從葡萄籽中提取原花青素，并按照一定的配方研制專門針對(duì)老人皮膚特點(diǎn)的面霜，且經(jīng)測(cè)試具有一定的穩(wěn)定性，從而達(dá)到抗皺、保濕等功效。

5　結(jié)論

眾多學(xué)者經(jīng)過多年的研究與探索，在植物原花青素的提取、純化及其功能等方面的研究已有一定的進(jìn)展，其在各方面的應(yīng)用也不斷地引領(lǐng)著更多的科研人員進(jìn)行更加深入的探索。然而，與國(guó)外許多已經(jīng)拿到專利的產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)的應(yīng)用仍稍有欠缺，因此，植物原花青素仍有較高的研究?jī)r(jià)值。◇

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