不同藍(lán)莓品種的花青素抗氧化活性研究新進(jìn)展

覃 悅，楊雪蓮，吳永飛

(貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025)

1 引言

藍(lán)莓(VacciniumSpp.)，杜鵑花科越橘屬，其果似球形，藍(lán)色或深藍(lán)色，有少數(shù)紅色品種，外表附白膜果粉。藍(lán)莓富含蛋白質(zhì)、維生素、微量元素、礦物質(zhì)以及一些特殊的營養(yǎng)物質(zhì)，如花青素、總酸和有機(jī)酸、酚酸、超氧化物歧化酶、果膠等，也因此被認(rèn)定為人類五大健康食品之一，其中最受關(guān)注的是藍(lán)莓花青素。藍(lán)莓花青素具有較強(qiáng)的抗氧化作用，具有抗氧化、抗衰老、抗突變等作用，其中花青素被賦予“護(hù)眼之寶”之稱。

2 花青素的抗氧化活性的作用與功能

花青素(Anthocyanidin)為水溶性的類黃酮化合物，其基本結(jié)構(gòu)為2-苯基苯并吡喃型陽離子，普遍存在于水果、花卉等植物中，且作為果蔬花卉中的主要呈色物質(zhì)，其遇堿變藍(lán)，遇酸變紅。現(xiàn)如今已知的花青素種類超20種，而藍(lán)莓作為花青素含量最高的水果，有著“花青素之王”的美譽(yù)，其所含的花青素種類超過15種，主要有天竺葵色素(Pg)、芍藥色素(Pn)、牽牛花色素(Pt)、飛燕草色素(Dp)、錦葵色素(Mv)、矢車菊色素(Cy)等6種[1]。

抗氧化是指抗氧化自由基，即以低濃度的狀態(tài)存在就可以有效做到抵御自由基氧化反應(yīng)的物質(zhì)，它的作用機(jī)理有兩種，一是直接作用在自由基上，二是間接消耗掉并能夠容易產(chǎn)生自由基的物質(zhì)，以免進(jìn)一步反應(yīng)。抗氧化活性即是抗氧化自由基的能力大小[2]。

花青素抗氧化活性所起的作用與其所處的液體環(huán)境有關(guān)，如液體環(huán)境中的的溫度、pH值以及該花青素在液體環(huán)境中的濃度大小都會影響其活性。前人研究表明花青素的清除能力與pH值呈正相關(guān)，即在溫度條件穩(wěn)定的情況下，pH值即使在8的范圍變化，其清除能力也會增加且比較穩(wěn)定[3]；花青素在酸性的條件下，相比中性或堿性的緩沖條件下，其穩(wěn)定性與活性會更高[4]；但如果就溫度單一變量而言，溫度越高，越容易導(dǎo)致花青素的分解，從而導(dǎo)致其活性喪失；因此在進(jìn)行花青素抗氧化活性檢測時，要注重其所處環(huán)境中的溫度與pH值等因素的影響。

花青素的提取方式會對花青素的抗氧化活性產(chǎn)生一定影響，采用微波輔助的方式提取花青素時，其抗氧化活性較好，提取率也較高[5]。在進(jìn)行花青素抗氧化檢測的同時會發(fā)現(xiàn)光照也會影響其穩(wěn)定性，即在強(qiáng)光下，花青素極為不穩(wěn)定。此外，在提取花青素時，加入一定濃度的葡萄糖時，能起到保護(hù)作用，保護(hù)其穩(wěn)定性。再者，液體環(huán)境中若存在一定量的蛋白質(zhì)，也能夠降低花青素?fù)p失和分解，從而保證其活性的穩(wěn)定性。除以上因素能夠影響其抗氧化活性外，還有氧化劑、還原劑與其他添加物等都能影響其氧化活性。因此，若有效保護(hù)花青素抗氧化活性能夠發(fā)揮的必要條件就是：將其置于避光、適宜酸堿度的低溫下進(jìn)行保存，或適當(dāng)添加一些穩(wěn)定劑[6]。

花青素抗氧化活性的功能有以下幾點：抗氧化、抑制腫瘤、保護(hù)肝臟、抗炎抑菌、降血糖、調(diào)節(jié)腸道微生物以及與保護(hù)視力等相關(guān)功效[7]。其中抗氧化能力主要是指其能夠清除一定的氧自由基，同時提高被吸收的游離基的數(shù)目，從而保護(hù)細(xì)胞免受氧化的損傷。抑制腫瘤主要是由于花青素能促進(jìn)腫瘤因子的凋亡，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長與繁殖。關(guān)于其可以保護(hù)肝臟機(jī)理，可以從花青素能夠下調(diào)肝臟相關(guān)因子的表達(dá)，并以此為契機(jī)來抑制肝纖維化與肝細(xì)胞凋亡等?？寡滓志富ㄇ嗨啬軌蛞种蒲装Y因子的表達(dá)，減少炎癥物質(zhì)的產(chǎn)生。降血糖是因為花青素能夠調(diào)節(jié)糖脂代謝水平，起到降血糖的作用，而且還能減少糖尿病相關(guān)并發(fā)癥的產(chǎn)生。調(diào)節(jié)腸道微生物是因為花青素代謝產(chǎn)物能夠參與腸道內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)，從而對微生物具有一定的調(diào)節(jié)作用[8]?；ㄇ嗨仄渌πв袦p少眼部黃斑的產(chǎn)生，緩解眼部壓力，預(yù)防眼部疾病的產(chǎn)生等[9]。

從花青素的抗氧化性分析得知具有極強(qiáng)的抗氧化能力可能與花青素含有眾多不飽和的自由基有關(guān)；從其調(diào)節(jié)細(xì)胞相關(guān)因子的表達(dá)機(jī)制分析，其在細(xì)胞內(nèi)的發(fā)揮作用的機(jī)制可能與基因調(diào)控有關(guān)，但也還需進(jìn)一步研究才能驗證?；ㄇ嗨卦诩膊∩系膽?yīng)用十分廣泛，涉及消化科、神經(jīng)科、腦科及內(nèi)科等，相信在以后的醫(yī)療技術(shù)上，花青素將會占據(jù)一定席位。

花青素以其特有的抗氧化性能保護(hù)人們的身體健康，因此人們把關(guān)注點放到花青素含量豐富且甜美可口的藍(lán)莓上，開發(fā)其花青素抗氧化活性作用與功能。藍(lán)莓除含有豐富的花青素外，還含有豐富的蛋白質(zhì)、膳食纖維、不飽和脂肪酸等，都是值得的人們關(guān)注和探索。

藍(lán)莓花青素的抗氧化活性的研究成果應(yīng)用范圍廣泛，如在化妝行業(yè)，利用花青素抗氧化性作為抗衰老、修護(hù)皮膚以及美白的功效進(jìn)行研究并添加[10]。在制藥方面，其可作為保健品及處方藥等的原料，以此有效保證人體健康[11]。在食品添加劑上，其可作為食品著色劑或抗氧化劑等，以代替那些對人體不健康的添加劑[12]。在藝術(shù)繪制上，可以用花青素制成顏料，以延緩作品腐壞速度，讓作品保存時間更久等[13]，因此藍(lán)莓花青素抗氧化活性的研究越來越引人矚目。

3 藍(lán)莓花青素的抗氧化活性研究

藍(lán)莓花青素的抗氧化活性引起越來越多的國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注與興趣，關(guān)于其相關(guān)的研究報道逐漸增多，主要針對花青素抗氧化活性的DPPH自由基清除能力、ABTS+自由基清除能力、羥基自由基清除能力、超氧陰離子自由基清除能力等相關(guān)研究。

3.1 對羥基自由基的清除能力

羥基自由基(—OH)，一種活性氧類物質(zhì)中化學(xué)性質(zhì)最活潑的一類自由基[14]，有極強(qiáng)的氧化能力，是自然界中僅次于氟的氧化劑。羥基自由基危害程度較高，其能夠加快細(xì)胞的衰老與病變，因此，研究羥基自由基的清除劑尤為重要。藍(lán)莓的花青素具有極強(qiáng)的抗氧化作用，可作為羥基自由基的天然清除劑。藍(lán)莓花青素通常采用分光光度計進(jìn)行檢測，并以Vc作為對照，按照公式算出其羥基自由基清除能力的相對大小，其羥基自由基清除能力在其一定濃度范圍內(nèi)，隨其濃度增大而增大[15]，運用微波輔助提取藍(lán)莓花青素時，其羥基自由基清除能力較強(qiáng)[16]。如周理紅的研究表明：藍(lán)莓花青素對·OH清除率有顯著提高作用，且藍(lán)莓花青素對·OH清除率越高，藍(lán)莓花青素抗氧化活性越強(qiáng)[16]。

3.2 對DPPH自由基清除能力

DPPH又稱1,1-二苯基-2-三硝基苯肼[5]，是一類穩(wěn)定性很強(qiáng)的以氮為中心的自由基，其作用是使脂質(zhì)過氧化鏈反應(yīng)終止[17]，用于評價抗氧化成分的體外抗氧化性。當(dāng)自由基清除劑存在時，其單電子與清除劑配對導(dǎo)致吸收力下降，使醇溶液由紫變淺，且變淺程度與其電子數(shù)量有一定量的關(guān)系，因此可用分光光度計進(jìn)行測定某物的抗氧化活性[17]。除使用分光光度法進(jìn)行檢測外，單體花青素活性檢測可使用液相圖譜與HPLC直接鑒定[18，19]；其清除能力在一定范圍內(nèi)隨其濃度增大而增大[15]，且有相關(guān)研究表明運用微波輔助提取藍(lán)莓花青素時，其DPPH自由基清除能力較強(qiáng)[16]。采用Vc和藍(lán)莓花青素同時對DPPH自由基清除結(jié)果顯示，藍(lán)莓花青素清除能力高于Vc[16]。

3.3 對ATBS+自由基清除能力

ATBS+又稱2,2-聯(lián)氨-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺鹽，當(dāng)某一物質(zhì)與其混合后，在734 nm波長下吸收度降低，則證明該物質(zhì)能夠清除自由基，具有自由基清除活性，屬于抗氧化劑。藍(lán)莓花青素提取物和Vc對ATBS+自由基都具有清除能力，且藍(lán)莓花青素對ATBS+自由基清除能力高于Vc[16]。

3.4 對超氧陰離子自由基清除能力

超氧陰離子與人體內(nèi)的羥基相結(jié)合時會產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)，該物質(zhì)能損害細(xì)胞DNA，使人體機(jī)能遭受破壞。藍(lán)莓花青素能夠抑制超氧陰離子的產(chǎn)生，并起到清除其活性的作用，從而使其不能與羥基結(jié)合。藍(lán)莓花青素對超氧陰離子自由基清除能力高于Vc[15]，用微波輔助提取藍(lán)莓花青素時，可增強(qiáng)其對超氧陰離子自由基清除能力[16]。

3.5 對Fe3+清除能力

Fe3+是Fe的最穩(wěn)定離子，具有較強(qiáng)氧化性。在藍(lán)莓花青素抗氧化活性研究里，與同濃度的Vc相比，其清除Fe3+的能力顯著高于Vc。在一定濃度范圍內(nèi)花青素含量增加，其對Fe3+的清除能力也會顯著提高[16]。

抗氧化活性的DPPH與超氧陰離子都與羥基有關(guān)，通過有效吸附或結(jié)合羥基，甚至與之反應(yīng)，從而引起不同程度的自由基清除能力的體現(xiàn)，因此從根本控制住羥基自由基的產(chǎn)生，就起到抗氧化活性的作用。

4 不同藍(lán)莓品種的花青素抗氧化特性分析

藍(lán)莓，灌木叢生，按其灌木大小分有矮叢藍(lán)莓、半高叢藍(lán)莓、高叢藍(lán)莓(南高叢藍(lán)莓與北高叢藍(lán)莓)、兔眼藍(lán)莓、紅豆藍(lán)莓與蔓藍(lán)莓。其中矮叢藍(lán)莓主要有美登(Blomidon)與芬蒂(Fundy)等；半高叢藍(lán)莓主要有北陸(Northland)、北藍(lán)(Northblue)與北村(Northcountry)等；高叢藍(lán)莓主要有南高叢藍(lán)莓的夏普藍(lán)(Sharpblue)、奧尼爾(O'Neal)與薄霧(Misty)等；北高叢藍(lán)莓的康維爾(Coville)、達(dá)柔(Darrow)與藍(lán)豐(Bluecrop)等品種。我國氣候復(fù)雜多樣且地形土壤多變，各地區(qū)適宜栽種的藍(lán)莓品種各不相同。不同藍(lán)莓品種其花青素抗氧化活性也存在差異性，且同一品種在不同的發(fā)育階段花青素抗氧化特性不同。

4.1 不同藍(lán)莓品種的花青素抗氧化特性分析

山東省煙臺市的海藍(lán)藍(lán)莓種植基地的珠寶及綠寶石等品種的花青素的DPPH自由基清除能力、Fe3+的清除能力與ATBS+自由基清除能力高于藍(lán)豐和萊格西[20]。湖北藍(lán)莓基地的布里吉塔、奧尼爾、薄霧、北陸、藍(lán)雨、格萊西與杰兔等品種，其花青素的DPPH清除能力都近似，且隨貯藏時間延伸清除力緩慢增強(qiáng)；布里吉塔和萊克西花青素的ATBS+自由基清除能力低于其他品種，且布里吉塔花青素的ATBS+自由基清除能力最低[21]。貴州省麻江縣藍(lán)莓基地的粉藍(lán)、巴爾德溫、園藍(lán)以及燦爛藍(lán)莓中燦爛的花青素抗氧化活性高于其他品種，花青素各清除能力較為穩(wěn)定的是巴爾德溫[22]。

以上3個地區(qū)的藍(lán)莓花青素抗氧化活性不同，其關(guān)鍵影響因素為品種和環(huán)境因子。目前我國藍(lán)莓主要種植區(qū)有膠東半島、長白山與大小興安嶺、云貴高原、長江中下游流域、南方等區(qū)域。因不同地區(qū)的氣候、地形、地質(zhì)、土壤pH值等條件不同，導(dǎo)致藍(lán)莓適應(yīng)性不同，藍(lán)莓中花青素性質(zhì)不同，最終影響到花青素的抗氧化活性不同。

4.2 藍(lán)莓不同生理成熟度的花青素抗氧化特性分析

新疆藍(lán)莓種植基地中，安娜藍(lán)莓作為高叢藍(lán)莓的代表，與兔眼藍(lán)莓中的巴爾德溫、巨藍(lán)以及園藍(lán)相比，安娜在各個果實發(fā)育期的花青素抗氧化活性高于其他3個品種。巨藍(lán)的花青素總體抗氧化活性較差，僅在果實轉(zhuǎn)向成熟期時花青素抗氧化活性才明顯增強(qiáng)[23]。藍(lán)莓的成熟度還影響著花青素含量的增長，進(jìn)而影響其抗氧化活性的強(qiáng)弱。云南藍(lán)莓種植區(qū)的奧尼爾和雙豐在不同成熟度采摘時，其花青苷含量與發(fā)育期呈“z”字型變化，即花青苷含量先逐漸上升，而后下降，接著回升至高于之前最高含量的狀態(tài)，由此推斷花青素抗氧化活性也會隨果實花青素發(fā)育狀態(tài)而改變[24]。

從果實的發(fā)育階段上分析，果實由最初的幼果到成熟甚至完熟的過程，其內(nèi)部的物質(zhì)變化包括糖分的增多、pH值由堿性至中性甚至酸性、蛋白物質(zhì)的生成以及一些揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生，以上內(nèi)含物都有助于其花青素抗氧化活性的增強(qiáng)。藍(lán)莓花青素的抗氧化活性最強(qiáng)時期在果實發(fā)育的成熟期和完熟期。另外，藍(lán)莓的成熟期主要在初夏，溫度有所上升但不影響花青素的穩(wěn)定性。因此建議人們多食用初夏成熟的藍(lán)莓，以便其花青素的作用與功效發(fā)揮到最大，從而實現(xiàn)提高水果的營養(yǎng)與保健功能。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

花青素的抗氧化活性作為研究抗氧化劑的理論基礎(chǔ)，備受人們關(guān)注，而富含花青素的藍(lán)莓成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科研研究的重點。藍(lán)莓花青素具有許多保健功能，如抗氧化、防衰老、抗癌、抗炎癥、預(yù)防糖尿病及其并發(fā)癥等，因此大量人員投入到藍(lán)莓花青素精深加工研究中。隨著該研究的相關(guān)進(jìn)展，人們也發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象，即不同藍(lán)莓品種的花青素成分也不同，其抗氧化活性不同，這將為藍(lán)莓花青素高效利用并開發(fā)不同用途產(chǎn)品提出突破口，有待學(xué)者們繼續(xù)深入研究。

5.2 展望

“小果果，大前景”，藍(lán)莓精深加工開發(fā)還處于初級階段，尤其是花青素在醫(yī)藥、保健及食品上的研究與開發(fā)仍處于初級階段。隨著人們物質(zhì)生活及素質(zhì)的提高，科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，藍(lán)莓花青素的開發(fā)前景廣闊。藍(lán)莓花青素能夠在未來成為治療癌癥等重大疾病的關(guān)鍵，將成為老弱婦孺保證基本營養(yǎng)與健康的重要來源之一，成為人們喜愛并常見的食品主要成分之一，以上都成為花青素開發(fā)運用的根本需求與動力，鼓舞并激勵著人們對其進(jìn)行研究與開發(fā)?；ㄇ嗨匾部砷_發(fā)為天然色素方面的產(chǎn)品，如關(guān)于彩妝、繪畫顏料與服裝扎染等產(chǎn)品，為打造藍(lán)莓新型產(chǎn)業(yè)鏈開辟新途徑。藍(lán)莓花青素及其他營養(yǎng)物質(zhì)的開發(fā)和應(yīng)用將引領(lǐng)種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在鞏固并完善產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的條件上，依托逐步提高的科學(xué)技術(shù)、科學(xué)產(chǎn)業(yè)布局與國家政府的支持與激勵政策，有望尋求并拓寬藍(lán)莓的銷售渠道與市場，營造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)銷運營一體化。積極扶持藍(lán)莓龍頭企業(yè)，鼓勵產(chǎn)品創(chuàng)新并培育藍(lán)莓新品種，利用基因工程進(jìn)行種質(zhì)資源創(chuàng)新，開發(fā)不同類型、不同功效的花青素創(chuàng)質(zhì)，豐富花青素種類與功能。大力發(fā)展藍(lán)莓相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如“藍(lán)莓田園采摘”帶動旅游業(yè)的發(fā)展等，將藍(lán)莓“小果果”發(fā)展成為集“農(nóng)業(yè)之精華”的現(xiàn)代化高效產(chǎn)業(yè)。