新疆藥桑中花青素的研究進(jìn)展

趙永麗，蒲云峰，王麗玲，侯旭杰

（塔里木大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300）

藥桑，16 世紀(jì)從伊朗開(kāi)始傳入我國(guó)[1]，在植物分類(lèi)學(xué)上屬薔薇目?？粕俸谏７N[2]，是國(guó)內(nèi)唯一的花性染色體倍數(shù)為22 倍體的桑葚[3]，屬新疆地區(qū)特有資源，僅分布在阿克蘇、和田和喀什等地區(qū)[4]，特殊的地理位置、氣候關(guān)系使其形態(tài)上與其他地區(qū)的桑葚有明顯的差異，生物學(xué)特性發(fā)生變化，具有耐旱、耐寒等特點(diǎn)[5]，藥桑屬于藥食兩用桑樹(shù)種質(zhì)資源[6]，被用作食品和傳統(tǒng)藥物，維吾爾族人在扁桃腺炎、喉嚨腫痛時(shí)服用藥桑來(lái)消炎止痛[7]。目前，對(duì)于藥桑的研究主要集中在藥桑的傳統(tǒng)產(chǎn)地中國(guó)、伊朗、土耳其、印度和巴基斯坦等國(guó)家[8]。

藥桑中富含大量花青素，一是賦予桑葚鮮紅的顏色，二是對(duì)桑葚的生長(zhǎng)發(fā)育起促進(jìn)作用[9]?；ㄇ嗨貙儆陬?lèi)黃酮物質(zhì)，不僅具有良好生物活性，也是天然產(chǎn)生的水溶性著色劑，母核結(jié)構(gòu)是2 - 苯基苯并吡喃陽(yáng)離子，藥桑從結(jié)果到成熟顏色先由綠變紅，再到紫黑色，花青素含量上升[10]。當(dāng)前，人們對(duì)藥桑花色苷的研究正不斷加深并取得了很大的進(jìn)步，逐漸被廣泛應(yīng)用到食物、醫(yī)藥、化妝品行業(yè)中。

1 花青素提取工藝

1.1 傳統(tǒng)提取法

傳統(tǒng)提取法是花青素最普遍使用的提取方法，花青素屬極性化合物，利用“相似相溶”原理，在選擇提取溶劑時(shí)主要以極性大溶劑為主，如水、甲醇、乙醇等，試驗(yàn)操作中，存在提取時(shí)間較長(zhǎng)、提取效率較低、延長(zhǎng)花青素處于熱溶劑中的時(shí)間、易會(huì)發(fā)生降解、生理活性降低等缺點(diǎn)。

江巖等人[11]采用45%的乙醇提取花青素，含量為342.4±9.31 mg/100 g，而采用0.1% 鹽酸（HCl） 溶液和95%乙醇（C2H5OH） 的混合液進(jìn)行提取花青素，花青素得率僅為0.030 5%，提取效果降低[12]。李文娟等人[13]在（0.1 %HCl-C2H5OH 溶液） 1∶5，提取溫度40 ℃，提取時(shí)間1 h 的條件下提取的花青素產(chǎn)率最大，再用大孔吸附樹(shù)脂AB-8 型對(duì)粗提物進(jìn)行分離純化，色價(jià)提高了7 倍。周倩[14]在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，提取溫度25 ℃，提取時(shí)間6 h，提取pH 值6時(shí)，提取到的藥桑花青素色價(jià)最高。

1.2 超聲波輔助提取

超聲波輔助提取利用超聲輻射過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)和熱效應(yīng)等外場(chǎng)介入來(lái)增強(qiáng)物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)成分的擴(kuò)散，加速目標(biāo)成分溶解于提取溶劑中，促進(jìn)提取過(guò)程快速高效地進(jìn)行，試驗(yàn)操作中，超聲過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì)使提取液溫度上升，對(duì)熱敏性物質(zhì)提取時(shí)，易導(dǎo)致提取物降解或活性降低。楊松[15]采用超聲波輔助乙醇提取花青素，最佳提取條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)52.46%～55.93%，提取液料比1∶39.51 ～1∶42.43（g∶mL），提取時(shí)間27.77～32.23 min，提取溫度50.18～52.4 ℃，在上述條件下花青素提取率均能達(dá)到67%以上。

1.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是利用微波的穿透性，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)外同時(shí)加熱，由于物料中各成分對(duì)微波的吸收能力不同，使得內(nèi)部產(chǎn)生能量差，細(xì)胞破裂、成分流出，進(jìn)而在溶劑中充分溶解，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)成分的提取。由于其升溫速度快，較適合熱穩(wěn)定的活性成分提取，對(duì)熱敏性活性物質(zhì)易導(dǎo)致失活。王麗玲[16]采用微波輔助法提取藥?；ㄇ嗨卮_定了最佳的提取工藝條件為料液比1∶45，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，低火，提取4 min，在此工藝條件下提取藥桑紅色素2 次，提取率即可達(dá)97.9%，最終提取量為3.908 mg/g，而采用傳統(tǒng)溶劑法提取3 次得到提取率為94.8%，證實(shí)微波法是一種提取藥桑花青素良好的方法。

目前，針對(duì)藥桑的其他提取工藝相對(duì)較少，但桑葚有與藥桑類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，嘗試借鑒一些研究者的綠色、環(huán)保、提高穩(wěn)定的提取方法。例如，Guo N 等人[17]利用天然深層共晶溶劑結(jié)合高速均質(zhì)提取桑葚中的花青素，優(yōu)化后的提取量為6.05 mg/g，發(fā)現(xiàn)同酸化乙醇的提取效率相比，前者效率更佳。Mu?oz P 等人[18]采用冰醋酸和甲醇混合提取桑葚中的花青素，并用薄層色譜法進(jìn)行分離，得出加入冰醋酸對(duì)保持花青素在提取和儲(chǔ)存過(guò)程中的穩(wěn)定性具有功能性作用。Xie J 等人[19]利用β - 環(huán)糊精和羥丙基- β - 環(huán)糊精來(lái)提取桑葚中的花青素，二者提取效率相似，均高于水和乙醇水溶液，是一種安全的綠色提取溶劑。對(duì)藥桑中花青素的提取方法還很少，后期研究可借鑒天然深層共晶溶劑提取、β - 環(huán)糊精提取等方法，得出最適宜藥?；ㄇ嗨靥崛〉姆椒?。

2 花青素分離純化工藝

2.1 大孔樹(shù)脂吸附法

大孔吸附樹(shù)脂是基于樹(shù)脂的極性、孔徑、比表面積和極性等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化。樹(shù)脂對(duì)溶液中分子量大小不同的物質(zhì)進(jìn)行篩選吸附，吸附達(dá)飽和后，用適量超純水沖洗去除雜質(zhì)，再用酸性乙醇進(jìn)行洗脫，解析下來(lái)的即為目標(biāo)成分，從而達(dá)到純化目的。

趙麗萍等人[20]通過(guò)對(duì)AB-8 型、NKA 型2 種大孔樹(shù)脂分離純化藥桑花青素的效果比較，得出AB-8 型樹(shù)脂純化效果好，純化后花青素的總抗氧化能力是NKA 型樹(shù)脂純化后的14.1 倍。王麗玲[21]比較了5 種不同吸附劑對(duì)藥桑花青素的純化效果，同樣得出AB-8 型樹(shù)脂純化效果好，最佳條件為粗提液pH 值2.04，吸附流速1 mL/min，洗脫劑乙醇體積分?jǐn)?shù)95%，pH 值1，洗脫流速0.8 mL/min。楊松[15]比較了大孔樹(shù)脂純化和SPE 小柱純化藥?；ㄇ嗨卮痔嵛?，發(fā)現(xiàn)二者效果相似，再采用AB-8 型進(jìn)行純化，最佳條件為吸附溫度50 ℃，花青素粗提液pH 值6.0，洗脫液pH 值6.0，洗脫液體積分?jǐn)?shù)60%，純化后花青素色價(jià)是純化前的32 倍左右。

2.2 薄層色譜法

薄層色譜法是利用物質(zhì)中各成分對(duì)同一吸附劑不同的吸附能力進(jìn)行分離，將吸附劑在玻璃上涂一薄層，將待測(cè)物質(zhì)滴入薄層，在其流過(guò)吸附劑的過(guò)程中產(chǎn)生吸附、解析附、再吸附、再解析附，可同時(shí)分離出多個(gè)組分，分析成本低、操作簡(jiǎn)便，對(duì)待測(cè)物質(zhì)預(yù)處理要求較低。對(duì)于極性較大的花青素，選用活性較弱的吸附劑、極性較大的展開(kāi)劑進(jìn)行。缺點(diǎn)是不太適合對(duì)生物高分子的分離。李雪俐[22]采用薄層色譜法鑒別出藥?；ㄇ嗨刂惺杠?chē)菊素- 3- O- 葡萄糖苷含量為2.49 mg/g，矢車(chē)菊素- 3 - O- 蕓香糖苷含量為1.50 mg/g。

2.3 高速逆流色譜法

高速逆流色譜是利用不相溶的兩相溶劑體系在高速旋轉(zhuǎn)的螺旋管中建立一種特殊的單向性流體動(dòng)力，一相為固定相，另一相為流動(dòng)相，在兩相不斷混合接觸中，物質(zhì)成分會(huì)不斷地傳遞、交換和分配，在洗脫的過(guò)程中被先后洗脫出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)成分的分離。此方法對(duì)花青素粗提物可實(shí)現(xiàn)純化分離同步完成，另外，高速逆流色譜法的應(yīng)用不僅適用于花青素類(lèi)極性化合物，對(duì)非極性化合物也適用。楊玲等人[23]以甲基叔丁基醚- 正丁醇- 乙腈- 水-三氟乙酸（2∶2∶1∶5∶0.01，V/V） 為溶劑體系，高速逆流色譜法分離得到純度分別為99.24%，88.50%，99.90%和96.00%的4 個(gè)花色苷單體。經(jīng)紫外- 可見(jiàn)光譜、質(zhì)譜鑒定，藥桑中4 個(gè)花色苷單體分別為矢車(chē)菊- 3- O- 蕓香糖苷、天竺葵- 3 - O-蕓香糖苷、矢車(chē)菊- 3- O- 葡萄糖苷、天竺葵- 3-O- 葡萄糖苷。

2.4 超高效液相色譜技術(shù)

超高效液相色譜儀采用高壓輸液系統(tǒng)，將流動(dòng)相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)由于各成分通過(guò)色譜柱的時(shí)間不一樣，經(jīng)分離后進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，得到不同的峰信號(hào)，進(jìn)而對(duì)物質(zhì)成分分析。聯(lián)合其他方法共同檢測(cè)時(shí)，物質(zhì)分析更加準(zhǔn)確。汪荷澄[9]采用超高效液相色譜- 四極桿高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜法分析檢測(cè)藥桑得到其中含有錦葵色素、牽牛花色素、飛燕草色素、矢車(chē)菊素4 種花青素。汪巖等人[24]利用液相- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，測(cè)得花青素中至少含有5 個(gè)組分，并對(duì)其中4 個(gè)組分進(jìn)行分析，分別為飛燕草色素、矢車(chē)菊花色苷、芍藥花色苷及牽?；ㄉ?，一個(gè)組分未分析。陳虎[25]通過(guò)對(duì)黑果桑、白果桑、紅果桑的研究，得出以藥桑為代表的黑果桑中花青素含量最豐富，采用超高效液相聯(lián)用紫外和質(zhì)譜分析得到藥?；ㄇ嗨刂泻杠?chē)菊- 3 - O- 蕓香糖苷、矢車(chē)菊- 3- O- 葡萄糖苷、天竺葵- 3 - O-葡萄糖苷。

除上述方法外，對(duì)藥桑中花青素分離純化可采用其他方法。例如，Zhou X 等人[26]利用桑葚中矢車(chē)菊-3- O- 蕓香糖苷中存在鼠李糖苷鍵，純化時(shí)將鼠李糖苷酶加入到水相中，矢車(chē)菊- 3 - O- 葡萄糖苷的純度由40%提升到82%以上，并且鼠李糖苷酶可重復(fù)使用，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域高純桑葚花青素的生產(chǎn)和回收提供了一種高效、簡(jiǎn)單的途徑。Yao Chen 等人[27]采用柱層析和高速逆流色譜相結(jié)合的方法分離純化桑葚中花青素，利用核磁共振確定了其中含有的3種花青素單體分別為矢車(chē)菊- 3 - O- 蕓香糖苷、矢車(chē)菊- 3 - O - 葡萄糖苷、花翠素- 3 - O - 鼠李糖苷，這種結(jié)合使用的方法簡(jiǎn)單、低成本、高效，可大規(guī)模進(jìn)行分離純化。

3 花青素的藥理作用

藥桑在生長(zhǎng)過(guò)程中積累了豐富的花青素等類(lèi)黃酮類(lèi)成分，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和良好的藥理活性。藥?；ㄇ嗨鼐哂锌拱28]、抗腫瘤[29]、降低血糖[30]、降低血脂、降低血壓、減少氧自由基的產(chǎn)生、抗輻射保護(hù)、抗氧化活性[31]、抗病毒、保護(hù)肝臟[32]、美白[33]等功效。

楊松[15]探究了不同濃度花青素溶液對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑制效果，得出花青素對(duì)大腸桿菌有明顯的抑制效果，隨著花青素濃度的上升，抑菌圈也在不斷擴(kuò)大，對(duì)金黃色葡萄球菌沒(méi)有抑制效果。江巖[34]探究了不同濃度花青素溶液與果蠅壽命間的關(guān)系，隨著花青素濃度的上升，果蠅壽命呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，花青素通過(guò)增強(qiáng)果蠅體內(nèi)的抗氧化酶活性，達(dá)到延緩衰老的效果。Chen H等人[35]研究了黑桑和非黑桑中花青素的抑菌活性，黑桑葚抑菌活性強(qiáng)于非黑桑葚。花青素作為天然產(chǎn)物，尚未顯示出副作用，是作為藥物開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。

4 花青素的應(yīng)用

呂明珊等人[36]用鼠李糖乳桿菌和副干酪乳桿菌進(jìn)行藥桑酵素的制備，產(chǎn)品具有良好的抗氧化性，可以很好地滿足人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求。周倩[14]提取花青素后進(jìn)行藥皂、潤(rùn)唇膏的制備，潤(rùn)唇膏為固體膏狀，顏色較淺且均勻，涂抹后無(wú)顏色殘留，并且無(wú)異味，無(wú)香氣。藥皂用于清潔皮膚，并期望能夠發(fā)揮出花青素的抗氧化活性，從而達(dá)到護(hù)膚效果。古麗米熱·祖努納等人[37]以藥桑和葡萄為原料，進(jìn)行酒的釀制，后經(jīng)證實(shí)藥桑葡萄酒具有較好的體外降血脂活性。龔敏等人[38]以藥桑為原料，不添加任何色素、香精、防腐劑等成分，制備純天然固體飲料，沖調(diào)后色澤鮮艷，有藥桑獨(dú)特的香氣，甜酸適口。另外，藥桑罐頭、藥桑果汁、果酒、果醋、果醬也深受消費(fèi)者喜愛(ài)。

5 結(jié)語(yǔ)

花青素作為天然食品色素的運(yùn)用不斷擴(kuò)大，選擇綠色環(huán)保的提取、純化方法勢(shì)在必行?？偨Y(jié)了藥?；ㄇ嗨氐膸追N常用提取工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，以及不同分離純化方法來(lái)提高花青素的純度。綜上所述，對(duì)新疆藥桑中花青素的提取、分離純化的方法還有較大的改進(jìn)優(yōu)化空間，為更好地開(kāi)發(fā)利用新疆本地植物資源提供參考。