手機(jī)掃碼訪問本站
微信咨詢
花青素又稱“花色素”。一種水溶性的植物色素。從廣義上看，屬于黃酮類化合物。存在于液泡內(nèi)的細(xì)胞液中?；ㄇ嗨夭坏诨ㄖ?，亦含于根(如紅蘿卜)、葉(如紫蘇、紅葉)、果皮(如茄子、葡萄)及種皮(如黑豆)等部分中。花青素的種類甚多，但具有相同的基本骨架。各種花青素結(jié)構(gòu)差異就是B環(huán)的取代物，常根據(jù)最先分離得到它們的植物名稱來命名。
花青素的顏色因酸堿度不同而異，在酸性條件下呈紅色，在堿性條件下為藍(lán)色(至少在試管中是這樣)。辣椒的果皮、藏紅花的雌蕊等紅色為類胡蘿卜素，在酸或堿的作用下，不變色，因此可與花青素區(qū)別。花青素在植物中常以糖苷形式存在，叫花青(素)苷或花色(素)苷。花青素苷的形成似乎和植物組織中糖的積累有關(guān)，一些有利于某植物組織內(nèi)含糖量增加的環(huán)境因子(如強(qiáng)光照、低溫、干旱、缺氮、缺磷)，往往也有利于花青素苷的合成。
花青素廣泛存在于許多食物中，如： 紫薯、葡萄、桑葚、草莓、蔓越橘等，因其具有眾多生理活性備受各界的關(guān)注，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，已發(fā)現(xiàn)其擁有抗氧化、改善肝功能、預(yù)防心血管疾病、抗癌、抗炎和保護(hù)視力等多種生理作用。
花青素是目前為止所知曉的最有效的天然自由基清除劑，它清除自由基的能力明顯強(qiáng)于維生素C 和維生素E?；ㄇ嗨赝ㄟ^以下方面來減少機(jī)體內(nèi)的自由基產(chǎn)生，一是通過阻止與過氧根離子反應(yīng)；二是螯合機(jī)體內(nèi)某些特定的金屬離子，從而阻止羥基的產(chǎn)生；三是抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)如丙二醛的生成，研究發(fā)現(xiàn)，它抑制丙二醛的能力明顯強(qiáng)于另外兩種天然抗氧化劑白藜蘆醇和抗壞血酸；四是與膠原蛋白作用形成保護(hù)屏障，隔離組織與外界自由基的接觸。
對(duì)各種莓中花色苷的抗氧化能力進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)紅莓中花青素清除自由基的能力最強(qiáng)。紫甘薯中含有豐富的花青素，給患高脂癥的SD 雄性大鼠飼喂甘薯，結(jié)果顯示飼喂甘薯能夠顯著降低高脂大鼠中脂肪含量，同時(shí)還能減弱肝臟的氧化應(yīng)激。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，花青素是一類多羥基物質(zhì)，鄰位上的羥基是決定其抗氧化能力強(qiáng)弱的關(guān)鍵部位，一旦該部位發(fā)生糖基化或酰基化，其抗氧化能力就會(huì)受到影響。給大鼠灌以紫薯中?；幕ㄉ蘸?，發(fā)現(xiàn)其抗氧化能力明顯得到提高。
研究發(fā)現(xiàn)，紫薯中的花青素對(duì)肝損傷具有較好的修復(fù)功效。用它治療患糖尿病大鼠，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組大鼠中肝臟脂肪變性明顯減弱，血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性均比模型組有所下降，這兩種酶水平的高低可以直接反映出機(jī)體中肝受損的程度，說明花青素在一定程度上能修復(fù)肝損傷。
從信號(hào)通路方面解釋了花青素保護(hù)肝的作用機(jī)制，即花青素通過激活A(yù)kt 和ERK1 /2 /Nrf2信號(hào)通路，清除機(jī)體內(nèi)過多的活性氧，并調(diào)節(jié)抗氧化酶中的血紅素氧化酶活性，最終達(dá)到護(hù)肝效果。從紫薯中提取花青素進(jìn)行了小鼠急性乙醇性肝損傷實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)花青素對(duì)肝臟具有較好的保護(hù)作用。除紫甘薯外，藍(lán)莓中花青素也對(duì)由四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷具有保護(hù)作用。
心血管疾病是威脅人類健康的主要?dú)⑹种?，近年來?dòng)脈硬化在我國的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，而低密度脂蛋白的氧化和血小板的聚集是引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的主因。動(dòng)脈硬化的發(fā)生往往會(huì)誘發(fā)相應(yīng)器官受損或?qū)е录膊〉陌l(fā)生，主要以冠心病、心絞痛和腦栓塞最為常見和嚴(yán)重。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均表明，蔓越莓中花色苷可以抑制低密度脂蛋白氧化、血小板聚集和粘附，通過阻止平滑肌細(xì)胞增生和內(nèi)移吞噬脂質(zhì)減少泡沫細(xì)胞的形成，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化的效果；還可通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖降低粥樣硬化發(fā)生的概率。
法國人日常攝取的食物中富含高飽和脂肪酸，但他們的冠心病、高血壓發(fā)病率不高，調(diào)查發(fā)現(xiàn)這與法國人愛喝葡萄酒有著密切關(guān)系，因?yàn)槠咸哑ぶ懈缓ㄇ嗨?，能夠減少低密度脂蛋白在機(jī)體內(nèi)的蓄積，通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞及控制平滑肌收縮的細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)通路來預(yù)防“三高”。
另外動(dòng)物試驗(yàn)也得到類似的結(jié)論，給患糖尿病的大鼠飼喂不同劑量的紫薯，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)大鼠血清中總膽固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白膽固醇含量明顯降低。通過體外實(shí)驗(yàn)研究了紫甘薯花青素對(duì)3T3-L1 脂肪細(xì)胞的作用，結(jié)果表明它可抑制脂肪的形成并能幫助機(jī)體分解多余的脂肪，達(dá)到降脂效果
癌癥是人類健康的“第二”大殺手，而目前治療癌癥的方法主要依靠手術(shù)和物理化學(xué)方法，但患者在接受物理化學(xué)治療時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多不良反應(yīng)。因此，開發(fā)新的、天然的、無副作用的抗癌藥物成為醫(yī)學(xué)界亟需研究的重大課題?，F(xiàn)在已有許多研究證實(shí)花青素具有抗癌作用。如：紫薯中的花青素能抑制宮頸癌細(xì)胞和肝癌HepG( 2) 細(xì)胞增殖；蔓越橘汁中花青素對(duì)結(jié)癌細(xì)胞的增殖擴(kuò)散具有較好的抑制效果；草莓中的花青素對(duì)乳腺癌也能起到一定防治作用，能夠通過抑制癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移最終引發(fā)乳腺癌細(xì)胞凋亡；還有報(bào)道，花青素對(duì)食道癌、結(jié)腸癌、皮膚癌、肺癌也有預(yù)防和治療的功效。
目前，關(guān)于花青素抗癌的作用機(jī)制有下幾種推測(cè)。一是，在轉(zhuǎn)錄時(shí)，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的基因表達(dá)和信號(hào)途徑，促進(jìn)癌細(xì)胞向凋亡進(jìn)化；二是，在癌細(xì)胞進(jìn)行分裂時(shí)，降低其周期蛋白和周期依賴激酶的表達(dá)量，減緩癌細(xì)胞無限增殖的進(jìn)程并使其分化；三是，破壞表皮生長因子受體與癌細(xì)胞膜的配體結(jié)合，減少它的高通表達(dá)量，防止癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和侵襲周邊器官；四是，不給予癌細(xì)胞所營養(yǎng)基質(zhì)，使其長時(shí)間處于一種“饑餓”狀態(tài)，漸會(huì)因缺乏“食物”被餓死。目前花青素抗癌作用的研究還處于初級(jí)階段，但因其獨(dú)特的生物活性引起學(xué)者的極大興趣，這將是一個(gè)很有潛力的研究方向。
5. 抗炎抗感染作用
花青素具有抗炎抗感染的作用。利用黑莓中花青素來治療卡拉膠誘導(dǎo)大鼠的急性肺炎，結(jié)果表明，它能幫助機(jī)體下調(diào)炎癥因子的表達(dá)，減少炎癥物質(zhì)滲出及中性粒細(xì)胞劇增，實(shí)現(xiàn)抗炎效果。從酸櫻桃分離出花青素，探索了其對(duì)大鼠炎癥引起的疼痛行為的影響，實(shí)驗(yàn)顯示，酸櫻桃中花青素可以減輕實(shí)驗(yàn)大鼠的炎癥性
疼痛。另有報(bào)道蔓越橘可以抑制腸道中大腸桿菌的附著，對(duì)幽門螺旋桿菌也較好的抑制作用，還有益于人體清除口腔內(nèi)的有害細(xì)菌。目前，關(guān)于花青素抗炎作用機(jī)制有兩種解釋，一種是通過PPARγ 減弱THP-1 細(xì)胞在炎癥反應(yīng)過程中的負(fù)作用實(shí)現(xiàn)；另一種是通過激活NF-κB和MAPK 的表達(dá)從而表現(xiàn)出極強(qiáng)的抗炎作用。
在臨床上治療感染的藥物主要為抗生素類，常見有克拉霉素、甲硝唑、阿莫西林和四環(huán)素等，長期使用此類藥物會(huì)增強(qiáng)菌株的耐藥性，因此充分發(fā)揮花青素抗炎抗感染作用，將是醫(yī)學(xué)工作者的一個(gè)重要研究課題。
聯(lián)合國糧農(nóng)組織把富含花青素的藍(lán)莓列為“人類五大健康食品之一”，并因其擁有活化視網(wǎng)膜的作用，被譽(yù)為“飛行員的早餐”，說明它在改善視力有著非比尋常的效果。目前有關(guān)花青素保護(hù)視力的報(bào)道越來越多，對(duì)其能改善近視的作用機(jī)制成為研究花青素的一大熱點(diǎn)。
研究發(fā)現(xiàn)，花青素可以啟動(dòng)視網(wǎng)膜酶，幫助機(jī)體激活和提高視紫紅質(zhì)的再生能力，使夜間作業(yè)人員能夠盡快適應(yīng)黑暗環(huán)境。花青素具有保護(hù)視力的作用，這與其擁有強(qiáng)抗氧化能力有著密切關(guān)系，它能加快微血管循環(huán)減輕眼睛受自由基的攻擊。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)花青素可讓各類視網(wǎng)膜細(xì)胞逃脫脫氧化應(yīng)激的“毒害”，起到保護(hù)視力的效果。
花青素的合成通過一系列的酶促反應(yīng)完成，并借助不同的官能團(tuán)如羥基、糖基、甲基和?；岣咦陨淼姆€(wěn)定性。苯丙氨酸是花青素代謝途徑的起始物質(zhì)，并在苯丙氨酸酶、查爾酮合成酶、查爾酮異構(gòu)酶、黃烷酮-3'-羥化酶、二氫黃酮醇-4-還原酶等相關(guān)酶的催化作用下，經(jīng)過苯基丙酸類合成和類黃酮生合成兩條途徑形成穩(wěn)定的花青素，花青素生物合成途徑見圖：
查爾酮合成酶( CHS) 是花青素合成的第一個(gè)關(guān)鍵酶，研究人員最早在苔蘚植物中發(fā)現(xiàn)該基因，目前學(xué)者從許多植物中如高粱、金魚草和玉米等中克隆出這種酶，并通過基因工程手段對(duì)其進(jìn)行修飾而改造植物的多樣性，并使其呈現(xiàn)不同的顏色。查爾酮異構(gòu)酶( CHI) 是一種分子質(zhì)量相對(duì)較小的蛋白質(zhì)，最早在豌豆中克隆到該酶的編碼基因，后陸續(xù)在許多常見植物中也分離到查爾酮異構(gòu)酶，CHI 基因缺失或突變會(huì)引起植物從原色變?yōu)榱硪环N顏色，如通過改變洋蔥中CHI 基因，使洋蔥由紅色變成了黃色。
黃烷酮-3'-羥化酶是一個(gè)分子質(zhì)量為42 kDa 的單體蛋白，它最先是在金魚草中克隆得到，目前從玉米、矮牽牛、擬南芥等許多植物中均克隆到相應(yīng)的基因，該酶在花青素合成調(diào)節(jié)中起著重要作用。二氫黃酮醇-4-還原酶是影響植物呈色及果實(shí)多樣性的關(guān)鍵酶，與其結(jié)合的底物具有特異性，針對(duì)該酶編碼基因的改造和修飾研究較多，如通過改造該酶和查爾酮合成酶并一起導(dǎo)入藍(lán)豬耳，最終獲得白花豬。
花青素合成酶的作用是將無色的花青素轉(zhuǎn)變?yōu)槌噬幕ㄇ嗨?，花青素合成途徑中第一個(gè)顯色化學(xué)物在此階段形成，一旦花青素合成酶的活性受到抑制，或表達(dá)它的基因缺失，就會(huì)引起花色的變化。合成途徑最后借助類黃酮－糖基轉(zhuǎn)移酶將呈色的花青素轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的花青素苷。
[1] 中國中學(xué)教學(xué)百科全書·生物卷
[2] 崔建, 李曉巖. 花青素抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展< span class=[J]. 食品科學(xué), 2014 (13): 310-315.
[3] 徐春明, 龐高陽, 李婷. 花青素的生理活性研究進(jìn)展[J]. 中國食品添加劑, 2013 (3): 205-210.
[4] 鐘蘭蘭, 屠迪, 楊亞, 等. 花青素生理功能研究進(jìn)展及其應(yīng)用前景[D]. , 2013.