伍樹松 伍小松 伍應(yīng)松

花青素(Anthocyanin)，又稱花色苷，屬類黃酮類化合物，其基本的多酚環(huán)結(jié)構(gòu)為2-苯基-苯并毗喃陽離子[C6(A環(huán))-C3(C環(huán))-C6(B環(huán))構(gòu)型(見圖1),稱為花色素(Anthocyanidin)(Hou等，2003)?；ㄇ嗨貜V泛存在于有色蔬菜和水果之中，是構(gòu)成花瓣和果實(shí)顏色的主要色素之一（Takos等，2006），到目前為止，共發(fā)現(xiàn)在27個(gè)科73個(gè)屬的開花植物(被子植物)中有花青素的存在。其中花青素較高的有黑莓、藍(lán)莓、越橘、葡萄、紅莓、草莓、桑葚、黑豆、紅球甘藍(lán)、紫甘薯等（Wu等，2006）。自然條件下游離的花色素極少見，常與糖或有機(jī)酸結(jié)合，表1為六種主要的花色素結(jié)構(gòu)及其在植物的可食部分中分布的情況。原花青素（Proanthocyanidins，PC），也叫前花青素，是自然界中廣泛存在的一種多酚類聚合物，在熱酸性條件下可分解為花青素單體，研究證明它是當(dāng)今人類發(fā)現(xiàn)最有效的天然抗氧化劑，有報(bào)道指出其抗氧化能力是維生素E(VE)的50倍,維生素C(VC)的 20 倍(呂麗爽等，2001)。

花青素能迅速被機(jī)體吸收并在機(jī)體內(nèi)發(fā)揮生理功能，花青素還能通過一般藥物所不能通過的血腦屏障，直接保護(hù)大腦和神經(jīng)系統(tǒng)（Kalt等，2008）。花青素目前廣泛用于人的保健品，卻很少用于動(dòng)物飼料。本文就國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)花青素的生理功能，探討其大規(guī)模利用的可行性，以期為花青素應(yīng)用于動(dòng)物飼料提供參考。

圖1 花青素結(jié)構(gòu)

表1 幾種主要花色素在植物可食部分中的比例

1 花青素的主要生理功能

花青素具有抗氧化及清除自由基、抗腫瘤、抗突變、抗心血管疾病、改善肝功能等諸多生理功能（Hou等，2005；范龔健，2009），而抗氧化活性是其最重要的生理功能，研究指出，花青素的其他生理功能主要基于其抗氧化活性（Kondo等，1999）。因此，以下主要對(duì)花青素的抗氧化作用進(jìn)行闡述。

研究指出，活性氧會(huì)攻擊細(xì)胞和亞細(xì)胞膜系統(tǒng)的多烯脂肪酸而導(dǎo)致膜脂過氧化，膜系統(tǒng)的破壞會(huì)引起一系列的生理生化紊亂，且活性氧對(duì)一些生物功能性分子能造成直接破壞（Cho等，2004）。花青素具有很強(qiáng)的抗氧化作用，能清除植物細(xì)胞內(nèi)的氧自由基，從而緩解氧自由基的毒害，是一種很好的氧自由基清除劑和脂質(zhì)過氧化抑制劑（Neill等，2002）。表2為花青素抗氧化的相關(guān)研究報(bào)道。

從表2可以看出，花青素具有很強(qiáng)的抗氧化和清除自由基的作用，其抗氧化能力明顯強(qiáng)于VC、VE和其他多酚類抗氧化劑?；ㄇ嗨赝ㄟ^與蛋白質(zhì)結(jié)合，提高體內(nèi)抗氧化酶的活性達(dá)到抗氧化的作用。同時(shí)也能和金屬Cu2+等螯合，防止VC過氧化，再生VC，從而再生VE，花青素能與金屬離子螯合或形成花青素－金屬離子－VC復(fù)合物（Howard，2000）。此外，花青素還可以通過血腦屏障，保護(hù)大腦和神經(jīng)系統(tǒng)免受自由基的損傷，Kalt等(2008)在豬的飼料中添加藍(lán)莓粉，飼喂4周后，屠宰檢測(cè)眼、肝臟、大腦皮層和小腦等組織中是否含有花青素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在以上被檢測(cè)的組織中，均檢測(cè)出完整花青素的存在。Paul等(2009)也有類似報(bào)道。

表2 花青素的抗氧化及清除自由基作用

2 花青素對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響

花青素作為飼料添加劑添加于飼料中，起到的主要作用是抗炎、提高免疫力和促生長(zhǎng)作用，其基本原理可能跟花青素的抗氧化和清除自由基的功能有關(guān)。研究指出，花青素對(duì)由乙醇、酸、堿所引起的胃黏膜損傷及多種試驗(yàn)性胃潰瘍均有較好的保護(hù)作用，具有明顯的抗?jié)冏饔茫惣雁懙龋?009）。此外，花青素能有效興奮胃腸道，并促進(jìn)消化腺酶的分泌；促進(jìn)血紅蛋白、血清蛋白的合成，即具有抗貧血和改善蛋白代謝的作用，從而提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用效率(林榮海等，2009)。

2.1 提高生長(zhǎng)速度

國(guó)內(nèi)外有關(guān)花青素促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)的研究較少，但已有報(bào)道的研究表明，花青素對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)起著較好的促進(jìn)作用。江立方等(2005)從松針中提取前花青素，將其混合物添加于肉豬飼料中，與基礎(chǔ)日糧進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)添加前花青素混合物300 g/t能顯著提高肉豬的日增重(P＜0.05)，并降低料肉比。梁衛(wèi)花(2009)用添加有花青素添加劑的飼料飼喂肉雞，與飼喂基礎(chǔ)日糧的肉雞進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)花青素能促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng)，且二者之間差異為極顯著(P＜0.01)。林榮海等(2009)也有類似報(bào)道，且添加花青素組日增重高于添加抗生素組。

2.2 提高免疫力

Hou 等(2005)評(píng)價(jià)了五種花青素(Dp、Cy、Pn、Mv、Pg)在小鼠巨噬細(xì)胞中抑制環(huán)氧合酶－2（COX－2）表達(dá)的能力，發(fā)現(xiàn)Dp和Cy能顯著抑制由脂多糖（LPS）誘發(fā)的 COX－2 表達(dá)(P＜0.05)，但 Pn、Mv和 Pg卻不具有抑制能力。這說明花青素B環(huán)上的正二羥苯基結(jié)構(gòu)跟這種抑制能力有關(guān)。免疫印跡法分析表明Dp能抑制IkB－α蛋白的降解、CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白 δ(C/EBPδ)和p65蛋白的核轉(zhuǎn)錄和c－Jun蛋白的磷酸化。此外，Dp還能抑制絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）包括JNK、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）、p38激酶的活化，來防止LPS誘發(fā)的COX－2表達(dá)。說明LPS通過活化MAPK從而誘導(dǎo)COX－2表達(dá)，而Dp能阻礙MAPK介導(dǎo)的信號(hào)通路。這是首次對(duì)具有正二羥苯基結(jié)構(gòu)的花青素的抗炎分子機(jī)制做了闡述。

何穎輝等(2005)在研究櫻桃花青素苷對(duì)佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠免疫功能和炎癥因子的影響時(shí)指出，櫻桃花色苷對(duì)佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠模型的T淋巴細(xì)胞亞群和免疫功能有調(diào)節(jié)作用，并能顯著降低炎癥細(xì)胞因子IL－6水平，從而減輕模型大鼠的關(guān)節(jié)炎損傷。梁衛(wèi)花(2009)在研究從松針中提取出的原花青素對(duì)肉仔雞增重和免疫作用的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)飼喂添加花青素日糧組的T淋巴細(xì)胞總數(shù)極顯著增加(P＜0.01)，而且花青素能顯著增強(qiáng)白細(xì)胞的吞噬功能(P＜0.05)。張海暉等(2005)在研究蓮房原花青素對(duì)小鼠免疫功能的影響時(shí)，也有類似報(bào)道。以上結(jié)果均表明，花青素添加于動(dòng)物日糧中，能提高動(dòng)物的非特異性免疫能力，從而提高動(dòng)物健康水平。

3 花青素的提取工藝進(jìn)展

花青素能否大規(guī)模利用，關(guān)鍵在于其提取工藝。目前在國(guó)內(nèi)使用最多的是乙醇浸提法，近年來，國(guó)內(nèi)不少研究者對(duì)花青素的浸提參數(shù)進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)比較，并得出提取的最佳工藝參數(shù)，為花青素的提取提供了有效的參照。表3為不同植物花青素乙醇浸提法的最佳提取參數(shù)。

表3 花青素的浸提最佳工藝參數(shù)

從表3可以看出，提取的原材料不同，提取工藝的最佳參數(shù)也不同，這可能與各種植物中花青素的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。提取花青素的乙醇溶液濃度并不是越高越好，這主要因?yàn)樗鹬┩钢参锝M織細(xì)胞的作用，如果溶劑中水的含量過低，會(huì)導(dǎo)致花色素的滲出量降低，從而影響得率。一般來說，溶劑的用量越大，提取量越大，但是過高的料液比會(huì)造成溶劑的浪費(fèi)，并給后面的濃縮帶來困難。從理論上來看，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)速率愈快，花青素滲透、擴(kuò)散、溶解速度也愈快，因而提取率愈高；但花青素極易氧化，溫度越高，花青素的酚結(jié)構(gòu)被破壞的程度越大，活性成分損失就越多，而且高溫下固體原料本身會(huì)起化學(xué)變化，從而使雜質(zhì)過多?；ㄇ嗨氐慕釙r(shí)間需要把握恰當(dāng)，時(shí)間過短提取不完全，時(shí)間過長(zhǎng)則造成雜質(zhì)的增多和有效成分的損失。

花青素提取方法的改進(jìn)也是提高花青素提取效率的有效途徑。近年來不少研究者發(fā)現(xiàn)了許多新的提取方法，與傳統(tǒng)方法相比，其提取效率和純度均有很大提高。Lopes等(2007)采用一種活性黏土(tonsil terrana 580 FF)吸附法對(duì)甘藍(lán)中的花青素進(jìn)行了分離純化；與Amberlite柱層析XAD－7提取法相比，花青素的得率提高了大約21%。Corrales等(2008)采用不同的提取方式對(duì)葡萄中花青素的提取效率進(jìn)行了比較研究，發(fā)現(xiàn)相同條件下，高壓(600 MPa)輔助提取或超聲波輔助提取花青素等多酚類的效率可以比熱 (70℃)提取法提高近50%，且其產(chǎn)物的抗氧化活性約為熱浸提物的3倍。

4 花青素作為飼料添加劑的應(yīng)用前景

隨著我國(guó)生活水平的不斷提高，人們對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品的安全性日益看重，尤其近年屢次發(fā)生的違禁動(dòng)物飼料添加劑事件，使人們談肉色變。到目前為止，尚沒有花青素給動(dòng)物機(jī)體帶來有害影響或添加過量以至造成中毒的報(bào)道。由此可見，花青素作為飼料添加劑，不僅能提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，還是一類純天然、無殘留、無污染的綠色添加劑，此類飼料添加劑正是未來飼料行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。此外，由于花青素在植物果實(shí)的皮中含量最高，而大多數(shù)植物果實(shí)的皮（如紫甘薯、藍(lán)莓、茄子等）是不食用的，因此從果實(shí)的皮中提取花青素可以達(dá)到廢物利用。近期不少研究發(fā)現(xiàn)松針等來源廣泛的植物中也含有較高花青素，這為花青素的大規(guī)模使用提供了條件。如何進(jìn)一步拓展花青素的原料來源，找到花青素簡(jiǎn)單有效而成本低廉的提取方法將是決定花青素能否大規(guī)模使用的關(guān)鍵，筆者也將進(jìn)一步致力于此類研究。

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