向 奕，劉林峰，劉 安，肖文軍

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

茶樹紫芽花青素研究進(jìn)展

向 奕，劉林峰，劉 安，肖文軍*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

花青素作為一種天然色素與抗氧化劑，在食品、醫(yī)療、保健等領(lǐng)域有著廣闊的開發(fā)利用前景。茶樹紫芽作為一種高花青素含量的特異性茶樹資源，其創(chuàng)新利用研究逐漸深入，特色紫芽茶樹品種的選育和高花青素茶葉產(chǎn)品的開發(fā)利用越來(lái)越受人們的關(guān)注。本文綜述了茶樹紫芽花青素的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、代謝途徑、提取工藝和功能作用等，以期為茶葉紫芽花青素的開發(fā)利用提供參考。

茶葉；紫芽；花青素

Key words：Tea, Purple Bud, Anthocyanin

花青素（Anthocyanin），又叫花色素，含有酸性和堿性基團(tuán)，屬于酚類化合物中的類黃酮物質(zhì)，以水溶性天然色素的形式廣泛存在于各種植物中。常見的花青素主要有6種，即天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、牽?；ㄉ?、芍藥色素以及錦葵色素[1-2]。在自然條件下，游離的花青素極少見，常常和單個(gè)或者多個(gè)葡萄糖、鼠李糖以及半乳糖等物質(zhì)結(jié)合形成糖苷鍵從而生成花色苷[3-4]。

茶樹紫芽作為一種高花青素含量的特異性茶樹資源，具有極高的開發(fā)利用價(jià)值。本文對(duì)茶葉紫芽花青素的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為茶葉紫芽花青素的開發(fā)利用提供參考。

1 結(jié)構(gòu)性質(zhì)

茶樹紫芽作為特異性茶樹資源，在地方茶樹有性品種中占有很大的比例。中國(guó)代表性品種主要有云南省農(nóng)科院茶葉研究所選育的“紫娟”、浙江省選育的“苔香紫”、福建的“紅芽佛手”等。在春季普通群體品種中，30%左右的芽葉呈現(xiàn)紅紫色，在夏季則有88.7%呈現(xiàn)不同程度的紅紫色，茶樹上的紅紫色芽葉較純綠色芽葉含有較多的茶多酚、兒茶素和黃酮類化合物，其中花青素含量高是它呈紅紫色的主要原因[5]。

常見的花青素主要有 6 種，即天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、牽?；ㄉ?、芍藥色素以及錦葵色素。茶葉中含有的花青素主要為飛燕草素、矢車菊素和天竺葵素；其中飛燕草素為紫色，矢車菊素為紫紅色，天竺葵素為紅色。另外茶葉中還有花白素及由兒茶素聚合形成的原花色素，酸性條件下這兩類物質(zhì)可以部分轉(zhuǎn)化為花青素?；ㄇ嗨仡愇镔|(zhì)的顏色隨pH的變化而變化，在酸性條件下呈紅色，中性或者弱堿性的條件下呈紫色，強(qiáng)堿性條件下呈藍(lán)色。茶葉細(xì)胞液呈弱酸性，當(dāng)茶葉的花青素含量較高時(shí)，茶葉呈現(xiàn)紅色、紫色、紫紅色[6]。

2 代謝途徑

花青素代謝途徑是植物花青素積累與器官著色的基礎(chǔ)。茶葉中花青素的代謝途徑屬于植物次生代謝途徑中的類黃酮途徑。類黃酮途徑，包括查爾酮、黃酮醇、花青素、兒茶素的合成。茶葉中花青素代謝途徑如圖1所示。茶樹花青素合成途徑中的部分結(jié)構(gòu)基因已經(jīng)基本得到分離與克隆，其編碼的酶的功能也已得到詮釋[7-10]。其中，苯丙氨酸脫氨酶（PAL）是聯(lián)系初生代謝與次生代謝的關(guān)鍵酶；查爾酮合成酶（CHS）與查爾酮異構(gòu)酶（CHI）是黃酮類物質(zhì)C環(huán)閉合形成（C6-C3-C6）結(jié)構(gòu)的決定性酶；F3H、F3’H、F3’5’H這三種酶，能夠分別催化黃烷酮C環(huán)的3位、B環(huán)的3’和5’位的羥基形成，從而生成3種二氫黃酮醇 ；二氫黃酮醇在DFR（二氫黃銅醇還原酶）、ANS（花青素合成酶）酶的進(jìn)一步催化還原作用下，生成茶葉中主要的3種花青素；其中無(wú)色花青素還原酶（LAR）能夠促使無(wú)色飛燕草素形成兒茶素，花青素還原酶（ANR）能夠促使飛燕草素形成表兒茶素[11-13]。

圖1 茶葉花青素生物合成途徑Fig.1 The anthocyanin biosynthetic pathway in tea

花青素的合成主要受到結(jié)構(gòu)基因與調(diào)控基因的控制，結(jié)構(gòu)基因控制花青素合成途徑中各種生物酶的合成，調(diào)控基因調(diào)控結(jié)構(gòu)基因的時(shí)空表達(dá)。相比于茶樹結(jié)構(gòu)基因的研究，相關(guān)調(diào)節(jié)基因的研究較少。陳林波等[14]利用cDNAAFLP技術(shù)研究了特異茶樹品種“紫娟”幼嫩葉片和成熟葉片的基因表達(dá)差異。在幼嫩葉片中獲得26個(gè)上調(diào)片段，成熟葉片中獲得33個(gè)上調(diào)片段，所獲得的片段包括轉(zhuǎn)錄因子、代謝相關(guān)蛋白、信號(hào)蛋白等，并指出這些基因可能參與了茶樹葉色的調(diào)控。王弘雪等[15]利用RACE技術(shù)，克隆了茶樹中的3個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子，分別命名為CsMYB4-5、CsMYB4-6和CsMYB4-7，并把相關(guān)基因轉(zhuǎn)化到擬南芥突變體做異源植物驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)化的擬南芥中發(fā)現(xiàn)花青素得到大量的積累。趙磊[16]從茶樹基因組中篩選出73條R2R3-MYB基因、49條bHLH基因和134條WD40基因。把篩選出的基因與擬南芥相關(guān)基因一起構(gòu)建進(jìn)化樹，進(jìn)化樹結(jié)構(gòu)顯示，R2R3-MYB5-1、R2R3-MYB5-2可能參與原花青素合成，R2R3-MYB7-1可能參與調(diào)控黃酮醇合成；bHLH2-1、bHLH2-2、bHLH24-1、bHLH24-2、bHLH24-3、bHLH24-4和bHLH24-5蛋白可能參與調(diào)控類黃酮合成途徑；CsWD40-1可能參與調(diào)控類黃酮的合成。馬春雷[17]通過(guò)基因芯片雜交和文庫(kù)篩選得到2個(gè)可能與花青素合成相關(guān)的MYB轉(zhuǎn)錄因子，分別命名為CsMYB1和CsMYB2，在GenBANK的登錄號(hào)分別為HQ660373和HQ660374。

3 提取工藝

茶樹紫芽花青素的提取方法主要包括微波萃取、水浴加熱萃取、超聲波輔助萃取等。研究的重點(diǎn)主要集中在酸與醇的濃度、提取時(shí)間、提取溫度、料液比、提取次數(shù)等提取參數(shù)的優(yōu)化上。王秋霜[18]等采用超聲波輔助酸性乙醇提取法，提取分離茶葉中的花青素物質(zhì)并通過(guò)單因素和正交分析法確定最佳的提取條件。研究結(jié)果表明，乙醇濃度為80%、酸濃度為0.6%、料液比1∶25、提取3次，可以獲得含量較高的花青素，提取率為378.25 mg/100g；李璐[19]等以酸性甲醇為提取溶劑，利用響應(yīng)面分析法對(duì)紫鵑花青素提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，紫鵑花青素提取的最佳工藝參數(shù)為：提取時(shí)間60.6 min，提取溫度30.5℃，料液比1∶41，在此工藝條件下花青素的提取率為5.091 mg/mL。

4 功能作用

紫芽茶葉的生理功能主要與其高花青素含量有關(guān)，花青素作為一種強(qiáng)自由基清除劑，具有抗氧化、降血糖、抗炎、降壓等多種保健功能。陳瓊等[20]通過(guò)構(gòu)建小鼠炎癥模型，證明茶樹紫色芽葉提取物具有顯著的抗炎作用；費(fèi)旭元等[21]以98%茶多酚為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)花青素比98%茶多酚具有更強(qiáng)的抗氧化能力及清除自由基的能力。云南省藥物研究所進(jìn)行動(dòng)物降壓實(shí)驗(yàn)表明，“紫鵑”茶的降壓能力優(yōu)于云南大葉種群體綠茶，其降壓幅度與持續(xù)時(shí)間都有顯著的提高。Rashid K等在花青素喂養(yǎng)的小鼠腦組織中檢測(cè)到花青素的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)肯尼亞紫芽茶中的花青素具有穿透血腦屏障及增強(qiáng)大腦抗氧化能力的作用。隨著紫芽茶的研究不斷深入，高花青素含量紫芽茶產(chǎn)品的開發(fā)利用不斷增加，其獨(dú)特的品質(zhì)和優(yōu)異的保健功能越來(lái)越得到人們的關(guān)注。

5 環(huán)境對(duì)茶樹紫芽花青素形成的影響

茶樹花青素的合成受多種環(huán)境因素刺激，光照是影響花青素形成的主要原因。光質(zhì)和光強(qiáng)均能影響茶樹芽葉花青素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的表達(dá)。光照強(qiáng)度增加，茶樹花青素代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的表達(dá)增強(qiáng)，花青素積累量增加，這也是夏季茶樹出現(xiàn)紫化顯現(xiàn)較多的原因。不同光質(zhì)對(duì)茶樹花青素積累的影響不同，紫外光是誘導(dǎo)植物花青素積累的最有效質(zhì)成分，對(duì)于花青素關(guān)鍵酶基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、ANR的表達(dá)均起著正調(diào)控的作用。藍(lán)光、紅光對(duì)于關(guān)鍵酶基因的表達(dá)調(diào)控模式不同，CHS、F3H、DFR是藍(lán)紫光誘導(dǎo)茶樹紫芽芽葉花青素合成的關(guān)鍵酶基因，而ANS是受紅橙光調(diào)控的關(guān)鍵酶基因，CHI、ANR對(duì)于兩種光的調(diào)控響應(yīng)不敏感[22]。

不同顏色膜覆蓋條件下，花青素的積累表現(xiàn)為黃色＞透明＞對(duì)照＞藍(lán)色＞紅色＞黑色[23]。適當(dāng)?shù)蜏靥幚泶龠M(jìn)花青素合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)，有利于茶樹芽葉中花青素的積累，溫度過(guò)低或者過(guò)高都會(huì)抑制茶樹花青素合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)，降低茶樹芽葉花青素的合成量?；ㄇ嗨氐男纬墒遣铇淇鼓嫔淼谋憩F(xiàn)之一，低溫、高溫、強(qiáng)光照、干旱等不利于茶樹正常生長(zhǎng)的條件均能誘導(dǎo)花青素的形成。

6 展望

花青素作為植物次生代謝的產(chǎn)物，參與多數(shù)生物學(xué)進(jìn)程且在應(yīng)對(duì)生物及非生物脅迫下具有積極意義?；ㄇ嗨刈鳛橐环N天然色素與抗氧化劑，在食品、醫(yī)療、保健等領(lǐng)域都有著廣闊的開發(fā)利用前景。隨著花青素的醫(yī)學(xué)保健功能逐漸被闡明，紫芽茶樹資源的創(chuàng)新利用研究也逐漸深入，特色紫芽茶樹品種的選育和高花青素茶葉產(chǎn)品的開發(fā)利用越來(lái)越受人們的關(guān)注。

近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，對(duì)植物花青素代謝途徑有了更深入的了解，從多種植物中克隆了參與花青素合成相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控基因，但花青素的合成代謝是個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前的研究還不足以揭示花青素代謝的全貌。目前主要是對(duì)少數(shù)模式植物的研究較為深入，而在果實(shí)、蔬菜、薯類、茶葉等經(jīng)濟(jì)作物中，只是對(duì)花青素合成相關(guān)酶進(jìn)行了分離和功能鑒定，對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)基因研究較多，調(diào)控基因研究比較欠缺。需要借助轉(zhuǎn)基因技術(shù)、第二代測(cè)序技術(shù)、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等新技術(shù)，進(jìn)一步鑒定花青素合成相關(guān)基因及其調(diào)控因子。在花青素合成代謝研究中尚有許多有待解決的問題，比如花青素的修飾、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累過(guò)程，合成途徑中各種轉(zhuǎn)錄因子的功能及其相互作用機(jī)制，植物體內(nèi)花青素的降解途徑等。

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Research Progress of Purple Bud Tea Anthocyanin

XIANG Yi，LIU Lin-Feng，LIU An，XIAO Wen-jun*

（Key Lab of Tea Science, Hunan Co-Innovation Center for Utilization of Botanical Functional Ingredients, Hunan Agriculture Unicersity, Changsha 410128, China）

Anthocyanin as a natural pigment and antioxidants, has a broad development and utilization prospects in food, medical treatment, health care and other fields. Tea Purple bud as a specific tea resources have high content of anthocyanin, its innovative use of research gradually in-depth, varieties of characteristics purple tea breeding and tea products of high anthocyanin development and utilization get more and more attention by the people. In this paper, anthocyanin were reviewed from the aspects of structure, function, extraction technology, metabolic pathway and so on, so as to provide reference for the development and utilization of purple bud tea anthocyanin.

S571.1

A

1009-525X（2017）01-11-14

2017-02-10

2017-02-16

向奕（1993-），男，湖南吉首人，在讀碩士研究生，研究方向：茶葉生物化學(xué)。

*通訊作者：肖文軍（1969-），男，湖南城步人，教授，主要從事植物功能成分的分離純化工程研究。Email:xiaowenjun88@sina.com