辛 宇，孫敬蒙,2，張煒煜,*

（1.長春中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，吉林長春 130117；2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院，吉林長春 130021）

花青素（anthocyanidin）又稱花色素，廣泛存在于植物中，是一種天然的水溶性色素。因其在不同的pH 條件下呈不同的顏色，是植物花和果實中具有豐富色彩的主要呈色物質(zhì)?；ㄇ嗨貫辄S酮類多酚化合物，由于其結(jié)構(gòu)（圖1）帶有正電，呈離子型，不同于其他黃酮類化合物?；ㄇ嗨匾蚱浣Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，故游離態(tài)的花青素較少見，多與1 個或多個糖類如葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等在3、5、7 位通過糖苷鍵取代，形成花色苷而增加其穩(wěn)定性，以3 位取代的花色苷最為常見。故在測定總的花青素含量時，常以矢車菊色素-3-O-葡萄糖苷的含量代表總花青素的含量[1]。目前，已在27 個科、72 個屬的植物中發(fā)現(xiàn)500 多種花色苷。其中天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ睾湾\葵色素6 種花青素作為花色苷最為常見的苷元（表1），尤以矢車菊色素在植物中分布最廣?；ㄉ盏目寡趸芰θQ于吡喃環(huán)，決定給予質(zhì)子以及轉(zhuǎn)移電子的能力。吡喃環(huán)周圍的羥基的數(shù)量和位置也對抗氧化活性起著關(guān)鍵作用。花色苷的糖基化B 環(huán)結(jié)構(gòu)有助于提高抗氧化活性，其中鄰位羥基化和甲氧基化大大提高了抗氧化活性[2]?；ㄇ嗨刈鳛橐环N天然食用色素，營養(yǎng)價值高、安全無毒、資源豐富，具有多種生理活性，在食品、化妝、醫(yī)藥等方面有巨大的應(yīng)用潛力。本文簡述了花青素提取純化工藝及其穩(wěn)定化措施，總結(jié)近年來花青素在生理活性和制劑方面的研究進(jìn)展，以期為花青素的深入研究和醫(yī)療保健食品的開發(fā)提供參考。

圖1 花青素基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic structure of anthocyanins

表1 6 種常見花青素Table 1 Six kinds of common anthocyanins

1 花青素提取分離方法

花青素在植物中的生物合成主要是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，屬于次生代謝產(chǎn)物黃酮類的分支途徑?；ㄇ嗨赜杀奖彼峤?jīng)類黃酮代謝的初始反應(yīng)合成4-香豆酰輔酶A，4-香豆酰輔酶A 和丙二酰輔酶A 經(jīng)類黃酮代謝的重要反應(yīng)合成黃烷酮和二氫黃酮醇，黃烷酮和二氫黃酮醇再由還原酶、合成酶等形成花青素-3-葡萄糖苷，再經(jīng)酶進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾形成各種花色苷，存儲于液泡中[3?7]。因其合成途徑復(fù)雜，多采用植物提取獲得。常見的提取方法有浸提法、加壓溶劑提取法、酶解法、超聲波提取法、微波提取法、雙水相萃取法、高壓脈沖電場法、亞臨界水和超臨界流體提取法等；純化方法有大孔樹脂吸附法、柱層析法、膜分離法、電泳法、結(jié)晶法、高效液相色譜法、高速逆流色譜法等。由于花青素在溫度、光照、pH、金屬粒子等外在因素條件下不穩(wěn)定，故常采用超聲波提取法進(jìn)行提取，大孔樹脂吸附法進(jìn)行純化，但花青素純度往往不高。由于花青素不同苷元之間的結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致不同方法的提取率很難比較[8?10]。如Hong 等[11]以無花果果皮為原料，比較熱提取法、超聲波提取法和微波提取法，得出超聲提取是花青素得率最高的方法。Yuan 等[12]采用冷凍-超聲-解凍聯(lián)用技術(shù)提取藍(lán)莓越桔中的花色苷，與超聲提取和凍融提取相比，冷凍-超聲-解凍聯(lián)用技術(shù)可以快速有效地提取花青素并保持其抗氧化能力。

2 花青素生物活性

花青素具有抗氧化、抗衰老、清除自由基、抗炎、抑菌、預(yù)防肥胖、心血管保護(hù)、降血糖、改善視力、提高認(rèn)知能力、預(yù)防老年癡呆、預(yù)防癌癥等活性作用[13]。近年來，還發(fā)現(xiàn)花青素其他的生理活性，如降低DNA 損傷、DNA 斷裂和細(xì)胞內(nèi)活性氧種類[14]；減輕青少年抑郁癥狀[15]；對睪丸有靶向作用[16]等?；ㄇ嗨鼐哂悬S素陽離子（AH+）結(jié)構(gòu)的酸性色素，基于此結(jié)構(gòu)充當(dāng)氫原子供體或單電子轉(zhuǎn)移的機(jī)理，從而清除自由基和降低氧化應(yīng)激來防止或抑制氧化。花青素的大部分功能特性都可以此來解釋。

2.1 抗氧化

花青素因其特有結(jié)構(gòu)，在體內(nèi)外都能清除多種氧自由基，增加細(xì)胞對氧自由基的吸收、增強(qiáng)一些天然抗氧化酶活性，從而發(fā)揮抗氧化作用。Wang 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，無刺黑莓、藍(lán)莓、蔓越莓、樹莓和草莓果汁中的花青素對超氧陰離子自由基、過氧化氫、羥自由基和單線態(tài)氧均具有較強(qiáng)的抗氧化活性。有研究表明，花青素是強(qiáng)效的抗氧化劑和自由基清除劑，其抗氧化活性是維生素E 的50 倍，是維生素C 的20 倍；生物利用度高，對人體的生物有效性可達(dá)100%，攝入后20 min 即可進(jìn)入血液循環(huán)[18]。González 等[19]在培養(yǎng)基中用藍(lán)莓花青素提取物處理秀麗隱桿線蟲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)花青素具有調(diào)節(jié)活性氧生成和抵抗熱誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的能力。其提高抗逆性的效果可能不僅是由于其抗氧化能力和直接清除自由基的活性，還可能調(diào)控胰島素/IGF-1 信號通路途徑下游的轉(zhuǎn)錄因子DAF-16 和HSF-1 而提高線蟲熱應(yīng)激抗性。但花青素抗氧化活性相關(guān)的機(jī)制還沒有很好地建立起來，需要進(jìn)一步研究花青素在生物體中的生物效應(yīng)背后的機(jī)制。

2.2 抗炎

花青素能夠抑制促炎細(xì)胞因子和小膠質(zhì)細(xì)胞活化而具有抗炎活性。Guo 等[20]實驗發(fā)現(xiàn)對數(shù)校正血漿白細(xì)胞介素-10 水平與花青素劑量增加呈負(fù)相關(guān)（F=2.738，P=0.025）。同樣，8-異前列腺素F2α水平隨花青素劑量的增加而降低（F=3.513，P=0.009）。表明花青素通過上調(diào)白細(xì)胞介素-10 的表達(dá)，減弱腫瘤壞死因子-α和白細(xì)胞介素-6 的過度表達(dá)，從而抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化和幾種促炎細(xì)胞因子。Kaewmool等[21]觀察發(fā)現(xiàn)花青素-3-O-葡萄糖苷（C3G）能夠顯著抑制脂多糖激活的小膠質(zhì)細(xì)胞活化和神經(jīng)毒性介質(zhì)的產(chǎn)生，包括一氧化氮、前列腺素E2 和促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β和白細(xì)胞介素-6。此外，C3G 通過抑制核因子（NF-κB）和p38MAP激酶信號通路下調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、環(huán)氧合酶-2和促炎細(xì)胞因子的基因表達(dá)。表明C3G 具有抗炎活性和抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化的生理活性。Rehman 等[22]研究發(fā)現(xiàn)花青素通過抑制D-半乳糖處理大鼠海馬和皮層中的p-NF-κB、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和腫瘤壞死因子-α等多種炎癥標(biāo)志物，從而抑制活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)炎癥。花青素抗炎機(jī)制研究較為透徹，涉及脂質(zhì)過氧化、酶抑制劑、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子物質(zhì)等。因此，花青素作為一種天然的抗神經(jīng)炎劑，可成為治療和預(yù)防與小膠質(zhì)細(xì)胞激活相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病替代藥物而應(yīng)用于臨床。

2.3 抑菌

花青素能夠破壞細(xì)菌細(xì)胞膜使細(xì)菌內(nèi)容物滲漏而殺死細(xì)菌，對于細(xì)菌有很好的抑制作用[23]。Zhou 等[24]用藍(lán)莓花青素處理細(xì)菌2 h 后，核酸漏出量和蛋白質(zhì)釋放量顯著增加（P<0.01），作用12 h后，細(xì)菌數(shù)量從6 個對數(shù)菌落形成單位（CFU）降至10 CFU 以下。說明花青素通過破壞食源性致病菌細(xì)胞膜，抑制食源性致病菌的生長。Sun 等[25]將食源性病原菌經(jīng)花青素處理2 h 后，發(fā)現(xiàn)隨著花青素濃度的增加，單核細(xì)胞增生李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌、腸炎葡萄球菌、副溶血性弧菌的甲殼素產(chǎn)量分別下降55%、71%、67%和79%。這表明花青素不僅對細(xì)胞膜有破壞作用，還能減少病原菌TCA 循環(huán)，從而減少能量傳遞，抑制了它們的生長和繁殖?；ㄇ嗨乜勺鳛樘烊环栏瘎┯糜陬A(yù)防和控制食源性致病菌，在食品安全領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前的研究只能證明花青素具有顯著的抗菌活性，破壞細(xì)胞膜，減少TCA 循環(huán)和病原體的生物合成，導(dǎo)致細(xì)菌分解和最終死亡。還需要進(jìn)一步的工作來闡明花青素如何在體內(nèi)介導(dǎo)病原體。

2.4 預(yù)防肥胖

肥胖是目前人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，過度肥胖會引起各種疾病?；ㄇ嗨赝ㄟ^調(diào)節(jié)脂肪生成和食物攝入相關(guān)的多條途徑，來控制脂肪的合成。Lim 等[26]發(fā)現(xiàn)矢車菊素-3-O-半乳糖苷顯著減少食物攝入和白色脂肪組織的重量，包括附睪脂肪、腹膜后脂肪、腸系膜脂肪和腹股溝脂肪。PCR 分析顯示，矢車菊素-3-O-半乳糖苷通過降低CCAAT 轉(zhuǎn)錄因子或增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α、過氧化物酶體增殖物激活受體γ、甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c、過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活物-1α、乙酰輔酶a 羧化酶1、ATP-檸檬酸裂解酶、脂肪酸合酶和脂肪細(xì)胞蛋白2mRNA 的表達(dá)來抑制脂肪生成。Hiles 等[27]研究結(jié)果顯示在高溫條件下長時間中等強(qiáng)度運(yùn)動中，攝入600 mg 新西蘭黑加侖花青素提取物7 d 可增加脂肪氧化，而不影響心肺或體溫調(diào)節(jié)變量?；ㄇ嗨乜梢陨险{(diào)巨噬細(xì)胞中ABCA1 的表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中膽固醇向載脂蛋白A-1 轉(zhuǎn)移，生成高密度脂蛋白，從而清除組織內(nèi)多余的膽固醇。Xu 等[28]研究表明，補(bǔ)充0～320 mg/d花青素，持續(xù)12 周，可劑量-效應(yīng)方式提高血脂異常人群的膽固醇流出能力。補(bǔ)充花青素80～320 mg/d可提高血清高密度脂蛋白膽固醇水平和高密度脂蛋白誘導(dǎo)的膽固醇流出能力。Kim 等[29]發(fā)現(xiàn)在脂肪形成中期，花青素提取物顯著降低甘油三酯含量和過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）蛋白的表達(dá)，并隨著甘油三酯水平和甘油三酯/高密度脂蛋白膽固醇比值的提高而減少體重增加?；ㄇ嗨靥崛∥锟梢种?T3-L1 細(xì)胞成脂過程中PPARγ的表達(dá)。從而調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞中的甘油三酯穩(wěn)態(tài)，保護(hù)其他組織免受甘油三酯積聚和胰島素抵抗的影響。因此，花青素可作為一種抗肥胖劑使用，有助于控制甘油三酯水平和甘油三酯與高密度脂蛋白膽固醇的比率，并減輕人類的肥胖癥，對肝臟脂肪變性的病理功能障礙有保護(hù)作用。但還需要進(jìn)一步研究與這些減肥活動相關(guān)的機(jī)制和更廣泛的劑量范圍，以尋找有效和安全的劑量，擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫并建立準(zhǔn)確的曲線模型。

2.5 心血管保護(hù)

花青素作為功能食品替代藥物，有益于維持或改善心血管健康。Okamoto 等[30]研究發(fā)現(xiàn)短期攝入新西蘭黑加侖花青素提取物可以降低老年人的中心動脈僵硬和中心血壓。Syeda 等[31]研究顯示花青素能抑制氨基末端激酶活化為c-jun 氨基末端激酶，并上調(diào)B 細(xì)胞淋巴瘤2 水平，從而誘導(dǎo)心肌對缺血損傷產(chǎn)生抵抗?；ㄇ嗨赝ㄟ^酶抑制（α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶），增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4 膜轉(zhuǎn)運(yùn)，提高胰島素敏感性，保護(hù)β細(xì)胞（抗凋亡作用）以及改善葡萄糖代謝等途徑改善胰島素抵抗和葡萄糖耐量。Aboonabi等[32]研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充4 周的花青素（每天2 次，1 次320 mg），可顯著降低心臟代謝危險因素。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)花青素可通過減少炎癥生物標(biāo)記物，顯著降低ADP 刺激的血小板中抗CD62p（P-選擇素）表達(dá)所表現(xiàn)的血小板活化相關(guān)構(gòu)象變化，減輕血小板的活化和聚集。這些結(jié)果支持花青素通過改善心臟代謝危險因素和降低蛋氨酸人群的血栓形成而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用的假說，并為研究心肌梗死損傷保護(hù)心肌的分子機(jī)制提供了重要的啟示。考慮到這些結(jié)果，通過減少氧化應(yīng)激和打破ROS/p-JNK/Bcl-2 之間的這種惡性聯(lián)系，花青素可能作為p-JNK 抑制劑用于心肌梗死損傷和其他疾病。

2.6 降血糖

2 型糖尿病占糖尿病患者90%以上，且有發(fā)病年齡由中年下降至青少年的趨勢。花青素可作為功能性食品或藥物用于預(yù)防與治療2 型糖尿病。Rocha 等[33]研究發(fā)現(xiàn)每天補(bǔ)充藍(lán)莓花青素提取物或粉末（分別為9.1～9.8 mg 花青素）8～12 周，對2 型糖尿病患者有良好的血糖控制效果。Barik 等[34]發(fā)現(xiàn)黑加侖中的花青素通過抑制α-葡萄糖苷酶來調(diào)節(jié)餐后高血糖，其他酚類化合物調(diào)節(jié)唾液α-淀粉酶、葡萄糖攝取和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這些共同降低了發(fā)生2 型糖尿病的相關(guān)風(fēng)險。Chen 等[35]發(fā)現(xiàn)黑豆種皮花青素提取物能顯著減輕糖尿病小鼠的胰島素抵抗，顯著提高肝組織中SOD、GPX 和CAT 的抗氧化活性，有效地增加了肝臟和肌肉中的糖原含量。表明花青素可能通過調(diào)節(jié)糖原合成和葡萄糖代謝對糖尿病高血糖癥發(fā)揮緩解作用，在防治2 型糖尿病中起關(guān)鍵的降血糖和降血脂作用。目前的研究表明，花青素對α-葡萄糖苷酶的抑制作似乎是花青素調(diào)節(jié)餐后高血糖的關(guān)鍵機(jī)制，但不是唯一的機(jī)制，而其他酚類物質(zhì)調(diào)節(jié)葡萄糖攝取和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，共同降低發(fā)生2 型糖尿病的相關(guān)風(fēng)險。因此，花青素在2 型糖尿病治療中的應(yīng)用前景較好，但仍需要更多的研究來更好地了解其中涉及的機(jī)制。

2.7 改善視力

花青素在歐洲和東亞被廣泛用作眼部保健補(bǔ)充劑。Nomi 等[36]發(fā)現(xiàn)花青素能刺激蛙桿外段視紫紅質(zhì)的再生，還能抑制負(fù)性晶狀體誘導(dǎo)的雞近視模型的眼軸和眼長延長。Nakaishi 等[37]采用雙盲、安慰劑對照、健康受試者交叉研究的方法，觀察了口服黑加侖花青素濃縮物對暗適應(yīng)、視頻顯示終端工作誘發(fā)的瞬時性屈光改變以及主觀視疲勞癥狀的影響。在暗適應(yīng)研究中，攝入三個劑量水平（12.5、20 和50 mg/受試者，n=12）的黑加侖花青苷能引起劑量依賴性的暗適應(yīng)閾值降低。通過問卷調(diào)查評估主觀視疲勞癥狀，發(fā)現(xiàn)攝入黑加侖花青素能顯著改善主觀視疲勞癥狀。Liu 等[38]用可見光-脂質(zhì)誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞損傷的體外模型。結(jié)果表明，當(dāng)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞經(jīng)歷氧化應(yīng)激時，越橘花青素提取物可以改善線粒體的功能，并影響血紅素氧化酶-1 的表達(dá)，從而抑制視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子過表達(dá)，降低新生血管性黃斑變性的風(fēng)險?？偟膩碚f，花青素可以通過血-房水屏障和血-視網(wǎng)膜屏障，改善正常眼壓性青光眼患者暗適應(yīng)和短暫性近視移位以及改善視網(wǎng)膜血液循環(huán)，但有必要進(jìn)一步研究花青素的生理活性與生物利用度之間的構(gòu)效關(guān)系。

2.8 提高認(rèn)知能力、預(yù)防老年癡呆

衰老是導(dǎo)致神經(jīng)損傷、抗氧化活性降低和神經(jīng)炎癥加劇的主要因素，而花青素作為抗氧化劑和抗神經(jīng)炎劑，可以預(yù)防治療衰老引起的記憶和突觸功能障礙。Khan 等[39]研究表明，腸道生物失調(diào)的神經(jīng)毒性機(jī)制可能會增加阿爾茨海默病和其他神經(jīng)退行性疾病的易感性，而花青素靶向TLR4/核因子-κB、活性氧/JNK 和核因子-κB/BACE1 途徑，消除了腸道生物失調(diào)誘導(dǎo)的炎癥因子（脂多糖、促炎細(xì)胞因子、毒性胺）介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥和阿爾茨海默病。Krikorian 等[40]實驗發(fā)現(xiàn)花青素增強(qiáng)了輕度認(rèn)知障礙老年人的語義通達(dá)和視覺空間記憶。且認(rèn)知益處與花青素相關(guān)，而不是花青素的第2 階段代謝物。Gutierres 等[41]發(fā)現(xiàn)花青素能減輕東莨菪堿引起的記憶保持障礙和乙酰膽堿酯酶活性降低?；ㄇ嗨啬軌蛘{(diào)節(jié)膽堿能神經(jīng)傳遞，恢復(fù)鈉、鉀三磷酸腺苷酶和鈣三磷酸腺苷酶的活性，并防止東莨菪堿引起的記憶障礙。由此推測，花青素可能是預(yù)防治療神經(jīng)退行性疾病、阿爾茨海默病和其他腦部疾病中認(rèn)知缺陷的功能性食品。

2.9 預(yù)防癌癥

目前癌癥仍是致死率最高的疾病。而花青素通過針對炎癥、氧化應(yīng)激和凋亡信號通路顯示出積極的抗癌作用。Herrera-Sotero 等[42]研究發(fā)現(xiàn)花青素能降低細(xì)胞存活率，使細(xì)胞周期阻滯在G1 期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。流式細(xì)胞儀分析顯示，玉米的花青素和2-氨基-N-喹啉-8-基苯磺酰胺聯(lián)合應(yīng)用對三陰性乳腺癌細(xì)胞（MDA-MB-453）和前列腺癌細(xì)胞（LNCaP）細(xì)胞的凋亡有明顯的促進(jìn)作用。這是首次報道藍(lán)玉米中的花青素對細(xì)胞周期和活性有影響，因此它們可以作為乳腺癌和前列腺癌治療的佐劑，并應(yīng)深入研究以破譯其分子特性。Fakhri 等[43]研究表明炎性磷脂酰肌醇-3 激酶（PI3K）/蛋白激酶（Akt）/雷帕霉素的哺乳動物靶點(diǎn)（mTOR）通路、凋亡調(diào)節(jié)劑Bcl-2 相關(guān)X蛋白（Bax）/Bcl2/胱門蛋白酶（Caspases）、氧化應(yīng)激介質(zhì)NF-κB/核因子相關(guān)因子-2（Nrf2）等信號通路參與了腫瘤的代謝異常?；ㄇ嗨赝ㄟ^靶向這些通路，在對抗癌癥代謝失調(diào)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Paramanantham 等[44]研究證明從白花葡萄果實中分離到的花青素作為腫瘤壞死因子（TNF-α）誘導(dǎo)的NF-κB 活化的抑制劑，其下游分子參與腫瘤的增殖、侵襲、粘附、血管生成，從而在人乳腺癌細(xì)胞MCF-7 中具有抗轉(zhuǎn)移活性。目前的研究揭示了癌癥代謝的交聯(lián)信號通路，以及花青素靶向上述信號介質(zhì)的潛在藥理機(jī)制。為了克服花青素在癌癥治療中的藥代動力學(xué)限制，應(yīng)考慮研究花青素與腸道微生物區(qū)系之間的相互作用。

3 花青素制劑研究

花青素由于其苯并吡喃環(huán)1 位上的O 帶正電，且結(jié)構(gòu)多羥基，在賦予其抗氧化能力的同時，其本身也不穩(wěn)定。溫度、濃度、光照、pH、酶、氧氣、抗壞血酸、糖及其降解產(chǎn)物、金屬離子和自身結(jié)構(gòu)等內(nèi)外因素都能影響花青素的穩(wěn)定性。添加輔色素、酚類化合物及酚酸、類黃酮、氨基酸和多肽、蛋白質(zhì)、天然甜味劑等是過去花青素食品及其制劑常見的提高穩(wěn)定性的方法[45?49]。如Ertan 等[50]研究發(fā)現(xiàn)酸櫻桃莖提取物酚酸與天竺葵-3-葡萄糖苷和天竺葵-3-蘆丁糖苷之間的相互作用產(chǎn)生了最穩(wěn)定的共著色效果。Zhao 等[51]研究表明，花色苷B 環(huán)的取代基型式對其與色素的親和力有顯著影響，而色素和色素的結(jié)構(gòu)共同決定了色素的顏色表現(xiàn)和穩(wěn)定性。Zhang 等[52]研究表明加入沒食子酸能夠使藍(lán)莓汁呈現(xiàn)出更深的色調(diào)、更高的色度飽和度和更好的花色苷穩(wěn)定性。Lang 等[53]觀察到在光照、維生素C+光照和蔗糖+光照三種劣化處理下，牛血清白蛋白均能保護(hù)藍(lán)莓花色苷不被降解，并在0.15 mg/mL 的理想濃度下保持其抗氧化活性。由于花青素的降解變質(zhì)從提取純化到存儲加工過程中都存在，所以上述方法在應(yīng)用過程中有一定的局限性。

用適宜材料包埋花青素是目前主流的穩(wěn)定化措施。常見的方法如微膠囊、納米顆粒、脂基顆粒如乳劑和脂質(zhì)體、納米/微凝膠等[54]（圖2）。由于這些方法將花青素與外界環(huán)境隔離，因此包埋相較于添加其他物質(zhì)，能更好地提高花青素的穩(wěn)定性。以上研究使得花青素用作食品補(bǔ)充劑或營養(yǎng)食品和功能性食品添加劑成為可能。

圖2 花青素制劑及制備方法Fig.2 Anthocyanin preparation and preparation method

3.1 微囊

利用天然的或合成高分子材料作為囊壁（囊材），可以將花青素包裹成為的藥庫型微型膠囊以提高其穩(wěn)定性。噴霧干燥法制備微囊步驟簡單，耗時少，能夠減少花青素降解，且適合大工業(yè)生產(chǎn)。Vergara等[55]采用噴霧干燥法，以麥芽糊精為壁材包埋紫肉栽培馬鈴薯花青素提取物（PPE）。結(jié)果顯示PPE-麥芽糊精微囊中的花青素降解速率常數(shù)明顯低于PPE，生物可利用性比PPE 高20%。Mehran 等[56]在噴霧干燥條件下，采用麥芽糊精和改性玉米淀粉（1:1）將琉璃苣花青素微囊化最好，可使花青素的穩(wěn)定性提高43.8%。體外釋放研究表明，微囊中花青素主要在腸道釋放，適合于腸道靶向給藥。雖然噴霧干燥法適合熱不穩(wěn)定藥物，但由于經(jīng)過瞬時高溫干燥，還是不可避免地造成花青素?fù)p失[57]。

冷凍干燥法全程低溫低壓下使水分升華而干燥藥物，可避免噴霧干燥法因溫度造成的花青素?fù)p失[58]。Mansour 等[59]以大豆分離蛋白和阿拉伯樹膠為原料，采用冷凍干燥技術(shù)對紅樹莓花青素提取物進(jìn)行微囊化。結(jié)果在37 ℃保存60 d 時，紅樹莓花青素提取物的保留率高達(dá)48%，在模擬胃腸道條件下比未包裹的花青素表現(xiàn)出更好的釋放行為。Romero 等[60]采用麥芽糊精、阿拉伯樹膠和菊粉分別以10%、20%和30%的比例進(jìn)行冷凍干燥包封智利酒果花青素提取物，結(jié)果10%的麥芽糊精包埋率最高，而麥芽糊精與菊粉等比例的混合物在貯藏過程中多酚（91.1%）和花青素（98.8%）的保留率最高。菊粉微囊的抗氧化能力保持在94.1%，而凍干智利酒果花青素粉的抗氧化能力保持在25.3%。Enache 等[61]用冷凍干燥法將酪蛋白分離物、菊粉和殼聚糖進(jìn)行獨(dú)特組合，將山茱萸果實花青素提取物與干酪乳桿菌共微囊化，對花青素的包封率為89.16%±1.23%。添加到酸奶中，與山茱萸果實花青素提取物相比，微囊擁有更高和更穩(wěn)定的抗氧化活性。采用相同的方式對黑加侖提取物的花青素和乳酸菌進(jìn)行微膠囊化，包封率分別為95.46%±1.30%和87.38%±0.48%。添加到酸奶中，發(fā)現(xiàn)在4 ℃下儲存21 d 時，生物活性化合物的穩(wěn)定性較好[62]。因此，將花青素制成微囊能夠廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。

3.2 微球

將花青素制成微球能夠使花青素分散或被吸附在高分子、聚合物基質(zhì)中。雖然微球會使表面花青素暴露在環(huán)境中而逐漸降解，但能避免微囊因囊壁破裂造成花青素大量泄露的現(xiàn)象。Kanokpanont 等[63]采用體外凝膠化工藝制備了海藻酸鈣/殼聚糖復(fù)合微球包埋桑葉花青素提取物。結(jié)果表明，海藻酸鈣微球在0.05%殼聚糖溶液中制得的微球適合桑葉花青素提取物。其花青素的包封率高（每1 g 微球2.7 mg）、耐胃性好（24 h 剩余重量百分比保持在60%左右）。Moura 等[64]發(fā)現(xiàn)木槿花青素提取物的微球化提高了生物活性物質(zhì)的腸道保護(hù)作用，生物活性物質(zhì)保留率高達(dá)73%，平均感官接受度為70%。Celli 等[65]采用海離子凝膠法以海藻酸鈣為壁材制備了含有凍干哈斯卡普漿果花青素提取物的胃懸浮微粒，以碳酸鈣為產(chǎn)氣化合物（以不同比例加入海藻酸鈉/萃取物混合物中）。結(jié)果以10%乙酸和1:4 CaCO3:藻酸鹽比制備的樣品的結(jié)果最好，包封率為57.04%±3.66%，置于人工胃液中立即漂浮?；ㄇ嗨匚⑶蛑苽涞墓麅鎏枪哂休^高的活性物質(zhì)保留率，使產(chǎn)品具有顏色和功能性。說明微粒在食品中的應(yīng)用在技術(shù)上是可行的。

3.3 納米顆粒

納米顆粒由于其粒徑是納米級別，更易通過人體屏障，被人體吸收。將花青素包埋在納米顆粒中，不僅可以增加其穩(wěn)定性，還可提高其生物利用度。Xu 等[66]用玉米淀粉包埋紅肉蘋果提取的花青素，得到的納米粒能夠保持花青素成分完整和其活性，同時保持其緩慢釋放（從31%到37%）。Ouyang 等[67]將在80 ℃、pH5.5 條件下加熱30 min 后制備成的改性酪蛋白通過疏水作用包裹C3G 形成納米粒，粒徑為110±0.31 nm，zeta 電位為?8.83±0.52 mv。隨著C3G 的結(jié)合，酪蛋白的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，α-螺旋、轉(zhuǎn)角無規(guī)度和卷曲結(jié)構(gòu)減少，β-折疊增加。另外，酪蛋白-C3G 相互作用對C3G 的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性有積極的影響。Tong 等[68]使用支鏈淀粉納米粒包埋花青素，能夠保護(hù)花青素免受熱、氧化、還原反應(yīng)和金屬離子的作用。體外消化結(jié)果表明，包埋后的花青素可以部分避免降解和擴(kuò)散。花青素保留率和鐵離子抗氧化能力分別提高到17.05%和24.85%。He 等[69]制備了花青素殼聚糖納米粒。在模擬胃液中（pH=2.0±0.1），120 min 時納米粒釋放的花青素百分率為47.73%，而游離的花青素溶液釋放的花青素百分率為68.53%。Wang 等[70]以納米晶纖維素為交聯(lián)劑制備藍(lán)莓花青素提取物殼聚糖-納米晶纖維素納米粒，與殼聚糖-三聚磷酸鈉納米粒比較，前者產(chǎn)率（～6.9 g）和總單體花色苷回收率（～94%）顯著高于后者（分別為～0.3 g 和～33%）（P<0.05）。

除上述常用納米顆粒制備方法，近年來，也有新的制備技術(shù)出現(xiàn)。Dicastillo 等[71]將巴西莓果實花青素提取物封裝到電噴霧玉米醇溶蛋白中，包封率約為70%。結(jié)果表明，經(jīng)高溫滅菌（121 ℃）和烘烤（180 ℃）處理后，包封提取物對花青素有保護(hù)作用。Jiang 等[72]通過物理分子間吸附或共價交聯(lián)制備了Fe3O4磁性納米顆粒負(fù)載花青素。結(jié)果表明，磁性生物復(fù)合材料的平均尺寸約為222 nm?；ㄇ嗨卦谒嵝约状贾械囊患夅尫怕蕿?0.9%。Tan 等[73]將花青素制備成水性核-殼-殼椰子狀納米結(jié)構(gòu)，具有包封率高、載藥量大、耐環(huán)境脅迫、生物相容性好、細(xì)胞攝取率高等優(yōu)點(diǎn)。此外，共價鍵和靜電共同驅(qū)動的復(fù)合雙殼為納米膠囊提供了pH/redox 雙重刺激響應(yīng)行為。納米顆粒相較于微米級制劑造價更高，但擁有更好的臨床應(yīng)用價值。

3.4 納米凝膠

納米凝膠相對于其他凝膠，容易穿透人體中的各種保護(hù)膜，如腦膜等。將花青素包埋在納米凝膠可以實現(xiàn)腦部等特殊部位給藥。Feng 等[74]用美拉德反應(yīng)和熱凝膠相結(jié)合的方法，將卵清蛋白、右旋糖酐和果膠載C3G 制備成復(fù)合型納米凝膠。復(fù)合納米凝膠在很寬的酸堿度和氯化鈉濃度范圍內(nèi)保持不變，增強(qiáng)了C3G 在加速降解模型和模擬胃腸道下的化學(xué)穩(wěn)定性。網(wǎng)格介導(dǎo)的、小窩介導(dǎo)的和大胞吞作用相關(guān)的胞吞作用導(dǎo)致納米C3G 的細(xì)胞攝取高于游離C3G，并使納米C3G 在恢復(fù)細(xì)胞活力和內(nèi)源性抗氧化酶活性方面比游離C3G 更有效。Santos 等[75]使用兩種不同的離子強(qiáng)度值（添加鈣離子）制備了含有賈布提卡巴花青素提取物的結(jié)冷凝膠。結(jié)果表明，結(jié)冷凝膠能提高花青素的保留率，可以作為花青素的良好載體，但凝膠的機(jī)械性能隨著賈布提卡巴花青素提取物的添加而改變，故應(yīng)考慮生物活性添加劑引起的基質(zhì)修飾。Xie 等[76]將藍(lán)莓花青素和硫酸軟骨素之間的共著色化后，并入到卡拉膠的水凝膠制備成新型的納米復(fù)合物包埋水凝膠體系，結(jié)果表明硫酸軟骨素由于其較高的電荷密度，可以保持藍(lán)莓花青素的堆積結(jié)構(gòu)。卡拉膠的存在進(jìn)一步提高了封裝藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性（保留率94.40%）?？缮锝到饧{米凝膠適合作為功能性成分輸送花青素，具有增強(qiáng)花青素化學(xué)穩(wěn)定性、腸道吸收和細(xì)胞抗氧化能力。因此，可應(yīng)用于果凍糖果和果肉（茶）飲料等食品中。

3.5 乳劑

花青素制成乳劑可以應(yīng)用于乳制品以及適合吞咽困難人群的食品配方中。乳劑適合患有吞咽障礙的患者，高含量的蛋白質(zhì)、濃郁的色澤、宜人的口感和高粘度使得乳液適用于酸奶產(chǎn)品。Eisinait 等[77]在雙乳狀液（W/O/W）的內(nèi)水相中封裝黑櫻桃渣花青素提取物。結(jié)果表明，大量（2.1%）的黑櫻桃渣花青素提取物被有效地包裹在雙乳狀液的內(nèi)水相中，并在貯存60 d（<97%）和乳狀液冷凍干燥期間保持包封狀態(tài)。由于凍干粉末良好的復(fù)水性，可以作為甜點(diǎn)或生物活性多酚提取物的保鮮劑和防腐劑應(yīng)用于食品。Frank 等[78]研究發(fā)現(xiàn)將越橘花青素提取物包裹在雙乳液（W/O/W）的內(nèi)水相中，其主要釋放機(jī)制是內(nèi)部W1液滴與周圍W2相的合并。Ker?ien?等[79]在內(nèi)水相加入維生素B6、B12、C 和黑櫻桃渣花青素提取物，油相加入維生素A、D3，采用兩步機(jī)械乳化工藝制備了穩(wěn)定的老年必需生物活性復(fù)乳；發(fā)現(xiàn)在十二指腸期末，大約100%的維生素從加載的乳劑中釋放出來；黑櫻桃渣花青素提取物有26.38%在胃液中釋放，46.95%在十二指腸期末消化液的可溶性部分釋放。因此，多種生物活性物質(zhì)復(fù)合乳劑可以用于老年人飲食配方，提供生物活性物質(zhì)。

3.6 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體的雙分子層結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分與細(xì)胞膜相似，與機(jī)體相容性良好，安全無毒，作為花青素合適的傳遞系統(tǒng)而應(yīng)用于食品方面。Zhao 等[80]采用改進(jìn)的超臨界二氧化碳法制備了花青素脂質(zhì)體；由于胰酶對囊泡的降解，脂質(zhì)體中的花青素在模擬胃液中釋放較慢（35.9%），在模擬腸液中釋放較快；說明花青素脂質(zhì)體在功能食品和保健食品方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。Zhao 等[81]采用超臨界二氧化碳一步法制備花青苷脂質(zhì)體，將磷脂/花青素懸浮液與CO2平衡，恒壓降壓；所得脂質(zhì)體平均粒徑為160±2 nm，包封率為52.2%±2.1%；與薄膜水合法制備的脂質(zhì)體相比，超臨界CO2法制備的脂質(zhì)體具有更高的完整性、球形性和均勻性。超臨界CO2法在大規(guī)模生產(chǎn)裝載花青素脂質(zhì)體方面顯示出良好的前景，可以應(yīng)用于食品。Fidan-Yardimci 等[82]對富含花青素的黑胡蘿卜提取物的雙乳狀液和脂質(zhì)體進(jìn)行了優(yōu)化；體外釋放數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)被包裹的花青素在10 h 后釋放。超臨界CO2法由于不含有機(jī)溶劑或表面活性劑，該工藝對制備花青素脂質(zhì)體特別有利和有效，展示了工業(yè)生產(chǎn)的潛力，可應(yīng)用于營養(yǎng)食品、醫(yī)療和化妝品等。

4 結(jié)語與展望

花青素是植物中提取的天然化合物，相對于人工合成的化合物，副作用小，擁有應(yīng)用于食品和醫(yī)藥行業(yè)的廣泛前景。目前對花青素的提取純化、生理活性和穩(wěn)定化措施等研究和開發(fā)已取得了很大進(jìn)步。但在生理功能活性所涉及的分子結(jié)構(gòu)、信號通路以及酶等方面的研究不夠透徹，需要進(jìn)一步深化研究。雖然已有上述多種方法解決花青素不穩(wěn)定的問題，使花青素能夠應(yīng)用于市場。但這些解決方法穩(wěn)定花青素的時間相對于市場其他產(chǎn)品較短，還不能夠完全滿足市場需求，需要研究出新的方法來增加花青素的穩(wěn)定性。如藥物共晶技術(shù)，即藥物和配體通過氫鍵相連，有序排列形成晶體，以增加藥物的溶解度和穩(wěn)定性，由于是氫鍵相連，不改變藥物的結(jié)構(gòu)，不會使生理活性發(fā)生改變。上述猜想是從其他學(xué)科領(lǐng)域中借鑒來的，因此在接下來的研究中，可以參考其他學(xué)科領(lǐng)域中的知識，嘗試找到新的方法，能夠較好地解決花青素穩(wěn)定性的問題，為花青素開發(fā)功能性增強(qiáng)的食品配料和保健食品提供新途徑。

本文綜述了國內(nèi)外花青素在提取純化、生理活性和穩(wěn)定化的研究報告，表明花青素在食品和醫(yī)療等方面應(yīng)用具有廣闊的前景；同時對花青素研究前景提出觀點(diǎn)，以期加快其商業(yè)化應(yīng)用。