付輝戰(zhàn)，胡騰根，鄒宇曉，廖森泰，王思遠，沈維治，劉 凡，李 倩，穆利霞

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524088；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州510610）

花色苷的功能活性及提取方法概述

付輝戰(zhàn)1，2，胡騰根2，鄒宇曉2，*廖森泰2，王思遠2，沈維治2，劉 凡2，李 倩2，穆利霞2

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524088；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東廣州510610）

花色苷是一類大量存在于植物細胞液中的類黃酮類化合物，對人體有非常重要的生理功能和醫(yī)療保健價值，越來越符合現(xiàn)代人的養(yǎng)生保健需求，具有十分重要的開發(fā)價值和廣闊的應(yīng)用前景。系統(tǒng)地綜述了花色苷的抗氧化、抗癌抗突變、減肥、改善視力、延緩衰老等功能特性，以及有機溶劑提取、水提取、酶法提取、微波輔助提取、雙水相萃取、超臨界流體萃取、高壓脈沖電場輔助提取等一系列提取技術(shù)，旨在為花色苷類食品的生產(chǎn)與研發(fā)起到積極的促進和指導(dǎo)作用。

花色苷；功能活性；提取方法

0 引言

隨著生活水平的提高及保健意識的增強、毒理學(xué)研究的發(fā)展及分析技術(shù)的改善，人們逐漸認識到合成色素對人體的危害性而限制其使用；天然色素則以來源廣泛、安全系數(shù)高、具有特定的生理保健功能和醫(yī)療應(yīng)用價值而備受關(guān)注[1-2]。

花色苷又名花青素、花色素，是一類來源極其廣泛的、具有多個酚羥基的天然類黃酮類多酚化合物，是高等植物次生代謝的產(chǎn)物之一。作為自然界中數(shù)量最龐大的一類水溶性色素，花色苷廣泛存在于開花植物（被子植物）的根、葉、莖、花和果實的細胞中，是植物呈現(xiàn)絢麗色彩的因素，并被認為是合成色素的最完美替代品[3]。據(jù)資料記載，花色苷存在于27個科、73個屬的植物中，常見水果（蘋果、葡萄、梨、桃、火龍果、桑椹、芒果等）、蔬菜（胡蘿卜、芹菜、洋蔥、馬鈴薯等）、谷薯類（大麥、小麥、玉米、燕麥等）、豆類（黃豆、蠶豆、綠豆、豌豆等）等植物體內(nèi)，均檢測到有花色苷的存在[4]。目前，從生物界中已分離出250多種花色苷，已知結(jié)構(gòu)的花色苷種類有20多種，其中應(yīng)用和研究比較多的有6種：矢車菊色素、天竺葵色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ?、錦葵色素。而自然界中的花色苷極少以游離的狀態(tài)存在，多與糖結(jié)合以糖苷-花色苷的形式存在，包括?；ㄉ蘸头酋；ㄉ誟5]。

作為食品添加劑中的一種天然類食用色素，花色苷不但色澤亮麗，還具有許多對人體有益的生理功能和醫(yī)療保健價值，是完美的天然抗氧化劑和自由基清除劑[3，6]?；ㄉ者€可以使視網(wǎng)膜上視紫素受光分解再合成，從而提高視力，達到明目的效果，同時還具有抗癌、抗突變、抗紫外線輻射、抗病原菌侵染、調(diào)節(jié)血脂、改善血液循環(huán)、抗動脈粥樣硬化、提高記憶力、保護肝臟、減肥、延緩衰老、預(yù)防糖尿病等功效，享有“人類第七大營養(yǎng)素”的美稱[7]。研究在查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，綜述了花色苷的功能活性及提取工藝的研究概況，以期為花色苷的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 花色苷的功能活性

1.1 抗氧化作用

花色苷對人體有多種多樣的功能活性，最本質(zhì)的原因是其具有的強還原性（抗氧化能力），能夠防止自由基對人體的損害作用，研究證明其清除自由基能力是VE的50倍、VC的20倍[8]。同時，人體的生物利用度可達到100%，且在人體內(nèi)的作用時間長達27 h，相比其他抗氧化劑能透過血腦屏障，可以直接保護大腦和神經(jīng)系統(tǒng)[9]。因此，天然色素類花色苷相比其他功能活性物質(zhì)，具有得天獨厚的生理功能。

從20世紀80年代開始，人們逐漸認識到自由基對健康的影響作用，越來越多的研究表明自由基和許多疾病的發(fā)生具有直接關(guān)系；20世紀90年代以后，研究者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)花色苷具有較好的抗氧化清除自由基作用。Solomon A等人[10]研究發(fā)現(xiàn)無花果中有花色苷存在，通過試驗證實其主要成分為矢車菊3-O-鼠李葡萄糖苷，并發(fā)現(xiàn)其含量與清除自由基水平呈明顯的量效關(guān)系，隨著濃度的升高可檢測到其DPPH·清除自由基能力和ORAC抗氧化能力明顯加強。Tsuda[11]以葡萄皮、甘薯、茄子和紅甘藍為原料，分離出了7種不同的?；ㄉ?，并用亞油酸自動氧化系統(tǒng)和鼠肝微粒體系統(tǒng)考查了其抗氧化活性，研究發(fā)現(xiàn)花色苷具有與á-生育酚同樣的活性，甚至比á-生育酚的抗氧化能力更強。花色苷具有強效的抗氧化清除自由基能力，此功效也是其發(fā)揮其他生理活性功能的基礎(chǔ)。

1.2 改善視力作用

聯(lián)合國糧農(nóng)組織已將富含花色苷類的產(chǎn)品列為人類五大健康護眼保健食品之一，并因其特有的活化視網(wǎng)膜功效而被親切地譽為飛行員營養(yǎng)早餐，可見其在改善視力方面的奇特功效。關(guān)于花色苷改善視力的研究報道越來越多，而且已成為研究的熱點。龐志申[12]研究發(fā)現(xiàn)葡萄皮花色苷能通過放松睫狀平滑肌，起到緩解視疲勞、改善暗光適應(yīng)、增加青光眼的視網(wǎng)膜血液流動功效，證實葡萄皮花色苷可促進視紫紅素在暗處的再合成作用而增加夜視力，因此可用于夜盲癥及糖尿病性視網(wǎng)膜癥的治療。Lee S H等人[13]研究發(fā)現(xiàn)，長期給予大鼠C3G（矢車菊素3-O-葡萄糖苷）能減少其光感受細胞損傷并提高其暗視覺；另有研究表明，健康人群攝食一定量的花色苷對改善眼疲勞也有一定促進作用[14]。

1.3 抗癌、抗突變作用

癌癥是威脅人類健康的一大利器，而目前治療癌癥的方法主要是依賴物理化學(xué)和手術(shù)的常規(guī)方法，患者在接受治療的同時會出現(xiàn)許多不良反應(yīng)。因此，新型的、特異的、天然的、來源廣泛的、無毒副作用的抗癌藥物研究與開發(fā)成為醫(yī)學(xué)界迫切需要解決的重大課題。研究發(fā)現(xiàn)，紫薯花青素具有通過抑制分裂素蛋白酶的活性，從而抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和生長，進而起到抑制宮頸癌細胞擴散和肝癌HepG2細胞增殖的作用；蔓越橘花青素可以抑制結(jié)腸癌細胞的增殖擴散[15]；草莓花青素具有一定的防治乳腺癌功效[16]。另有研究報道稱，花青素對食道癌、結(jié)腸癌、皮膚癌、肺癌等也有一定的預(yù)防和治療效果，花青素功能特性的研究開辟了人類抗癌事業(yè)的新篇章[17]。

1.4 保護肝臟作用

肝臟是人體發(fā)揮生理機能的中樞，開發(fā)并篩選出具有保肝護肝的藥品、保健品或食品具有極其重要的現(xiàn)實意義。目前已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，花色苷類色素對于肝損傷的預(yù)防和治療具有一定積極作用，而且還存在著量效關(guān)系[18]。動物試驗表明，在飼料中加入花色苷類物質(zhì)能抑制動物肝臟硬化指數(shù)及脂質(zhì)過氧化物（TBARS）的上升，抑制作用隨著添加量的加大而增強[19]。另外，以紫薯花色苷為試驗材料驗證花色苷的保肝護肝作用效果相當明顯。鐘蘭蘭等人[20]用其飼喂患糖尿病的大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗組大鼠的肝臟變性指數(shù)明顯減弱，反映機體肝受損程度的2種酶（谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶）活性指數(shù)明顯比模型組下降，說明花色苷能發(fā)揮保肝護肝的功效。

1.5 減肥作用

肥胖是危害人類健康的慢性代謝類疾病，現(xiàn)已發(fā)展成為全球性的健康問題。目前，對于肥胖的常規(guī)治療方法具有成本高、極易反彈、毒副作用大等缺陷[21]。因此，開發(fā)一種低成本、高安全系數(shù)、資源來源豐富且治療效果顯著的減肥方法是十分必要的。研究人員已通過試驗證實，花色苷具有一定的減肥功效。胡艷等人[22]以高脂飼料法建立大鼠的肥胖模型來研究黑米花色苷的減肥效果，通過分析試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑米花色苷能明顯降低肥胖大鼠體重、肝臟及脂肪參數(shù)等指標，證實了花色苷具有良好的減肥功效。

1.6 抗糖尿病作用

糖尿病是一類社會高發(fā)性的疾病，是以高血糖為特征、影響糖脂正常代謝的慢性亞健康疾病，長期高血糖極易導(dǎo)致心腦血管和神經(jīng)系統(tǒng)等的多種并發(fā)癥。人們迫切需要尋找高效、低毒而又能有效防止其并發(fā)癥的新降糖藥來解決糖尿病問題。已有研究表明，花色苷類色素在預(yù)防和抵制糖尿病方面有著顯著的療效[23]。Rojo L E等人[24]研究馬奇果花色苷防治糖尿病分析其防治機理發(fā)現(xiàn)，與某些口服降糖藥通過刺激胰腺B細胞釋放胰島素進而發(fā)揮療效的功能相類似。同時，范輝[25]利用鏈脈佐菌素作為誘導(dǎo)劑成功建立了大鼠的糖尿病模型，飼喂花色苷后發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠的“三多一少”癥狀明顯得到了改善，表明花色苷具有良好的抗糖尿病作用。

1.7 抗炎、抑菌作用

研究發(fā)現(xiàn)，花色苷能通過抑制細菌DNA，RNA和蛋白質(zhì)的合成作用、破壞菌體結(jié)構(gòu)成分改變菌體形態(tài)、促進孢壁破裂而導(dǎo)致細菌死亡等幾種機制來發(fā)揮抗炎、抑菌作用[26]。Rossi A等人[27]用黑莓花色苷來治療卡拉膠誘導(dǎo)的大鼠急性癥炎反應(yīng)，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑莓花色苷能通過抑制炎癥因子表達、減少炎癥物質(zhì)滲出而實現(xiàn)抗炎效果。Tall J M等人[28]以酸櫻桃花色苷為試驗材料，研究了其對大鼠炎癥引起疼痛行為的影響。結(jié)果顯示，酸櫻桃花青素可以減輕試驗大鼠的炎癥性疼痛。另有研究報道，蔓越橘花色苷能抑制腸道中大腸菌群附著、抑制幽門螺旋桿菌繁殖，同時還有一定的清除口腔有害菌群的功效，花色苷的抗炎抑菌功能使以其為原料開發(fā)新型的抗炎抑菌藥品、保健產(chǎn)品成為了可能[29]。

1.8 改善記憶力作用

大腦具有學(xué)習(xí)記憶的高級功能，學(xué)習(xí)記憶也是構(gòu)成人腦職能的關(guān)鍵要素?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)此過程伴隨著復(fù)雜的神經(jīng)生理生化反應(yīng)機制，而中樞神經(jīng)在信息的獲取、儲存、保持及再現(xiàn)過程中起著重要作用[30]。如前所述，花色苷可以透過血腦屏障，進而可以起到保護大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用，可以發(fā)揮改善人腦記憶力的獨特功能。

研究發(fā)現(xiàn)，富含花色苷的食品類蔬菜能顯著改善老齡化腦功能下降情況；李子和黑莓花色苷可抵制神經(jīng)系統(tǒng)衰退、改善行為認知和運動能力的功效，也得到了動物試驗的證實[31]。4個月齡開始添加2%藍莓花色苷的膳食至12個月，可使APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠恢復(fù)同非轉(zhuǎn)基因小鼠相當?shù)恼J知能力，花色苷改善大腦提高記憶力的功效不斷得到科學(xué)界的證實[32]。

1.9 抗衰老作用

衰老是生物細胞老化自發(fā)進行的必然過程，是一種復(fù)雜的生理機能衰退、適應(yīng)性和抵抗力減退自然現(xiàn)象。Krikorian R等人[33]在1956年提出了衰老的自由基學(xué)說，認為衰老過程中身體機能的退化是由細胞正常代謝產(chǎn)生自由基類有害物質(zhì)造成的，自由基能刺激遺傳物質(zhì)突變，誘導(dǎo)生命大分子物質(zhì)交聯(lián)、誘發(fā)腫瘤的形成，進而影響正常生命活動。研究發(fā)現(xiàn)，衰老的發(fā)生主要是自由基的作用、神經(jīng)氧化及發(fā)炎造成的，可通過使用抗氧化劑減輕其癥狀[34]。如前所述花色苷類物質(zhì)具有較強的抗氧化、自由基清除能力，因而具有一定的抗衰老作用。江巖[35]依據(jù)果蠅培養(yǎng)基藥桑椹的花色苷濃度不同，將果蠅隨機分組，應(yīng)用生存試驗法檢測果蠅壽命、計算半數(shù)死亡時間、平均壽命和平均最高壽命，結(jié)果顯示隨著花色苷濃度升高，果蠅壽命呈延長趨勢，分析指出藥桑椹花色苷通過增強果蠅體內(nèi)抗氧化酶活性，抑制脂質(zhì)過氧化的反應(yīng)機制是果蠅壽命延長的直接原因。

1.10 抗動脈粥樣硬化作用

動脈粥樣硬化引起的心腦血管疾病發(fā)病率及死亡率呈逐年上升趨勢，現(xiàn)已成為全球范圍內(nèi)人類的主要死因。流行病學(xué)研究資料表明，黃酮類化合物在促進人體健康、防治心腦血管疾病等方面具有顯著的療效[36]?；ㄉ諏儆邳S酮類化合物的重要一族，因而具有良好的抗動脈粥樣硬化及改善血液循環(huán)的作用。體外和體內(nèi)試驗已證實，蔓越橘花色苷能抑制低密度脂蛋白氧化、血小板聚集和黏附作用，通過阻止平滑肌細胞增生和內(nèi)移吞噬脂質(zhì)的機制減少泡沫細胞形成，以實現(xiàn)預(yù)防動脈粥樣硬化的效果[37]；此外，它還可通過阻止內(nèi)皮細胞的增殖作用降低粥樣硬化發(fā)生的概率，花色苷的抗動脈粥樣硬化功效正不斷得到科學(xué)界的證實[38]。

1.11 抗輻射損傷作用

由于電腦、手機等通訊工具的普及，現(xiàn)代人類遭受輻射的頻率加大。常規(guī)抗輻射試劑發(fā)揮功效的同時對人體有一定的毒副作用，故人們越來越重視中草藥和天然食品的抗輻射作用，尋找高效低毒的抗輻射藥劑已引起了科學(xué)家極大的研究興趣。研究發(fā)現(xiàn)，花青素可以有效阻止紫外線對皮膚的損傷，同時它還能提高皮膚的抵抗力和抗輻射能力，增強血管彈性[39]。花色苷也可作為天然的防曬劑，阻止紫外線侵害皮膚。在試驗中發(fā)現(xiàn)，紫外線可以損傷人類50%的皮膚細胞，如用花色苷加以防護，大約有85%的皮膚細胞可以幸免于難。花色苷具有良好的抗輻射功能，其效果顯著、綠色無污染且物料來源豐富、成本較低廉，是理想的的抗輻射原料之一。

2 花色苷的提取方法

花色苷作為一種天然的、無公害的、綠色環(huán)保型食用色素，安全性能極高，無毒，物料來源豐富且還具有特定的營養(yǎng)保健價值和藥理作用。在食品、保健品、醫(yī)藥衛(wèi)生、化妝品、化工生產(chǎn)等方面有著巨大的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?，日益受到科研工作者及民眾的青睞，將其投入工業(yè)化生產(chǎn)對造福人類大有裨益。花色苷的提取問題一直是制約其擴大化生產(chǎn)的瓶頸問題，同時也是目前花色苷研究發(fā)展的熱點問題，是花色苷生產(chǎn)、投入使用的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。就此問題綜述一系列的花色苷提取方法，以期對擴大花色苷實際應(yīng)用能起到一定的指導(dǎo)和促進作用。

2.1 有機溶劑提取法

作為一種傳統(tǒng)和常規(guī)的色素類物質(zhì)提取技術(shù)，有機溶劑提取法主要分為回流、滲漉、恒溫水浴等幾種類型，是目前國內(nèi)外廣泛使用的色素類物質(zhì)提取方法。使用一種或幾種不溶于水的有機溶劑，把目標產(chǎn)物選擇性地從水溶液中浸提出來，有時為了提取的順利進行還需要加些酸堿調(diào)節(jié)劑。使用此方法的關(guān)鍵在于有效有機溶劑的選擇，所選擇的溶劑必須能夠較大程度地溶解原料中的有效成分而不溶解其他雜質(zhì)[40]。該方法的原理較簡單，對提取設(shè)備的要求比較低，成本也不高；不足之處是大部分的有機溶劑對人體有一定的毒副作用、易造成環(huán)境污染且產(chǎn)物的提取率較低、分離提取效率不高。

王兆雨等人[41]以藍莓果為原料采用乙醇浸提法提取花色苷，確定最佳提取條件為pH值3.5，底物質(zhì)量濃度0.3 g/mL，浸提溫度50℃，浸提時間60 min，乙醇體積分數(shù)50%，提取1次；在此條件下，花色苷的提取率為5.8%。

2.2 水提法

水提法較好地彌補了有機溶劑提取法中有毒物質(zhì)殘留及易造成環(huán)境污染的缺陷，作為一種綠色環(huán)保型的色素類物質(zhì)提取技術(shù)，一般是在常壓或加壓的條件下，用熱水浸泡作為提取對象的原材料，然后用大孔樹脂吸附技術(shù)對提取物質(zhì)進行附著，最后用超濾或反滲透技術(shù)經(jīng)過濃縮得到目標產(chǎn)物粗提物[42]。此方法正是由Duncan和Gilmour在1998年提取花色苷時發(fā)明的，該方法操作簡便、設(shè)備要求低、成本低廉、無污染，所得產(chǎn)品無毒，但是所得產(chǎn)品的純度較低，產(chǎn)品的得率及提取率同樣低下[43]。

2.3 超臨界流體萃取法

作為一種新興的和國際上最先進的物理萃取技術(shù)，超臨界流體萃取在生物、食品、化妝品、藥物等的提取和分離應(yīng)用方面扮演著重要角色。它是以高于臨界溫度或臨界壓力的物理流體作為溶劑的萃取過程，應(yīng)用處于臨界點附近的流體對物質(zhì)具有極強的溶解能力及溶解度受體系溫度或壓力的控制原理，通過改變體系的溫度或壓力參數(shù)即可實現(xiàn)對目標物的提取和分離[44]。作為在食品工業(yè)上應(yīng)用的、新興的一項萃取和分離純化技術(shù)，與傳統(tǒng)的萃取提取方法相比具有明顯的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)在：無化學(xué)溶劑消耗和殘留、無污染、避免萃取物質(zhì)在高溫下的熱劣化，保護生理活性物質(zhì)的活性及保持萃取物的天然風味等，且產(chǎn)物提取率高，作為萃取流體的CO2易得并可循環(huán)使用?；ㄉ仗崛〉膽?yīng)用，已展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。Vatai T等人[45]用超臨界CO2從接骨木果和葡萄渣中提取花色苷時發(fā)現(xiàn)，利用超臨界CO2提取法可以有效替代傳統(tǒng)有機溶劑提取花色苷的方法，同時CO2安全無毒、廉價易得，所得產(chǎn)品容易與溶劑分離、無溶劑殘留問題，且萃取所需溫度僅稍高于常溫，極有利于熱敏性物質(zhì)的萃取。

2.4 超聲波輔助提取法

將超聲波應(yīng)用于花色苷類色素等天然產(chǎn)物的輔助提取中也是近些年來發(fā)展的新技術(shù)，利用超聲波產(chǎn)生的能量作用于天然產(chǎn)物成分的提取工藝中，可以增強對提取原料細胞的細胞膜、細胞壁破壞作用，從而有助于目標產(chǎn)物從細胞器中的溶出，提高了提取的效率，縮短了提取時間，同時超聲波不對提取物的結(jié)構(gòu)活性造成影響。超聲波輔助提取與傳統(tǒng)提取方法相比，具有提取速度快、產(chǎn)品得率高、提取溫度要求低、節(jié)約溶劑、降低能耗等優(yōu)點，在花色苷類色素的提取中具有廣闊應(yīng)用前景。

在花色苷類色素提取過程中，可以用溶劑浸提法的同時輔助以微波或超聲波萃取技術(shù)，以提高花色苷的提取效率。田喜強等人[46]用溶劑提取法的同時又結(jié)合超聲波輔助技術(shù)研究藍莓花色苷的提取效率時發(fā)現(xiàn)，輔助功率200 W的超聲波超聲15 min，超聲波法和溶劑提取法的提取率分別為86.6%和79.6%，提取效率提高了7%。同時，超聲波法與浸提法相比，所用乙醇體積分數(shù)降低、提取時間縮短、色素提取率提高。

2.5 微生物發(fā)酵提取法

該方法是利用與微生物作用相關(guān)的酶類催化作用將提取原料細胞的細胞壁破壞，促使原料細胞器胞體將花色苷類物質(zhì)釋放到提取液中，以加速提取的效率和速率。其特點是在原料利用率大大提高的基礎(chǔ)上，利用微生物作用破壞原料細胞的細胞壁和細胞膜，促進了花色苷類物質(zhì)的溶出，提高了提取率和產(chǎn)物得率；其次，微生物發(fā)酵作用可以分解提取液中的糖類、有機酸等大分子雜質(zhì)，大大降低了提取物純化的難度[47]。韓永斌[48]以紫薯為原料利用此法提取花色苷時發(fā)現(xiàn)，接種10%酵母量，發(fā)酵溫度27℃，初始pH值3.0，經(jīng)過72 h的發(fā)酵，花色苷質(zhì)量濃度可達到66.6 mg/L；并與傳統(tǒng)溶劑提取法進行對比發(fā)現(xiàn)，所得花色苷含量減少了14.4%，但色價卻提高了49，同時每100 g發(fā)酵物可得到200 mL體積分數(shù)6%的發(fā)酵乙醇。發(fā)酵法大大彌補了傳統(tǒng)提取方法花色苷提取率不高、純化難度大、原料利用率低下等缺點。此外，微生物還可作用于色素提取后的殘渣，發(fā)酵產(chǎn)生酒精等副產(chǎn)物，在提高原料利用率基礎(chǔ)上大大降低了工業(yè)化生產(chǎn)的成本。

2.6 酶法提取法

酶解作用可使提取物料的細胞壁軟化、膨脹及崩潰，從而促進細胞器內(nèi)花色苷類物質(zhì)的溶出。該方法的優(yōu)點是操作穩(wěn)定、可靠性高，環(huán)境友好，與傳統(tǒng)方法相比可明顯提高提取率且縮短提取時間，并減少有機溶劑的使用，降低生產(chǎn)成本。李穎暢等人[49]運用此法提取黑加侖果渣中的花色苷類物質(zhì)，通過單因素試驗和正交試驗確定了最佳的提取工藝條件為提取溫度50℃，提取時間120 min，料液質(zhì)量濃度125 mg/mL，酶用量為原料質(zhì)量的1.4%，pH值3.5；此條件下，黑加侖花色苷的提取率可高達91.1%。與溶劑提取法進行對比發(fā)現(xiàn)，此法大大縮短了提取時間，并提高了產(chǎn)物的得率。

2.7 微波輔助提取法

在微波作用下，提取原料胞內(nèi)極性物質(zhì)吸收微波能產(chǎn)熱，使其內(nèi)部溫度升高，此時液態(tài)水發(fā)生汽化產(chǎn)生巨大的壓力，使原料細胞膜與細胞壁之間形成大量孔隙，有助于胞外溶劑進入細胞內(nèi)，以促進原料細胞內(nèi)花色苷類物質(zhì)的釋放[50]。相比于傳統(tǒng)的提取方法，此法具有提取效率高、提取產(chǎn)物得率高、能耗小、無污染等優(yōu)點，在花色苷類色素的提取中具有廣闊應(yīng)用價值。

徐俊杰等人[51]以越橘果實為原料研究微波輔助提取花色苷的最優(yōu)工藝條件，同時將此法與常規(guī)溶劑提取法的提取效果進行了比較。通過單因素正交試驗確定了最優(yōu)條件為底物質(zhì)量濃度0.2 g/mL，微波前處理2 min，酒精體積分數(shù)75%，提取溫度60℃。對比發(fā)現(xiàn)，微波輔助提取技術(shù)極有利于越橘果實花色苷的提取，其提取效果明顯優(yōu)于常規(guī)提取方法。

2.8 液態(tài)靜高壓法輔助提取

此方法是新興的食品加工技術(shù)之一，用100～1 000 MPa范圍內(nèi)的靜水壓力在常溫或低溫下對原料進行處理，使原料的理化性質(zhì)發(fā)生改變，大分子類物質(zhì)蛋白質(zhì)、淀粉等會發(fā)生變性，從而促使物料胞液細胞的結(jié)構(gòu)發(fā)生破裂，細胞壁的通透性增強而有利于胞內(nèi)外物質(zhì)的交換。Corrales M等人[52]用液態(tài)靜高壓輔助提取的方法研究葡萄皮中花色苷的提取工藝，得出最優(yōu)工藝條件為乙醇體積分數(shù)100%，提取溫度50℃，壓力600 MPa，此條件下花色苷的得率可達到65.4%，比未使用液態(tài)靜高壓提取法產(chǎn)率提高了23%。此法具有提取溫度低、時間短、不破壞色素結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品得率高等優(yōu)點，在花色苷類色素提取工藝中展現(xiàn)良好的應(yīng)用前景。

2.9 亞臨界水提取法

亞臨界水指在特定的壓力條件下（低于臨界壓力22.1 MPa），將水加熱到100～374.2℃，水體仍呈現(xiàn)液體的狀態(tài)，但其溶解能力和滲透能力都比常壓水有較大的提高，因此能使蛋白質(zhì)、淀粉等大分子物質(zhì)發(fā)生不可逆的變性，從而有利于提高分離產(chǎn)物的純度和得率。在天然產(chǎn)物的分離和提取中有廣泛應(yīng)用，得到的提取物純度高、品質(zhì)好，操作具有提取時間短、安全環(huán)保、成本低等優(yōu)點，將此方法應(yīng)用于花色苷提取具有廣闊的應(yīng)用前景。

以花色苷得率為結(jié)果指標，采用亞臨界水提取新鮮紫薯中的花色苷，在單因素試驗基礎(chǔ)上并通過正交試驗確定了最優(yōu)提取條件為提取溫度115℃，提取時間13 min，料液質(zhì)量濃度125 mg/mL，提取液pH值3.0。在此條件下，花色苷的提取量可高達0.14 mg/g，并與水提法試驗進行比較發(fā)現(xiàn)，其提取時間縮短了近5倍，且產(chǎn)品的色價提高了將近6.2%。

2.10 加壓溶劑萃取法

加壓溶劑萃取法是利用高溫高壓的條件來加速有效成分提取的全新技術(shù)，在制藥、環(huán)境和食品領(lǐng)域中已有廣泛的應(yīng)用，此方法利用高溫高壓的作用來提高提取效率。通過提高溫度來破壞基質(zhì)同待分離組分之間的交互作用，同時高壓氮氣還能作為提取劑的物質(zhì)在高溫下仍保持為液態(tài)，進一步使被提取的物質(zhì)與溶劑之間更好地接觸，從而達到較高的提取效率。已有相關(guān)報道使用此方法提取花色苷，并發(fā)現(xiàn)提取的效果要明顯高于傳統(tǒng)的提取方法，并且此法方便省時，提取效率高。

采用此法研究紫薯粉花色苷的提取問題，通過單因素響應(yīng)面試驗優(yōu)化了提取時間、提取溫度、提取液濃度及料液比對花色苷得率及提取效率影響，確定了最優(yōu)的提取條件為乙醇體積分數(shù)77%，料液質(zhì)量濃度17.2 mg/mL，提取溫度67℃，提取時間25 min；此條件下的花色苷提取量可達到2.0 mg/g，明顯高于超聲波輔助提取法的提取量（1.39 mg/g），且提取率也大大提高。

2.11 雙水相萃取法

雙水相萃取是由互不相溶的2種高分子溶液或者鹽溶液和高分子溶液組成，具有傳質(zhì)速度快、分相時間短、能耗低、分離步驟少、不引起生物活性物質(zhì)失活或變性、不存在有機溶劑殘留等優(yōu)點。近年來，雙水相萃取技術(shù)得到了不斷發(fā)展和改良，并因其操作簡便、過程易于放大、生物親和性好、成本低、溶劑易回收且目標提取物純度高等特點，受到了研究者的極大關(guān)注。目前已廣泛應(yīng)用于制藥、食品、化工等領(lǐng)域，此方法在花色苷提取領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

利用單因素試驗并結(jié)合Platkett Burman分析方法在研究雙水相萃取葡萄皮渣中pH值、乙醇體積分數(shù)、硫酸銨質(zhì)量分數(shù)、料液比為主要變量對花色苷得率影響的試驗中，以花色苷得率和提取效率為考查目標，運用中心旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計及響應(yīng)面分析得出了最佳的工藝參數(shù)為乙醇體積分數(shù)28%，硫酸銨質(zhì)量分數(shù)18.1%，pH值3.0，料液質(zhì)量濃度30 mg/mL；在此條件下花色苷得率可達到4.4 mg/kg，此研究為雙水相萃取花色苷的實際生產(chǎn)應(yīng)用提供了一定理論依據(jù)。

2.12 高壓脈沖電場輔助提取法

高壓脈沖電場（PEF）輔助提取法也是一種新型的非熱加工食品技術(shù)，將其應(yīng)用于天然物質(zhì)的輔助提取已引起了廣泛的關(guān)注。物料細胞在高壓脈沖電場作用下，可使自身物質(zhì)的內(nèi)外傳質(zhì)過程加速，實踐經(jīng)驗及研究發(fā)現(xiàn)，高壓脈沖電場輔助提取技術(shù)極有助于天然色素類物質(zhì)的提取，近些年有關(guān)此技術(shù)在花色苷提取方面的應(yīng)用研究也取得了一定進展。對紅莓花色苷提取過程的研究，結(jié)果表明，用3 kV/cm PEF處理420個脈沖后，用酸化甲醇提取15 min，可使花色苷的提取率達到54.2%，較未經(jīng)脈沖處理的樣品提高41.3%。研究結(jié)果表明，PEF預(yù)處理能顯著縮短固液提取的時間，極大提高提取效率。Corrales M等人[52]對葡萄副產(chǎn)品中花色苷不同提取方法（高壓脈沖輔助法、液態(tài)靜高壓輔助法、超聲波輔助提取法）的比較中發(fā)現(xiàn)，用3.0 kV/cm PEF處理1 h，花色苷得率是未經(jīng)輔助提取處理的4倍，是液態(tài)靜高壓輔助提取的1.3倍、超聲波輔助提取的2倍，高壓脈沖輔助法具有提取溫度低、提取效率快、產(chǎn)品得率高、品質(zhì)好的特點。

3 結(jié)語

花色苷的功能活性研究已成為科研工作者研究的熱門課題，由于天然色素類花色苷所具有完美的生理保健功能和出色的醫(yī)療應(yīng)用價值，對花色苷生理活性的研究為其深層次開發(fā)應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)，起到了良好的促進作用。同時，隨著對花色苷功能的不斷研究深入，人們對其生理功能的認識不斷加深，對其消費也呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。在這種情況下，研究花色苷的高效提取工藝就具有極其重要現(xiàn)實意義。通過綜述目前花色苷的主要提取工藝、綜合分析各提取方法發(fā)現(xiàn)，單一的提取方法在有利的同時肯定存在著不足之處。在實際的應(yīng)用生產(chǎn)過程中，人們總是期望能達到最佳的產(chǎn)率和最好的生產(chǎn)效益，因此應(yīng)該嘗試將不同的提取方法進行串聯(lián)整合、協(xié)作提取、各取其優(yōu)，以達到最佳的花色苷提取和生產(chǎn)效果，不斷解決花色苷擴大應(yīng)用的瓶頸問題。

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Overview on Functional Characteristics and Extraction Methods of Anthocyanins

FU Huizhan1，2，HU Tenggen2，ZOU Yuxiao2，*LIAO Sentai2，WANG Siyuan2，SHEN Weizhi2，LIU Fan2，LI Qian2，MU Lixia2
（1.College of Food Science and Technology，Guangdong Ocean University，Zhanjiang，Guangdong 524088，China；2.Sericultural&Agri-Food Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory of Functional Food，Ministry of Agriculture，Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou，Guangdong 510610，China）

Anthocyanins，a kind of flavonoids which are abundant in plant cell sap.As a family of natural and green compounds，possessed important physiological functions and health care value to human body，they are becoming more and more conformable to modern peoples'health care needs，and have very important development value and broad application prospects.This paper systematically reviews the functional properties of Anthocyanins，such as anti-cancer，weight loss，improving visual acuity，anti-aging and so on，as well as the extraction methods included organic solvent extraction，water extraction，enzymatic extraction，microwave-assisted extraction，and high pressure pulsed electric field assisted extraction，which aim to expand the application of anthocyanins，and play a certain role in promoting and guiding of its use.

Anthocyanins；functional characteristics；extraction methods

R285

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.08.016

1671-9646（2017）08a-0048-07

2017-06-19

廣州市科技計劃項目（2014J4500036）；廣東省科技計劃項目（2015A030302049，2014A020209059，2015A020209074）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團隊（2016LM1087，2016LM2151）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201403064）；中山市科技計劃項目（2016A1033）。

付輝戰(zhàn)（1990—），男，碩士，研究方向為食品加工與安全。

*通訊作者：廖森泰（1962—），男，碩士，研究員，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工。