王二雷,劉彥君,劉靜波

(吉林大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院營養(yǎng)與功能食品研究室,吉林長春 130062)

花青素又稱為花色素,是自然界中一類廣泛存在的水溶性天然色素。自然條件下游離狀態(tài)的花青素極少見,花青素多與糖類形成花色苷形式?；ㄉ者€可與有機酸或脂肪酸通過酯鍵形成?；ㄉ誟1]。現(xiàn)已探明的花青素有23種,花色苷形式則達500余種[2-3]?；ㄇ嗨貙θ祟惤】涤绊憦V泛,具有抗氧化、抗炎癥、降血脂等多種生理功能[4],在農(nóng)產(chǎn)品深加工、功能食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。但花青素穩(wěn)定性較差,極大地限制了其在加工、著色方面的應(yīng)用。

吡喃型花青素(Pyranoanthocyanins)作為一種新發(fā)現(xiàn)的花青素衍生物,已引起諸多研究人員的興趣和重視。截止到目前為止,各國研究人員已陸續(xù)從植物原料以及果酒、果汁中鑒定出多種吡喃型花青素,如甲基型、Vitisins型、Portisins型、Oxovitisins型等[5]。隨著吡喃型花青素研究的不斷深入,其特有的營養(yǎng)、保健功能也日益被人們發(fā)現(xiàn),如能改善酒的風(fēng)味及色澤、良好色素穩(wěn)定性以及潛在功能活性。目前,國內(nèi)外針對吡喃型花青素的

綜述報道較少,且主要局限于其形成、結(jié)構(gòu)鑒定、合成等方面,結(jié)合課題組對花青素的研究基礎(chǔ)及國內(nèi)外相關(guān)文獻報道,本文將從吡喃型花青素的來源、種類、形成過程、純化與鑒定、穩(wěn)定性、對酒品質(zhì)影響及功能活性等方面進行綜述,以期為吡喃型花青素的進一步研究和綜合開發(fā)利用提供參考。

1 吡喃型花青素簡介

1.1 來源

吡喃型花青素最早發(fā)現(xiàn)于紅酒中,1996年,法國Santos等[6]從紅酒加工過程中的錯流微濾膜上殘留物中首次分離出吡喃型花青素,并通過核磁共振等技術(shù)從中鑒定出兩種酚基吡喃花青素單體。此后,又有眾多關(guān)于吡喃型花青素的報道,其中大部分是針對果酒或果汁中吡喃花青素開展的研究,少量針對西洋參[7]、血橙[8]等植物來源的吡喃型花青素。果酒(如葡萄酒)或果汁中的吡喃花青素一般由原料中存在的普通花青素類與發(fā)酵或陳釀過程中的糖代謝產(chǎn)物(如乙醛、丙酮酸)或有機酸(香豆酸、咖啡酸、阿魏酸)的脫羧產(chǎn)物通過加成反應(yīng)所生成的吡喃花青素,且放置時間越久遠(yuǎn),所形成的吡喃花青素含量及種類就越豐富。目前,已發(fā)現(xiàn)的吡喃型花青素大部分屬于后期發(fā)酵過程中產(chǎn)生,如葡萄酒或果汁中發(fā)現(xiàn)的吡喃型花青素,僅從少量天然植物(鹿角漆樹果實及月季花瓣)中發(fā)現(xiàn)若干形式的吡喃花青素[9-10]。此外,吡喃花青素也可通過生物或化學(xué)手段合成制得,從而獲得具備特定化學(xué)結(jié)構(gòu)的吡喃型花青素。

1.2 種類及形成過程

吡喃型花青素屬于近20年來新發(fā)現(xiàn)的一類花青素衍生物,其結(jié)構(gòu)是在原有花青素C4位及C5位羥基間經(jīng)環(huán)化加成反應(yīng)增加一個吡喃環(huán)D,從而形成一類新的花青素,吡喃型花青素因在C-10位上的取代基團不同,所形成吡喃花青素種類也各不相同(圖1)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的吡喃型花青素見表1,約由10類不同結(jié)構(gòu)吡喃花青素構(gòu)成,如Vitisins型,Pinotin A型,Portisins型[11],Oxovitisins型等。不同吡喃類花青素命名主要依據(jù)其發(fā)現(xiàn)來源而定,如Pinotin A型最早發(fā)現(xiàn)于南非產(chǎn)的皮諾塔吉(Pinotage)紅酒中,Portisins 型最早發(fā)現(xiàn)于葡萄牙產(chǎn)的一種波特(Port)酒中。吡喃型花青素主要存在于葡萄酒中,但新釀葡萄酒中并未檢出Vitisins A,而貯存幾個月后或數(shù)年后葡萄酒中則含有大量Vitisins A(圖2A),其形成主要通過原有花青素與糖發(fā)酵過程中產(chǎn)生的丙酮酸經(jīng)過加成反應(yīng)形成;而Vitisins B則通過原有花青素與發(fā)酵過程產(chǎn)生的乙醛經(jīng)過加成反應(yīng)形成[12];黃烷醇型吡喃花青素一般由花青素與葡萄酒中黃烷醇在乙醛存在條件下,經(jīng)過加成縮合、脫水等反應(yīng)生成(圖2B)。Portisins型、二聚體型及Oxovitisins型一般在葡萄酒陳釀后期形成,主要通過Vitisins型、酚基型、黃烷型吡喃花青素與小分子類物質(zhì)繼續(xù)反應(yīng)生成,因此這類吡喃型花青素又稱為第二代吡喃花青素,如Vitisins A與兒茶素在乙醛存在條件下發(fā)生反應(yīng),生成portisins A(圖2C)[13]。

圖1 吡喃型花青素衍生物典型化學(xué)結(jié)構(gòu)匯總Fig.1 Typical chemical structures of already discovered pyranoanthocyanins注:R表示不同的取代基團。

圖2 葡萄酒中吡喃型花青素類化合物的形成過程[13,18-19]Fig.2 Formation process of pyranoanthocyanin compounds in red wines[13,18-19]

表1 吡喃型花青素的分類、來源及相關(guān)特征[5]Table 1 Classifications,sources and relevant characteristics of pyranoanthocyanins[5]

Rosacyanins 型為一種較特殊吡喃花青素,主要存在于月季花瓣中,在花青素的C-4位及沒食子酸鹽的C″-4位進行兩次環(huán)化反應(yīng)形成具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的吡喃型花青素[10,14]。此外,利用微生物途徑或化學(xué)合成手段也能制備出吡喃型花青素,如利用丙酮與黑加侖花青素在一定溫度下可通過氧化加成反應(yīng)生成甲基型吡喃花青素。乙?；图鞍被瓦拎ㄇ嗨匾部赏ㄟ^人工合成途徑得到,如Dora等利用丁二酮(二乙酰)與葡萄皮花青素反應(yīng),首次合成了10-乙酰吡喃花青素[15-16],Joana等利用羧基吡喃花青素與4-(二甲氨基)-肉桂酸合成了氨基型 Portisins花青素[17],此外尚無天然存在的吡喃花青素相關(guān)研究報道。

2 吡喃型花青素純化及結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)

2.1 概述

研究吡喃型花青素的分離純化及結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)是探索其成因、穩(wěn)定性、對酒體品質(zhì)影響及潛在功能活性的首要步驟;此外,目前國內(nèi)外尚無市售吡喃型花青素標(biāo)準(zhǔn)品,研究吡喃花青素的分離純化技術(shù)意義重大。目前,常用于吡喃花青素分離技術(shù)主要有層析技術(shù)、凝膠色譜分離技術(shù)、高速逆流色譜技術(shù)(HSCCC)、制備高效液相色譜等[20]。吡喃型花青素類化合物的生成及純化步驟主要包括:原始花青素的分離純化、吡喃型花青素的化學(xué)合成、吡喃型花青素的分離純化三大部分,也有少量直接從原料中進行分離純化的研究報道。

2.2 不同結(jié)構(gòu)吡喃型花青素的純化及鑒定技術(shù)

吡喃型與普通花青素的純化及鑒定技術(shù):吡喃型花青素與普通花青素的極性較為相似,采用一般的色譜手段難于實現(xiàn)兩類物質(zhì)的分離。Rivas等[21]為便于紅酒中吡喃花青素類物質(zhì)與普通花青素類的分離鑒定,首先將放置2年的紅酒與亞硫酸氫鈉反應(yīng)15 min,使普通花青素與亞硫酸氫鈉生成一種新的加成產(chǎn)物,吡喃類花青素由于D環(huán)上C-4已成環(huán),則不再與亞硫酸氫鹽反應(yīng),因此不能生成新的加成產(chǎn)物。普通花青素在亞硫酸氫鈉溶液中的反應(yīng)過程見圖3,花青素或以甲醇、查爾酮形式存在,也可能以兩種加成產(chǎn)物形式存在[22-23]。這兩種加成產(chǎn)物在Toyopearl HW-40(s)凝膠柱上比吡喃花青素具有更強的保留能力,在層析柱上先用95%的乙醇分離出吡喃類花青素物質(zhì),再用100%甲醇洗脫出非吡喃類花青素物質(zhì),進而實現(xiàn)兩類物質(zhì)的分離,再采用分光光度法及串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對兩類物質(zhì)分別進行鑒定,此種方法能夠較好地實現(xiàn)吡喃類花青素與普通花青素在色譜柱上的分離鑒定。

圖3 普通花青素在在亞硫酸氫鈉 溶液中的可能存在形式[21]Fig.3 Several possible chemical structures of non-pyranoanthocyanins in sodium bisulfate solution[21]

甲基型吡喃花青素的純化及鑒定技術(shù):何靜仁等[24]以葡萄皮花青素為原料,以丙酮為反應(yīng)介質(zhì),研究了甲基吡喃型花青素的合成,所優(yōu)化出的最佳條件為:2.5 mg/mL葡萄皮花青素提取物與丙酮體積為15∶1,pH3.0,溫度45 ℃,反應(yīng)時間9 d,所得甲基吡喃花青素得率為49.4%。在以上合成工藝的基礎(chǔ)上,何靜仁團隊采用聚酰胺樹脂及TSK凝膠樹脂制得了甲基吡喃花青素粗提物,并借助半制備液相色譜獲得了純度98%的甲基吡喃花青素[25]。Lu等[26]研究了黑加侖中甲基吡喃型花青素的制備工藝,首先制備了糖基化吡喃花青素,再利用酸水解技術(shù)脫除糖苷,從而獲得了兩種甲基型吡喃花青素苷元形式,還從中發(fā)現(xiàn)了少量呋喃形式的花青素,這是由于苷元形式的穩(wěn)定性較差,其結(jié)構(gòu)發(fā)生了重組現(xiàn)象,具體轉(zhuǎn)換過程見圖4A。Bednar等[27]采用氯化天竺葵素與丙酮試劑反應(yīng),分別制得了5-甲基吡喃型天竺葵素苷元及4-甲基呋喃型天竺葵素苷元,并采用半制備液相色譜對這兩種組分進行了分離。由以上結(jié)果可知,糖苷型甲基吡喃花青素在制備過程中較穩(wěn)定,而苷元型吡喃花青素不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化成呋喃形式花青素。因此,在制備甲基吡喃花青素的苷元形式時,應(yīng)適當(dāng)控制反應(yīng)條件,防止其向呋喃型甲基吡喃花青素轉(zhuǎn)化。

圖4 吡喃型花青素苷元形式存在過程[26,28] Fig.4 Formation process of pyranoanthocyanin aglycones[26,28]

酚基型吡喃花青素的純化及鑒定技術(shù):酚基型吡喃花青素大多從果汁或果酒后發(fā)酵產(chǎn)物中獲得,如Peter等[29]從貯存3個月后的紫蘿卜汁產(chǎn)品中鑒定出6種吡喃型花青素,并采用HSCCC及半制備型高效液相色譜對其中兩種主要的酚基型吡喃花青素進行了分離,經(jīng)高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)(HPLC-ESI-MSn)鑒定為兩種矢車菊素衍生物與兒茶酚的加成產(chǎn)物形式。此后,Peter團隊[30]又以5年陳釀的皮諾塔吉(Pinotage)紅酒為原料,采用固相萃取及XAD-7大孔樹脂制得了吡喃型花青素粗提物,再經(jīng)HSCCC及半制備液相系統(tǒng)制得高純度的單體,經(jīng)HPLC-ESI-MSn及核磁共振(NMR)鑒定為錦葵色素-3-O-β-D-葡萄糖苷與4-乙烯基愈創(chuàng)木酚的加成產(chǎn)物(Pinotin A)。天然存在的酚基型吡喃花青素較少見,目前僅有從鹿角漆樹果實中發(fā)現(xiàn)酚基吡喃花青素的報道,如Jason等[9]采用快速色譜系統(tǒng)(Flash chromatography)及半制備高效液相色譜系統(tǒng)首次從鹿角漆樹果實中分離出兩種

天然存在的酚基型吡喃花青素,并經(jīng)質(zhì)譜及核磁鑒定為7-O-甲基-飛燕草素-3-O-(2?沒食子?；?-半乳糖苷-4-乙烯基兒茶酚-3″-O-葡萄糖苷(Sumadin A)和7-O-甲基-矢車菊素-3-O-(2?沒食子?；?-半乳糖苷-4-乙烯基兒茶酚-3″-O-葡萄糖苷(Sumadin B)。高粱種皮中所含的花青素不同于一般水果蔬菜中花青素,因其C環(huán)3位上缺少羥基,屬于3-脫氧花青素形式。由于花青素主要通過C環(huán)3位上羥基結(jié)合糖類,從而形成花色苷形式,但高粱種皮中花青素因在C環(huán)3位上缺少羥基,則只能以苷元形式存在(如Apigeninidin和Luteolinidin),其化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖4B。Michael等[28]研究了高粱種皮中吡喃型花青素苷元的制備技術(shù),首先以紅高粱種為原料,利用植物乳桿菌(L. plantarum)發(fā)酵劑制得了發(fā)酵面團,再經(jīng)甲醇提取、乙酸乙酯萃取,將酯層上制備型液相色譜,最終制得了酚基型吡喃3-脫氧花青素苷元,并制得一種新的與乙烯苯酚加成后的花青素衍生物,這兩種物質(zhì)經(jīng)核磁共振氫譜(1H-NMR)及電噴霧離子阱質(zhì)譜(ESI-MS/MS)鑒定后,所得結(jié)構(gòu)見圖4B所示,考慮到吡喃型3-脫氧花青素苷元結(jié)構(gòu)特殊性,后期對其理化性質(zhì)、功能活性等方面均有必要深入研究。

羧基型吡喃花青素的純化及鑒定技術(shù):Maria等[31]研究了羧基型(Vitisins A)的純化工藝,首先采用半制備高效液相色譜法從葡萄皮提取物中分離出3種花青素單體,再將丙酮酸與花青素單體按摩爾比300∶1進行混合,在pH3.7,溫度32 ℃條件下制備出3種Vitisins A 型花青素,經(jīng)高效液相色譜法測定樣品純度為93%～94%。Monica等[32]利用黑豆花青素提取物與丙酮酸反應(yīng),再經(jīng)過Amberlite XAD-7大孔樹脂及Sephadex LH-20凝膠樹脂純化,共制備出3種純度在80%～90%的羧基吡喃花青素單體,并通過高效液相色譜及核磁共振鑒定為3-葡萄糖苷化的5-羧基吡喃飛燕草素、5-羧基吡喃牽?；ㄋ丶?-羧基吡喃錦葵色素。羧基型吡喃花青素上的羧基易受水的親核攻擊,從而導(dǎo)致羧基型吡喃花青素在微氧化條件下轉(zhuǎn)化成更加穩(wěn)定的Oxovitisins型花青素,在制備羧基型吡喃花青素過程中應(yīng)選擇相對密閉的環(huán)境,以防止過多氧氣的進入,從而導(dǎo)致Oxovitisins型花青素的生成。

Portisins型及Oxovitisins型吡喃花青素的純化及鑒定技術(shù):這兩種吡喃花青素的合成均以羧基吡喃花青素為前體物質(zhì),二者的區(qū)別在于,Portisins型通過羧基吡喃花青素與羥基肉桂酸類物質(zhì)反應(yīng)生成,而Oxovitisins則通過羧基吡喃花青素在微氧化環(huán)境下生成。Joana 等[11]從2年陳釀的波特紅酒中鑒定出Portisins型吡喃花青素,并采用TSK toyopearl gel HW-400凝膠柱及聚酰胺樹脂柱進行了純化技術(shù)研究,在此基礎(chǔ)上,又利用葡萄皮花青素與丙酮酸合成了羧基吡喃花青素,并以羧基吡喃花青素與羥基肉桂酸類物質(zhì)合成了Portisins型吡喃花青素,最終采用TSK凝膠柱及半制備液相色譜進行了分離純化。何靜仁團隊[33]研究了具有非氧鎓離子結(jié)構(gòu)和內(nèi)酯型吡喃環(huán)的Oxovitisins A的制備技術(shù),首先以葡萄皮花青素和丙酮酸試劑制得羧基吡喃吡喃花青,再通過微氧化反應(yīng)制得了Oxovitisins A,最佳制備條件為:pH3.6,反應(yīng)溫度45 ℃,乙醇濃度20%,反應(yīng)時間21 d,并采用HPLC-ESI-MSn對樣品進行了定性和定量分析,所得產(chǎn)物得率為26.5%。羧基吡喃花青素轉(zhuǎn)化成Portisins型及Oxovitisins型屬于花青素向更穩(wěn)定構(gòu)型轉(zhuǎn)化的一種途徑,因此深入研究這兩類吡喃花青素的分離純化技術(shù),從而獲得相應(yīng)的產(chǎn)品,將具有更廣泛的應(yīng)用空間。

3 吡喃型花青素穩(wěn)定性研究

pH耐受性:吡喃型花青素是普通花青素與不飽和小分子物質(zhì)發(fā)生加成或聚合反應(yīng)后的產(chǎn)物,屬于一種更穩(wěn)定的花青素構(gòu)型。普通花青素對于pH變化非常敏感,而吡喃型花青素因在其C4位與C5位之間形成了吡喃環(huán),能直接保護花青素分子免受水的親核攻擊。例如:黃烷醇型吡喃花青素的吸光度在pH1.0～3.6范圍內(nèi)未有明顯變化,甚至當(dāng)pH為中性或弱堿性條件下也呈現(xiàn)出一定的耐受力;Portisins A型吡喃花青素在pH從1.0～7.0時,其最大吸光度值略有降低。當(dāng)Portisins A型吡喃花青素在其C3位的糖苷部分與有機酸形成酰基化的結(jié)構(gòu)時,會進一步提高其pH耐受力。即穩(wěn)定性順序依次為:?；疨ortisins A>Portisins A>普通糖基化花青素形式[34]。但吡喃型花青素的穩(wěn)定性并非隨著pH的增強而提高,如黃烷型吡喃花青素在pH為3.6時的最大吸光度值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在pH為1.0時的吸光度值,這種現(xiàn)象大多與分子間共色作用有一定關(guān)聯(lián)[35]。鑒于吡喃型花青素在酸性及中性pH范圍內(nèi)的良好穩(wěn)定性,吡喃型花青素與普通花青素相比,更能適應(yīng)人體或動物體內(nèi)的消化道環(huán)境,從而更有利于其功能活性的發(fā)揮。

SO2耐受性:在葡萄酒的生產(chǎn)過程中,SO2常被用做保鮮劑、防腐劑或抗氧化劑,但SO2的存在會對葡萄酒中吡喃花青素的形成及穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。普通花青素在其C4位易與SO2發(fā)生親核加成反應(yīng),而吡喃型花青素因在其C4位形成新環(huán)(D環(huán)),從而有效阻止了SO2的親核攻擊。在葡萄酒的發(fā)酵過程中,SO2能與酵母發(fā)酵產(chǎn)生的乙醛或丙酮酸反應(yīng)生成新的加成產(chǎn)物,進而導(dǎo)致乙醛或丙酮酸的濃度降低,會影響Vitisins型吡喃花青素的形成,相比之下,酚基吡喃花青素的形成則不受SO2添加量的影響[36]。Oliveira[34]及何靜仁[35]分別研究了吡喃型花青素及普通花青素在不同SO2濃度下的穩(wěn)定性差別,得出普通花青素穩(wěn)定性隨著SO2濃度升高呈現(xiàn)劇烈衰減趨勢,而黃烷醇型、Portisins型在SO2濃度為0～200 mg/kg內(nèi)穩(wěn)定性幾乎沒有變化。以上文獻內(nèi)容表明,除Vitisins型吡喃花青素的形成受SO2濃度影響較大外,大部分吡喃型花青素均對SO2表現(xiàn)出了較好耐受性,進而在一定程度上賦予了葡萄酒特有的色澤及品質(zhì)。

此外,何靜仁等[35]考察了若干種吡喃花青素在6個月存貯期內(nèi)的穩(wěn)定性變化情況,得出穩(wěn)定性順序依次為:黃烷醇型>Vitisins A>普通花青素。鑒于吡喃型花青素的較高的穩(wěn)定性,除賦予酒類產(chǎn)品更持久的色澤及品質(zhì)外,其在功能食品、藥品及化妝品等領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V泛的應(yīng)用前景。

4 吡喃花青素對酒品質(zhì)影響

花青素是葡萄酒中的主要呈色物質(zhì),其組成、含量直接影響著酒體的色澤及品質(zhì)[37]。一般新釀葡萄酒中的花青素主要賦予酒體鮮艷的紫紅色或紅寶石色,而陳釀葡萄酒的中游離花青素含量會隨著時間的延長逐漸減少,吡喃花青素或其它花青素聚合物則逐漸增多,酒體的顏色也由鮮艷的紅色漸變?yōu)榇u紅色[38-40]。根據(jù)吡喃型花青素的光譜特征(表1),Vitisins A型(λMax=510～515 nm)吡喃花青素主要貢獻酒中的橙紅色,而Vitisins B型(λMax=490 nm)主要貢獻桔黃色色調(diào)。Portisins A(λMax=570～580 nm)則主要貢獻葡萄酒中的藍(lán)紫色或藍(lán)色調(diào),而Portisins B(λMax=540 nm)主要貢獻更多的紫紅色色調(diào)。通過次甲基橋連接的吡喃花青素二聚體(λMax=676 nm)則顯示出特有的土耳其藍(lán)色色調(diào)[41]。葡萄酒中吡喃型花青素的存在不僅能改變酒體的顏色,而且對其風(fēng)味的改善也有一定的作用,如已有研究表明葡萄酒所特有的干澀收斂不僅與單寧的存在有關(guān),而且與吡喃花青素的存在有一定關(guān)聯(lián)[42],這是由于吡喃型花青素能與唾液中的蛋白(如富含脯氨酸的蛋白)產(chǎn)生絮凝,從而阻止了唾液腺的進一步分泌,并使黏膜組織失水變硬,降低了滲透性,從而增加了葡萄酒的收斂性口感。

一般葡萄酒中所含的酚基吡喃花青素的穩(wěn)定性要高于Vitisins型,因此常用作反映葡萄酒陳釀年代的指示劑[43]。而酚基吡喃花青素的形成除受原有花青素的濃度、浸漬酶種類[44]、陳釀時間等因素的影響外,酵母菌種類[45]的選擇也是至關(guān)重要的一步。葡萄酒在發(fā)酵或陳釀過程中,酵母菌株所產(chǎn)生的羥基肉桂酸脫羧酶能將酒體中所含的肉桂酸類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙烯基酚類,進而與原有花青素反應(yīng)生成酚基型吡喃花青素[46],但不同酵母菌株分泌羥基肉桂酸脫羧酶的能力各不相同,如酵母菌株S. cerevisiae分泌羥基肉桂酸脫羧酶的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于S. uvarum,從而造成了葡萄酒中所含酚基吡喃花青素的含量有較大差別。此外,選擇高產(chǎn)乙醛和丙酮酸的酵母菌株能有效提高葡萄酒中Vitisins型吡喃花青素的含量[36],進而提高葡萄酒的色澤和品質(zhì)。

5 吡喃型花青素功能活性評價

關(guān)于吡喃型花青素功能活性方面已經(jīng)部分研究報道,主要表現(xiàn)在抗氧化、抗癌、抗炎癥等方面。

5.1 抗氧化活性研究

Rivas等[47]采用過氧亞硝基清除能力(NORAC)、Trolox等效抗氧化能力(TEAC)、亞鐵離子還原能力(FRAP)、硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物(TBARS)四種方法評價了吡喃型花青素與其它酚類化合物的抗氧化作用,得出抗氧化能力大致遵循以下順序:原花青素>普通花青素>吡喃花青素。Maria等[31]采用FRAP、TEAC、ORAC三種方法比較了Vitisins A型(或羧基型)花青素與普通花青素的抗氧化大小,從整體上來看,Vitisins A型吡喃花青素抗氧化能力要低于普通花青素抗氧能力,在普通花青素中飛燕草素-3-O-葡萄糖苷的抗氧化能力最強,錦葵色素-3-O-葡萄糖苷和牽?；ㄋ?3-O-葡萄糖苷均較差;類似地,在Vitisins A中,由飛燕草素-3-O-葡萄糖苷形成的Vitisins A的抗氧化能力是最強的,這也表明,花青素B環(huán)羥基位置或數(shù)量對吡喃型和普通花青素的抗氧化能力的影響都非常大。

高效液相色譜-庫侖陳列檢測法(HPLC-Coulometric array detection)為一種新興起的針對多酚類物質(zhì)的抗氧化評價方法[48],其原理為:多酚類物質(zhì)作為一種還原劑,當(dāng)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時,電子的給出會引起電化學(xué)響應(yīng)值的變化,通過檢測電化學(xué)響應(yīng)值的變化情況就能夠推測出其氧化活動的變化,例如大部分黃酮類具有兩個氧化電位(100～300和700～800 mV)。Andersen等[49]采用FRAP及高效液相色譜-庫侖陣列檢測法分別比較了花青素化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗氧化能力的關(guān)系,得出兩種方法的測定結(jié)果存在一致性,即普通花青素與相應(yīng)的吡喃型花青素在抗氧化能力上未有明顯差異;此外,在B環(huán)上擁有連苯三酚結(jié)構(gòu)或鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的羧基吡喃型花青素與普通花青素均具有較好的抗氧化能力,但當(dāng)B環(huán)上僅存在一個羥基的吡喃型花青素或普通花青素則具有較弱的抗氧化能力。

Goupy等[50]分別采用DPPH自由基清除能力及亞油酸過氧化抑制能力研究了紅酒中多酚類化合物的抗氧化活性大小,得出Vitisins A及由錦葵色素形成的酚基吡喃型花青素對DPPH自由基的清除能力均高于原有的錦葵色素,且酚基吡喃花青素為一種有效的抑制亞油酸過氧化的多酚類物質(zhì)。鄺敏杰等[51]研究表明,甲基吡喃花青素在羥自由基清除能力及氧化還原能力方面均優(yōu)于原有錦葵色素,且對H2O2引起的細(xì)胞損傷有一定保護作用。

以上研究結(jié)果表明,不同研究人員對吡喃型花青素的抗氧化評價結(jié)果均存在一定差異,這主要是由樣品的不同化學(xué)結(jié)構(gòu)、測定方法、樣品純度上的差異造成的,總體上而言,普通花青素轉(zhuǎn)化成吡喃型花青素后,其抗氧化能力并未出現(xiàn)明顯的變化,但考慮到吡喃型花青素在穩(wěn)定性方面的突出優(yōu)勢,吡喃型花青素在今后的抗氧化應(yīng)用方面將展現(xiàn)出更大的潛力。

5.2 抗癌活性研究

Oliveira等[52]利用磺酰羅丹明B(SRB)比色法測得了幾種花青素衍生物的抗癌活性大小,得出錦葵色素-3-O-葡萄糖苷與三種吡喃花青素相比,對乳腺癌細(xì)胞MCF-7具有更強的抗增殖作用,而三種吡喃花青素中抗癌活性大小依次為:Oxovitisins型>Vitisins A>甲基吡喃花青素,推測其可能的原因為,Oxovitisins型的強抗癌活性與其不帶電荷且擁有羰基基團的特殊結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)聯(lián)。吳鬧等[33]研究表明,Oxovitisins A能顯著抑制Caco-2腸癌細(xì)胞及 MCF-7乳腺癌細(xì)胞的細(xì)胞增殖,且其抑制作用均強于羧基型及甲基型吡喃花青素。

5.3 抗炎活性研究

鹿角漆樹多酚粗提物中富含多種酚基型吡喃花青素及其它多酚類物質(zhì),You等[53]研究了鹿角漆樹多酚提取物的抗氧化、抗炎癥作用,得出這種提取物對過氧化氫誘導(dǎo)的白介素IL-8的分泌有一定抑制作用,從而起到一定的抗氧化效果;并得出這種提取物對Caco-2細(xì)胞中炎癥因子TNF-α誘導(dǎo)的白介素IL-8的分泌有顯著的抑制作用,進而發(fā)揮其抗炎癥效果。

6 展望

綜上所述,在過去近二十年中,各國研究人員已陸續(xù)從不同植物原料或相關(guān)產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)了新的吡喃型花青素類化合物,并對其種類、形成機制、分離純化技術(shù)、化學(xué)合成、穩(wěn)定性、功能活性等方面展開了多樣化的研究。盡管國內(nèi)外對于吡喃型花青素類化合物的研究已經(jīng)有了很大起色,但總體而言,對于吡喃型花青素的研究仍處于起步階段,探索其更多未知組成及功能仍需要進行大量的研究工作。此外,由于天然植物中存在的或酒體中存在的吡喃型花青素的含量較低,不易于富集并加以利用,而以自然界中含量豐富的普通花青素為基礎(chǔ),通過化學(xué)合成手段,制備出大量不同結(jié)構(gòu)的吡喃型花青素,研究其潛在抗腫瘤、抗輻射、抗炎癥、提高機體免疫力等方面的功效,進而開發(fā)其應(yīng)用價值,將成為未來研究吡喃型花青素的重要研究方向。隨著研究的不斷深入,吡喃型花青素的真正價值必將得到更加充分的發(fā)揮。