茶葉花色苷的研究進(jìn)展

劉 安，王 振，向 奕，劉林峰，肖文軍（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

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茶葉花色苷的研究進(jìn)展

劉 安，王 振，向 奕，劉林峰，肖文軍*
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

摘要：花色苷是具有多種生物活性的天然產(chǎn)物，茶樹紫色芽葉中富含花色苷。本文綜述了花色苷的代謝生理、環(huán)境影響因素、化學(xué)組分、提制技術(shù)、分析檢測(cè)方法以及生物活性等方面的研究進(jìn)展，以期為茶樹紫色芽葉及其花色苷的高值化利用提供參考。

關(guān)鍵詞：茶葉；花色苷；進(jìn)展

花色苷是一大類以苯并吡喃結(jié)構(gòu)為母核的類黃酮物質(zhì)，其基本結(jié)構(gòu)單元為2-苯基并吡喃型陽(yáng)離子，該類陽(yáng)離子與糖結(jié)合即可形成花色苷。花色苷作為一種植物天然色素，廣泛分布于植物的根、莖、葉等大部分組織中，并隨植物種類不同，在基因表達(dá)上特異性地形成差異性性狀，呈現(xiàn)出紅、黃、藍(lán)、靛、紫等不同顏色。紫色茶葉及其花色苷種類與含量是茶樹生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中受花色苷基因調(diào)控、環(huán)境條件、肥培管理等多種因素綜合影響的結(jié)果。隨著茶葉功能成分利用技術(shù)水平的不斷提高，具有多種生物活性的茶葉花色苷受到越來(lái)越多研究學(xué)者的關(guān)注。本文對(duì)茶葉花色苷的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為推動(dòng)茶樹紫色芽葉及其花色苷的開發(fā)利用提供參考。

1　茶葉花色苷代謝生理

張龍［1］等確定花色苷的合成需要CHI （Chalcone isomera，查爾酮異構(gòu)酶）、F3H （Flavonone-3-hydroxyl，柚皮素在黃烷酮-3-羥化酶）、DFR（ihydrofavonol 4-reduet，二氫黃酮醇-4-還原酶）和ANS（Anthocyanidin syntha，花色素合成酶）。其中，CHI是催化查爾酮分子轉(zhuǎn)化為所有類黃酮物質(zhì)合成的直接前體——柚皮素的關(guān)鍵酶。F3H可以將柚皮素催化為二氫黃酮醇——香橙素。DFR能選擇性地催化3種二氫黃酮醇DHK、DHQ和DHM形成相應(yīng)的花色素苷。ANS則催化無(wú)色的花色素苷形成顯色的花色素3-favone-2，3-diol。Wang［2］等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PAL（phenylalanine ammonialyase，苯內(nèi)氨酸解氨酶）活性與花青素的積累成正相關(guān)，但同時(shí)也確定在成熟果實(shí)中PAL不是花青素積累的唯一調(diào)控因子。Yasuyo［3］等指出，CHS （chalcone synthase，查爾酮合成酶）基因族的12個(gè)基因內(nèi)與花色形成相關(guān)的是CHS-D和CHS-E，特別是CHS-D無(wú)法表達(dá)時(shí)，植物的花不顯色，因花色素剛合成時(shí)，其羥基暴露在外非常不穩(wěn)定，此時(shí)需要在UDP（糖基轉(zhuǎn)移酶）的作用下讓糖苷轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的花色苷［4］。

目前，確定與花色苷合成相關(guān)的基因有：查爾酮異構(gòu)酶基因、柚皮素-3-羥化酶基因、二氫黃酮醇-4-還原酶基因、花色素合成酶基因、苯內(nèi)氨酸解氨酶基因、查爾酮合成酶基因與糖基轉(zhuǎn)移酶基因。其中，CHI、CHS、F3H和ANS基因都已被成功克隆，但是與花青素合成相關(guān)的基因啟動(dòng)子尚未能成功克隆。

2　環(huán)境因素對(duì)茶葉花色苷形成的影響

在茶樹有性群體品種中，紫芽葉在茶樹全年的生長(zhǎng)時(shí)期里都占有很大的比重。據(jù)調(diào)查，不同季節(jié)中，普通群體茶樹出現(xiàn)紫芽葉的比例也各不相同。春季有30%左右的茶樹出現(xiàn)紫芽葉，而夏季出現(xiàn)紫色芽葉的比例升高到88.7%左右［5］。不同季節(jié)茶樹紫色芽葉出現(xiàn)的比例有很大差異，這是由環(huán)境因素影響的結(jié)果。李智［6］研究了不同環(huán)境因子如光照、溫度及氮素水平對(duì)茶樹紫芽葉形成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)強(qiáng)光、低溫、缺氮環(huán)境下，茶樹中花色苷的積累增加，其中光照是最主要的影響因素。因此，在夏季時(shí)，茶樹紫芽出現(xiàn)的比例增高。

3　茶葉花色苷化學(xué)組分

花青素在27個(gè)科、72個(gè)屬的植物中廣泛存在，分布最多的為以下六種：天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛花色素和錦葵色素［7］。2009年，張宏寶等［8］在茶樹紫色芽葉中確定了五種花色苷，分別是飛燕草-3-半乳糖苷、矢車菊-3-半乳糖苷、飛燕草-3-蕓香糖苷、矢車菊-3-蕓香糖苷與天竺葵-3-蕓香糖苷。在其之后，沈曉佳等［9］于2012年在紫娟茶中發(fā)現(xiàn)四種新的花色苷，分別為飛燕草-3-O-β-半乳糖苷、矢車菊-3-O-β-半乳糖苷、飛燕草-3-O-β-D-（6-（E）-對(duì)香豆酸）吡喃半乳糖苷以及矢車菊-3-O-β-D-（6-（E）-對(duì)香豆酸）吡喃半乳糖苷，這四種花色苷都是首次在紫娟茶中發(fā)現(xiàn)。

4　茶葉花色苷提制技術(shù)

費(fèi)旭元［10］以紫鵑茶為原料，探討了花色苷提取分離方法。當(dāng)用水作為溶劑提取時(shí)，最佳提取條件為：提取溫度80℃、提取時(shí)間20 min、提取料液比1∶15，其中提取溫度最為重要。當(dāng)用酸性甲醇作溶劑時(shí)，最佳提取條件為：提取溫度29℃、提取時(shí)間132 min、料液比1∶26。而花色苷的分離純化則一般使用柱色譜法和高速逆流色譜法。柱色譜法可使用MCI gel CHP-20P、Sephadex LH-20 和 Chromatorex ODS 三種樹脂色譜柱反復(fù)分離，再用 5%醋酸水和增量的5%醋酸甲醇洗脫。而高速逆流色譜法則一般使用正丁醇/丁基甲醚/乙腈/水/三氟乙酸體系。

5　茶葉花色苷分析檢測(cè)方法

對(duì)于茶葉中花色苷含量的測(cè)定，目前沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，基本用pH法測(cè)定。高效液相色譜法雖能精確測(cè)定花色苷的含量，但測(cè)定時(shí)必須將花色苷分離提純，并與花色苷單體相比較。因此，高效液相技術(shù)測(cè)定方法比pH法有更大的限制。資料表明，pH示差法較單一pH法更能減少干擾物質(zhì)對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，是一種較好的測(cè)定茶葉中花色苷總含量的方法［11］。此外，Jungmin Lee等人［12］通過(guò)對(duì)pH示差法和HPLC法的比較研究提出，采用pH示差法，能夠準(zhǔn)確的測(cè)定花色苷的總量（R≥0.925，P≤0.05）。Lee 等人［13］也曾指出，在測(cè)定總花色苷含量方面，pH示差法是一種快捷、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的方法。

6　茶葉花色苷生物活性

6.1美白

根據(jù)沈曉佳［9］的研究發(fā)現(xiàn)，紫娟茶提取物對(duì)酪氨酸酶單酚酶及酪氨酸酶二酚酶皆具有較強(qiáng)的活性抑制作用。酪氨酸酶作為黑素生成的關(guān)鍵酶，其活性對(duì)皮膚的黑素沉積有重要作用［14］。

6.2抗衰老

江巖［15］采用不同花青素濃度的培養(yǎng)基培養(yǎng)果蠅，使用生存實(shí)驗(yàn)檢測(cè)果蠅壽命，計(jì)算其半數(shù)死亡時(shí)間、平均壽命和平均最高壽命。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著花青素濃度增加，果蠅的壽命延長(zhǎng)，呈現(xiàn)良好的劑量依賴關(guān)系。

6.3防治糖尿病

糖尿病分為Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病以及妊娠期糖尿病。其中Ⅱ型糖尿病病人中，體內(nèi)胰島素并不比正常人少，反而較正常人體內(nèi)的胰島素量更高，因?yàn)槠錂C(jī)體對(duì)胰島素抵抗，即為IR［16］。郭紅輝［17］等以6種花色苷作為受試物，測(cè)定其對(duì)H2O2誘導(dǎo)的IR3T3-L1脂肪細(xì)胞胞內(nèi)活性氧水平和葡萄糖攝取能力的影響。結(jié)果表明，具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的花色苷能更好的清除IR脂肪細(xì)胞內(nèi)的胞內(nèi)活性氧，并能顯著提高胰島素刺激后脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取能力，且呈線性關(guān)系。表明花色苷對(duì)Ⅱ型糖尿病具有良好的預(yù)防和改善效果。

6.4消炎

炎癥反應(yīng)十分復(fù)雜，由多種炎癥細(xì)胞、炎癥因子共同作用。其中很重要的有由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的誘導(dǎo)性蛋白酶一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，iNOS）和環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX-2）［18］。王慶［19］等試驗(yàn)探討了花色苷對(duì)脂多糖（LPS）所誘導(dǎo)的THP-1樣巨噬細(xì)胞中誘導(dǎo)性一氧化氮合酶（iNOS）、環(huán)氧合酶-2（COX-2）及其產(chǎn)物一氧化氮（NO）和前列腺素 E2（PGE2）表達(dá)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)花色苷能有效的下調(diào) iNOS和COX-2 的基因及蛋白水平，且其所合成的炎性介質(zhì) NO和PGE2也顯著降低。可見，花色苷對(duì)各種炎癥的治療可能有著重要意義。

6.5保護(hù)視力

有研究表明，藍(lán)莓提取物中的花色苷成分能夠有效提高視網(wǎng)膜的感光度。另外，花色苷對(duì)毛細(xì)血管具有保護(hù)作用，其對(duì)健康人體的眼睛疲勞有非常好的改善效果［16］。何敏菲［20］則進(jìn)行了花色苷與茶天然產(chǎn)物協(xié)同保護(hù)視覺損傷活性的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，L-茶氨酸、咖啡堿、EGCG和越橘花色苷提取物以適宜濃度配比時(shí)，對(duì)H2O2和UV引起的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的損傷具有良好的保護(hù)和修復(fù)作用。

7　展望

目前，由于關(guān)于花色苷在活體內(nèi)的抗氧化和清除自由基的研究還很少，因此其在活體內(nèi)的作用機(jī)制尚不清楚。將花色苷分離純化，使其從粗提物中與雜質(zhì)有效分離，甚至通過(guò)先進(jìn)技術(shù)將部分組分單體制備出來(lái)，進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定和藥理分析研究，為花色苷各種功能機(jī)制研究提供良好基礎(chǔ)。有研究表明，花色苷的各種生物活性需要在保證其苷類結(jié)構(gòu)完整的條件下才能表現(xiàn)出來(lái)。如何在生產(chǎn)上能夠確保花色苷活性，成為提制花色苷的重要問(wèn)題，表明只有充分考察花色苷在各種介質(zhì)中的穩(wěn)定性，盡量達(dá)到最穩(wěn)定的介質(zhì)條件將成為花色苷研究中必不可少的重要環(huán)節(jié)。

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Research Progress of Tea anthocyanin

LIU An，WANG Zhen，XIANG Yi，LIU Lin-feng，XIAO Wen-jun*
（College of Horticulture and Landscape Hunan Agriculture University， Changsha， 410128， China）

Abstract：Anthocyanin is a natural product with multi biological activity. The purple tender tea leaves contains rich anthocyanin. This article summarized the research progress of tea anthocyanin in metabolic physiology， environmental impact factors， chemical composition， extracting technology， analysis method and biological activity. It is to be served as the high-value utilization of purple tea leaves and its anthocyanin.

Key words：Tea， Anthocyanin， Research Progress.

中圖分類號(hào)：S571.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-525X（2016）01-19-22

收稿日期：2015-12-16

修訂日期：2015-12-28

作者簡(jiǎn)介：劉安（1994-），女，湖南株洲人，在讀碩士研究生，研究方向：茶葉及其功能成分利用。

*通訊作者：肖文軍，xiaowenjungong@163.com