玫瑰類黃酮研究進展

金晶　陽鑫　周薇　周艷　周洪英

摘要?結合項目組工作需要，查閱了大量文獻資料，從玫瑰類黃酮的分離鑒定、類黃酮對玫瑰花色的影響作用機制2個方面總結梳理了玫瑰類黃酮的研究動態，并對類黃酮在玫瑰上的潛在研究方向進行了展望，以期為貴州省玫瑰產業的發展提供新的思路，為美麗中國、多彩貴州的建設作貢獻。

關鍵詞?玫瑰;類黃酮;分離鑒定;花色

中圖分類號?S-3文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）16-0014-04

Research?Progress?of?Flavonoids?on?Rosa?rugosa?Thunb.

JIN?Jing，YANG?Xin，ZHOU?Wei?et?al?（Guizhou?Botanical?Garden，Guiyang，Guizhou?550000）

Abstract?On?the?basis?of?many?relevant?materials?and?reference?articles，we?summarized?the?research?development?of?rose?flavonoids?from?two?aspects：separation?and?identification?of?rose?flavonoids，effect?mechanism?of?flavonoids?on?rose?flowers.Also，it?gave?perspective?of?study?on?rose?flavonoids?to?provide?new?ideas?for?the?development?of?rose?industry?of?Guizhou?Province?and?contribute?to?the?construction?of?beautiful?China?and?colorful?Guizhou.

Key?words?Rosa?rugosa?Thunb.;Flavonoids;Separation?and?identification;Flower?color

玫瑰（Rosa?rugosa?Thunb.）屬薔薇科薔薇屬植物，為我國傳統名花，多年生常綠或落葉觀花灌木，抗逆性強，花色豐富，花香四溢，有著“愛情之花”的美譽。如今，玫瑰已是我國二級保護植物[1]，具有重要的觀賞、藥用和食用價值，被廣泛用于食品工業和香料工業，成為極具特色的香精香料植物[2]。玫瑰在我國廣泛栽植，全國栽種總面積約為?7?000?hm2[3]。近年來，玫瑰在貴州省的大量應用，在大扶貧和大生態戰略中發揮了重要作用。

化學成分研究表明，玫瑰花富含玫瑰精油、類黃酮、花色苷、多糖等。其中，類黃酮是近年來的研究熱點，黃酮類化合物具有抗潰瘍、抗菌、抗炎、降血脂和鎮痛等生理活性作用，玫瑰花的附加價值很大程度上與其含有的黃酮類成分有著重要關聯[4]。貴州省植物園玫瑰項目研究組長期致力于玫瑰的資源收集、推廣應用示范和新產品研發，筆者根據項目組前期的研究基礎，系統地對玫瑰類黃酮研究進展進行闡述，并對研究存在的問題和發展前景進行探討，以期為更好地促進玫瑰產業的發展提供科學依據。

1?玫瑰類黃酮的功能與分離鑒定

1.1?玫瑰資源及應用

薔薇屬植物種類繁多，全世界約有200種，經過屬內數十個野生種的反復雜交，園藝品種數量已達到了約3萬個[5-6]。玫瑰是一類薔薇屬（Rosa?L.）植物種及其園藝衍生品種的統稱，灌木直立或攀援，花單朵或數朵聚生;花托多為杯狀或球形;萼片與花瓣4～5枚，一些萼片分裂，呈覆瓦狀排列;果實瘦小木質，與花托相互著生[7]。

玫瑰主要有2個起源地，一個是我國，另一個就是歐洲。我國玫瑰具代表性的栽培品種有重瓣紅玫瑰（R.rugosa?f.?Plena）、單瓣白玫瑰（R.alba?L.）、豐花玫瑰（R.rugosa?‘Feng?Hua）和紫枝玫瑰（R.rugosa?‘Zi?Zhi）[8]。

玫瑰的花瓣和根中含豐富的營養物質，具有較高的藥用價值，可提供人體所需的多種營養物質[9]。隨著科技水平的不斷提高和人們對天然原料的開發利用，玫瑰作為天然色素的重要來源之一，其深加工產品不斷出現，玫瑰加工產品在餐飲業、化妝品行業、制藥業等隨處可見[10]。

1.2?類黃酮化合物的結構與功能

19世紀初期，自第一個類黃酮化合物白楊素被發現后，對類黃酮化合物的研究日益深入[11]。類黃酮作為植物體內一大類次生代謝產物，廣泛存在于各類植物之中，尤其是植物花瓣中，至今已有9?000余種類黃酮化合物被報道[12]。類黃酮的化學結構是以2-苯基色酮（2-phenylchromone）核為基礎的一類化合物的總稱（圖1），類黃酮由C?6-C?3-C?6組成基本結構骨架[13]，根據其中C?3單位氧化程度的不同，將類黃酮分為12類，即查爾酮、橙酮、黃酮、花青素、黃酮醇等[14]。在同一個屬種的植物中，類黃酮化合物種類和含量都不盡相同。花青素可使植物呈現紅色到紫色，已被證實是形成花色最重要的成分，目前已知的花青素有24種[14]。黃酮醇是原花青素的前體物質，影響著花青素的穩定，常見的黃酮醇有楊梅素、槲皮素和山奈酚3種，它們可以有效清除自由基、抗氧化和抗衰老等[15]。

相關研究表明類黃酮化合物給花朵、種子和果實提供色素[16]。植物的花色主要由類黃酮（flavonoids）、類胡蘿卜素（carotenoids）和生物堿（alkaloids）3類物質決定[17]。類黃酮為苯丙素類次生代謝產物，能使花呈現粉紅、紅、藍、紫和黃色等。其中，查爾酮、橙酮為深黃色，黃酮、黃酮醇為淡黃色-無色，花青素呈現從紅色-紫色[18]。此外，類黃酮還在植物中行使許多生物學功能，如阻擋紫外線（UV）、防御病原體、增強花粉活性、抗氧化作用[19-21]。類黃酮物質作為一種功能性物質，在食品加工、保健功能性食品領域具有很好的開發應用前景，和玫瑰具有重要的關聯作用[22]。

1.3?玫瑰類黃酮的分離鑒定

國內外許多學者對玫瑰的類黃酮進行分離鑒定。金晶[23]應用UPLC-DAD-Triple-TOFMS法共從4類玫瑰（中國玫瑰、大馬氏革玫瑰、百葉薔薇、法國薔薇）22個品種中檢測出7類35種類黃酮物質，其中花青苷3類，黃酮醇4類，且22個品種中類黃酮含量差異較大，顏色的深度與類黃酮含量呈正相關，顏色越淺則類黃酮含量越低。Xiao等[24]從新疆產玫瑰花中分離得到8個黃酮醇苷類化合物，4個是黃酮苷，4個是槲皮素糖苷。Ochier等[25]分析了玫瑰、大馬士革玫瑰、法國薔薇等31個材料的類黃酮物質，認為這些黃酮化合物可以幫助植物在品種分類上進行標記。張玲[26]鑒定出‘白紫枝‘粉紫枝和‘紫枝玫瑰中存在的類黃酮化合物為13種、10種和18種。其中‘紫枝玫瑰中芍藥苷大于80%，其次是飛燕草苷10%，矢車菊苷5%，天竺葵苷0.3%。Van等[27]從栽培的玫瑰花品種中分離鑒定出13種花色苷和黃酮類，其中花色苷為矢車菊素-3，5-二葡萄糖苷、天竺葵色素-3，5-二糖苷、天竺葵色素-3-糖苷。Mikanagi等[28]調查了10個玫瑰亞屬的120個分類群的玫瑰花所含黃酮類物質，結果檢測到19種黃酮醇苷類和6種花色苷。Mikanagi等[29]對44個分類群的玫瑰及8種現代玫瑰的花色苷成分進行鑒定，共分離出11種花色苷，包括矢車菊素?（Cy?）?、天竺葵色素?（Pg?）?、芍藥花青素（Pn）等。綜上，玫瑰花中含有大量類黃酮類物質，這些研究為類黃酮的鑒別和含量測定方法的建立奠定了基礎。

2?類黃酮對玫瑰花色影響的作用機制

薔薇屬植物花色豐富多樣，是研究花色的模式植物[30]。據安田齊[18]研究報道，類黃酮是花色主要顯色物質，種類和含量十分豐富，玫瑰花中含豐富的黃酮類化合物。

早在1996年，牛家淑等[31]開始研究玫瑰花瓣色素的提取方法，試驗證明玫瑰中的色素在高溫和光照下較為穩定，用檸檬酸和醋酸，pH為3時提取效果較為理想。馮作山等[32]用正丁醇-冰醋酸溶液來提取玫瑰殘渣中的花色素，檢測到色素的主要成分是黃酮醇和矢車菊花色苷元-3-葡萄糖苷。王麗君等[33]研究出妙峰山玫瑰在60?℃，料液比為?1∶10，pH為1.0的30%檸檬酸提取液條件下提取效果最好，但其對高溫和氧化劑不穩定。Marshall等[34]對薔薇屬47個種1?200多個品種的材料樣本花色成分進行分析，檢測出矢車菊素為最普遍的成分，存在于幾乎所有材料之中，芍藥素存在于52%的樣品之中，其中31%的樣品檢測出了天竺葵色素，并推斷出矢車菊素有可能是天竺葵素和芍藥素的前體物質。石秀花等[35]以新疆野生玫瑰為材料，研究了野玫瑰色素的提取條件為50?℃，料液比為1∶30，5%檸檬酸浸提4?h，并對其抗氧化能力進行檢測以及對用柱層析法從野玫瑰色素中分離出的2個類黃酮物質進行鑒定，認為是芍藥色素-?3-葡萄糖苷和飛燕草花色素-3-葡萄糖鼠李糖苷。葛芹[36]認為15%干花檸檬酸是提取玫瑰花色素最好的條件，并用HPLC和MS檢測出矢車菊-3，5-雙葡萄糖苷和矢車菊-3-葡萄糖苷，占玫瑰花青苷總含量約5%與2%。

花青素的組成成分和含量在很大程度上影響著花色[37]。研究表明，植物花青素合成代謝途徑主要由3條途徑構成，形成藍紫色的飛燕草色素、紫紅色的矢車菊色素和磚紅色的天竺葵色素。玫瑰和月季由于沒有合成F3?5?H酶，因而缺少飛燕草色素途徑，這也是沒有藍花月季、玫瑰花的主要原因（圖2）。?F35H?基因是合成飛燕草色素的關鍵酶[37]，日本學者一直致力于研究藍色花，Fukui[38]在月季花瓣中發現了特殊的花青苷化合物，呈玫紅色且分子量大（離子峰為?1?357.15），為苯環結構的高級聚合物，后下調了?DFR?基因的表達，過量表達?Iris?hollandica?DFR?基因，并導入??F35H?基因，發現轉化的月季花瓣中積累了飛燕草色素，呈現出藍色，此積累能力可有效遺傳后代。

香豆酰輔酶A（CoA）和3-丙二酰CoA是花青素形成的前體物質，后在一系列酶的催化作用下合成了花青素。其中，一些關鍵酶包括苯丙氨酸解氨酶（phenylalaninammonialyase，PAL）、查耳酮合成酶（chalconesynthase，CHS）、查耳酮異構酶（chalcone?isomerase，CHI）、黃烷酮3-羥化酶（flavanone?3-hydroxylase，F3H）、類黃酮3-羥化酶（flavonoid?3-hydroxylase，F3H）、類黃酮3，5-?羥化酶（flavonoid?3，5-hydroxylase，F35H）、二氫黃酮醇-4-還原酶（dihydroflavonol-4-reductase，DFR）、花青素合酶（anthocyanidin?synthase，ANS）、類黃酮3-O-糖基轉移酶（flavonoid-3-O-glucosyltransferas，3GT）等。PAL催化苯丙氨酸脫氨形成肉桂酸，是合成花青素的起始酶[39]。二氫黃酮醇-4-還原酶（DFR）屬于脂肪滴結合蛋白（ADPH）依賴性短鏈還原酶家族，而黃酮醇合成酶基因（FLS）是黃酮類化合物合成通路中的重要基因[40]。F3H和F35H均屬于細胞色素P450家族的單加氧酶，都需還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）作為輔助因子[41]。羅平[42]利用生物技術對玫瑰類黃酮合成相關基因進行克隆和功能解析，發現了玫瑰類黃酮合成的FLS基因和DFR基因，并闡明了這對基因的功能作用。

[17]?MORI?M，KONDO?T，YOSHIDA?K.Anthocyanin?components?and?mechanism?for?color?development?in?blue?veronica?flowers?[J].Bioscience?biotechnology?&?biochemistry，2009，73（10）：2329-2331.

[18]?安田齊.花色的生理生物化學[M].傅玉蘭，譯.北京：中國林業出版社，1989.

[19]?TREUTTER?D.Significance?of?flavonoids?in?plant?resistance：A?review[J].Environment?chemistry?letters，2006，4：147-157.

[20]?KOVALEVA?L?V，ZAKHAROVA?E?V，MINKINA?Y?V.Auxin?and?flavonoids?in?the?progame?phase?of?fertilization?in?petunia[J].Russian?journal?of?plant?physiology，2007，54（3）：396-401.

[21]?HEIM?K?E，TAGLIAFERRO?A?R，BOLIYA?D?J.Flavonoid?antioxidants：Chemistry，metabolism?and?structure?activity?relationships?[J].Journal?of?nutritional?biochemistry，2002，13（10）：572-584.

[22]?唐傳核，彭志英.類黃酮的最新研究進展——抗氧化研究[J].中國食品添加劑，2001（5）：12-16，25.

[23]?金晶.四類玫瑰花瓣的抗氧化活性和類黃酮成分比較分析[D].貴陽：?貴州師范大學，2018.

[24]?XIAO?Z?P，WU?H?K，WU?T，et?al.Kaempferol?and?quercetin?flavonoids?from?Rosa?rugosa[J].Chemistry?of?natural?compounds，2006，42（6）?：736-737.

[25]?OCHIR?S，PARK?B?J，NISHIZAWA?M，et?al.Stimultaneous?determination?of?hydrolysable?tannins?in?the?petals?of?Rosa?rugosa?Thunb.and?allied?plants[J].Nat?Med，2010，64（3）：383-387.

[26]?張玲.玫瑰（Rosa?rugosa?Thunb.）花瓣顯色機理研究[D].泰安：山東農業大學，2015.

[27]?VAN?SUMERE?C，FACH?P，CASTEELE?K?V，et?al.Improved?extraction?and?reversed?phase?high?performance?liquid?chromatograph?separation?of?flavonoids?and?the?identification?of?Rosa?cultivars[J].Phytochemical?analysis，1993，4（6）：279-292.

[28]?MIKANAGI?Y，YOKOI?M，UEDA?Y，et?al.Flower?flavonol?and?distribution?in?subgenus?Rosa[J].Biochemical?systematics?and?ecology，1995，23（2）：183-200.

[29]?MIKANAGI?Y，SAITO?N，YOKOI?M，et?al.Anthocyanins?in?flowers?of?genus?Rosa，sections?Cinnamomeae?（=?Rosa），Chinese，Gallieanae?and?some?modern?garden?roses[J].Biochemical?systematics?and?ecology，2000，28（9）：887-902.

[30]?李洪權.月季新譜[M].北京：科學普及出版社，1986.

[31]?牛家淑，褚洪圖.食用天然玫瑰色素性質、提取及應用研究[J].食品工業科技，1996（2）：24-26.

[32]?馮作山，杜鵑，李勇，等.玫瑰色素的純化及成分初步鑒定[J].食品科技，2006，10：152-155.

[33]?王麗君，高同雨，劉衛強，等.妙峰山玫瑰色素提取工藝及穩定性研究[J].北方園藝，2009（11）：12-15.

[34]?MARSHALL?H?H，CAMPBELL?C?G，COLLICUTT?L?M.Breeding?for?anthocyanin?colors?in?Rosa[J].Euphytica，1983，32（1）：205-216.

[35]?石秀花，王忠民，程明冬.野玫瑰色素提取工藝的研究[J].中國食品添加劑，2006（1）：111-113，70.

[36]?葛芹.食用玫瑰色素的提取、純化及性質研究[D].無錫：江南大學，2013.

[37]?KATSUMOTO?Y，FUKUCHI?MIZUTANI?M，FUKUI?Y，et?al.Engineering?of?the?rose?flavonoid?biosynthetic?pathway?successfully?generated?blue-hued?flowers?accumulating?delphinidin[J].Plant?and?cell?physiology，2007，48（11）：1589-1600.

[38]?FUKUI?Y，NOMOTO?K，IWASHITA?T，et?al.Two?novel?blue?pigments?with?ellagitannin?moiety，rosacyanins?A1?and?A2，isolated?from?the?petals?of?Rosa?huybrida[J].Tetrahedron，2006（62）：9661-9670.

[39]?黃鴻曼，袁利兵，彭志紅，等.花青素的生物合成與環境調控研究進展[J].湖南農業科學，2011（13）：118-120.

[40]?TANAKA?Y，FUKUI?Y，FUKUCHI?MIZUTANI?M，et?al.Molecular?cloning?and?characterization?of?Rosa?hybrida?dihydroflavonol?4?reductase?gene[J].Plant?&?cell?physiology，1995，36（6）：1023-1031.

[41]?趙啟明，李范，李萍.花青素生物合成關鍵酶的研究進展[J].生物技術通報，2012（12）：25-32.

[42]?羅平.玫瑰類黃酮合成相關基因的克隆和功能解析[D].武漢：華中農業大學，2016.