不同藍莓品種的花青素抗氧化活性研究新進展

覃 悅，楊雪蓮，吳永飛

(貴州大學，貴州 貴陽 550025)

1 引言

藍莓(VacciniumSpp.)，杜鵑花科越橘屬，其果似球形，藍色或深藍色，有少數紅色品種，外表附白膜果粉。藍莓富含蛋白質、維生素、微量元素、礦物質以及一些特殊的營養物質，如花青素、總酸和有機酸、酚酸、超氧化物歧化酶、果膠等，也因此被認定為人類五大健康食品之一，其中最受關注的是藍莓花青素。藍莓花青素具有較強的抗氧化作用，具有抗氧化、抗衰老、抗突變等作用，其中花青素被賦予“護眼之寶”之稱。

2 花青素的抗氧化活性的作用與功能

花青素(Anthocyanidin)為水溶性的類黃酮化合物，其基本結構為2-苯基苯并吡喃型陽離子，普遍存在于水果、花卉等植物中，且作為果蔬花卉中的主要呈色物質，其遇堿變藍，遇酸變紅。現如今已知的花青素種類超20種，而藍莓作為花青素含量最高的水果，有著“花青素之王”的美譽，其所含的花青素種類超過15種，主要有天竺葵色素(Pg)、芍藥色素(Pn)、牽牛花色素(Pt)、飛燕草色素(Dp)、錦葵色素(Mv)、矢車菊色素(Cy)等6種[1]。

抗氧化是指抗氧化自由基，即以低濃度的狀態存在就可以有效做到抵御自由基氧化反應的物質，它的作用機理有兩種，一是直接作用在自由基上，二是間接消耗掉并能夠容易產生自由基的物質，以免進一步反應。抗氧化活性即是抗氧化自由基的能力大小[2]。

花青素抗氧化活性所起的作用與其所處的液體環境有關，如液體環境中的的溫度、pH值以及該花青素在液體環境中的濃度大小都會影響其活性。前人研究表明花青素的清除能力與pH值呈正相關，即在溫度條件穩定的情況下，pH值即使在8的范圍變化，其清除能力也會增加且比較穩定[3]；花青素在酸性的條件下，相比中性或堿性的緩沖條件下，其穩定性與活性會更高[4]；但如果就溫度單一變量而言，溫度越高，越容易導致花青素的分解，從而導致其活性喪失；因此在進行花青素抗氧化活性檢測時，要注重其所處環境中的溫度與pH值等因素的影響。

花青素的提取方式會對花青素的抗氧化活性產生一定影響，采用微波輔助的方式提取花青素時，其抗氧化活性較好，提取率也較高[5]。在進行花青素抗氧化檢測的同時會發現光照也會影響其穩定性，即在強光下，花青素極為不穩定。此外，在提取花青素時，加入一定濃度的葡萄糖時，能起到保護作用，保護其穩定性。再者，液體環境中若存在一定量的蛋白質，也能夠降低花青素損失和分解，從而保證其活性的穩定性。除以上因素能夠影響其抗氧化活性外，還有氧化劑、還原劑與其他添加物等都能影響其氧化活性。因此，若有效保護花青素抗氧化活性能夠發揮的必要條件就是：將其置于避光、適宜酸堿度的低溫下進行保存，或適當添加一些穩定劑[6]。

花青素抗氧化活性的功能有以下幾點：抗氧化、抑制腫瘤、保護肝臟、抗炎抑菌、降血糖、調節腸道微生物以及與保護視力等相關功效[7]。其中抗氧化能力主要是指其能夠清除一定的氧自由基，同時提高被吸收的游離基的數目，從而保護細胞免受氧化的損傷。抑制腫瘤主要是由于花青素能促進腫瘤因子的凋亡，從而抑制腫瘤細胞的生長與繁殖。關于其可以保護肝臟機理，可以從花青素能夠下調肝臟相關因子的表達，并以此為契機來抑制肝纖維化與肝細胞凋亡等。抗炎抑菌指花青素能夠抑制炎癥因子的表達，減少炎癥物質的產生。降血糖是因為花青素能夠調節糖脂代謝水平，起到降血糖的作用，而且還能減少糖尿病相關并發癥的產生。調節腸道微生物是因為花青素代謝產物能夠參與腸道內的物質循環，從而對微生物具有一定的調節作用[8]。花青素其他功效有減少眼部黃斑的產生，緩解眼部壓力，預防眼部疾病的產生等[9]。

從花青素的抗氧化性分析得知具有極強的抗氧化能力可能與花青素含有眾多不飽和的自由基有關；從其調節細胞相關因子的表達機制分析，其在細胞內的發揮作用的機制可能與基因調控有關，但也還需進一步研究才能驗證。花青素在疾病上的應用十分廣泛，涉及消化科、神經科、腦科及內科等，相信在以后的醫療技術上，花青素將會占據一定席位。

花青素以其特有的抗氧化性能保護人們的身體健康，因此人們把關注點放到花青素含量豐富且甜美可口的藍莓上，開發其花青素抗氧化活性作用與功能。藍莓除含有豐富的花青素外，還含有豐富的蛋白質、膳食纖維、不飽和脂肪酸等，都是值得的人們關注和探索。

藍莓花青素的抗氧化活性的研究成果應用范圍廣泛，如在化妝行業，利用花青素抗氧化性作為抗衰老、修護皮膚以及美白的功效進行研究并添加[10]。在制藥方面，其可作為保健品及處方藥等的原料，以此有效保證人體健康[11]。在食品添加劑上，其可作為食品著色劑或抗氧化劑等，以代替那些對人體不健康的添加劑[12]。在藝術繪制上，可以用花青素制成顏料，以延緩作品腐壞速度，讓作品保存時間更久等[13]，因此藍莓花青素抗氧化活性的研究越來越引人矚目。

3 藍莓花青素的抗氧化活性研究

藍莓花青素的抗氧化活性引起越來越多的國內外學者關注與興趣，關于其相關的研究報道逐漸增多，主要針對花青素抗氧化活性的DPPH自由基清除能力、ABTS+自由基清除能力、羥基自由基清除能力、超氧陰離子自由基清除能力等相關研究。

3.1 對羥基自由基的清除能力

羥基自由基(—OH)，一種活性氧類物質中化學性質最活潑的一類自由基[14]，有極強的氧化能力，是自然界中僅次于氟的氧化劑。羥基自由基危害程度較高，其能夠加快細胞的衰老與病變，因此，研究羥基自由基的清除劑尤為重要。藍莓的花青素具有極強的抗氧化作用，可作為羥基自由基的天然清除劑。藍莓花青素通常采用分光光度計進行檢測，并以Vc作為對照，按照公式算出其羥基自由基清除能力的相對大小，其羥基自由基清除能力在其一定濃度范圍內，隨其濃度增大而增大[15]，運用微波輔助提取藍莓花青素時，其羥基自由基清除能力較強[16]。如周理紅的研究表明：藍莓花青素對·OH清除率有顯著提高作用，且藍莓花青素對·OH清除率越高，藍莓花青素抗氧化活性越強[16]。

3.2 對DPPH自由基清除能力

DPPH又稱1,1-二苯基-2-三硝基苯肼[5]，是一類穩定性很強的以氮為中心的自由基，其作用是使脂質過氧化鏈反應終止[17]，用于評價抗氧化成分的體外抗氧化性。當自由基清除劑存在時，其單電子與清除劑配對導致吸收力下降，使醇溶液由紫變淺，且變淺程度與其電子數量有一定量的關系，因此可用分光光度計進行測定某物的抗氧化活性[17]。除使用分光光度法進行檢測外，單體花青素活性檢測可使用液相圖譜與HPLC直接鑒定[18，19]；其清除能力在一定范圍內隨其濃度增大而增大[15]，且有相關研究表明運用微波輔助提取藍莓花青素時，其DPPH自由基清除能力較強[16]。采用Vc和藍莓花青素同時對DPPH自由基清除結果顯示，藍莓花青素清除能力高于Vc[16]。

3.3 對ATBS+自由基清除能力

ATBS+又稱2,2-聯氨-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺鹽，當某一物質與其混合后，在734 nm波長下吸收度降低，則證明該物質能夠清除自由基，具有自由基清除活性，屬于抗氧化劑。藍莓花青素提取物和Vc對ATBS+自由基都具有清除能力，且藍莓花青素對ATBS+自由基清除能力高于Vc[16]。

3.4 對超氧陰離子自由基清除能力

超氧陰離子與人體內的羥基相結合時會產生對人類有害的物質，該物質能損害細胞DNA，使人體機能遭受破壞。藍莓花青素能夠抑制超氧陰離子的產生，并起到清除其活性的作用，從而使其不能與羥基結合。藍莓花青素對超氧陰離子自由基清除能力高于Vc[15]，用微波輔助提取藍莓花青素時，可增強其對超氧陰離子自由基清除能力[16]。

3.5 對Fe3+清除能力

Fe3+是Fe的最穩定離子，具有較強氧化性。在藍莓花青素抗氧化活性研究里，與同濃度的Vc相比，其清除Fe3+的能力顯著高于Vc。在一定濃度范圍內花青素含量增加，其對Fe3+的清除能力也會顯著提高[16]。

抗氧化活性的DPPH與超氧陰離子都與羥基有關，通過有效吸附或結合羥基，甚至與之反應，從而引起不同程度的自由基清除能力的體現，因此從根本控制住羥基自由基的產生，就起到抗氧化活性的作用。

4 不同藍莓品種的花青素抗氧化特性分析

藍莓，灌木叢生，按其灌木大小分有矮叢藍莓、半高叢藍莓、高叢藍莓(南高叢藍莓與北高叢藍莓)、兔眼藍莓、紅豆藍莓與蔓藍莓。其中矮叢藍莓主要有美登(Blomidon)與芬蒂(Fundy)等；半高叢藍莓主要有北陸(Northland)、北藍(Northblue)與北村(Northcountry)等；高叢藍莓主要有南高叢藍莓的夏普藍(Sharpblue)、奧尼爾(O'Neal)與薄霧(Misty)等；北高叢藍莓的康維爾(Coville)、達柔(Darrow)與藍豐(Bluecrop)等品種。我國氣候復雜多樣且地形土壤多變，各地區適宜栽種的藍莓品種各不相同。不同藍莓品種其花青素抗氧化活性也存在差異性，且同一品種在不同的發育階段花青素抗氧化特性不同。

4.1 不同藍莓品種的花青素抗氧化特性分析

山東省煙臺市的海藍藍莓種植基地的珠寶及綠寶石等品種的花青素的DPPH自由基清除能力、Fe3+的清除能力與ATBS+自由基清除能力高于藍豐和萊格西[20]。湖北藍莓基地的布里吉塔、奧尼爾、薄霧、北陸、藍雨、格萊西與杰兔等品種，其花青素的DPPH清除能力都近似，且隨貯藏時間延伸清除力緩慢增強；布里吉塔和萊克西花青素的ATBS+自由基清除能力低于其他品種，且布里吉塔花青素的ATBS+自由基清除能力最低[21]。貴州省麻江縣藍莓基地的粉藍、巴爾德溫、園藍以及燦爛藍莓中燦爛的花青素抗氧化活性高于其他品種，花青素各清除能力較為穩定的是巴爾德溫[22]。

以上3個地區的藍莓花青素抗氧化活性不同，其關鍵影響因素為品種和環境因子。目前我國藍莓主要種植區有膠東半島、長白山與大小興安嶺、云貴高原、長江中下游流域、南方等區域。因不同地區的氣候、地形、地質、土壤pH值等條件不同，導致藍莓適應性不同，藍莓中花青素性質不同，最終影響到花青素的抗氧化活性不同。

4.2 藍莓不同生理成熟度的花青素抗氧化特性分析

新疆藍莓種植基地中，安娜藍莓作為高叢藍莓的代表，與兔眼藍莓中的巴爾德溫、巨藍以及園藍相比，安娜在各個果實發育期的花青素抗氧化活性高于其他3個品種。巨藍的花青素總體抗氧化活性較差，僅在果實轉向成熟期時花青素抗氧化活性才明顯增強[23]。藍莓的成熟度還影響著花青素含量的增長，進而影響其抗氧化活性的強弱。云南藍莓種植區的奧尼爾和雙豐在不同成熟度采摘時，其花青苷含量與發育期呈“z”字型變化，即花青苷含量先逐漸上升，而后下降，接著回升至高于之前最高含量的狀態，由此推斷花青素抗氧化活性也會隨果實花青素發育狀態而改變[24]。

從果實的發育階段上分析，果實由最初的幼果到成熟甚至完熟的過程，其內部的物質變化包括糖分的增多、pH值由堿性至中性甚至酸性、蛋白物質的生成以及一些揮發性物質的產生，以上內含物都有助于其花青素抗氧化活性的增強。藍莓花青素的抗氧化活性最強時期在果實發育的成熟期和完熟期。另外，藍莓的成熟期主要在初夏，溫度有所上升但不影響花青素的穩定性。因此建議人們多食用初夏成熟的藍莓，以便其花青素的作用與功效發揮到最大，從而實現提高水果的營養與保健功能。

5 結論與展望

5.1 結論

花青素的抗氧化活性作為研究抗氧化劑的理論基礎，備受人們關注，而富含花青素的藍莓成為產業發展和科研研究的重點。藍莓花青素具有許多保健功能，如抗氧化、防衰老、抗癌、抗炎癥、預防糖尿病及其并發癥等，因此大量人員投入到藍莓花青素精深加工研究中。隨著該研究的相關進展，人們也發現了一個現象，即不同藍莓品種的花青素成分也不同，其抗氧化活性不同，這將為藍莓花青素高效利用并開發不同用途產品提出突破口，有待學者們繼續深入研究。

5.2 展望

“小果果，大前景”，藍莓精深加工開發還處于初級階段，尤其是花青素在醫藥、保健及食品上的研究與開發仍處于初級階段。隨著人們物質生活及素質的提高，科學技術的穩步發展，藍莓花青素的開發前景廣闊。藍莓花青素能夠在未來成為治療癌癥等重大疾病的關鍵，將成為老弱婦孺保證基本營養與健康的重要來源之一，成為人們喜愛并常見的食品主要成分之一，以上都成為花青素開發運用的根本需求與動力，鼓舞并激勵著人們對其進行研究與開發。花青素也可開發為天然色素方面的產品，如關于彩妝、繪畫顏料與服裝扎染等產品，為打造藍莓新型產業鏈開辟新途徑。藍莓花青素及其他營養物質的開發和應用將引領種植產業的發展，在鞏固并完善產業基礎設施的條件上，依托逐步提高的科學技術、科學產業布局與國家政府的支持與激勵政策，有望尋求并拓寬藍莓的銷售渠道與市場，營造良好的產業發展環境，實現產銷運營一體化。積極扶持藍莓龍頭企業，鼓勵產品創新并培育藍莓新品種，利用基因工程進行種質資源創新，開發不同類型、不同功效的花青素創質，豐富花青素種類與功能。大力發展藍莓相關產業，如“藍莓田園采摘”帶動旅游業的發展等，將藍莓“小果果”發展成為集“農業之精華”的現代化高效產業。