花青素

花青素

花青素是一種水溶性色素,可以隨著細胞液的酸鹼改變顏色。細胞液呈酸性則偏紅,細胞液呈鹼性則偏藍。花青素(anthocyanidin)是構成花瓣果實顏色的主要色素之一。花青素為植物二級代謝產物,在生理上扮演重要的角色。花瓣果實的顏色可吸引動物進行授粉和種子傳播 (Stintzing and Carle, 2004)。常見于花、果實的組織中及莖葉的表皮細胞與下表皮層。部分果實以顏色深淺決定果實市場價格。在紫色蔬菜內也有。

  • 中文名稱
    花青素
  • 外文名稱
    cyanidin
  • 別名
    花色素;花青色素
  • CAS
    13306-05-3
  • 分子式
    C15H11O6
  • 分子量
    287.2437

​基本簡介

花青素(Anthocyanidin),又稱花色素,是自然界一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素,屬類黃酮化合物。也是植物花瓣中的主要呈色物質,水果、蔬菜、花卉等五彩繽紛的顏色大部分與之有關。花青素存在于植物細胞的液泡中,可由葉綠素轉化而來。在植物細胞液泡不同的pH值條件下,使花瓣呈現五彩繽紛的顏色。秋天可溶糖增多,細胞為酸性,在酸性條件下呈紅色或紫色,所以花瓣呈紅、紫色是花青素作用,其顏色的深淺與花青素的含量呈正相關性,可用分光光度計快速測定,在鹼性條件下呈藍色。花青素的顏色受許多因子的影響,低溫、缺氧和缺磷等不良環境也會促進花青素的形成和積累。

花青素

目前食品工業上所用的色素多為合成色素,幾乎都有不同程度的毒性,長期使用會危害人的健康,因此天然色素就越來越引起了科研領域的關註:由于至今國內市場上還沒有花青素純品,所以提取高純度的花青素對花色苷類色素的深入研究與開發提供必備的表征條件和理論依據,並且有助于它的工業利用。由于沒有市場還沒有出現花青素純品,因此需要攝入花青素,那麽目前隻能通過食補的方式了,譬如食用藍莓、草莓、葡萄、紫玉米等獲得。

化學結構

花青素分子量:287.246分子式:C15H11O6

InChI=1/C15H10O6/c16-8-4-11(18)9-6-13(20)15(21-14(9)5-8)7-1-2-10(17)12(19)3-7/h1-6H,(H4-,16,17,18,19,20)/p+1

化學特徵

花青素屬于酚類化合物中的類黃酮類(flavonoids)。基本結構包含二個苯環,並由一3碳的單位連結(C6-C3-C6)。花青素經由苯基丙酸路徑和類黃酮生合成途徑生成,由許多酵素調控催化。以天竺葵色素(pelargonidin)、矢車菊素(cyanidin)、花翠素(delphinidin)、芍葯花苷配基(peonidin)、矮牽牛苷配基(petunidin)及錦葵色素(malvidin)六種非配醣體(aglycone)為主。花青素因所帶羥基數(-OH)、甲基化(methylation)、醣基化(glycosylation)數目、醣種類和連線位置等因素而呈現不同顏色(範和邱, 1998)。顏色的表現因生化環境條件的改變,如受花青素濃度、共色作用、液胞中pH値的影響(Clifford, 2000)。 橙色和黃色是胡蘿卜素的作用。1910年在胡蘿卜中發現了β-胡蘿卜素,以後共發現另外2種胡蘿卜素異構體,分別是:α、β、γ三種異構體。1958年β-胡蘿卜素獲得專利(US2849495,1958年8月26日,專利權人:Hoffmann La Roche),目前主要從海洋中提取,也可人工合成。

花青素

自然界有超過300種不同的花青素。他們來源于不同種水果和蔬菜如紫甘薯、越橘、酸果蔓、藍莓、黑枸杞、葡萄、接骨木紅、黑加侖、紫胡羅卜和紅甘藍、顏色從紅到藍。這些花青素主要包含飛燕草素(Delchindin)、矢車菊素(Cyanidin)、牽牛花色素(Petunidin)、芍葯花色素(Peonidin)。 其中藍莓所含花青素量最大最多最有營養價值。

相關傳說

名醫李時珍年輕時有患眼疾,偶感目澀,視物不清。後採葯經韃靼(今蒙古北部)發現,根部生長在常年冰凍層中的藍色漿果(藍莓),對此有奇效,李時珍遂經常食用,到晚年仍耳聰目明,告知當地鄂倫春族人:此物潤目,多食無妨。鄂倫春人成為當今視力好的人群,非常適應常年遊獵生活。李時珍特在《本草綱目》中收錄這一潤目良葯流傳至今…

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——摘自《明外史·本傳》

二戰時,英國皇家空軍在執行任務前,都會配合服食某種食物,傳說,它能增強飛行員的眼部功能,增強夜晚的感光力,更好的完成任務,這就是藍莓。

傳說,長白山天池中的龍女“藍莓”為了百姓安寧,與妖怪同歸于盡,之後,長白山周圍長出了紫黑色的果實。龍王因為思念女兒,日日以淚洗面,變得視力模糊,身患眼疾,龍女托夢說“若果您思念我,就每天吃幾顆紫黑色的果子。”龍王自此一思念龍女就吃幾顆,數日後眼睛也復原了,由此紫黑色的果子被命為藍莓。山腳下的人們也會到山上採摘藍莓吃,稱它為眼睛的保護神,可以保護視力預防眼疾,緩解疲勞。

發現歷程

1928年,匈牙利偉大的科學家阿爾伯特在柑橘類的水果中發現了維生素C,並因此而獲得諾貝爾獎,他被世人尊稱為維生素C之父。由于維生素C可針對性地治療壞血病,因而開始時維生素C被形象地稱為抗壞血酸。

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然而,阿爾伯特這位偉大的科學家卻在一個問題上遭遇了尷尬——

一次,加拿大科學家成功地在實驗室裏合成出了100%純度的維生素C,而阿爾伯特博士的維生素C是從植物中提取的,是不純的“粗品”維生素C。人們想當然地推斷:合成維生素C對壞血病的治療作用應大大強于“粗品”維生素C。然而實驗結果卻正好相反,合成的純維生素C幾乎沒有抗壞血病的功效。

正由于這一結果,使阿爾伯特博士很尷尬,因此他堅信他自己提取的維生素C中還含有一種神奇的物質,該物質與維生素C協同對抗壞血病。

二戰後,1947年的法國,物資極度匱乏。為了解決牲口的飼料問題,法國農業部決定將花生下腳料利用起來,這其中包括花生皮和花生仁的包衣。但法國農民抱怨說他們的牲畜並不喜歡吃這種飼料。農業部的官員們想知道“法國的牲畜們為什麽如此挑食,是否是因為花生皮或仁的包衣中含有什麽有毒物質?”農業部將這一研究課題委托給法國科學院,科學院將這一課題委托給法國波爾多大學(University of Bordeaux)研究生院,最後這一任務落在了一位才華橫溢的年輕人身上——他就是當時正在波爾多大學研究生院做博士論文的年僅25歲的馬斯魁勒。

馬斯魁勒出色地完成了任務,他首先證明這種飼料沒有任何毒性,然後推斷說,牲畜們之所以不喜歡吃是因為在花生仁的包衣中含有一種味道非常苦澀的“神秘物質”,這種“神秘物質”就是花青素。

花青素就是這樣被發現的。

相關益處

花青素為人體帶來多種益處。從根本上講,花青素是一種強有力的抗氧化劑,它能夠保護人體免受一種叫做自由基的有害物質的損傷。花青素還能夠增強血管彈性,改善迴圈系統和增進皮膚的光滑度,抑製炎症和過敏,改善關節的柔韌性。

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另外也可用于化妝品,如紅色花青素做口紅。這些商品用色素(除葡萄皮色素外)共同特征是對光、熱、氧穩定性好,對微生物穩定.一般溶于水和乙醇,不溶于植物油。

保健功能

1 抗氧化

花青素是羥基供體,同時也是一種自由基清除劑,它能和蛋白質結合防止過氧化。也和金屬c 等螯合,防止v 過氧化,再生v ,從而再生v ,也能淬滅單線態氧。花青素能與金屬離子螯合或形成花青素一金屬cu—Vc復合物。用氧自由基吸附系統(ORAC)表示水果中抗氧化能力。與花青素線性相關相關系數=0.77;與總酚含量線性相關,相關系數rn=0.92。另一份研究指出,抗氧化能力與花青素含量線性相關,相關系數r¨=0.90;與總酚含量線性相關,相關系數=0.83,Vc抗氧化貢獻率僅為0.4% ~9.4% ,說明花青素是類黃酮物質中重要一類。Wang等用氧自由基吸附系統(ORAC)評價了天竺葵色素等14種花色苷的清除過氧自由基(ROO )的能力,結果證明所有的花色苷都具有明顯的清除作用(相關系數r都大于0.98)。紅葡萄酒中的花色苷清除超氧自由基(02_‘)的能力比單寧還高,而且一定聚合度的花色苷比單個花色苷分子的清除效果更好。目前,許多證據表明自由基可導致脂肪、蛋白質和核酸的氧化損害,是一些疾病如癌症、心血管疾病和神經性疾病的重要病因。故花色苷的抗氧化活性對這些疾病的預防,可能起到非常重要的作用。

2.抗突變

Yomshimoto用鼠傷害桿菌TA98為材料,評價了4種甘薯塊根水提取物的抗突變活性。發現特別是紫肉甘薯(AyarT1urasaki)中的花色苷可有效地抑製雜環胺、3.氨基.1,4.二甲基.5.吡哆.(4,3-b)吲哚、3.氨基.1.甲基.5氫.吡哆.(4,3-b)吲哚和2.氨基.3.甲基眯唑(4,5.f)喹啉引起的突變作用。實驗強調特別是酰基化的花色苷具有強烈的抗突變作用。

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3.預防心腦血管疾病,保護肝髒

從紅葡萄酒中提取的花色苷能有效地清除超氧自由基和羥自由基(OH )。在體外實驗中,花色苷能明顯抑製低密度脂蛋白的氧化和血小板的聚集,而這兩種物質卻是引起動脈粥樣硬化的主要因子。Wang等用白草枯(Cl2Hl4Br2N2,一種除草劑)引起鼠肝損害,用0.1%或0.2%的花色苷可顯著降低對鼠肝細胞的損傷,證明花色苷對肝髒具有保護作用。

4.其他

Wang引述了一些對花色苷療效的報道,如花色苷可用于治療抗糖尿病性視網膜病、乳房囊腫,治療由毛細血管脆弱引起的微迴圈疾病,保持血管的正常通透性。還可以用于預防膽固醇引起的兔的動脈粥樣硬化,作為腫瘤抑製劑、血管保護劑、輻射防護劑及抗發炎劑等。也提出藍莓葉黃素軟膠囊花色苷及降解產物在減輕疼痛和預防癌症方面具有一定的功效。維護視覺健康、增進微細血管迴圈、提高微血管和靜脈流動、保護微血管作用、防止近視再加深、預防重度近視及視網膜剝離病變之產生。

基本作用

1.有助于預防多種與自由基有關的疾病,包括癌症、心髒病、過早衰老和關節炎

2.通過防止應激反應和吸煙引起的血小板凝集來減少心髒病和中風的發生;

3.增強免疫系統能力來抵御致癌物質

4.降低感冒的次數和縮短持續時間;

5.具有抗突變的功能從而減少致癌因子的形成

6.具有抗炎功效,因而可以預防包括關節炎和腫脹在內的炎症;

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7.緩解花粉病和其它過敏症

8.增強動脈、靜脈和毛細血管彈性;

9.保護動脈血管內壁

10.保持血細胞正常的柔韌性從而幫助血紅細胞通過細小的毛細血管,因此增強了全身的血液迴圈、為身體各個部分的器官和系統帶來直接的益處,並增強細胞活力

11.松弛血管從而促進血流和防上高血壓(降血壓功效);

13.防止腎髒釋放出的血管緊張素轉化酶所造成的血壓升高(另一個降血壓功效)

14.作為保護腦細胞的一道屏障,防止淀粉樣β蛋白的形成、谷氨酸鹽的毒性和自由基的攻擊,從而預防阿爾茨海默氏病

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15.通過對彈性蛋白酶和膠原蛋白酶的抑製使皮膚變得光滑而富有彈性,從內部和外部同時防止由于過度日曬所導致的皮膚損傷等等。

16花青素還具有抗輻射的作用,花青素顏色因PH值不同會發生變化,大部分花青素具有良好的光、熱、PH值穩定性,對于白領或是長期處于日曬、電輻射環境中的人群,花青素的功效可是不可或缺的。

17.花青素可以促進視網膜細胞中的視紫質再生,預防近視,增進視力。

基本功效

1、預防癌症

癌症也是因自由基毀壞遺傳物質 (DNA) 而導致的。借著保護遺傳物質,花青素(Anthocyanosides) 將能間接的保護我們對抗癌症。雖然是長期的,但是花青素 (Anthocyanosides)確有間接的保護作用。而花青素 (Anthocyanosides)清除自由基的功效,亦可讓癌細胞無法順利擴散,借此保護更多健康的細胞免于被癌細胞侵蝕。另一方面有些癌症透過溶解組織和細胞的物質形成腫瘤,這些癌細胞產生溶解脢和蛋白脢,而花青素(Anthocyanosides)能保護蛋白質不受蛋白脢的影響。像是乳腺癌的致病機製便是如此,因此服用花青素(Anthocyanosides)對于乳腺癌的發展會有很好的抑製作用。

2、增進視力

醫學臨床報告顯示藍莓中的花青素可促進視網膜細胞中視紫質(Rhodopsin)的再生成,可預防重度近視及視網膜剝離,並可增進視力。

花色素可以提高在昏暗燈光下的視力;這對于夜間駕車者,長時間註視螢幕的人等都有幫助。花色素對眼睛有益之所以引起科學家廣泛的研究,起因于在二次大戰時英國皇家空軍飛行員在進行夜間轟炸飛行任務前,會配給含有藍莓的飲食。研究顯示:藍莓中的花青素能夠加速「視紫質」再生的能力,以促進視覺敏銳度,這對于常需要目測飛行、視力要求十分嚴苛的飛行員來說是一大幫助。

花青素是強效的抗氧化劑,可維持正常的細胞連結、血管的穩定、增進微細血管迴圈、提高微血管和靜脈的流動。在藍莓的成熟紫黑色漿果中,有超過15種的花青素的成分,能有效抑製破壞眼部細胞的酵素,這也說明了藍莓為什麽有益于眼睛的健康。

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3、口服的皮膚化妝品

花青素在歐洲,被稱為“口服的皮膚化妝品”,可防止皮膚皺紋的提早生成,是目前自然界最有效的抗氧化物質。它不但能防止皮膚皺紋的提早生成,更能補充營養及消除體內有害的自由基。在純凈無污染的越橘提取物中,95% 的成份是一種名為花青素的天然物質。數十年來的研究發現,花青素對人體的健康具有諸多益處:

花青素 (Anthocyanosides)是天然的陽光遮蓋物,能夠阻止紫外線侵害皮膚。皮膚屬于結締組織,其中所含有的膠原蛋白和硬彈性蛋白對皮膚的整個結構起重要作用。芬蘭的艾斯蒂博士( Dr. A H Arstilla )在實驗中發現,太陽可以殺死人類 50% 的皮膚細胞。但是如果用花青素(Anthocyanosides)加以保護,則大約有 85% 的皮膚細胞可以幸免于死。

4、清除體內有害的自由基

自由基是造成老化及諸多疾病的重要原因之一,據估計大約 80%-90% 的老化性,退化性疾病都與自由基有關,其中包括癌症、老年痴呆症、帕金森氏症、皮膚黑斑沉積、白內障、心髒病等等。所以消除有害的自由基對于保持身體的健康和年輕至關重要。有資料證實,維生素在到達起效部位之前就被氧化而部分失去活性,花青素能保持並增強維生素在人體內的活性,是維生素的增效劑。藍莓花青素屬小分子、水溶性物質,口服劑型,易被人體快速吸收,能在口服45分鍾後快速進入人體各個組織器官。花青素在人體內有較好的生物利用度,對結締組織親和力強,在酸性環境下穩定,半衰期長,可達27小時,功效持久。藍莓的安全性好已經國家權威部門檢測並認定,根據實驗顯示:一個約70公斤的人即使連續半年每日服用35000mg的花青素也未發現不良反應。而花色素對抗自由基的能力比維他命 E 強 50 倍,比維他命 C 強 20 倍。

5、改善睡眠

隨著人們生活節奏的加快和工作壓力的加大,人們正常的生物鍾也會不時的發生改變,比如連續的加班加點等,使得人們的生活習慣不得不接受改變,于是往往會產生睡眠不足的問題。使人們得不到充足的休息,導致人體免疫調節功能下降,內分泌功能紊亂,體內產生大量的自由基。正是人體免疫功能下降,使得自由基的活性增強,使其能夠持續破壞包裹在神經上的髓磷脂並使之硬化,導致抗氧化物酶 -- 谷胱酞過氧化酶的活力水準降低,引起腦神經的變態反應。花青素 (Anthocyanosides)具有深入細胞保護細胞膜不被自由基氧化的作用,具有強力抗氧化和抗過敏功能,能穿越血腦屏障,可保護腦神經不被氧化,能穩定腦組織功能,保護大腦不受有害化學物質和毒素的傷害。這一作用就證明了為什麽人們服用了花青素 (Anthocyanosides)後總說頭腦大為清醒,睡眠得到徹底改善的根本原因。

6、加固血管,改善迴圈

花青素能夠改善血液迴圈,恢復失去的微血管功效,加強脆弱的血管,因而是血管更具彈性。原花青素被稱為“動脈粥樣硬化的解毒葯”( Atherosclerosis Antidote )。對于靜脈功能不足者,原花青素能有效地減輕疼痛、浮腫、夜間痙攣等症狀所以歐洲的醫生通常會建議靜脈曲張的病人食用富含花青素 (Anthocyanosides)的食品藍莓。

發展趨勢

現代人發現,盡管抗生素和維生素的研究已經非常深入,但也解決不了諸如心腦血管疾病、糖尿病、癌症等現代疾病以及亞健康狀況,更不能解決人的延年益壽、抗衰老的問題。科學研究:如果一旦解決了自由基的侵害問題,那麽人體細胞就可以真正自由成長,人的平均壽命一定會達到125歲。所以人的壽命長短直接取決于人們抗氧化抗自由基能力的強弱,而花青素的發現為全世界的人找到了抗氧化抗衰老的最簡單有效的辦法。

花青素的發現和套用使人類從20世紀的抗生素、維生素時代,進入到21世紀的花青素時代!

隨著科技的發展,人們對食品增加劑的安全性越來越重視,合成色素的使用種類和數量已經大幅度下降,因此,開發和套用天然色素已成為世界食用色素發展的總趨勢。

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