花青素基本信息
目前食品工业上所用的色素多为合成色素，几乎都有不同程度的毒性，长期使用会危害人的健康，因此天然色素就越来越引起了科研领域的关注：由于至今国内市场上还没有花青素纯品，所以提取高纯度的花青素对花色苷类色素的深入研究与开发提供必备的表征条件和理论依据，并且有助于它的工业利用。由于没有市场还没有出现花青素纯品，因此需要摄入花青素，那么目前只能通过食补的方式了，譬如食用蓝莓、草莓、葡萄、紫玉米等获得。 2 化学结构花青素分子量：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[1] 3 化学特性花青素属于酚类化合物中的类黄酮类(flavonoids)。基本结构包含二个苯环，并由一3碳的单位连结(C6-C3-C6)。花青素经由苯基丙酸路径和类黄酮生合成途径生成，由许多酵素调控催化。以天竺葵色素(pelargonidin)、矢车菊素(cyanidin)、花翠素(delphinidin)、芍药花苷配基(peonidin)、矮牵牛苷配基(petunidin)及锦葵色素(malvidin)六种非配醣体(aglycone)为主。花青素因所带羟基数(-OH)、甲基化(methylation)、醣基化(glycosylation)数目、醣种类和连接位置等因素而呈现不同颜色(范和邱， 1998)。颜色的表现因生化环境条件的改变，如受花青素浓度、共色作用、液胞中pH値的影响(Clifford, 2000)。 橙色和黄色是胡萝卜素的作用。1910年在胡萝卜中发现了β-胡萝卜素，以后共发现另外2种胡萝卜素异构体，分别是：α、β、γ三种异构体。1958年β-胡萝卜素获得专利（US2849495，1958年8月26日，专利权人：Hoffmann La Roche），目前主要从海洋中提取，也可人工合成。 自然界有超过300种不同的花青素。他们来源于不同种水果和蔬菜如紫甘薯、越橘、酸果蔓、蓝莓、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡罗卜和红甘蓝、颜色从红到蓝。这些花青素主要包含飞燕草素（Delchindin）、矢车菊素（Cyanidin）、牵牛花色素（Petunidin）、芍药花色素（Peonidin）。 其中蓝莓所含花青素量最大最多最有营养价值。 4 相关传说名医李时珍年轻时有患眼疾，偶感目涩，视物不清。后采药经鞑靼(今蒙古北部)发现，根部生长在常年冰冻层中的蓝色浆果（蓝莓），对此有奇效，李时珍遂经常食用，到晚年仍耳聪目明，告知当地鄂伦春族人：此物润目，多食无妨。鄂伦春人成为当今视力好的人群，非常适应常年游猎生活。李时珍特在《本草纲目》中收录这一润目良药流传至今… ——摘自《明外史·本传》 二战时，英国皇家空军在执行任务前，都会配合服食某种食物，传说，它能增强飞行员的眼部功能，增强夜晚的感光力，更好的完成任务，这就是蓝莓。 传说，长白山天池中的龙女“蓝莓”为了百姓安宁，与妖怪同归于尽，之后，长白山周围长出了紫黑色的果实。龙王因为思念女儿，日日以泪洗面，变得视力模糊，身患眼疾，龙女托梦说“若果您思念我，就每天吃几颗紫黑色的果子。”龙王自此一思念龙女就吃几颗，数日后眼睛也复原了，由此紫黑色的果子被命为蓝莓。山脚下的人们也会到山上采摘蓝莓吃，称它为眼睛的保护神，可以保护视力预防眼疾，缓解疲劳。 5 发现历程1928年，匈牙利伟大的科学家阿尔伯特在柑橘类的水果中发现了维生素C，并因此而获得诺贝尔奖，他被世人尊称为维生素C之父。由于维生素C可针对性地治疗坏血病，因而开始时维生素C被形象地称为抗坏血酸。 然而，阿尔伯特这位伟大的科学家却在一个问题上遭遇了尴尬—— 一次，加拿大科学家成功地在实验室里合成出了100%纯度的维生素C，而阿尔伯特博士的维生素C是从植物中提取的，是不纯的“粗品”维生素C。人们想当然地推断：合成维生素C对坏血病的治疗作用应大大强于“粗品”维生素C。然而实验结果却正好相反，合成的纯维生素C几乎没有抗坏血病的功效。 正由于这一结果，使阿尔伯特博士很尴尬，因此他坚信他自己提取的维生素C中还含有一种神奇的物质，该物质与维生素C协同对抗坏血病。 二战后，1947年的法国，物资极度匮乏。为了解决牲口的饲料问题，法国农业部决定将花生下脚料利用起来，这其中包括花生皮和花生仁的包衣。但法国农民抱怨说他们的牲畜并不喜欢吃这种饲料。农业部的官员们想知道“法国的牲畜们为什么如此挑食，是否是因为花生皮或仁的包衣中含有什么有毒物质？”农业部将这一研究课题委托给法国科学院，科学院将这一课题委托给法国波尔多大学（University of Bordeaux）研究生院，最后这一任务落在了一位才华横溢的年轻人身上——他就是当时正在波尔多大学研究生院做博士论文的年仅25岁的马斯魁勒。 马斯魁勒出色地完成了任务，他首先证明这种饲料没有任何毒性，然后推断说，牲畜们之所以不喜欢吃是因为在花生仁的包衣中含有一种味道非常苦涩的“神秘物质”，这种“神秘物质”就是花青素。 花青素就是这样被发现的。 6 相关益处花青素为人体带来多种益处。从根本上讲，花青素是一种强有力的抗氧化剂，它能够保护人体免受一种叫做自由基的有害物质的损伤。花青素还能够增强血管弹性，改善循环系统和增进皮肤的光滑度，抑制炎症和过敏，改善关节的柔韧性。 另外也可用于化妆品，如红色花青素做口红。这些商品用色素(除葡萄皮色素外)共同特征是对光、热、氧稳定性好，对微生物稳定．一般溶于水和乙醇，不溶于植物油。 7 保健功能1 抗氧化 花青素是羟基供体，同时也是一种自由基清除剂，它能和蛋白质结合防止过氧化。也和金属c 等螯合，防止v 过氧化，再生v ，从而再生v ，也能淬灭单线态氧。花青素能与金属离子螯合或形成花青素一金属cu—Vc复合物。用氧自由基吸附系统(ORAC)表示水果中抗氧化能力。与花青素线性相关，相关系数=0．77；与总酚含量线性相关，相关系数rn=0．92。另一份研究指出，抗氧化能力与花青素含量线性相关，相关系数r¨=0．90；与总酚含量线性相关，相关系数=0．83，Vc抗氧化贡献率仅为0．4% ～9.4% ，说明花青素是类黄酮物质中重要一类。Wang等用氧自由基吸附系统(ORAC)评价了天竺葵色素等14种花色苷的清除过氧自由基(ROO )的能力，结果证明所有的花色苷都具有明显的清除作用(相关系数r都大于0．98)。红葡萄酒中的花色苷清除超氧自由基(02_')的能力比单宁还高，而且一定聚合度的花色苷比单个花色苷分子的清除效果更好。目前，许多证据表明自由基可导致脂肪、蛋白质和核酸的氧化损害，是一些疾病如癌症、心血管疾病和神经性疾病的重要病因。故花色苷的抗氧化活性对这些疾病的预防，可能起到非常重要的作用。 2．抗突变 Yomshimoto用鼠伤害杆菌TA98为材料，评价了4种甘薯块根水提取物的抗突变活性。发现特别是紫肉甘薯(AyarT1urasaki)中的花色苷可有效地抑制杂环胺、3．氨基．1，4．二甲基．5氢．吡哆．(4，3-b)吲哚、3．氨基．1．甲基．5氢．吡哆．(4，3-b)吲哚和2．氨基．3．甲基眯唑(4，5．f)喹啉引起的突变作用。实验强调特别是酰基化的花色苷具有强烈的抗突变作用。 3．预防心脑血管疾病，保护肝脏 从红葡萄酒中提取的花色苷能有效地清除超氧自由基和羟自由基(OH )。在体外实验中，花色苷能明显抑制低密度脂蛋白的氧化和血小板的聚集，而这两种物质却是引起动脉粥样硬化的主要因子。Wang等用白草枯(Cl2Hl4Br2N2，一种除草剂)引起鼠肝损害，用0．1%或0．2%的花色苷可显著降低对鼠肝细胞的损伤，证明花色苷对肝脏具有保护作用。 4．其他 Wang引述了一些对花色苷疗效的报道，如花色苷可用于治疗抗糖尿病性视网膜病、乳房囊肿，治疗由毛细血管脆弱引起的微循环疾病，保持血管的正常通透性。还可以用于预防胆固醇引起的兔的动脉粥样硬化，作为肿瘤抑制剂、血管保护剂、辐射防护剂及抗发炎剂等。也提出蓝莓叶黄素软胶囊花色苷及降解产物在减轻疼痛和预防癌症方面具有一定的功效。维护视觉健康、增进微细血管循环、提高微血管和静脉流动、保护微血管作用、防止近视再加深、预防重度近视及视网膜剥离病变之产生。 8 基本作用1．有助于预防多种与自由基有关的疾病，包括癌症、心脏病、过早衰老和关节炎 2．通过防止应激反应和吸烟引起的血小板凝集来减少心脏病和中风的发生； 3．增强免疫系统能力来抵御致癌物质 4．降低感冒的次数和缩短持续时间； 5．具有抗突变的功能从而减少致癌因子的形成 6．具有抗炎功效，因而可以预防包括关节炎和肿胀在内的炎症； 7．缓解花粉病和其它过敏症 8．增强动脉、静脉和毛细血管弹性； 9．保护动脉血管内壁 10．保持血细胞正常的柔韧性从而帮助血红细胞通过细小的毛细血管，因此增强了全身的血液循环、为身体各个部分的器官和系统带来直接的益处，并增强细胞活力 11．松弛血管从而促进血流和防上高血压（降血压功效）； 13．防止肾脏释放出的血管紧张素转化酶所造成的血压升高（另一个降血压功效） 14．作为保护脑细胞的一道屏障，防止淀粉样β蛋白的形成、谷氨酸盐的毒性和自由基的攻击，从而预防阿尔茨海默氏病 15．通过对弹性蛋白酶和胶原蛋白酶的抑制使皮肤变得光滑而富有弹性，从内部和外部同时防止由于过度日晒所导致的皮肤损伤等等。 16花青素还具有抗辐射的作用，花青素颜色因PH值不同会发生变化，大部分花青素具有良好的光、热、PH值稳定性，对于白领或是长期处于日晒、电辐射环境中的人群，花青素的功效可是不可或缺的。 17.花青素可以促进视网膜细胞中的视紫质再生，预防近视，增进视力。 9 基本功效1、预防癌症 癌症也是因自由基毁坏遗传物质 (DNA) 而导致的。借着保护遗传物质，花青素(Anthocyanosides) 将能间接的保护我们对抗癌症。虽然是长期的，但是花青素 (Anthocyanosides)确有间接的保护作用。而花青素 (Anthocyanosides)清除自由基的功效，亦可让癌细胞无法顺利扩散，借此保护更多健康的细胞免于被癌细胞侵蚀。另一方面有些癌症透过溶解组织和细胞的物质形成肿瘤，这些癌细胞产生溶解脢和蛋白脢，而花青素(Anthocyanosides)能保护蛋白质不受蛋白脢的影响。像是乳腺癌的致病机制便是如此，因此服用花青素(Anthocyanosides)对于乳腺癌的发展会有很好的抑制作用。 2、增进视力 医学临床报告显示蓝莓中的花青素可促进视网膜细胞中视紫质（Rhodopsin）的再生成，可预防重度近视及视网膜剥离，并可增进视力。 花色素可以提高在昏暗灯光下的视力；这对于夜间驾车者，长时间注视屏幕的人等都有帮助。花色素对眼睛有益之所以引起科学家广泛的研究，起因于在二次大战时英国皇家空军飞行员在进行夜间轰炸飞行任务前，会配给含有蓝莓的饮食。研究显示：蓝莓中的花青素能够加速「视紫质」再生的能力，以促进视觉敏锐度，这对于常需要目测飞行、视力要求十分严苛的飞行员来说是一大帮助。 花青素是强效的抗氧化剂，可维持正常的细胞连结、血管的稳定、增进微细血管循环、提高微血管和静脉的流动。在蓝莓的成熟紫黑色浆果中，有超过15种的花青素的成分，能有效抑制破坏眼部细胞的酵素，这也说明了蓝莓为什么有益于眼睛的健康。 3、口服的皮肤化妆品 花青素在欧洲，被称为“口服的皮肤化妆品”，可防止皮肤皱纹的提早生成，是目前自然界最有效的抗氧化物质。它不但能防止皮肤皱纹的提早生成，更能补充营养及消除体内有害的自由基。在纯净无污染的越橘提取物中，95% 的成份是一种名为花青素的天然物质。数十年来的研究发现，花青素对人体的健康具有诸多益处： 花青素 (Anthocyanosides)是天然的阳光遮盖物，能够阻止紫外线侵害皮肤。皮肤属于结缔组织，其中所含有的胶原蛋白和硬弹性蛋白对皮肤的整个结构起重要作用。芬兰的艾斯蒂博士（ Dr. A H Arstilla ）在实验中发现，太阳可以杀死人类 50% 的皮肤细胞。但是如果用花青素(Anthocyanosides)加以保护，则大约有 85% 的皮肤细胞可以幸免于死。 4、清除体内有害的自由基 自由基是造成老化及诸多疾病的重要原因之一，据估计大约 80%-90% 的老化性，退化性疾病都与自由基有关，其中包括癌症、老年痴呆症、帕金森氏症、皮肤黑斑沉积、白内障、心脏病等等。所以消除有害的自由基对于保持身体的健康和年轻至关重要。有资料证实，维生素在到达起效部位之前就被氧化而部分失去活性，花青素能保持并增强维生素在人体内的活性，是维生素的增效剂。蓝莓花青素属小分子、水溶性物质，口服剂型，易被人体快速吸收，能在口服45分钟后快速进入人体各个组织器官。花青素在人体内有较好的生物利用度，对结缔组织亲和力强，在酸性环境下稳定，半衰期长，可达27小时，功效持久。蓝莓的安全性好已经国家权威部门检测并认定，根据实验显示：一个约70公斤的人即使连续半年每日服用35000mg的花青素也未发现不良反应。而花色素对抗自由基的能力比维他命 E 强 50 倍，比维他命 C 强 20 倍。 5、改善睡眠 随着人们生活节奏的加快和工作压力的加大，人们正常的生物钟也会不时的发生改变，比如连续的加班加点等，使得人们的生活习惯不得不接受改变，于是往往会产生睡眠不足的问题。使人们得不到充足的休息，导致人体免疫调节功能下降，内分泌功能紊乱，体内产生大量的自由基。正是人体免疫功能下降，使得自由基的活性增强，使其能够持续破坏包裹在神经上的髓磷脂并使之硬化，导致抗氧化物酶 -- 谷胱酞过氧化酶的活力水平降低，引起脑神经的变态反应。花青素 (Anthocyanosides)具有深入细胞保护细胞膜不被自由基氧化的作用，具有强力抗氧化和抗过敏功能，能穿越血脑屏障，可保护脑神经不被氧化，能稳定脑组织功能，保护大脑不受有害化学物质和毒素的伤害。这一作用就证明了为什么人们服用了花青素 (Anthocyanosides)后总说头脑大为清醒，睡眠得到彻底改善的根本原因。 6、加固血管，改善循环 花青素能够改善血液循环，恢复失去的微血管功效，加强脆弱的血管，因而是血管更具弹性。原花青素被称为“动脉粥样硬化的解毒药”（ Atherosclerosis Antidote ）。对于静脉功能不足者，原花青素能有效地减轻疼痛、浮肿、夜间痉挛等症状所以欧洲的医生通常会建议静脉曲张的病人食用富含花青素 (Anthocyanosides)的食品蓝莓。 10 发展趋势现代人发现，尽管抗生素和维生素的研究已经非常深入，但也解决不了诸如心脑血管疾病、糖尿病、癌症等现代疾病以及亚健康状况，更不能解决人的延年益寿、抗衰老的问题。科学研究：如果一旦解决了自由基的侵害问题，那么人体细胞就可以真正自由成长，人的平均寿命一定会达到125岁。所以人的寿命长短直接取决于人们抗氧化抗自由基能力的强弱，而花青素的发现为全世界的人找到了抗氧化抗衰老的最简单有效的办法。 花青素的发现和应用使人类从20世纪的抗生素、维生素时代，进入到21世纪的花青素时代！ 随着科技的发展，人们对食品添加剂的安全性越来越重视，合成色素的使用种类和数量已经大幅度下降，因此，开发和应用天然色素已成为世界食用色素发展的总趋势。
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