植物花青素研究进展
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蓝色花观赏植物花青苷修饰研究进展黎敏婕,郝文慧,曹晓云,唐佳仪,王未,张玉瑞,杨鼎铉,杜灵娟(西北农林科技大学风景园林艺术学院,陕西咸阳712100)摘要:花青苷是使植物花朵呈色的重要色素之一,能让植物呈现出红、紫和蓝等多种花色。
蓝色花中色素物质主要由花青素糖基化和酰基化高度修饰后积累形成,因此,花青苷修饰是提高花青素稳定性和形成蓝色花色苷的必须步骤。
归纳了花青苷修饰方式对蓝色花呈色调控的相关文献,总结了蓝色花观赏植物花青苷修饰的相关研究现状。
目前蓝色花青苷相关修饰基因的作用方式仍需进一步解析,从而更深一步探究花青苷修饰基因对蓝色花瓣呈色的影响,为培育蓝色花观赏植物新品种提供分子理论基础。
关键词:花青苷修饰;蓝色花;糖基转移酶;酰基转移酶迄今鉴定出的花青素糖基转移酶有2类,分别属于碳水化合物活性酶糖基转移酶1(carbohydrate-ac-tive enzyme glycosyltransferase 1,GT1)家族和糖苷水解酶1(glycoside hydrolase family 1,GH1)家族。
第一类由UDP 依赖的糖基转移酶进行,在细胞质中发挥作用。
第二类是依赖酰基-葡萄糖的糖苷水解酶,在液泡中发挥作用[10-11]。
这些酶将糖分子转移至受体花青素的特定位置。
花青素3-位糖基化是花青素合成途径中第一个稳定的花色苷,而之后的5,7及3’位糖基化将进一步促进蓝色花的形成。
有研究报道,在菊花()中引入蝶豆花()Ct3’5’GT 基因发生3’-和5’-位的糖基化,从而获得了蓝色菊花[12]。
蓝色翠雀()中DgAA7BG-GT1与DgAA7BG-GT2的缺失会导致无法在7-位的酰基上添加葡萄糖,最终形成粉色的花色表型[13-14]。
在百子莲()和风铃草()中也发现了相似功能的AaAA7GT 和CmAA7GT [15-16]。
在GT1家族中,GT 类糖基转移酶主要通过PSPG 基序对糖供体表现出高度特异性。
植物食材花青素结构特性及对其功效机制研究进展
王海歌;鲍梦圆;徐心雨;周婷;常杰
【期刊名称】《中国食品添加剂》
【年(卷),期】2024(35)2
【摘要】花青素具有很强的抗氧化活性,且分子量小、易被人体吸收,在食品、保健品、药品等领域有研究与开发的重大潜力。
本文概述了植物食材花青素的分子结构、稳定性、生物活性功能,分析了花青素分子结构特性和稳定性之间的关系以及花色
苷的形成,重点综述了花青素的健康功能机制:花青素通过清除自由基、提高抗氧化
酶活性来达到抗氧化功能特性;花青素通过激活AMPK/ACC1通路、上调肾小管细胞三磷酸腺苷结合区转运蛋白A1达到降血脂的效果;花青素还可以通过抑制丝原
活化蛋白激酶表达及NF-κB通路激活发挥出抗炎的作用,为相关健康产品的深度开发与应用提供参考。
【总页数】9页(P299-307)
【作者】王海歌;鲍梦圆;徐心雨;周婷;常杰
【作者单位】内蒙古民族大学生命科学与食品学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS202.3;F407.82
【相关文献】
1.植物花青素通过JNK信号通路抗肿瘤机制研究进展
2.常见药食两用花卉植物化
学物及其功效研究进展3.植物免疫诱抗剂研究进展Ⅱ——商品化植物免疫诱抗剂
特性及功效研究4.药食同源花叶类植物对高尿酸血症的功效及机理研究进展5.药食同源类植物多糖降血糖功效的研究进展
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《花生红衣原花青素化学成分、衍生物和生物活性研究》篇一花生红衣原花青素化学成分、衍生物及生物活性研究一、引言花生红衣作为一种具有独特药用价值的天然植物资源,其成分中的原花青素在医药、食品和化妆品等领域具有广泛的应用前景。
近年来,随着人们对天然植物成分的深入研究,花生红衣原花青素的化学成分、衍生物及其生物活性逐渐成为研究的热点。
本文旨在探讨花生红衣原花青素的化学成分、衍生物的合成及其生物活性的研究进展。
二、花生红衣原花青素的化学成分花生红衣原花青素是一类具有多种酚羟基的黄酮类化合物,其化学结构具有多样性。
主要成分包括儿茶素、表儿茶素、没食子酸等。
这些成分在花生红衣中以不同比例存在,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等生物活性。
三、花生红衣原花青素的衍生物随着科学技术的进步,人们通过化学和生物合成的方法,成功合成了一系列花生红衣原花青素的衍生物。
这些衍生物在保持原花青素基本结构的基础上,通过引入其他基团或改变结构,使其具有更好的水溶性、稳定性和生物活性。
常见的衍生物包括酯类、苷类、酰胺类等。
四、生物活性研究1. 抗氧化活性:花生红衣原花青素及其衍生物具有较强的抗氧化能力,能够清除体内的自由基,减缓细胞衰老,预防多种疾病的发生。
2. 抗炎活性:研究表明,花生红衣原花青素对多种炎症模型具有显著的抑制作用,可用于治疗炎症性疾病。
3. 抗肿瘤活性:花生红衣原花青素能够抑制肿瘤细胞的增殖,促进肿瘤细胞的凋亡,对多种肿瘤具有显著的抑制作用。
4. 其他生物活性:此外,花生红衣原花青素还具有降血压、降血脂、保护心血管等作用。
五、结论花生红衣原花青素作为一种具有重要生物活性的天然产物,其化学成分、衍生物及其生物活性的研究具有重要的意义。
通过深入研究其化学结构、合成方法及生物活性,有助于为开发具有自主知识产权的天然药物提供新的思路和方法。
同时,也为花生红衣的开发利用提供了理论依据和实际应用价值。
未来研究方向可以关注以下几个方面:一是进一步深入探究花生红衣原花青素的化学成分及其生物合成途径;二是开发更多种类的花生红衣原花青素衍生物,以提高其水溶性、稳定性和生物活性;三是进一步研究花生红衣原花青素在医药、食品和化妆品等领域的应用,为其产业化发展提供支持。
原花青素提取方法的研究进展【摘要】原花青素是一种具有重要生理活性的多酚类化合物。
本文综述了天然原花青素的提取方法,其中包括有机溶剂提取、微波提取、超声波提取、超临界CO2萃取以及酶法等,以期为开发利用原花青素提供依据。
【关键词】原花青素;提取方法;研究进展原花青素(简称PC)是植物界中广泛存在的一大类多酚类化合物。
植物化学家通常将从植物中分离得到的一切无色的、在无机酸存在和加热处理下能产生红色的花青素(Cyanidin)的一类多酚化合物统称为原花青素。
许多研究表明,原花青素是清除自由基很强的抗氧化剂,其抗氧化、清除自由基的能力是VE的50倍、VC的20倍,它能防治80多种因自由基引起的疾病,包括心脏病、关节炎等,还具有改善人体微循环功能。
目前,原花青素已广泛应用于食品、药品、化妆品等领域。
全世界对原花青素的研究越来越深入,其中对原花青素提取方法的研究是一大重点。
原花青素传统的提取方法是有机溶剂提取法,但这种方法存在着对有效成分损失大、周期长、工序多、提取率不高等缺点,因此近10年来,在植物有效成分的提取方面出现了许多新技术、新方法,如超临界CO2萃取技术、超声波提取技术、微波萃取技术以及酶解技术等。
现将原花青素提取方法综述如下。
1原花青素的分类及分布原花青素是一大类多酚化合物的总称,起初统称归于缩合鞣质或黄烷醇类。
最简单的原花青素是儿茶素、表儿茶素或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体。
此外,还有三聚体、四聚体等直至十聚体。
按聚合度的大小,通常将二~四聚体称为低聚体(ProcyanidolicOligomers,简称OPC),将五聚体以上的称为高聚体(ProcyanidolicPolymers,简称PPC)。
OPC为水溶性物质(PPC水溶性较差)、极易吸收;OPC消除自由基的能力与分子结构、聚合度有关。
二聚体中,因两个单体的构象或键合位置的不同,可有多种异构体,易分离鉴定的8种结构形式分别命名为B1~B8,其中,B1~B4是由C4~C8键合,B5~B8是由C4~C6键合。
彩色马铃薯花青素研究进展彩色马铃薯是一种富含天然花青素的食物,其研究受到了人们的广泛关注。
花青素是一类天然色素,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性。
彩色马铃薯中含有丰富的花青素,对人体健康有着重要的保健作用。
近年来,关于彩色马铃薯花青素的研究也在不断取得新的进展,本文将对彩色马铃薯花青素研究的进展做一简要介绍。
彩色马铃薯花青素的种类及其作用彩色马铃薯中富含的花青素种类主要有花青素和类黄酮。
花青素包括花青苷、芹菜素和花椒素等,类黄酮主要有山奈酚、槲皮素等。
这些花青素具有多种生物活性,如抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、降血糖、降血脂等作用,对人体健康有着重要的影响。
1. 彩色马铃薯花青素的营养价值彩色马铃薯中富含的花青素具有很高的营养价值,人们通过研究发现,花青素可以抑制肿瘤细胞的增殖,对预防癌症具有一定的作用。
花青素还可以降低血糖、降低血脂,对预防糖尿病和心血管疾病有重要的意义。
彩色马铃薯花青素的营养价值备受关注。
彩色马铃薯中富含的花青素具有多种生物活性。
花青苷是一种非常有效的抗氧化剂,可以清除体内自由基,延缓细胞老化,预防多种疾病。
芹菜素和花椒素等成分也具有抗菌、抗炎、抑制肿瘤等作用,对人体健康有着重要的保健作用。
近年来,彩色马铃薯花青素的应用研究也取得了一定的进展。
科研人员通过提取彩色马铃薯中的花青素,制备成各种保健食品和保健品,在降血糖、降血脂、抗氧化、抗炎等方面发挥作用。
彩色马铃薯花青素还可以用于食品加工,增加食品的营养价值,提高食品的抗氧化能力,受到了食品行业的重视。
尽管彩色马铃薯花青素具有多种生物活性,但其安全性一直是科研人员关注的焦点之一。
近年来,越来越多的研究表明,适量摄入彩色马铃薯花青素对人体健康是安全的,不会对人体产生不良影响。
在使用彩色马铃薯花青素相关产品时,还需注意合理用量,选择正规渠道购买,以确保产品的安全性。
植物花青素代谢途径相关基因的研究进展作者:***来源:《南方农业·下》2022年第08期摘要植物的花色在其观赏价值的表观性状中占有非常重要的地位,这一特点在被子植物中尤为显著。
植物表观遗传研究中,花色也往往被认为是重要内容之一,而花青素在决定花色中扮演着重要角色。
近年来,花青素代谢途径是植物界的研究热点,主要综述了参与植物花青素代谢途径中的相关基因,为开展植物表观遗传在生物工程技术中的改良实践和丰富园林花卉可利用种类提供相应的理论基础。
关键词花青素;代谢途径;花卉;表观遗传中图分类号:S565.4 文献标志码:A DOI:10.19415/ki.1673-890x.2022.16.064植物的花色主要受外部因素和内在因素的影响,外部因素包括光照、温度等一系列环境因素,内在因素是遗传因素,主要指植物细胞内的环境和花瓣的构造等对花色的重要影响。
但是,外部因素和内在因素最终都需要作用于花青素(属黄酮类),进而决定花的颜色,花青素是重要的植物色素之一。
近年来,花青素在生物代谢方面的研究已经取得了充分进展,其中有关花青素的代谢途径和相关基因的研究报告相对较多。
一些学者发现,圆叶牵牛(Ipomoea purpurea Lam.)等观赏植物的开花过程与花青素有着明确的关系,这种关系存在于花青素合成途径遗传因子发育模式与花青素积累之间。
花青素的代谢受到多种结构基因、酶、控制基因及外界刺激的调控,如micro RNA、LBD遗传因子家族、光照、植物激素等。
进入21世纪以来,在一系列先进技术的作用下,生物技术蓬勃发展,越来越多的相关研究成果逐渐阐明了不同的植物花青素代谢途径的分子控制机制差异。
但还有很多经济价值高的植物,其与代谢途径有关的基础机理尚待探索。
本文主要总结了与植物花青素代谢途径有关的遗传因子,并总结了利用生物工程技术对植物的表观遗传进行优化改良等的相关理论基础。
1 花青素的结构花青素以3,5,7-三羟基-2-苯基苯(并)吡喃羊盐(三羟基羊盐、trihydroxyflavylium)为基本碳骨架结构(见图1),根据在苯环B上不同的取代位置、数量、羟基类型,形成不同的花青素[1]。
中国瓜菜2020,33(12):1-7收稿日期:2020-09-07;修回日期:2020-10-05基金项目:马铃薯化肥农药减施技术集成研究与示范项目(2018YFD0200800);国家马铃薯产业技术体系项目(CARS-09-ES16);长沙市重点研发计划(kq2004029)作者简介:彭亚丽,女,在读硕士研究生,主要从事马铃薯遗传育种研究。
E-mail :*****************通信作者:胡新喜,男,教授,主要从事马铃薯遗传育种研究。
E-mail :******************花青素是一类广泛存在于高等植物组织中的类黄酮次生代谢产物,主要分布于植物的叶、花和果实中,主要为蓝、紫和红3种颜色[1]。
研究表明,紫甘薯、血橙和红肉苹果等都有大量的花青素积累[2-4],关于玉米、拟南芥等的研究已经证明花青素的生物合成是通过苯丙烷途径完成的[5-6],PAL (苯丙氨酸解氨酶)、CHS (查尔酮合成酶)、CHI (查尔酮异构酶)、F3H (黄烷酮羟化酶)、DFR (二氢黄酮醇4-还原酶)、ANS (花青素合酶)等直接编码相关酶的合成[7]。
同时,花青素的生物合成也受到MYBMYB 转录因子调控蔬菜花青素生物合成的研究进展彭亚丽1,高倩1,董文1,熊安平1,秦玉芝1,林原1,熊兴耀2,胡新喜1(1.蔬菜生物学湖南省重点实验室·湖南省马铃薯工程技术研究中心·湖南农业大学园艺学院长沙410128;2.中国农业科学院深圳农业基因组研究所广东深圳440307)摘要:MYB 是调节花青素生物合成的重要转录因子,通过激活和抑制结构基因的表达,维持植物器官内花青素积累量的平衡。
R2R3MYB 转录激活因子单独或与bHLH 、WD40形成复合体调控植物花青素的生物合成。
转录抑制因子有R2R3MYB 和R3MYB 2种类型。
R2R3MYB 类抑制因子有2种作用方式,其中一种可以直接作用于结构基因的启动子,使结构基因表达量下调,花青素的生物合成减少;另一种需要借助辅助因子bHLH 抑制MBW 复合物在花青素生物合成中的表达,减少花青素的积累。
生菜富硒富花青素研究现状与展望生菜是人们餐桌上常见的一种蔬菜,它富含维生素和矿物质,对人体健康有很多好处。
在蔬菜中,生菜含有丰富的硒和花青素,这些成分对人体有着重要的营养和保健作用。
近年来,关于生菜富硒富花青素的研究越来越受到关注,科学家们对其进行了深入的研究并取得了一些重要的发现。
本文将对生菜富硒富花青素的研究现状进行介绍,并对其未来的展望进行探讨。
一、生菜富硒研究现状硒是人体必需的微量元素,对人体健康有着重要的影响。
生菜富含硒,特别是在硒浓度较高的土壤和气候条件下,生菜的硒含量更是可观。
硒元素可以参与人体的抗氧化代谢,可以减缓细胞老化和氧自由基的产生,有利于提高免疫力、预防心血管疾病、保护肝脏等多种生理功能。
生菜富硒的研究备受关注。
近年来,我国科研人员对生菜富硒的研究取得了一些进展。
他们通过改良土壤肥力、控制水肥的配比、合理的施硒措施和环境温度的控制等方法,成功地提高了生菜的硒含量。
他们也研究了硒在生菜中的存在形态和生物有效性、硒对植物生长和发育的影响等方面的问题,对生菜富硒的形成机制进行了一定的解析。
生菜富硒在工业化生产中也引起了人们的兴趣。
一些企业通过优化种植环境、采用高效的施肥技术和生物工程技术,成功地生产出了硒含量丰富的生菜产品,得到了市场的认可和消费者的好评。
二、生菜富花青素研究现状花青素是一类存在于植物中的天然色素,也是一种重要的生物活性物质。
它具有很强的抗氧化、抗炎和抗癌作用,对预防心血管疾病、调节血糖、改善视力等方面都有很好的效果。
生菜中含有丰富的花青素,尤其是在生长环境和采摘时间等条件得到控制的情况下,生菜的花青素含量会更加丰富。
当前,生菜富花青素的研究主要集中在以下几个方面。
科研人员正在探索生菜中花青素的类型和含量,并研究了其在植物生长和发育过程中的调控机制。
他们还在研究花青素对人体健康的益处以及其在食品保鲜、防腐和抗氧化等方面的应用。
一些企业也通过改良种植技术、提高采摘效率和加强产品加工等手段,积极推动了生菜富花青素产品的研发和生产。
紫玉米研究进展综述
花青素是一类存在于植物中的水溶性天然色素,其有助于植物对光线的吸收和光合作用。
紫玉米中丰富的花青素含量使得其具有许多健康功效。
研究表明,花青素具有抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、抗血小板聚集和抗血管生成等多种作用。
紫玉米还含有丰富的维生素和
矿物质,如维生素E、维生素C、镁和锌等,对人体健康有多种益处。
紫玉米的另一个重要研究领域是其抗肿瘤作用。
花青素被认为具有抗肿瘤活性,可以
通过多种途径抑制肿瘤细胞的生长和增殖。
研究表明,紫玉米中的花青素可以抑制人类乳
腺癌、肺癌、结肠癌等多种肿瘤细胞的生长,并导致细胞凋亡。
紫玉米提取物还可以增强
放射疗法和化疗药物对肿瘤细胞的杀伤作用,具有潜力成为一种辅助治疗肿瘤的天然药
物。
除了紫玉米的营养和功能性研究外,科学家们还致力于解析紫玉米的遗传特性和种质
资源。
紫玉米的遗传特性研究有助于了解其生长发育过程和种子颜色形成机制,为培育高
产紫玉米品种提供科学依据。
利用紫玉米的遗传多样性分析方法还可以鉴定特殊品种和优
异基因型,为紫玉米的遗传改良和优质品种培育提供技术支持。
紫娟茶花青素的研究进展发表时间:2020-12-03T12:43:33.940Z 来源:《科学与技术》2020年21期作者:杨佳一[导读] 紫娟茶树是一种较特异的植株,具有紫茎、紫叶、紫芽(紫色的芽尖)的特征杨佳一云南大学资源植物研究院云南省昆明市650000摘要:紫娟茶树是一种较特异的植株,具有紫茎、紫叶、紫芽(紫色的芽尖)的特征,以谐音为其取名“紫娟”(Zijuan)。
20 世纪50年代,云南茶研所研究人员在大叶群体茶树中发现这种树种,它属于山茶科山茶属茶组植物茶种中的普洱茶变种。
紫娟茶叶与普通的紫芽茶叶不同,特别是外形明显不同,其加工成的烘青绿茶,干茶的色泽为紫色,汤色也为黑紫色,香气纯正,滋味浓强,在国内茶叶中也属于较罕见的品种。
关键词:紫娟茶花青素;进展;根据生化室分析证明,紫娟茶有降血压、降血脂、预防心脑血管疾病、抗高蛋白过敏及抗HIV 宿主细胞功效等作用,并能缓解眼疲劳、预防视力下降等功效。
其较高含量的锌、黄酮类、超量的花青素是其呈现上述功效的主要物质。
此外, 大量研究表明紫娟茶具有降压、降血糖、保护肝脏、提高记忆力、影响脂类代谢及抗氧化等功效。
一、紫娟茶花青素的研究进展1.花青素的结构和性质。
花青素基本结构是2-苯基苯并吡喃母核, 即花色基元, 由于花色基元的B 环中各碳位上甲氧基取代基或羟基取代基的位置及数量的不同, 所以可形成很多种类的花青素。
自然界常见的花青素有6 种, 且多以花色苷的形式存在, 主要通过糖苷键与半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖等形成花色苷。
花青素易溶于水、甲醇、乙醇、稀碱与稀酸等极性溶剂中, 不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂, 遇醋酸铅试剂会沉淀, 并能被活性炭吸附。
花青素在紫外与可见光区域均具较强吸收, 紫外区最大吸收波长在280 nm 附近, 可见光区域最大吸收波长在500~550 nm 范围内。
花青素分子结构中存在高度的分子共轭体系, 有多种互变异构体, 能在不同酸碱溶液中呈现不同颜色。
植物花青素生物合成与调控的研究进展作者:侯泽豪王书平魏淑东刘志雄方正武来源:《广西植物》2017年第12期摘要:花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素,在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。
花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰,其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子(MYB、bHLH和WD40蛋白)控制。
此外,LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39 基因对花青素的生物合成起负调控作用,micro RNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。
同时,茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。
近年来,随着人们对植物花青素研究不断深入,越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。
该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述,并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系,旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制,解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遺传改良等方面提供理论依据。
关键词:花青素,生物合成,相关酶,调控因子,颜色变异中图分类号: Q943文献标识码: A文章编号: 10003142(2017)12160311Abstract: Anthocyanins are watersoluble plant pigments which are widely found in plants. They play an important role in protecting plants from stress damage and preventing human chronic diseases. In model plants, the biosynthesis of anthocyanin is well studied, and the anthocyanin biosynthetic pathway is mainly controlled by a series of enzymes which are encoded by structural genes and transcriptional regulatory factors (include MYB, bHLH and WD40 proteins). In addition, three members of the LBD (Lateral organ Boundary Domain) gene family, LBD37, LBD38 and LBD39, have been identied as negative regulators on anthocyanin biosynthesis, and micro RNA and environmental factors also have regulating effect during the anthocyanin biosynthetic pathway. Meanwhile, plant hormones such as jasmonic acid (JA), gibberellin (GA) and abscisic acid (ABA) are also involved in the regulation of anthocyanin biosynthesis. In light of the deeper researches on plant anthocyanins in recent years, the results of a growing number of researches indicate that the molecular regulation mechanism of anthocyanin synthesis pathway have a great diversity and complexity in different plants. This review provides an interpretation on the biosynthetic pathway of the anthocyanins, the related enzymes and regulatory factors. Besides, the review also summarizes the connection between gene mutation and color variation, and provides the theoreticalbasis for the further study of molecular regulation mechanism of anthocyanin, of its genetic regularity, and of crop genetic improvement based on genetic engineering.Key words: anthocyanin, biosynthetic, related enzymes, regulatory factors, color variation花青素(anthocyanin)又称花色素,是指一类普遍分布于植物花瓣、果实、茎和叶等器官中的水溶性类黄酮色素。
果实花青素生物合成研究进展一、本文概述随着人们对健康饮食的追求和对天然色素开发利用的日益关注,果实花青素作为一种天然色素,其生物合成及调控机制的研究逐渐成为热点。
花青素作为一种重要的次生代谢产物,在果实色泽形成、风味品质提升以及抗逆性增强等方面发挥着重要作用。
本文旨在综述近年来果实花青素生物合成领域的研究进展,包括关键酶及其调控机制、合成途径及其调控网络、环境因子对花青素生物合成的影响等方面,以期为果实花青素的高效生产和品质改良提供理论支持和实践指导。
二、花青素生物合成途径花青素(Anthocyanins)是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素,赋予了许多水果和蔬菜如蓝莓、紫甘蓝、黑枸杞等鲜艳的色彩。
其生物合成途径是一个复杂且精密的过程,涉及多个酶促反应步骤。
近年来,随着分子生物学和代谢组学等技术的快速发展,人们对花青素生物合成途径的理解逐渐深入。
花青素生物合成途径起始于苯丙氨酸,经过苯丙氨酸解氨酶(PAL)的催化作用转化为肉桂酸。
随后,肉桂酸通过肉桂酸-4-羟化酶(C4H)的羟基化反应生成4-香豆酸。
在查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)的连续作用下,4-香豆酸转化为查尔酮,这是花青素生物合成途径中的关键中间产物。
查尔酮经过查尔酮还原酶(CHR)和黄酮醇合成酶(FLS)的作用,可生成黄酮醇类物质,这是花青素合成的一个分支途径。
而在另一个分支中,查尔酮通过查尔酮异构酶(CHI)和黄烷酮3-羟化酶(F3H)的作用,转化为二氢黄酮醇。
随后,二氢黄酮醇在二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)的催化下生成无色花青素,再经过无色花青素双加氧酶/花青素合成酶(LDO/ANS)的氧化作用,最终生成各种花青素。
花青素生物合成途径的调控是一个复杂的过程,受到多种内外因素的影响。
在分子水平上,许多转录因子如MYB、bHLH和WD40等通过与花青素合成途径中的关键酶基因启动子区域的结合,调控其表达水平,从而影响花青素的合成。
彩色马铃薯花青素研究进展马铃薯是全球重要的经济作物之一,其主要产地为欧洲、南美洲、北美洲和亚洲。
马铃薯中含有丰富的营养成分,其中花青素是一种具有重要生物活性的天然物质。
彩色马铃薯中含有丰富的花青素,通常有紫色、红色和黄色三种色素,具有良好的保健功能和药用价值。
本文主要介绍彩色马铃薯花青素的研究进展,包括其化学结构、生理功能和应用前景等方面。
一、彩色马铃薯花青素的化学结构彩色马铃薯花青素是一种多酚类化合物,通常由花青苷和类花青素两个部分组成。
其中,花青苷是由糖类和苷酸类与花青素结合而成的,类花青素则是由花青苷和其他酚类化合物缺少一部分糖类结构而成。
彩色马铃薯中的花青素主要包括花青素苷、类花青素苷和花青素酸等多种类型,如紫色马铃薯含有花青素苷和花青素酸,红色马铃薯则主要含有类花青素苷和花青素酸。
彩色马铃薯的花青素具有多种生理功能,包括抗氧化、降血糖、抗癌、抗炎等作用。
这些生理功能主要由其化学结构中的苯骈环、环氧基、羟基和酰氧基等部分所决定。
1. 抗氧化作用花青素是一种强效的自由基清除剂,具有抗氧化作用。
它可以清除体内自由基,保护人体免受氧化应激损伤,预防慢性疾病的发生。
彩色马铃薯中含有的花青素经过体内代谢后,能够帮助人体清除氧自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基等多种自由基,有助于提高身体免疫力和预防疾病。
2. 降血糖作用糖尿病是一个世界性的公共卫生问题。
彩色马铃薯花青素的研究显示,其中含有的花青素能够促进胰岛素的释放,并促进胰岛素受体的活性。
这些作用有助于提高人体对糖的利用能力,降低血糖水平,对糖尿病患者具有一定的预防和治疗作用。
彩色马铃薯中的花青素具有一定的抗癌作用,特别是对结直肠癌、肺癌和乳腺癌等肿瘤有良好的防治效果。
研究表明,花青素能够抑制癌细胞生长、促进癌细胞凋亡,并能够通过调节信号通路等多种机制发挥抗癌作用。
彩色马铃薯中的花青素具有一定的抗炎作用,可以减轻炎症反应并促进组织修复。
近年来的研究表明,花青素对于慢性炎症、肝炎、肾炎等多种炎症疾病具有一定的预防和治疗作用。
作者简介赵云荣(1964-),女,河南焦作人,在读硕士,副教授,从事天然产物化学研究。收稿日期2007!11!29
花青素(anthocyanidin)又称花色素,是植物中的水溶性色素,也是植物花瓣中的主要呈色物质,广泛存在于27个科72个属的开花植物(被子植物)中[1]。其中花青素含量较高的植物有葡萄、山楂、松针、紫薯、银杏、花生、苹果、茶叶、沙棘等,目前研究最多的有葡萄及紫薯。花青素属于类黄酮化合物,其基本结构母核是2!苯基苯并呋喃(图1),大多数花青素在花色基元的3!,5!,7!碳位上有取代羟基。由于A环和B环各碳位上的取代基不同(羟基或甲氧基),形成了各种各样的花青素,目前已知的有20多种,植物中常见的有天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛色素及锦葵色素的衍生物6种。自然条件下游离状态的花青素极少见,常通过糖苷键形成花色苷(Anthocyallln)。笔者就花青素的分离与分析方法、生理活性、酰基化以及生物合成的基因工程等方面的研究进展作一简要综述。1花青素的分离与分析方法1.1花青素的提取分离方法(1)溶剂萃取法。目前,国内外关于花青素的提取分离主要是采用多级溶剂萃取和吸附层析法。因花青素是水溶性色素,故多采用甲醇、乙醇和水等极性溶剂进行提取,提取液用溶剂萃取、纸层析或柱层析法进行分离纯化。王淑敏[2]等和李菊梅[3]等用盐酸-乙醇溶液提取;吴信子等用盐酸-甲醇溶液提取,然后用纸层析法(中号)和柱层析法(聚乙酰胺)进行花色苷的分离[4];方忠祥等采用体积分数1%盐酸水溶液提取,用盐酸-乙醇纯化[5];徐杰等用浓度1%盐酸-正戊醇溶液提取,又利用柱层析和纸层析法,分离得到3种花青素,其中一种为针状结晶[6];张晴比较了8种大孔吸附树脂对紫苏色素的吸附能力,并用吸附能力最好的AB!8型对其中的花青素进行了分离纯化[7]。此外,还可用超声波法[8]和高压水法[9]来提取花青素。(2)超声波法。顾红梅等用超声波法和一般溶剂法对比提取紫薯中的花青素。试验结果表明,用超声波提取所用时间明显少于其他溶剂提取法,避免了长时间在较高温度下提取时对花青素的破坏,且提取率最高[8]。(3)高压水法。压力水萃提松针花青素[9]。研究表明,该
法和常压下传统溶剂提取相比有明显的优势,可以缩短提取时间,减少萃取剂用量,由于实际操作中是利用提高压力而使萃取温度高于正常的沸点温度来进行萃取的,高温有利于萃取物向溶剂相转移,因此有很高的萃取率。比较上述萃取方法,溶剂萃取法简单易操作,但耗费溶剂多,提取时间较长,溶剂的排放会造成一定的环境污染;超声波法和高压水法虽然对设备要求较高,但萃取时间短且有较高的萃取率,明显优于传统的溶剂萃取法,尤其是高压水法不会对环境造成任何污染。1.2花青素的分析方法关于花青素的分析方法目前用得较多的是紫外分光光度法和HPLC法,其中紫外分光光度法多用于含量的测定[3,5,8-9]。而HPLC法多用于单一成分结构的鉴定,徐杰等用HPLC法对贵州黑糯米稻米表皮中提取的3种花青素结构进行了鉴定[6];孙视等从兔眼蓝浆果中检测到17种花色苷[10];吴信子等利用UV!VIS、IR、H!NMR
和HPLC等现代手段,对从蓝靛果中分离出的纯花青素(矢车菊素)的结构进行了鉴定[4]。2花青素的生理活性2.1抗氧化活性研究者等用亚油酸自动氧化系统、脂质体系统、兔血红细胞膜系统和鼠肝粗粒体系统对矢车菊色素!3!葡萄糖苷和矢车菊色素的抗氧化活性进行了试验,结果发现它们具有较强的抗氧化活性,而且花色苷在pH值变化后形成的假碱、喹啉碱和查尔酮也比儿茶素的抗氧化活性要强[11-12];王威对多种天然色素的抗氧化活性进行了研究,发现葡萄中的花青素类色素抗氧化活性相当于Vc的70%以上[13];Wang等用氧自由基吸附系统(ORAC)评价了天
竺葵素等14种花色苷清除过氧自由基的能力,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)[14];红葡萄酒中的花色苷清除超氧自由基的能力比单
植物花青素研究进展赵云荣,王世雷(焦作师范高等专科学校,河南焦作454150)
摘要综述了花青素的分离与分析方法、生理活性、酰基化以及生物合成的基因工程等方面的研究进展,并展望了花青素研究发展方向。关键词花青素;生理活性;酰基化;基因工程中图分类号Q946.91文献标识码A文章编号0517-6611(2008)08-03095-03
ResearchProgressofAnthocyaninZHANGYun!rongetal(JiaozuoTeachersCollege,Jiaozuo,Henan454150)AbstractTheresearchprogressofanthocyaninwassummarizedfromsomeaspects,suchasisolationandanalyticalmethods,activities,acylationandgeneengineeringofbiosynthesisandsoon.Anditsresearchdirectionwasprospected.Keywordsanthocyanin;activities;acylation;geneengineering
图1花青素基本结构Fig.1Basicstructureofanthocyanin
安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2008,36(8):3095-3097责任编辑张杨林责任校对王淼宁还高,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[15]。目前,许多研究表明,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[16]。故花色苷的抗氧化活性对这些疾病的预防可能会起到非常重要的作用。2.2抗突变作用Yomshimoto用鼠伤害杆菌TA98为材料,研究了4种甘薯块根水提取物的抗突变活性,发现紫薯花色苷可有效抑制杂环胺等引起的突变[17]。试验强调从紫薯中分离的两种花色苷矢车菊色素!3!(6,6′!咖啡酸阿魏酸槐糖苷)!5!葡萄糖苷(YGM!3)和芍药色素!3!(6,6′!咖啡酸阿魏酸槐糖苷)!5!葡萄糖苷(YGM!6)具有很强的抗突变作用,YGM!3抗突变作用大于YGM!6;酰基化花色苷的抗突变作用更强烈,在咖啡酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸中,咖啡酸花色苷作用最强,是阿魏酸的2倍;对羟基苯甲酸几乎没有抗突变作用。2.3减轻肝机能障碍动物试验表明,含大量花色苷的紫薯饮料能显著抑制由四氯化碳引发的肝损伤鼠血清中谷氨酸-草醋酸转氨酶(GOT)、谷氨酸-焦葡萄糖酸转氨酶(GTP)的上升,且对血清和肝脏中硫代巴比妥酸(TBA)反应物及氧化脂蛋白的增加有一定的抑制作用,而黄肉红薯饮料则不能[18];Wang等用1.5mmol/L叔丁基过氧化氢(t!BHP)处理分离的鼠肝细胞30min,引起肝脂肪氧化和细胞中毒,而0.1%或0.2%的花色苷可降低t!BHP的作用[19]。在老鼠的体内试验中,花色苷也可显著降低由t!BHP引起的肝细胞损伤。研究者用百草枯(C12H14Br2N2,一种除草剂)引起鼠肝损伤,同样证明花色苷对肝脏具有保护作用[20]。2.4对心血管疾病的作用有不少文献报道花色苷有减少心血管疾病的作用[21],法国人常食用高饱和脂肪酸,却很少患冠心病和动脉粥样硬化,是由于法国人喜欢饮用花色素含量很高的红葡萄酒。Ghiselli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;在体外试验中,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原因[22]。给老鼠喂食含大量胆固醇的食物,同时饲喂一种从茄子中提取的酰化飞燕草花色苷,结果鼠血清中的总胆固醇含量下降,而粪便排泄物中的胆固醇和胆汁酸却增加。试验者认为可能是花色苷部分地阻碍了小肠对胆固醇和胆汁酸的吸收[23]。2.5其他作用另外,花青素对人体健康还有积极的保护作用。研究表明,花青素能提高视力、对各种由于毛细血管脆弱引发的血液循环紊乱有明显的保护作用[24];对发炎性疾病[25]也有疗效;另外还有抗肿瘤、抗辐射等作用[26];Nair也提出花色苷及其降解产物在减轻疼痛和预防癌症方面具有一定的功效[27]。3花青素的酰基化研究3.1酰基化对花青素稳定性的影响随着各国对合成色素使用的限制越来越多,作为天然色素的花青素在食品工业上的应用越来越受到重视,但花青素的最大弱点是颜色不够稳定,易受酸碱度、温度、光照、氧化还原剂、金属离子等因素的影响。Wrolstoes等研究表明,花青素在酸性溶液中,存在着4种花色苷-醌型碱、黄钅羊盐阳离子、假碱和查耳酮之间的平衡,当pH值低于2时花色苷主要以红色或黄色的黄钅羊盐离子存在,随着pH值升高,花色素成蓝色醌型碱,黄钅羊盐离子进一步水合作用而形成无色的假碱,假碱以缓慢的速度同开链的无色查耳酮趋于平衡;当花色苷溶液受热时,平衡向着形成无色查耳酮的方向进行,致使溶液颜色变浅[28]。但近年来研究发现,酰基化花青素具有较强的护色
能力,是由于酰基化有效地阻碍这4种化学结构的转变[29]。当花青素中含有一个或多个酰基时,酰基阻止了花青素从红色的黄钅羊盐水解成无色的查耳酮或一般使得其转变为蓝
色的醌酮,因此能保持颜色。该结果已被许多试验证实,如Wrolstoes等报道一些酰基化天竺色素及其衍生物pH值升高至中性时还比较稳定[28]。
3.2植物中的酰基化花青素随着人们对酰基化花青素的研究不断深入,目前已经在自然界大量植物中发现了天然酰基化花青素。Awilliams等在对石斛属植物的紫色花朵研究时提取到3!丙二酰!D!吡喃葡萄糖苷!7!二芥子酸酰糖苷
矢车菊色素和它的一些去丙二酰衍生物[30]。Takashi等从红萝卜色素分离出12种酰基化的花青素,其中有6种是首次报道[31]。Norio等从银莲花的紫罗兰花中分离出5种酰基化花青素,并证明3位与5位上的吡喃型葡萄糖是与咖啡酸酰化的[32]。
4花青素生物合成的基因工程20世纪80年代末90年代初,植物花青素代谢途径的研究己较为成熟,苯丙氨酸是花青素生物合成的直接前体,由苯丙氨酸到花青素要经历3个阶段[33]。20世纪90年代以
来许多学者利用蛋白质纯化、转座子标签、PCR及鉴别筛选等手段从玉米、金鱼草、矮牵牛等植物中分离和克隆了部分与花青素生物合成相关的结构基因与调节基因,已分离与克隆的结构基因主要有CHS基因、CHI基因、F3H基因、F3′
5′H基因、DFR基因、ANS基因、3GT基因、AMT基因等。已克隆的调节基因主要有R基因及其同族的S、Sn和Lc基因,另外还有B、Cl、PI、Vpl、Del、An2、An4基因,并发现这些