（茶学专业论文）紫芽茶中花色素苷组分的研究.pdf

西南农业大学硕士学位论文 搞要 摘要 迄今为止，对于紫芽茶及其花色素组分的研究仍然很少。在茶树群体品种中，有部分茶 树的芽叶表现为紫色而不是绿色被称为紫色芽叶，这样的茶树所产的茶就是紫芽茶。本文着 眼于紫芽茶巾的特异性组分-花色素，并对紫芽茶进行总抗氧化能力研究。 通过本文的研 究能促使紫芽茶作为一种新的茶叶资源进行 研究或开发。 本论文样品采用四川中小叶群体品种的 紫色芽叶和绿色芽叶。 通过破碎 萃取等方法取得 提取液， 提取液经过p 钾层析柱进行分 离 提纯， 提纯产 物冷冻干燥褥到四 个组分。 在 通过紫 外吸收、 液相色谱、 红 外光谱、质谱等仪 器 进行鉴定分析及使用d m p d 法进行 抗氧化能力 测定 得到以下结论: 2 紫芽 茶的 抗氧化 性是比 较突出 的特性， 通过实脸表明， 萦芽茶比 绿茶的总 抗氧化能力 高 出3 0 % , 但其 中 是 否 是由 于 花 色 素的 存 在 而 产 生 的 结 果 却 没 有 定 论， 有 研 究 表 明 闻， 花 色 素的 抗 氧 化 能 力 并 不 比 黄 酮 类的 抗 氧 化 能 力 强 ， 而 且 还 稍 弱 阁 。 同 时， 也 有 文 献 指出 ， 花 色 紊 只是 具有提高抗坏血酸氧化能力的作用， 本身 的 抗氧化能力不强。紫芽茶的 抗氧化能力明显比相 同群体品种的绿芽茶高，并不能说明花色素的抗氧化能力比多助类强，因为紫芽茶中的其它 多 酚 类 化 合 物 含 量 也 较 高 (n 1 . 并且 相 对 于 茶 多 酚 而 言 其 在 茶 叶中 的 含 量 相 对 较 少. 对 茶 叶的 抗氧化性影响也相对较低。 花色素这种次生 代谢产物于其它多酚类有相同的合成途径，紫芽 茶中的花色素含量较高， 可能是由于次生代谢旺盛导致的，由此也可以 解释紫芽茶黄酮类含 量 较 高 的 原 因 ， 因 为 二 氢 黄 酮是 合 成 花 色 素 的 前 体 物质 圈。 z 紫芽茶中 花色素含最大约是绿茶中 的5 - l 0 倍，但相同的 群体品 种间 花色素的 种类应该 是相同的。从研究结果来看四川群体品种中 花色素的种类有四种或四种以 上， 其中包括天竺 葵花色素、 牵牛花色素、芍药花色素和矢车菊花色素。比较鉴定出 样品 4的可能结构为 c y a n i d i n - 3 - p - # - s o p h o r o s i d e o 在文章最后讨论了 紫芽茶的开发。由于紫芽茶感官、滋味都比同品种绿茶差，所以 在育 种中紫芽性状是不予考虑的，但是由于 在品 种改良 速度上的滞后，四川很多 地区的川茶品种 在夏、 秋两季就会产生 紫色芽叶。以前 都重视春茶生产， 对夏秋茶的 开发和产品价值提高方 面的研究很少，如果能够在夏秋季推出 紫芽茶这个新产品，并在加工工艺上进行革新，应该 有极好的市场前景。由 于其含有大量的花色素的类黄酮物质，紫芽 茶作为 一种保健茶推出一 定会受到广大消费 者的欢迎。 西南农业大学硕士学位论文摘要 t h e s t u d y o f c o n s t i t u e n t s o f a n t h o c y a n i n s i n t h e z i y a t e a c a n d i d a t e : z h a n 幻 i a n a d v i s o r : t o n g l -l u a r o n g ( s o u t h w e s t a g r i c u l t u r a l u n i v e r s it y , f o o d d e p a r t m e n t ) ab s tr a c t u p t o t h e p r e s e 呱r e s e a r c h e s o f t h e p u r p l e b u d t e a a n d i t s a n t h o c y a n in s c o m p o n e n t a r e s t i l l f e w . i n t e a c o l o n y s p e c ie s , t h e b u d o f p a r t s o f t e a t re e s h a v e t h e l e a f c o lo r a s 伽 p u r p le b u t n o t g r e e n is c a lle d p u r p le b u d l e a f , s u c h t e a t h a t t h e t e a t r e e p ro d u c e s is a p u r p le b u d t e a . t h is p a p e r p a y a tt e n t io n t o t h e s p e c ia l c o m p o n e n t - a n t h o c y a n i n s i n t h e p u r p le b u d a n d p r o c e e d t o r e s e a r c h th e t o t a l a n ti o x i d i z a b i l 妙o f t h e p u r p l e b u d t e a . t h r o u g h t h i s r e s e a r c h w e c a n u r g e t h e p u r p l e b u d t e a a s a k i n d o f n e w t e a re s o u r c e s f o r s t u d y a n d d e v e l o p m e n t s i n t h i s t h e s i s t h e 时功e c o l o n y s p e c l s a m p le s a d o p t e d f r o m s z e c h w a n a n d s e le c te d t h e p u r p le b u d a n d g r e e n b u d t e a 亡 s t n l itt l e a n d m id d l in g l e a f . t h r o u g h th e s p l it e x t r a c t io n , w e 酗 th e e x t r a c t s o f t h e t e a s a m p le s . t h e n 伽 r e q u i r e d v o lu m e o f t h e s a m p le e x t r a c t s w a s a p p lie d t o t h e 帅 o f p v p c o lu m n . a ft e r p u r i fi c a t io n o f th e e x t r a c t s , 4 f r a c t io n s r e fr i g e r a t i o n d r i e r a n d m a d e i t d r y . u v - v i s e h p l c , w e re s e p a r a t e d . p u t t h e p u r i f i e d f r a c t i o n s i n t o f t - i r , ma s s w a s u s e d t o i d e n t i fi e d t h e f o u r f r a c t i o n s . a n d t h e a n t i o x i d i z a b i l i t y o f p u r p l e b u d t e a a n d g re e n b u d t e a w a s c o m p a r e d 妙t h e m e t h o d o f d m p d , a l l m e a s u re m e n t s g o t o u t f o l l o w i n g c o n c l u s io n s : i t h e a n t i o x i d i z a b i l it y o f t h e p u r p l e b u d t e a i s o u t s t a n d i n g . t h e e x p e r i m e n t i n d i c a t e d t h a t t h e t o t a l a n ti o x i d i z a b i l i t y o f t h e p u r p l e b u d t e a w a s 3 t l % n , h i g h e r t h a n t h e g r e e n t e a s . b u t w h e t h e r t h i s re s u l t w a s d u e t o a n t h o c y a n i n s w a s n o t c o n fi r m e d . s o m e r e s e a r c h e r s re p o r te d t h a t t h e a n t i o x i d iz a b i lit y o f a n t h o c y a n i n s i s n o t h i g h e r t h a n fl a v o n o l d , i n t h e s a m e t i m e , o t h e r r e s e a r c h e r s r e f e r e d t h a t a n t h o c y a n i n s h a v e t h e a b i l 吟 to i m p r o v e t h e a n t io x id iz a b i lit y o f a s c o r b ic a c id w e l l it s e l f s a n t i o x i d i z a b i lit y is c o m m o n . t h e a n ti o x i d i z a b i l it y o f p u r p le b u d t e a w a s d i s t in c t ly h i g h e r t h a n g r e e n b u d t e a f r o m t h e s a m e v a r i e ty . b u t t h is d o e s n o t s h o w t h a t t h e a n t i o x i d i z a b i l it y o f p u r p l e b u d t e a h ig h e r t h a n p o ly p h e n o l . t h e r e a s o n f o r t h is i s t h e p u r p le b u d t e a c o n t a in o t h e r p o l y p h e n o l t h e c o n t e n t o f a n t h o c y a n i n s is r a t h e r l o w t h a n t e a p o ly p h e n o l i n p u r p le b u d t e a , s o it s a n t io x i d iz a b i l ity f o r t e a is re la t iv e l y l o w . f o r th e a n t h o c y a n in s h a v e t h e s a m e s y n t h e s is p a t h a n d t h e s a m e 西南农业大学硕士 学位论文摘要 妞口互口.巨口口叫曰.口口.口.口.扭圈 p r e c u r s o r - f la v a n o n e w it h t h e p o ly p h e n o l, if t h e p u r p l e b u d t e a 、 h a v e h ig h c o n t e n t o f a n t h o c y a n in s , it w o u l d h a v e h i g h c o n t e n t o f p o l y p h e n o l 2 t h e c o n t e n t o f a n t h o c y a n i n s in p u r p l e b u d t e a w a s 5 - 1 0 f o ld h ig h e r t h a n g r e e n t e a . t h e v a r ie t i e s o f a n t h o c y a n i n s i n t h e s a m e s p e c ie s w e r e s a m e . t h e v a r ie ty s n u m b e r o f a n t h o c y a n i n s f r o m s z e c h w a n s p e c i e s w a s 4 o r m o r er1 3 7 d o d e s p e l a r g o n i d 如 ， p e t u n 油n , p e o n i d i n , c y a n 记 i n - w e d e te r m in e d t h e s tr u c t u r e o f s a m p le 4 m a y b e c y a n i d i n -3 - q - f ; s o p h o r o s id e . w e d i s c u s s e d t h e d e v e l o p m e n t o f p u r p l e b u d t e a . f o r t h e p u r p l e b u d t e a h a v e a b u n d a n t f l a v o n o i d s u c h a s 川 t o c y a n i n s e t 叭 i f w e p u s h o u t a 撼 耐o f h y g i e n i c a l t e a t r a d e f ro m p u r p l e b u d t e a , it s h o u l d 忱pn场 r i n m a r k e t , 西南农业大学硕士学位论文 文献综述 1 文献综述 1 . ，花色素昔的化学性质与结构分析 花色素昔被认为是植物中最重要的水溶性色素，包括大量的综述在内的很多文献都对其 进 行了 各 方 面 的 阐 述 。 一 ” 。 植 物 组 织 中 花色 素 昔 可 以 产 生 蓝 色、 紫色 、 红 色 和 中 间 色 ， 在 一 些 商 品中 也 显 黑 色。 它 们的 颜 色 和 结 构 决 定 于p h 值 和 辅 色 素 . 。 我 们 所说 的 花 色 素 昔 是 一 大 类 物质， 是由 具有c 6 - c 3 - c 6 骨架的类黄 酮花色素 和糖配 体组 成的 搪普。 食品中 主要存 在6 种花 色 素即 天 竺葵 花色 素、 矢 车 花 色 素、 飞 燕草 花色 素、 芍 药 花 色 素、 牵牛花色 素 和 锦 葵花 色 素 (t 7 其结构如图 1 所示。 图1 花色素的基本结构 表 1 六种花色素的名称及结构 名称 车矢菊花色素 芍药素 锦葵花色素 飞燕草花色素 牵牛花色素 天竺葵色素 英文名 c y a n i d i n ( c y ) p e a n i d i n ( p n ) m a l v i d i n ( m v ) d e l p h i n i d i n ( d p ) p e t u n i d i n ( p t ) p e l a r g o n i d i n ( p g ) h o c h 3 o c h 3 o h o c h 3 h a二 h 3 oh洲h 花色素溶于水和乙 醉，不溶于乙醚、氛仿等有机溶剂， 遇到醋酸铅试剂会沉淀，并能被 活 性炭吸附， 其颜色 随p h 值不同而改 变。 在 酸性条 件下显 色 较好， 成红色: 在中 性、 近中 性 条件下无色。 深色花色素营有两个吸收峰， 一个在可见光区， 波长为4 6 5 - 5 6 0 n m ， 另一个在紫 外 光 去 ， 波 长 为2 7 0 - 2 8 0 n m a 糖 昔 配 基 一 般 不 易 在 鲜 活 的 植 物 组 织 中 发 现 而 在 加 工 品 中 有 发 现。3 ， 脱氧的形式也很 少在食品中发 现侧 。 花色素普的结构 差别一 般 存在于; 1 基本骨 架不同， 例如拄基和甲 氧基的 数 量和位置不同: 2 连接在骨架上的 糖的 种 类、 数量和 位置不同 : 3 糖荃被酞 化的 程度和 酞基的 种类 不同. 一般 西南农业大学硕士学位论文文献综述 的糖基为葡萄糖、 半 乳糖、 鼠 李糖和阿拉 伯糖， 作为3 - 糖配体和3 , 5 - 二糖配体形式存在. 芸香 昔( 6 - 0 - a - l - 鼠 李 糖 一葡 箱昔) 、 槐糖节( 2 - 。 一 卜 d - 葡萄糖 - d - 葡萄 糖 昔) , s a m b u b i o s id e ( 2 - 0 - p 一 木糖。一 葡糖普 ) 也 存在， 还有一些3 ,7 二 塘普和三搪普。 其他文章中 还提到了 一些 特殊的糖普 19 1 。 一般的 酞 化剂包括一些苯乙 烯酸 咖 啡 酸、 对香豆酸、 阿魏 酸、 芥子酸) 和一系列 脂肪酸 ( 例如，乙 酸、苹果酸、丙二酸、草酸和玻拍酸) ，芳香和脂肪化合物的酞化可以发生在相同 分 子 中 ， 从 没 有 到 至 少 三 个 iy b 基 都 有 可 能 出 现 11x 1 。 二 元 毅 酸 盐 结 构 的 色 素 在 一 定 的p h 值 时 是 两性离子。 当 两性离子或特殊籍基存在时，对花色素普的生物利用率有一定的影响。早期的研究可 能忽略了 食品 中 欲化花 色 紊昔的 存在 i ll 。 它们 在紫 苏、 血橙、 接 骨 木、 红 球甘蓝、 茵 香、 红 葛 首 、 葡 萄 、 蒜、 红 皮 马 铃薯 紫 甜 马 铃 薯 中 都 有 发 现， 而 且 极 有 可能 会 在 其 他植 物中 发 现i13 ! 9 1 一些植物中， 例如， 桃的 皮中含有的花色 素种类有限， 而在其他的 植物中， 例如， 葡萄中 可 能 含有 超过2 0 种的 花色 素具 体的 种类 可 在 文献中 查到 i 1 . 9 ) 。 在 一 种 商品 中的 花 色素普的 液相 色 谱图 是 具 有 特 异 性的 ， 井 且这 种“ 指 纹” 图 谱 可 用 于 发 现果 汁 和 果 告 的 掺 假 璐 闯 ， 判 定 酒的 产 地和 加 工中 使 用 葡 萄 的 种 类等 y! 1 图2花色素( a n t h o c y a n id in ) 的四 种平衡形 式 . 竺 .- i 丫 夏 1 花色素昔 存在于 液泡中， 有四 种平衡 形式， 如图2 所示， 它们分别 是有色的碱性2 - 苯基 苯并毗喃阳离子和其它三种次级结构一醒 碱、甲 醉假碱 ( 同色原烯或半缩醛) 、 和查耳酮假碱 2u 。 应该注愈的 是这 里所说的 查耳 酮是 反 查 耳 酮， 与黄 酮、 异黄 酮、 二 氢查耳 酮 ( 例 如很皮 素)和查耳酮相比，其拨基更接近儿茶酚环。 这四种分子类型中每一种都存在许多快速转化 的互变异构体形式，查耳酮也可以顺、 翻两种形式存在。 而在胃 肠道中，花色素以那种形式 存在仍未确定， 苯并毗响阳离子可能只 存在于胃中，而其他形式的 分子类型会随着进入肠道 而在平衡中占 优势 ( 如果被吸收入组织中也是一样) 。 在完整的植物组织中花色普以 一种 三级结 构存在， 这样可以 保护其不受水的亲核攻击， 并 产生增色效 应和向 红效 应2 1 .2. 1 。 果汁 提取破 坏了 这种环境， 除了 在 某些 情况下， 例如花色昔 被酞化 和分 子内 辅色 素的 沉 着， 这种 破 坏 将毁 掉 用以 保护 花色素 稳 定的 三 级结构 11 1 。 有 文章 表明12 v 9 1发生在溶液中的 辅色素 沉着( 像果 汁或 酒中) ， 使花色素 和辅色素以 某种方式 排列， 西南农业大学硕士学位论文文献综述 . .皿目目 口.皿.口 曰旦生目旦 以 促 使其形成花色素 一 辅色素的复合物。 也 有文 章 认为 这种说法只是 看似有理， 但 可以 肯定的 是此反应在完整组织中与 在溶液或提取液中的性贡 并不相同。 而具体的差异文章中没有说明. 图 3不伺 p h 值对平衡的影响 曰 . c目 口 口n w 岔 n rw 七 州 b 叨 心曰 p .目白加曰 击 不二 扮不1 扭拍 二.熟名月咤石万卜飞苍.七之 .1盆 州yom竺 由于花色素有明 显的 颜色，研究中常常忽略其他平衡的存在，这种忽略会影响对花色素 的 分 析， 质 量 控制， 也 可 能 影 响 对 其生 化 性 质的 了 解。 如图3 ， 在不同 的p h 值 下的 非 酞 化 单 糖荃 花 色素 的 平衡形 式 的 相 互 转 化。 在相同 条 件 下 ， 3 ,5 - t 糖昔 在任 何给 定 的p h值下 尤 其是 p h 5 以 上 时 阳 离 子 的 浓 度 较 小 ， 而 酞 化 形 式 则 存 在 略 微 多 一 点 的 阳 离 子 . 116 . 111相 对 于 一 般的 花 色素， 去 氧 花 色 素 在 较高 的p h 值 下 仍 有 很 强 的 显 色 能 力 ， 因 为 酿 碱 在p h 3 .0 - 5 .。 时为 花 色 素 的 主 要分子 形式。 而 此 时 这 些 化合 物形 成 无 色 假 碱的 趋势 较弱。 某 些 花色 素 转 化 产 物在p h 7 时仍保持阳离子的形，同时发现某些花色素， 尤其是 b环上存在单个经基的 花色素能在碱性 条 件 下 具 有 比 预 想 的 更 强 的 显 色能 力。 礼 9: i那 些 在 碱 性 条 件 下 仍显 色 的 形 式( 醒 碱 和阴 离 子 ) 也比 预想的 稳定， 醒 碱的 稳定 性和颜色的强 度可以 通过对糖基的 酸化来加强。 胡 1 . 2 花青素的提取分离与分析方法 1 . 2 . 1 提取工艺 关于花色素的提取工艺方法很多，例如， 树脂法精制 葡萄皮色素的提取用离子交换树脂 除去糖类和有机酸; 膜分离精制 利用各种类型的 超滤膜和反渗透膜将色素以 过滤的形式精 制， 花色素 可被 超滤 醋 酸纤 维 膜纯 化和 浓 缩: 重 结 晶 法ij 4,:151 略举例为: 1 葡萄皮 葡萄渣一 去种籽 一 用水 萃取果皮一 萃取液 ( 冷却出 去酒石酸 钾) 一 真空浓缩或干 燥 2玫瑰茄 花曹用乙醉浸溃一 过滤一 滤液- 3 a 0 c 减压浓缩一 粉末 3紫苏 西南农业大学硕士学位论文文献综述 . . . . . . . . . .臼田 . 口 . .口 . . . 日 . 日 . . . . .目 巨 口 目空 困 国 . 口 . . . . . . . 日. 以 9 0 0 c干燥l h - 磨成粉末 稀盐酸加乙醉 过滤 减压浓缩 添加附加剂一 杀菌一 喷雾子燥 筛分、 调色。 国内的研究者还申 请了专利的又黑米红、高粱红、 越橘红、黑豆红和黑粟米色素的分离 方法w i-s t l 1 . 2 . 2 试验提取纯化及分析方法 植物花青素多采用酸性的甲 醉、乙醉、水等极性溶剂提取， 但该法同时提取了材料中由 原花色 素及花白 素转化形成的 花育素。 提取 液用溶剂萃取、 纸层析、 柱层 方法分离 纯化w i 茶叶中 花育素的分离方法为: 酸性溶剂提取液用三氛甲 烷醉类物质，经减压浓缩得花青素混 合物。 棍合物经强酸作用水解形成花青素昔元，经苯和异戊醉萃取得昔元混合物。采用纸层 析或 柱 层析方法分离得到三种主 要的 花青素昔元. 有文献 指出 花 色紊的 柱层析使用p y p 柱是 一 种 很 好 的 纯 化 方 法， 并 且 在 特 定 条 件 下 可以 用 来 从 花 色 素 混 合 物 中 分 离 出 花 色 素 单体 圈。 花青紊总 妞测定多 采用分光 光度 法， 样品 经沸水提取。 加 酸性乙 醉显 色， 生成特有的 刚 果红， 于波长 5 3 5纳米处侧吸光度， 该法不受黄酮普及儿茶素茶干扰。 但受原花色宝和花 白素的 干扰佃 ， 。 花 色素的常 用分析 法是使用液相 色谱 对其进行分析， h o w a r d m 赚和 a r y r . b的综述 对 这 种 分 析 方 法 进 行了 总 结 170 1 . 对 于 未 知 花 色 素 结 构的 研究 经 常 使 用 红 外 光 谱、 质 谱、 核 磁 共 振 等 方 法 (71, 72, 刚 . 1 .3 花色素的酞基化 花色素结 构中 9墓被甲 氧基取代 后稳定 性会加强， 花色素 不 如花色普称定， 糖基不同 时， 稳定 性也 不同。 酞基化花色素 有相当 的 稳定 性， 从而引 起过去 1 5 年里食品界、药 物界的 兴 趣。 花色素分子中，糖基与脂肪族和芳香族有机酸酞化得到 稳定的花色素i- i 。主要的有机酸 包括对香豆酸、 阿魏酸、 咖啡酸、 芥子酸、 对轻基苯甲酸、 苹果酸、 琉拍酸、 丙二酸和乙 酸. 二分 子肉 桂酸分别在花色素发色团 两 侧形成夹心饼结构， 其 稳定 色素和增 强色素显色能 力的 作用. 运用mr 技术研究其三维结构，变色系c 2 水合会生成物色半缩醛， 用其他分子扭盖住 c 2 或阻止其水 化可 增强分子稳定性. 据d o u ol d k 分析， 没有酞化的 花青素 吸光度最大值a m a x 在p h 2 . 0 时为3 . 2 5 , 3 , 4 , 5 一 三酸基化 花色素比 值为4 . 8 0 ,即 酞基 化后， 中 性或近中性条 件 下， 其保护能力加强， 颜色更稳定。也有人认为三酸基的 立体障碍使花色素不能转化成拟 碱 式结构和查耳酮结构。 1 .4 花色素的量化 根 据花色素的化学性质， 花色素 普的 且化是十分困 难的， 因 为它 们的 摩尔吸收率不仅决 定于 无 色与有色结构之间的平衡， 还决定 于 p h值、 辅色素， 如 果食 物成份或日 常摄入且 被 考虑到的话， 还需要考虑到相当多的因素。上文提到过固体样品需要提取后进行分析，比较 西南农业大学硕士学位论文 好的 是 用无 水甲 、 乙 醇 棍合 物 进行 提 取 。 比 较 理 想 的 情 况 应 该 在 使 酶 失 活的 温 度( ? a 心) 下， 但过度 加热 应 该避免，因为 这样会便花 色 素水解， 并 且也 可能会由 干乙 酸或甲 酸的存在而产 生其他的 产 物.也要注惫的 是查耳酮形 式 ( 如图 2 ) 是吸热的并 且 在加 热时 会很 快降解。 然 而， 准备好的 提取物在分析前一个小 时 就 应 该酸化， 使无色的查 耳 酮有足 够的时间形成新的 平衡，并产生大a的有色苯并毗喃阳离子. 花 色索 普 在 p h 值低于z 时的 酸 性水 溶液中， 洛液的 光谱 性质 与比 尔朗 伯定 律有负的 偏 差 困， 而 在 较 高 的p h 值 时 . 例 如 在 食 品 中 则 存 在 正 的 偏 差 。 例 如 ， 在p h i 1 6 时3 , 5 一 二 搪 借 锦 葵 花 色 素 的 浓 度 每 增 加1 0 0 倍; 其 吸 光 度 增 加3 00倍 cu g c d 光 谐 学己 经 证实 在5 x 1 0 1m 时 样品中 筒单 花 色素 ( 未 欲化)以 单休形 式 存 在， 而 超过5 x 1 t n时 依 赖于 浓度的c o t t o n 效 应产 生 手 性 堆 积 ,i + l要 获 得 在 不 同 地 点 与 实 验 室 之 间 可以 有 效比 较 的 定 里 数 据需 要 擞作 环 境 的精 细的 标 准 化 和标 准的 仔细 选择。 但 文 章 中 提 到 的 标 准 化 仍未 大 规 模的 使 用。 有 研究 表明 ,w 1在使用 短 路径长 度的 吸收池时应 不被稀 释 而直 接对花色 素进行 侧 定， 但至少 对简单花色 素而 言， 稀 释 到 低于5 x i o 匀时正 确 地 选 择。 许多年以 来， 人们一直认为花色 素 对 颜色的 产生 有着十分重要 的 贡献， 也因 此决定了 许 多水果、 蔬 菜及相关 产品的 表观接受 性。 后来， 逐 渐认识到 富含 花色 素的 提取物可以 作为 食 品添加 剂， 尤其是当 可以 利用 其它产 品的 废料作为 提取原料 后， 例 如， 酒 产品。甲酸和乙 酸 化的花 色素 普，由于 其穗定性更加适 用于 添加剂。 2 . 5 植物来源 花色素又 可叫 傲花青素， 存在千 核物 的 果实、 花、 茎和叶中的 液 泡内 ，是植物体内的 一 种水溶性色 素.由于各种花色素分子结 构上的 差 异或 酸碱度的 不同， 花色 素就显出 红、 紫、 蓝等不同的 颜 色。当 气沮低或 缺少磷 素营 养时， 有些 植物的茎叶 会 变成 萦红色， 这是因为叶 片里的 碳水 化合 物转变成花青素的缘故; 秋 天约 红叶也 是叶片的 花青 素弓 ! 起的。 花青素广 泛 存在 于 开 花 植 物 被 子 植 物) 中 ， ， 据 初 步 统 计 ， 2 7 个 科， 7 2 个 属 植 物 含 花 青 紊 ci li葡 萄 皮 是花色普类色 素的主要原料， 其它属于 此类 色素并 具有开发 前景的 有胡萝卜 素、 玫瑰茄红 色 累 ( 木雀色素) 、高粱红色素、 黑豆红色素、山 植红 色素、 仙人 掌红 色素、火棘水溶性红色 紊fry 3黑( 红) 米红 色 素、 桑 堪 红色 素、 茄 子皮 色素 、 红 球甘 蓝 色 紊、 黑 穗醋栗 红 色素、 牵 牛花红 色素 ,43 鸡冠花红 色素、 白 苏红 色素、 越 橘红 色素 (. 1。 色素 应用 最早而最丰富的 花青 素是从 红葡萄 渣中提取的 葡萄皮红， 它于1 8 7 9 年在意大 利上市f 1已 经投入商 业生产的 色 素 有葡萄皮 色 素、浆果 类 ( 红每、草 裁、 木 幕， 桑樵红、 黑豆红、 美 洲橘色 素、 杨梅、 构祀 子 色素、乌 饭 树果色素) 、 玫瑰茄、 红 球甘 蓝、 接骨木、 黑 加仑、 紫 玉米、萝卜 红、越橘红、 甜土豆、 紫苏 、 蓝锭果、 黑 米红 等。 在 配 料 酒、 糖果、 糕点、 冰棍、 雪 糕、 冰淇淋、 果汁( 味) 饮料、 碳酸饮 料中用最为零。 另 外也用于化 妆品， 如 红色 花青素傲口 红。 这些商业用色素 除 葡 萄皮 色素 外) 共同特点是 对光、热、 氧 稳定 性好， 对微 生物稳定 性一般， 溶于水和乙 醉， 不溶于植物油。 梦留盆各盘咨认-一- 1 .6 花青素生物合成的过程及基因工程 2 。 世 纪8 0 年 代 末9 0 年 代 初 ， 植 物 花 14 素 及 类 黄 酮 物 质 代 谢 途 径 的 研 究己 较为 成 热苯 丙 氨 酸 是 花 青 紊 及 其 它 类 黄 酮生 物 合 成 的 直 接 前体 ， 由 苯 丙 氮 酸 到 花 青 素 经 历 三 个 阶 段: 第 一 阶 段 由 苯 丙 氨 酸 到 香 豆 酸c o a ， 这 是 许 多 饮 生 代 谢 共 有 的 ， 该 步 受 苯 丙 氨 酸 解 氮 醉( p a l ) 荃 因 活 性 调 控。 第 二 阶 段 由 香 豆 派c o a 到 二 氮 黄 酮 醇 ， 是 类 黄 酮 代 谢 的 关 键 反 应 ， 该 阶 段 产 生 的 黄 烷 酮 和 二 氢内 鹅 醉 在 不 同 酶 作 用 下， 可 转 化为 花 裔 素 和 其 它 类 黄 酮 物 质 。 第 三 阶 段是 各 种 花 青 素 的 合 成: 二 氢 黄 酮 醉 - 3 - v 化 醉oh ) 、 二 氢 黄m in - 3 , 5 -化 醉( f 3 5 h ) 和 二 黝 基 黄 酮 醉 还原 酶( d f r ) 是 最关 键的 酶， 它 们决 定 无 色二 氮 黄 困 醉 的 经 化 位 里 和 程 度， 最终 决 定 合 成 花 宵 紊 m 种 类 和 颜 色 ， 如 果 _ a 黄 酮 醇b 一 环 的3 和5 位 均 被 经 化 勉 形 成 萦 色 翠 雀 素 精 昔 的 前 体 ， 如 果 只 有3 位 被 x 化 则 形 成 红 色 矢 车 菊 素 糖 营 - 前 体 ， 如 果3 和5 位 都 没 有被 9 化， 则形 成砖红 色夭 竺葵 糖 昔 前 体 14 9 1 9 1 利 用 蛋 自 质 纯 化 、 转 座 子 标 签 、 p c r 及鉴 别 缔 选 等 手 段 从 玉 米 、 金 鱼 苹 、 嫂 牵 牛 等 植 物 中 分 离 和 克 隆了 部 分 与 花 宵 素 生 物 合 成 相 关 的 结 构 基 因 与 调 节 荃 因 ， 己 分 离 与 克 隆 的 结 构 基 因 主 要 有c h s 基因( 欧 芹， 1 9 8 7 t 矮 牵 牛 ， 1 9 8 9 ) ， c h i 荃因( 法 国 豌 豆， 1 9 8 7 1 矮 牵 牛。 1 9 8 8 ) , f m荃 因( 金 鱼草 、 矮 牵 牛 ， 1 9 9 1 : 香 石 竹、 翠 菊 、 紫 罗 兰 ， 1 9 9 3 ) , f 3 5 h 墓 因( 斌 牵 牛， 1 9 9 3 ) , o r墓因 玉 米 、 金 鱼草 ， 1 9 8 5 , 镇牵牛 ， 1 9 8 9 ) , 朋5 荃 因( 玉 米 、 金 鱼 草 、 矮牵 牛， 1 9 9 0 ) , 3 g t 基 因 ( 玉 米 ， 1 9 8 4 。 金 鱼 草 ， 1 9 9 1 ) , a lf 墓 因 ( 1 9 9 3 ) 。 己 克 隆 的 调 节 荃 因 主 要 有 r 基因 及 其同 族的s , s n 和l c 荃因， 现这些调节荃因具高度相似序列， m . 留x j 另 外 还有b , c l , p i , v p l , d e l , a n t . a n 4 基因 ， 并 发 表明 不同物种花青素生物合成由相似w 子介导与控翻 通 过 外 a 结 构 基 因 导 入 5 a 7 、 利 用 反 义 蒸 因 法 与 共 抑 制 原 理 等 技 术 调 控 花 青 素 等 类 黄 酮 物 质的 合 成 ， 从而 改 变 植 物 花 色、 果 色 与 叶 色己 经 取得 许 多 成 果 (aa,e g a u此 外， 花 青 素 代瀚 调 控基因 在核物基因工程技 术上 有重 要应用 价值， 它是 众多 植物遗 传转化报告荃因中最方便的 一种。 将其导入植物细胞 之后， 细胞会 变成红色， 用一 般解剖 镜甚至肉 眼即 可观测， 无需进 行组织化学测试而杀死植 物组织。 由 于 其易于观 察的 特性， 花青 素调 控基因可用于研究植物 基 因 表 达 及 相 互 作 用， 植 物 遗 传 条 fi 的 优 化 上 46 ? 。 对于茶 树 而 言 ， 通 过 借 鉴其 它 植 物的 研 究 成果， 利 用 基因 工 程技术 4 +t .入研 究 茶 树中 类黄酮 物 质的台 成 途 径 ， 提高 成调 控 类 黄胡的生 物 合成量是完全可能的。 1 .7 植物组织培养技术 用 食 晶 生 物工程 技术， 可以 实 现 花 色 素工 业 化生 产。 作为 一 种 此 生代 谢 物 质， 可 用植 物 组 织 培 养 技 术 进 行 生 产。 花 色 素 植 物 组 织 培 养， 目 前 报 道的 有 使 用 苹 果 、 葡 萄 、 紫 苏 圈 、 车 矢 菊、 甜 土 豆、 玫瑰茄、 胡 萝卜 、 野 生胡 萝卜 、 土当归、 商陆、 菊 属 杂交 细胞 等植 物 进行. 天 然 植物 中 花色 素含 量很 少， 为了 提高 产 率， 研 究人 员 作了 大通 工 作， 研究了 细 胞悬 浮 堪养 条 件 与 细 胞 生 物 技 术和 花 色 素 产 率 的 关 系 。 进 行 植 物组 织 培 养 也 可以 研 究 植 物 此生 代 谢 途 西南农业大学硕士学位论文 径。 已 知光可诱导花色素合成， 低温可促进 花色素的积累。 光诱导的酶rl ( 苯丙氮酸解氨酶) 、 c h s( 查耳 酮合成酶) 、 c 肛 ( 查 耳酮异构 酶) 、 u f g 丁( 尿昔二 磷酸葡糖类 黄 酮 糖普转移酶) 卿 ( 黄 烷 酮 n 化 酶 ) 等 叭 叭 uf,ti6163,64. 1 . 8 衍生单宁 一花色素昔的转化产物 花色素 昔不稳定，尤其离开了其自 然 环境和辅色素的保护。发生在 加工过程中和家庭烹 调时的各 种反 应， 会使 食品 中的 花色 紊昔 转变为 微黄或重、 棕色的色 素 而大部分 变性。 季节 损伤， 例 如， 脱坯、 打碎、 切片等会 使膜 破裂而 使以 前存在于细胞中 不同间 隔的 醉与底物混 合。 水果液 泡内 含物一般是 酸性的， 酸 或 酶会水解 c 3上的 糖基而使色 素 不稳定，因为缺少 糖基的查 耳酮是不稳定的二酮。 它很容易 降解为2 , 4 , 6 一 三经基苯乙 醛和 安 息香 酸。 水解酶 会由 于 加热过程而失 活， 但升 高 温度将在本 质上改 变花色素 各种 分子形态之间的 平衡，使 之向 着产生查 耳酮的 方向改 变， 这种改 变在果昔 加工中 就有 可 能发生。 这些变化在 果债贮藏期间 将一直持 续， 其转 化速率决 定于 贮藏条件。 例如， 草每 移 中 花色素的半衰期， 在2 0 t 时 是1 3 0 0 h ， 而 在3 8 时 是2 4 0 0 . 虽 然 早 期 的 研 究 表 明 te e ， 花 色 素 可以 完 全 被 破 坏， 但更多 地的 研究支出 仍可以 继续使 用 花色素色 谱指纹鉴 定法来检洲 果音 和果汁是否使用 真 正 的 水 果 【吸 川 . 我 们 对于 转 化 产 物 的 性 质 井 不 清 楚 ， 但 有 证 据 表明 ia ) ， 反 应中 有 糖、 抗 坏 血酸 ( 或是 糖和抗坏血酸的热转化产物) 、 金属离 子和由 抗坏血酸转 化的 过氧化氢的参与。 过氧化氢攻 击3 - 搪 普的c 2 原子， 通过b a y e r v i i i i g e r 型 氧化反应产生 无色的 苯甲 酸苯乙 醛 酸酷. 花色素普不是多酚氧化酶的底物， 然而， 在b 环上有两个轻基的花 色素普可以通过偶联 氧化作用与苯醒相连，苯醒是通过多 酚氧化酶作用于其它酚类化合物而形成的。 对于b 环上 没有双经基的 花色素会与另一种醒发生作用形成化合物。 二氧 化硫及其 类似物， 一般可用作杀 菌剂， 也可以 用作多 酚氧化酶的 抑制剂，它可以引 起花色素的可逆性脱色.脱色反应主耍发生在c 4 上，其立体化学结构及组成已 经被确定。 红酒的 熟化过程中。 花色素发生了比 较复 杂的 化学变化学变化， 这 里所提到的变化在许 多文章中 都 有阐述。 在熟 化过程中， 花 色素的 含量逐渐下降并且色 谱上以 前出 现的尖峰被残 余物所引起的隆起所代替，例如。 文献5 所说。 表面上类似反 应也发生 在色素提取物和浓缩 果汁中。 有 关酒的 研究和 模型系 统表明了4 种转化类型:1 花色素与 黄 烷醉单体或寡聚体直 接 聚 合， 随 后 在某 种 情 况下， 通过 脱 氢 和 质子 化作 用以 形 成x a n t h y l i u m ( 咕 吨) 盐cz s l z 2花 色 素与 苯 醒 直 接 聚 合 to ; 3 花 色 素 与 黄 烷 醇 单 体 和 二 聚 体 之间 以“醛 桥 ” 相 联 接， “醛 桥” 包括乙 醛( 乙 醉氧化得到) ， 也 可能是由 糖 和 抗坏血酸受热而 产生的 其他的 醛川 。 研究表明川 ， 酒石酸在f e 催化下氧化生 成的乙 醛 酸可以 使黄 烷醉 形成同型 二聚体， 因 此也有可能在花色 素与黄烷醉 之间 形成异型二聚体。 4乙 醛、 乙 烯基苯酚 ( 肉 桂酸脱独而 成) 或丙酮酸的环加 成 叫。 与 其 它 花 色 素 不同 ， 这 些 环 加 成 产 物 在中 性p h 值时 仍 显 红 色 ， 并 且 不 被 二 氧化 硫 氧 化褪色， 成为 在红酒和波尔多红 葡萄 酒中 重 要的“ 单体， 色素. 然而 它 们 对红酒的总颜色的 西南农 业大 学硕士 学位论文文献综述 . . 目 砚 巨 目 曰 口 . 日 眼 里 口 . 目 . 影响较少 (3 11 2 - 苯 基苯并 毗喃阳离子由于 它所 带的正电荷的作 用， 可以 阻 止亲电 子试剂对其 地攻击， 虽然在阐 述这些反应的图 解中 有一些不明确的 地方， 但是这些反 应，包括醛类和醒 类的 攻击 反 应在 形 式 上 一 般有 其它 平衡中 的 一 种 参与。 最可能 的是半 缩 醛 形 式的 分 子， 因 为 它在 酒的 p h 值下占 优势。实际上，花色素的 n式分 子以 半编醛的形式 进行内 部连接的 现象也 被l c - m . 所证实(s 3 1 1 . 8 饮食方面的联系 1 . 8 . 1 消费水平 花 色 素 在 可 食 用 的 梢 物中 广 泛 存 在 ， 包 括2 7 个 科 的 植 物 中 都 存 在 花 色 素4 与 总 酚含 夏 线 性 相 关， 相 关 系 数r , = 1 . 9 2 。 另 一 份 报 告 研究 指 出， 抗氧化能 力与花色素含量线性相关， 相 关系数 r ., = 0 . 9 0 ;与总 酚含里 线性相关， 相关系 数r ., 0 . 8 3 , v c 抗氧化的贡献率