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植物原花色素研究利用进展与发展趋势

来源：花匠小妙招时间：2025-09-11 16:55

第38卷第5期四川大学学报(工程科学版)V o.l38No.5 2006年9月J OURNAL OF S I CHUAN UNI VERS I TY(ENGI NEERI NG SC I ENCE ED I TI ON)S ep.t2006文章编号:1009-3087(2006)05-0016-09植物原花色素研究利用进展与发展趋势石　碧,杜　晓(四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室,四川成都610065)摘　要:综述了近20年来,国内外对原花色素化合物的组成、结构、化学性质和生理活性研究利用现状,揭示了植物原花色素具有清除自由基、抗氧化、抑制酶活性、保护血管、抗炎症和抑制肿瘤等多种功能,在食品、保健品、化妆品和药品中具有广泛应用价值。

指出对植物原花色素的研究已成为植物资源利用、精细化工及天然药物开发等领域的重要研究内容之一。

阐释了这类天然产物利用的化学基础,并探讨其研究利用的发展趋势。

关键词:原花色素;植物多酚;精细化学品;抗氧化;清除自由基;生物活性中图分类号:TQ041+.8文献标识码:AThe Progress on Research and U tilizati on of Plant Proanthocyan i d i nsSH I B i,DU X iao(The Key Lab.of Leather Che m s tr y and Eng.ofM i n istr y of Education,Sichuan Un i v.,Chengdu610065,C h i na)Abst ract:Proanthocyanidins(PC s),wh ich isw ide l y d istri b u ted i n plants,is a k i n d o f valuab le natural pr oduc ts. The constit u ents,struc t u res,che m ical properties and physio l o g ica l activities of PC s have been syste m ica lly investi-ga ted i n r ecent20years.It has been revealed t h at the PC s hasm u ltiple b iolog ical activities,such as anti-oxidation, scaveng i n g o f free radicals,inhibiti n g o f enzy m es,protecting o f blood vesse l,an ti-infla mm ation and r epr essi n g o f t u m ors,and can be extensive l y u tilized in food,cos m etic,hea lt h product and m ed icine industries.In t h is pape r, t h e che m ica l pri n cipals fo r utiliza tion of PC s and the pr ogress on research and u tilization of PC s w ere summ a rized and discussed based on lite r a t u r es and the authors’r esea r ches.K ey w ords:pr oan t h ocy anidins;plant po l y pheno ls;fine che m ica ls;anti-ox i d ation;scavenging of free r ad ica l;bio-l o g ica l activity 19世纪末人们即发现了原花色素,并依据反应特征,将其定义为从植物中分离的无色的、在热酸处理时能产生花色素(cyan i d i n s)的物质[1]。

原花色素是具有C6C3C6基本构架的植物多酚类化合物,它普遍存在于植物的根、茎、叶、花、果实和树皮中,已发现的原花色素含量较高的植物超过600种[2]。

植物中的原花色素多数是不同聚合度的混合物,依据聚合度大小可以大致分为4类:1)单体原花色素收稿日期:2006-05-31基金项目:国家自然科学基金资助项目(20325619)作者简介:石　碧(1958-),男,教授,博士生导师,长江学者特聘教授.研究方向:清洁化制革、单宁化学.(m ono m eric pr oan t h ocyanidi n s),包括黄烷-3-醇(即各种类型的儿茶素)和黄烷-3,4-二醇,其典型结构如图1所示;2)低聚原花色素(o ligo m e ric proanthocyanidins),一般是指儿茶素的2-5聚体;3)聚合原花色素(po ly m eric pr oan t h ocyanidins),指聚合度大于5、但仍然易溶于水的儿茶素多聚体;4)高聚原花色素,指聚合度很大以至于难溶于水的儿茶素高聚体。

不同聚合度的原花色素具有不同的化学与生物活性,以及应用价值。

例如茶多酚(主要含儿茶素类单体)是公认的天然抗氧化剂[3];而低聚原花色素具清除自由基、抗氧化、护心脑血管、抗炎症、抑制肿瘤等生物活性,已用于保健食品、日用化学品和制药等领域[4];聚合原花色素(缩合单宁)能与皮胶原蛋白形成多点交联,具有鞣革性能,是栲胶的有效成分[5];而高聚物主要是原花色素氧化、缩合后的产物,呈红色,因此被称为红粉,参与构成果实、树皮、木材的颜色,可用于食品、饮料的着色。

图1　典型的单体原花色素分子结构示意图F i g .1　S che m e of m olecu lar stru ctures of typ ica lm ono m eric p roan thocyan i d i n s 聚原花色素是由黄烷醇通过C -C 键相连接而构成,根据连接键的位置和成键数,聚原花色素可以分为A 、B 、C 、D 、T 型(键位不同),以及单链型和双链型(键数不同)[6]。

自然界中,聚原花色素主要以单链型存在,通常是C 4-C 8或C 4-C 6键连接,通式如图2所示。

图2　聚原花色素的单元连接与空间排列形式F ig .2　T he li nkage and arrangemen t of un its of p ol y m er i c proan thocyan i d ins17　第5期石　碧,等:植物原花色素研究利用进展与发展趋势而双链型原花色素是由C-C及C-O-C两类键相连,以原花青定A为典型代表。

此外,聚原花色素还具有直链型、角链型和支链型(n≥4)等3种立体排列型式[5,7]。

根据原花色素结构单元的酚羟基取代类型,可以将其分为11类[8],即原花青定(procyanidin)、原翠雀定(prodolphindin)、原菲瑟定(profisetinidin)、原刺槐定(p r o r ob i n etinidin)、原天竺葵定(pr ope lar goni-di n)、原桂金合欢定(pr ogu i b ourti n i d i n)、原黑木金合欢定(pro m elacacidin)、原芹菜定(p r oapigenidin)、原木犀草定(pr o l u teo linidin)、原肉桂定(procissinidin)和(Ⅺ)原特利色定(protrice tinidin)。

这11类原花色素中,原花青定往往与原翠雀定伴生,其广泛存在于植物中,含量丰富,生理活性较强。

因此,目前国内外对植物原花色素的研究主要集中于原花青定和原翠雀定类成分,并习惯于将它们称为原花色素。

原花色素的酚羟基取代类型很大程度上影响其化学与生理活性,例如B环的邻苯二酚或连苯三酚结构、C环的棓酰基结构都对生理活性有显著影响。

1　植物原花色素的研究和利用现状近30年来,对原花色素的应用基础和开发利用研究越来越活跃,人们对这类天然产物应用价值的认识也不断深入。

已有的工作不仅系统的阐明了原花色素在农产品、林化产品、制革鞣剂[9]、泥浆稀释剂、粘胶剂[10]、水处理[11]和天然色素[12]等传统应用领域的化学基础,而且还揭示了这类化合物在医药、保健品、化妆品以及功能高分子功能材料等方面的应用价值。

1.1　作为天然抗氧化剂原花色素分子中具有大量活性酚羟基,具有很强的清除氧自由基、抗氧化的作用。

Zdunczyk和Toshiaki的研究表明,不同来源、各种纯度的原花色素均显示很强的清除自由基和抗氧化能力[13-14]; Ya m aguchi等采用电子自旋共振技术(ESR),证实了原花色素对O-2、-OH和NO等氧自由基均具有清除作用[15];Ya m akoshi等人的实验表明,葡萄籽原花色素是通过捕捉血浆、动脉壁细胞间质液中的活性氧产生抗氧化作用[16];Koga等的研究认为,原花色素可以提高大鼠血浆对氧化应激的抵抗能力[17]; Bag chi等认为原花色素还能防止DNA受氧化而损害[18];Bagch i等认为,原花色素具有较V E、V c和β-胡萝卜素更高的生物利用性,并与V E产生协同抗氧化作用[19]。

因此,作为天然抗氧化剂和自由基清除剂是原花色素的重要利用途径。

目前,从茶叶中制备的茶多酚(单体原花色素),以及从海岸松树皮与葡萄籽中制备的低聚原花色素,已经作为天然抗氧化剂广泛利用。

1.2　作为食品、保健品的功能成分原花色素具有多种化学与生理活性,并且自然存在于许多食品之中,因此常作为食品、保健品的功能成分。

原花色素参与构成许多果实、蔬菜的色泽,在食品(饮料)中呈现出“收敛性”(即涩味),赋予了葡萄酒、茶和咖啡的“嗜好性”[20]。

原花色素可以作为果汁、果酒和啤酒的澄清剂[21];在食品中,原花色素可以作为α-淀粉酶、脂肪酶的抑制剂;H osoy-a m a等将原花色素作为抗氧化剂和稳定剂添加于咖啡饮料中[22],用于延长其保质期;从高粱、越橘中制备的原花色素已作为天然红色素应用。

已经开发的产品有海岸松树皮和葡萄籽低聚原花色素、碧萝芷(pyenogenol TM)、葡萄紫(g rapeno l TM)等。

1.3　作为化妆品的功能成分胶原蛋白、弹性蛋白和透明质酸是构成血管内壁及皮肤真皮组织的重要成分。

Ya m ako shi和Pl u m p的研究表明,原花色素可以抑制胶原酶[23]、弹性蛋白酶、透明质酸酶和β-葡萄糖酸甙酶等水解酶的活性[24]。