伍樹松 伍小松 伍應松

花青素(Anthocyanin)，又稱花色苷，屬類黃酮類化合物，其基本的多酚環(huán)結(jié)構(gòu)為2-苯基-苯并毗喃陽離子[C6(A環(huán))-C3(C環(huán))-C6(B環(huán))構(gòu)型(見圖1),稱為花色素(Anthocyanidin)(Hou等，2003)。花青素廣泛存在于有色蔬菜和水果之中，是構(gòu)成花瓣和果實顏色的主要色素之一（Takos等，2006），到目前為止，共發(fā)現(xiàn)在27個科73個屬的開花植物(被子植物)中有花青素的存在。其中花青素較高的有黑莓、藍莓、越橘、葡萄、紅莓、草莓、桑葚、黑豆、紅球甘藍、紫甘薯等（Wu等，2006）。自然條件下游離的花色素極少見，常與糖或有機酸結(jié)合，表1為六種主要的花色素結(jié)構(gòu)及其在植物的可食部分中分布的情況。原花青素（Proanthocyanidins，PC），也叫前花青素，是自然界中廣泛存在的一種多酚類聚合物，在熱酸性條件下可分解為花青素單體，研究證明它是當今人類發(fā)現(xiàn)最有效的天然抗氧化劑，有報道指出其抗氧化能力是維生素E(VE)的50倍,維生素C(VC)的 20 倍(呂麗爽等，2001)。

花青素能迅速被機體吸收并在機體內(nèi)發(fā)揮生理功能，花青素還能通過一般藥物所不能通過的血腦屏障，直接保護大腦和神經(jīng)系統(tǒng)（Kalt等，2008）。花青素目前廣泛用于人的保健品，卻很少用于動物飼料。本文就國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)花青素的生理功能，探討其大規(guī)模利用的可行性，以期為花青素應用于動物飼料提供參考。

圖1 花青素結(jié)構(gòu)

表1 幾種主要花色素在植物可食部分中的比例

1 花青素的主要生理功能

花青素具有抗氧化及清除自由基、抗腫瘤、抗突變、抗心血管疾病、改善肝功能等諸多生理功能（Hou等，2005；范龔健，2009），而抗氧化活性是其最重要的生理功能，研究指出，花青素的其他生理功能主要基于其抗氧化活性（Kondo等，1999）。因此，以下主要對花青素的抗氧化作用進行闡述。

研究指出，活性氧會攻擊細胞和亞細胞膜系統(tǒng)的多烯脂肪酸而導致膜脂過氧化，膜系統(tǒng)的破壞會引起一系列的生理生化紊亂，且活性氧對一些生物功能性分子能造成直接破壞（Cho等，2004）?；ㄇ嗨鼐哂泻軓姷目寡趸饔茫芮宄参锛毎麅?nèi)的氧自由基，從而緩解氧自由基的毒害，是一種很好的氧自由基清除劑和脂質(zhì)過氧化抑制劑（Neill等，2002）。表2為花青素抗氧化的相關(guān)研究報道。

從表2可以看出，花青素具有很強的抗氧化和清除自由基的作用，其抗氧化能力明顯強于VC、VE和其他多酚類抗氧化劑?；ㄇ嗨赝ㄟ^與蛋白質(zhì)結(jié)合，提高體內(nèi)抗氧化酶的活性達到抗氧化的作用。同時也能和金屬Cu2+等螯合，防止VC過氧化，再生VC，從而再生VE，花青素能與金屬離子螯合或形成花青素－金屬離子－VC復合物（Howard，2000）。此外，花青素還可以通過血腦屏障，保護大腦和神經(jīng)系統(tǒng)免受自由基的損傷，Kalt等(2008)在豬的飼料中添加藍莓粉，飼喂4周后，屠宰檢測眼、肝臟、大腦皮層和小腦等組織中是否含有花青素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在以上被檢測的組織中，均檢測出完整花青素的存在。Paul等(2009)也有類似報道。

表2 花青素的抗氧化及清除自由基作用

2 花青素對動物生長性能的影響

花青素作為飼料添加劑添加于飼料中，起到的主要作用是抗炎、提高免疫力和促生長作用，其基本原理可能跟花青素的抗氧化和清除自由基的功能有關(guān)。研究指出，花青素對由乙醇、酸、堿所引起的胃黏膜損傷及多種試驗性胃潰瘍均有較好的保護作用，具有明顯的抗?jié)冏饔茫惣雁懙龋?009）。此外，花青素能有效興奮胃腸道，并促進消化腺酶的分泌；促進血紅蛋白、血清蛋白的合成，即具有抗貧血和改善蛋白代謝的作用，從而提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率(林榮海等，2009)。

2.1 提高生長速度

國內(nèi)外有關(guān)花青素促進動物生長的研究較少，但已有報道的研究表明，花青素對動物生長起著較好的促進作用。江立方等(2005)從松針中提取前花青素，將其混合物添加于肉豬飼料中，與基礎日糧進行對照試驗，發(fā)現(xiàn)添加前花青素混合物300 g/t能顯著提高肉豬的日增重(P＜0.05)，并降低料肉比。梁衛(wèi)花(2009)用添加有花青素添加劑的飼料飼喂肉雞，與飼喂基礎日糧的肉雞進行對照試驗，發(fā)現(xiàn)花青素能促進肉雞的生長，且二者之間差異為極顯著(P＜0.01)。林榮海等(2009)也有類似報道，且添加花青素組日增重高于添加抗生素組。

2.2 提高免疫力

Hou 等(2005)評價了五種花青素(Dp、Cy、Pn、Mv、Pg)在小鼠巨噬細胞中抑制環(huán)氧合酶－2（COX－2）表達的能力，發(fā)現(xiàn)Dp和Cy能顯著抑制由脂多糖（LPS）誘發(fā)的 COX－2 表達(P＜0.05)，但 Pn、Mv和 Pg卻不具有抑制能力。這說明花青素B環(huán)上的正二羥苯基結(jié)構(gòu)跟這種抑制能力有關(guān)。免疫印跡法分析表明Dp能抑制IkB－α蛋白的降解、CCAAT增強子結(jié)合蛋白 δ(C/EBPδ)和p65蛋白的核轉(zhuǎn)錄和c－Jun蛋白的磷酸化。此外，Dp還能抑制絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）包括JNK、胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、p38激酶的活化，來防止LPS誘發(fā)的COX－2表達。說明LPS通過活化MAPK從而誘導COX－2表達，而Dp能阻礙MAPK介導的信號通路。這是首次對具有正二羥苯基結(jié)構(gòu)的花青素的抗炎分子機制做了闡述。

何穎輝等(2005)在研究櫻桃花青素苷對佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠免疫功能和炎癥因子的影響時指出，櫻桃花色苷對佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠模型的T淋巴細胞亞群和免疫功能有調(diào)節(jié)作用，并能顯著降低炎癥細胞因子IL－6水平，從而減輕模型大鼠的關(guān)節(jié)炎損傷。梁衛(wèi)花(2009)在研究從松針中提取出的原花青素對肉仔雞增重和免疫作用的影響時，發(fā)現(xiàn)飼喂添加花青素日糧組的T淋巴細胞總數(shù)極顯著增加(P＜0.01)，而且花青素能顯著增強白細胞的吞噬功能(P＜0.05)。張海暉等(2005)在研究蓮房原花青素對小鼠免疫功能的影響時，也有類似報道。以上結(jié)果均表明，花青素添加于動物日糧中，能提高動物的非特異性免疫能力，從而提高動物健康水平。

3 花青素的提取工藝進展

花青素能否大規(guī)模利用，關(guān)鍵在于其提取工藝。目前在國內(nèi)使用最多的是乙醇浸提法，近年來，國內(nèi)不少研究者對花青素的浸提參數(shù)進行反復實驗比較，并得出提取的最佳工藝參數(shù)，為花青素的提取提供了有效的參照。表3為不同植物花青素乙醇浸提法的最佳提取參數(shù)。

表3 花青素的浸提最佳工藝參數(shù)

從表3可以看出，提取的原材料不同，提取工藝的最佳參數(shù)也不同，這可能與各種植物中花青素的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。提取花青素的乙醇溶液濃度并不是越高越好，這主要因為水起著穿透植物組織細胞的作用，如果溶劑中水的含量過低，會導致花色素的滲出量降低，從而影響得率。一般來說，溶劑的用量越大，提取量越大，但是過高的料液比會造成溶劑的浪費，并給后面的濃縮帶來困難。從理論上來看，溫度越高，分子運動速率愈快，花青素滲透、擴散、溶解速度也愈快，因而提取率愈高；但花青素極易氧化，溫度越高，花青素的酚結(jié)構(gòu)被破壞的程度越大，活性成分損失就越多，而且高溫下固體原料本身會起化學變化，從而使雜質(zhì)過多。花青素的浸提時間需要把握恰當，時間過短提取不完全，時間過長則造成雜質(zhì)的增多和有效成分的損失。

花青素提取方法的改進也是提高花青素提取效率的有效途徑。近年來不少研究者發(fā)現(xiàn)了許多新的提取方法，與傳統(tǒng)方法相比，其提取效率和純度均有很大提高。Lopes等(2007)采用一種活性黏土(tonsil terrana 580 FF)吸附法對甘藍中的花青素進行了分離純化；與Amberlite柱層析XAD－7提取法相比，花青素的得率提高了大約21%。Corrales等(2008)采用不同的提取方式對葡萄中花青素的提取效率進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)相同條件下，高壓(600 MPa)輔助提取或超聲波輔助提取花青素等多酚類的效率可以比熱 (70℃)提取法提高近50%，且其產(chǎn)物的抗氧化活性約為熱浸提物的3倍。

4 花青素作為飼料添加劑的應用前景

隨著我國生活水平的不斷提高，人們對動物產(chǎn)品的安全性日益看重，尤其近年屢次發(fā)生的違禁動物飼料添加劑事件，使人們談肉色變。到目前為止，尚沒有花青素給動物機體帶來有害影響或添加過量以至造成中毒的報道。由此可見，花青素作為飼料添加劑，不僅能提高動物生產(chǎn)性能，還是一類純天然、無殘留、無污染的綠色添加劑，此類飼料添加劑正是未來飼料行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。此外，由于花青素在植物果實的皮中含量最高，而大多數(shù)植物果實的皮（如紫甘薯、藍莓、茄子等）是不食用的，因此從果實的皮中提取花青素可以達到廢物利用。近期不少研究發(fā)現(xiàn)松針等來源廣泛的植物中也含有較高花青素，這為花青素的大規(guī)模使用提供了條件。如何進一步拓展花青素的原料來源，找到花青素簡單有效而成本低廉的提取方法將是決定花青素能否大規(guī)模使用的關(guān)鍵，筆者也將進一步致力于此類研究。

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