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花青素
鎖定
花青素種類
已知天然存在的花色素有250多種，存在於27個科、73個屬的植物中。已確定的有20種花青素，在植物中常見的有6種，即天竺葵色素（Pg）、矢車菊色素（Cy）、飛燕草色素（Dp）、芍藥色素（Pn）、牽牛花色素（Pt）和錦葵色素（Mv）。
花青素結構及特性
結構
一般自然條件下游離的花青素極少見，常與一個或多個葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等通過糖苷鍵形成花色苷，花色素中的糖苷基和羥基還可以與一個或幾個分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、對羥基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通過酯鍵形成酸基化的花色素
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花青素分子中存在高度分子共扼體系，含有酸性與鹼性基團，易溶於水、甲醇、乙醇、稀鹼與稀酸等極性溶劑中。在紫外與可見光區域均具較強吸收，紫外區最大吸收波長在280nm附近，可見光區域最大吸收波長在500～550nm範圍內。花青素類物質的顏色隨pH值變化而變化，pH＜7呈紅色，pH=7～8時呈紫色，pH>11時呈藍色。
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花青素主要來源
花青素廣泛存在於開花植物（被子植物）中，其在植物中的含量隨品種、季節、氣候、成熟度等不同有很大差別。
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據初步統計：在27個科，73個屬植物中均含花青素，如紫甘薯、葡萄、血橙、紅球甘藍、藍莓、茄子、櫻桃、紅莓、草莓、桑葚、山楂、牽牛花等植物的組織中均有一定含量。
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最早最豐富的花青素是從紅葡萄渣中提取的葡萄皮紅色素，它於1879年在意大利上市
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，該色素可通過葡萄酒酒廠的廢料-葡萄渣提取。接骨木漿果（Elderberries）中含大量的花青素，並且都是矢車菊素，每百克鮮重在200~1000 mg。另外，花青素在大麥、高粱、豆科植物等糧食作物中也廣泛存在。研究發現，葡萄籽與松樹皮的提取物中花青素的含量最高。
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花青素提取方法
溶劑提取法
溶劑提取是花青素的常規提取方法，溶劑多選擇甲醇、乙醇、丙酮、水或者混合溶劑等。為了防止提取過程中非酰基化的花青素降解，常在提取溶劑中加入一定濃度的鹽酸或者甲酸，但在蒸發濃縮時這些酸又會導致酰基化的花青素部分或全部的水解。另外，對於提取物中可能含有脂溶性成分的樣品，需採用有機溶劑如正己烷、石油醚、乙醚等進行萃取。傳統的溶劑提取方法提取時間長，生產效率較低，且熱溶劑容易造成花青素降解以及生理活性的降低。
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國外提取花青素的傳統方法是採用低温（4~8℃）或者常温（25℃）避光條件下1%HCl甲醇溶液浸提16~20h，或者採用5%、1%的三氟乙酸的甲醇溶液，4℃條件下浸提24h。考慮到食品中殘留甲醇的毒性，也有用1%的HCl乙醇溶液代替甲醇溶液。另外為了避免酰基化的花青素的水解，也可選擇弱酸如酒石酸、檸檬酸代替鹽酸。而國內則多采用熱溶劑（50~70℃）浸提1~2h的方式，溶劑可選擇不同濃度的醇溶液或酸化的水溶液。
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加壓溶劑萃取法
加壓溶劑萃取，又稱加壓液體萃取（Pressurized Liquid Extraction，PLE）、快速溶劑萃取（Accelerated Solvent Extraction，ASE），它是通過外來壓力提高溶劑的沸點，進而增加物質在溶劑中的溶解度以及萃取效率的。
PSE技術對於食品中功能成分的提取主要集中在類黃酮、酚類物質以及其他抗氧化活性成分的研究上。該技術在花青素的提取方面也有報道。採用此技術優化紫甘藍中花青素的最佳提取工藝，最佳參數為：樣品215g，温度99℃，提取時間7min，溶劑為V（水）:V（乙醇）:V（甲醇）=94:5:1。
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水溶液提取法
有機溶劑萃取的花青素多有毒性殘留且生產過程環境污染大，有鑑於此，水溶液提取應運而生。該方法一般將植物材料在常壓或高壓下用熱水浸泡，然後用非極性大孔樹脂吸附；或直接使用脱氧熱水提取，再採用超濾或反滲透，濃縮得到粗提物。
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微生物發酵提取法
此方法將生物發酵技術應用於花青素的提取之中，是生物科學與化工生產之間的超強滲透與有效結合。微生物發酵法利用微生物或酶讓含有花青素的細胞胞壁降解分離，使細胞胞體內花青素充分溶入到提取液中，從而增加提取的產率與速率。
[6]
其他提取方法
包括高壓脈衝電場輔助提取、雙水相萃取、超高壓輔助提取。前兩種可應用於蛋白質、核酸、多糖的提取研究， 而超高壓輔助提取已成功用於葡萄中花青素的提取之中，且對比發現高壓輔助提取花青素等多酚類的效率可以提高近50%。
花青素純化工藝
花青素的純化多采用液相萃取、固相萃取、薄板層析、柱層析、酶法、離子交換法、大孔樹脂法、膜分離和綜合技術法等。其中大孔樹脂吸附是近年來花青素提純最常用的方法之一
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，而新的純化方法例如高速逆流色譜應用、電泳法還處於起步發展階段。
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花青素鑑定方法
花青素總量測定多采用分光光度法，樣品經沸水提取，加酸性乙醇顯色，生成特有的剛果紅，于波長納米處測吸光度，該法不受黃酮苷及兒茶素的干擾，但受原花色素、花白素干擾，分析結果往往偏高，靈敏度也不夠理想，但是茶葉中花青素總量分析沿用此法。除此，還可以採用高效液體相色譜法對花青素單一成分結構的鑑定，可以用HPLC對貴州黑糯米稻米表皮中提取的三種花青素結構進行鑑定
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，用UV-VIS、IR、H-NMR和HPLC等方法，對藍靛果中分離出來的純花青素（矢車菊素）的結構進行鑑定
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花青素應用
抗氧化及清除自由基功能
花青素屬於生物類黃酮物質，而黃酮物質最主要的生理活性功能是自由基清除能力和抗氧化能力。研究證明：花青素是當今人類發現最有效的抗氧化劑，也是最強效的自由基清除劑，花青素的抗氧化性能比VE高50倍，比VC高20倍
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。紫色甘薯花色苷產品對－OH、H2O2，等活性氧均具有清除和抑制作用，尤其對－OH的清除能力強於抗壞血酸，且清除作用與濃度呈劑量關係
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抗突變功能
花青素的作用不僅使植物呈現五彩繽紛的顏色，也具有降低酶的活性，抗變異等保健功能的活性分子。研究表明有一定花青素濃度的提取物能有效預防不同階段癌變發生，但花青素的個體作用並不確定，部分原因是與其它酚類物質等穩定成分分離後進行生物測定，花青素易降解。
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在食品中的應用
隨着科技的發展，人們對食品添加劑的安全性越來越重視，天然添加劑的開發利用已成為添加劑發展使用的總趨勢。花青素在食品中不但可作為營養強化劑，而且還可作為食品防腐劑代替苯甲酸等合成防腐劑，並且可作為食品着色劑應用於平常飲料和食品，符合人們對食品添加劑天然、安全、健康的總要求
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- 參考資料
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- 1. 夏延斌，王燕主編,食品化學 第2版,中國農業出版社,2015.02,第301頁
- 2. 陳敏．食品化學：中國林業出版社，2008年
- 3. 李娟娟． 花青素研究進展． 中山大學研究生學刊，2007
- 4. 韓海華，梁名志，王麗，羅瓊仙，趙甜甜.花青素的研究進展及其應用[J]茶葉.2011
- 5. 植物中花青素含量測定及種類分佈研究 ．萬方數據．2018-09-13[引用日期2018-09-29]
- 6. 魏 蕾, 呂佳飛, 李志洲.花青素的提取純化、抗氧化能力及功用方面的研究進展[J]氨基酸和生物資源.2009
- 7. 趙宇瑛, 張漢鋒. 花青素的研究現狀與發展趨勢[ J]. 安徽農業科學, 2005
- 8. 孫建霞, 張 燕, 胡小松, 吳繼紅, 廖小軍.花青素的提取、分離以及純化方法研究進展[J]食品與發酵工業.2008
- 9. 吳敏, 張傑, 曾凡駿. 天然花青素穩定性研究現狀 [ J] . 中國食品添加劑, 2008
- 10. 花青素的提取純化及鑑定 ．萬方數據．2013-11-07[引用日期2018-09-29]
- 11. 徐傑，林正眉． 貴州黑糯米稻米種皮成分的分離純化與結構鑑 定． 中國糧油學報，2003
- 12. 吳信子，樸京一，張小勇． 藍靛果花青素的分離與鑑定． 延邊大學 學報: 自然科學版，2001
- 13. 唐忠厚，周麗． 花青素對人類健康影響的研究進展及其前景． 食品研究與開發，2009
- 14. 呂曉玲，孫曉俠，姚秀玲． 採用熒光化學發光法分析紫甘薯花色 苷產品的抗氧化作用． 食品與發酵工業，2005
- 15. 孫麗華, 江月仙, 王巧懿. 天然抗氧化劑原花青素的 保健功能及應用[ J]. 食品研究與開發2004
- 16. 曾青蘭，張虎成主編；楊爽，曾希望等副主編．生物製藥工藝[M]．武漢：華中科技大學出版社，2015.03：278
- 收起
