桑葚花色苷提取工艺优化及体外模拟消化研究文献综述

 2022-07-21 03:07

文献综述

前 言

花色苷是植物体内最为重要的水溶性色素,属于一类含有2-苯基苯并吡喃阳离子结构的黄酮类化合物,是植物的次生代谢产物,分布极为广泛。到目前为止,已在除藻类植物之外其他各门高等植物体内都发现花色苷的合成涉及27科、73属的数万种植物。其中在深色花朵、浆果(如葡萄、越橘、蓝莓、接骨木果和黑醋栗)、薯类和谷物中含量尤为丰富,人们每天通过膳食摄取到的花色苷可以达到数十毫克,远高于其他类型的黄酮类植物化学物。花朵和果实中富含花色苷,使其呈现由红色、紫红到蓝色等鲜艳的色彩,吸引昆虫和食草动物前来传播花粉和种子。相对于大多数人工合成色素对人体的有害性和潜在的致癌作用。天然色素因其安全性而越来越受到人们的欢迎,特别是随着色素营养学概念的提出,评价和筛选功能性天然色素已成为生物学、医学和食品科学研究的新趋势。该物质具有抗氧化、抗肿瘤、降血脂、降血糖、降血压、防止心脑血疾病、提高免疫力等多种功效[1]。此外花色苷还有抗氧化作用和自由基清除能力。

目前国内外有关花色苷的研究主要集中在花色苷资源分布的评价与资源库的建立、花色苷的定性与定量方法学研究、花色苷的生理活性与功能研究、花色苷的高效提取与绿色分离技术研究、花色苷的结构稳定性与分子降解机制研究以及花色苷的应用与产品开发研究等6个方面,这些内容的深入研究有利于进一步合理利用与开发自然界中丰富的花色苷资源。

1 花色苷的稳定性

花色苷的2-苯基苯并吡喃阳离子结构由于缺少电子而使它具有强烈的反应性,加上母核上连接有多个羟基,使其不稳定,花色苷的稳定性发生变化的具体表现是其呈现的颜色发生变化。天然色素退色和失调的复杂机理涉及到受pH值、光、温度、湿度、氧和金属离子综合作用下的分子聚合、异构和降解。这些因素的研究对于改善色素的稳定性及其在食品加工中的应用具有重要的意义。

花色苷的稳定性受到花色苷本身的结构、浓度、光强度和质量、热、氧、pH值、金属离子、是否有辅色剂存在、酶、抗坏血酸、糖及其降解产物、二氧化硫等因素的影响。

1.1 花色苷的结构和浓度与其稳定性

花色素的稳定性 花色素很不稳定,自然条件下游离的花色素极少见,仅在降解反应中有微量产生。花色素在水中的溶解度低,易被碱金属破坏,光稳定性差,并且相对于花色苷,半衰期短。因此在自然界中很少存在。Dao等[2]发现:溶解于酸性甲醇中的飞燕草花色素、牵牛花色素、锦葵色素在常温下48h,在冷藏条件下4d全部消失。

花色苷的稳定性 花色素糖苷化后,稳定性和溶解性增加,如葡萄中的锦葵素-葡糖苷,由于分子中二个羟基的甲氧基化而比其它花色苷稳定。在室温下矢车菊色素-3-芸香糖苷在柠檬酸水溶液(pH2.8)中的半衰期大约为65d,而矢车菊色素的半衰期只有12h。在水溶液中双糖基的花色苷比单糖基的花色苷对光、热、pH值和氧气等稳定。一般5-位糖苷化结构比3-位糖苷化结构更易分解,其次是酰化基团,但B环上多取代基结构不易水解。

酰化花色苷稳定性 酰化花色苷比未酰化的花色苷稳定。酰化花色苷的稳定性取决于酰化基团的种类、在花色苷糖基上的位子、数量。大量研究表明:花色苷与有机酸酰基化后能有效地保护花色苷母核阳离子免受水分子的攻击,光-异构化而失色,这种保护作用是由酰化花色苷中有机酸完成的,由于花色苷上的糖链与有机酸酰化后形成有机大分子,所以这种作用又称为分子内辅助着色。分子内辅色机理的典型模式是花色苷的“三明治”构型(图1)。酰化花色苷的有机酸与糖链相连,而这些糖链是可折叠的,像一条带子将有机酸置于2-苯基苯并吡喃骨架的表面,这种堆积作用能够较好地抗水的亲核攻击和其它类型的降解反应,因而提高了花色苷溶液色泽的稳定性。

Yoshida等[3]研究证实:在中性溶液中酰化的花色苷比未酰化的稳定,酰化基团的在花色苷上的位置对花色苷的颜色和稳定性有影响。双酰化花色苷:龙胆翠雀素B环上的酰基比A环上的更有利于花色苷的颜色形成和稳定。提出龙胆翠雀素中二个酰基分子内的堆积作用。在酸性甲醇溶液中仅仅二个咖啡酸酰基堆积到花色素核上,这两个咖啡酸的芳香环相互平行,可保护生色团避免水的亲核攻击。花色苷中有多个芳香簇酰化基团更有利于颜色的稳定。Brouillard等[4]研究结果表明:天堂兰花色素含有6分子葡萄糖基和3分子咖啡酸,两者分别存在于色素母体的周围。Nerdal等[5]通过对天堂兰花色素核欧沃豪斯效应(overhauser effect)测试,证实了天堂兰花色素离子采用的折叠构型是3分子咖啡酰基中有两个靠近吡喃环,分别堆积在吡喃环的上部和下部,保护它不受水的亲核攻击而失色。

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