花青素(花青苷)简介

花青苷是极性化合物，易溶于水和乙醇、甲醇等极性化合物，不溶于氯仿、正己烷、乙
醚等非极性有机溶剂。在 pH 小于或等于 3 的酸性条件下稳定，其颜色随 pH 值的变化而变
化，pH<7 时为红色，pH 在 7-8 时呈紫色，pH>11 时呈蓝色。因此，很多植物的色素可以作
为酸碱指示剂，例如：紫甘蓝、心里美萝卜、玫瑰茄子、牵牛花、紫草、苏木等的色素。花
花青素（花青苷）简介
天然色素应用技术推广实验室
花青苷的分布、结构和分类
花青苷是一类广泛存在于自然界植物的花、果、茎、叶和种子中的水溶性天然色素，属
于黄酮多酚类化合物。最初使用花青苷名称的人是 Marguart(1835)，1905 年 Molish 首次获
得了花青苷晶体。此后在致力于花青苷研究的人士中，贡献最大是 Harbone 等人。花青苷是
通过糖苷键形成一般的花青苷，由于与花色素成苷的糖的种类、位置、数量的不同，形成的
花色苷种类也不同。只结合一个糖时，一般结合于花色素骨架的 3 位羟基上；与两个糖结合
时，一般分别结合于 3 位和 5 位的羟基处，有时也发生 3 位和 7 位的结合。有的花青苷中糖
分子的羟基还可以与一个或几个分子的对香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、丙二酸、芥子酸和琥珀
见表 1-1。
表 1-1 常见的花色素、糖类和参与酰化的有机酸的分子量
Table 1-1 Molecular weight common anthocyanidins,sugars,and acylated groups found in
anthocyanins
化合物
英文名称
摩尔质量（MW）
MW-H2O
花色素
R1
R2
R3
天竺葵花色素 H
OH
H
矢车菊花色素 OH OH H
飞燕草花色素 OH OH OH
芍药花色素
OMe
OH
H
矮牵牛花色素 OMe
OH
OH
锦葵花色素
OMe OH OMe
花色素 3，5，7 位上的羟基可以与一个或多个单糖（如：葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李
糖或阿拉伯糖等）、二糖（如：槐二糖、芸香糖、接骨木二糖等）或三糖（如龙胆三糖）等
青苷在紫外可见光区都有特征吸收峰，可见光区波长为 500-540 nm 左右，紫外光区波长为
270-280 nm 左右。酰基化的花青苷在 310-320 nm 左右处还有一特征吸收峰。
花青苷的稳定性
花青苷稳定性受内在因素即其化学结构的影响，结构不同的花青苷稳定性的差异较大。
一般情况下，甲基化程度高其稳定性强，羟基化程度高则其稳定性低，因此，含有芍药花色
花色素
天竺葵花色素
pelargonidin
271
矢车菊花色素
cyanidin
287
飞燕草花色素
peonidin
301
芍药花色素
petunidin
303
矮牵牛花色素
delphinidin
317
锦葵花色素
malvidin
331
戊糖
阿拉伯糖
arabinose
150
132
木糖
xylose
150
132
鼠李糖
120
对香豆酸
p-coumaric acid
164
146
咖啡酸
caffeic acid
180
162
阿魏酸
ferulic acid
194
176
芥子酸
sinapic acid
224
206
由于每一种花色素都有可能被不同种类不同数目的糖和酸在不同的位置上糖苷化和酰
基化，使得花青苷的种类繁多。
花青苷的化学性质
初提取出来的花青苷为粗品，因为提取时会有其他的水溶性、醇溶性的杂质同时被提出 来，如糖、有机酸等。这些杂质会影响后续的分离鉴定工作。因此，提取后的花青苷必须对 其进行进一步的分离后再进行鉴定。
分离鉴定花青苷的方法有如下几种：（待续）
对花青素的提取和应用工艺感兴趣的朋友欢迎交流和探讨 mail: aingw@ 。 更多天然色素相关知识，欢迎到天然色素应用技术论坛 。
以保护花青苷的活化中心不受亲核试剂的攻击，使分子更稳定。
由于花青苷的活性很高，很多外在的因素如：光、热、pH、氧、金属离子和各种添加
剂等等都会对花青苷的稳定性产生影响。一般，光照会促使大多数花青苷降解；另外，加热 或高温可以加快花青苷类色素的变色反应使其氧化褪色，而在低温状态下较稳定。Reyes F L 研究表明在其他外界条件相同的情况下，随着 pH 的增高，花青苷的降解速度加快。通常情 况下，分子量较大，原子价态较高，带有金属活性的金属离子，如：Fe3+、A13+、Zn2+、Cu2+ 等常会与天然色素发生反应，使色素发生褪色或沉淀，而 K+、Ca2+、Na+等金属离子不与其 发生反应。 花青苷的生物活性
素和锦葵花色素基元的花青苷相对较为稳定，而含有飞燕草花色素、矢车菊花色素基元的，
其稳定性不高；当花色苷的糖基化程度越高，其稳定性越高，但不同类型的糖基对花色苷的
稳定性影响亦不同；另外，酰基化的花青苷的稳定性比非酰酰基化的稳定性高。尤其是花青
苷的糖残基上带有两个及以上的酰基时会改变花青苷的分子构型，形成高度的空间阻隔，可
酸等有机酸通过酯键形成酰基化的花青苷。红色卷心菜、罗勒、葡萄、血橙、茴香、老浆果、
红色莴苣、大蒜、红色土豆和紫色甜土豆中都存在这种酰基化的花青苷。这些有机酸一般与
花青苷 3 位的糖结合，有的在 3 位和 5 位同时结合两分子酸。参与酰基化的有机酸中，以对
香豆酸最为常见。各种花色素、与其形成花青苷的糖类及参与酰化的有机酸的种类和分子量
脂肪酸
乙酸
acetic acid
60
42
丙酸
propionic acid
74
56
草酸
oxalic acid
90
72
丙二酸
malonic acid
104
86
丁二酸
succinic acid
118
100
苹果酸
malic acid
134
116
芳香酸
羟基苯甲酸
p-hydroxybenzoic acid
138
花青苷有很强的清除活性氧自由基的能，因而具有很强的抗氧化性。赵鑫发现大花葵花 青苷具有清除羟基自由基能力、抗脂质体氧化作用和降血脂作用。当花青苷浓度达到 0.4 mg/mL 时，对羟基自由基、抗脂质体氧化、胆固醇和甘油三酯的抑制率分别为：38.80%、 13.40%、22.34%、34.40%。周波等人通过考察紫玉米植株色素对果蝇体内超氧化物歧化酶活 性、丙二醛含量及对果蝇寿命长短的影响，证实了紫玉米植株色素具有延缓衰老的作用。
由花色素与各种糖形成的糖苷。花青苷的基元（非糖部分）是花色素，它的基本结构为 3，
5，7-三羟基-2-苯基苯并吡喃。
由于苯环上 R1、R2、R3 处取代基的种类和数量的不同，衍生出不同的花色素,其中常见
的有 6 种，名称及各位置上的取代基如下：
表 1-1 六种常见的花色素及各位置上的取代基
Table 1-1 Common anthocyanidins and their substituen
目前对于花青苷的提取方法主要有压榨法、酶提取法、溶剂提取法、微波辅助提取法、 超声辅助提取法和 CO2 超临界萃取法。压榨法是用机械力破坏植物细胞壁，使得花青苷色 素溶出；酶提取使用的主要是纤维素酶和果胶酶，通过酶解作用使得植物细胞壁软胀、破裂； 溶剂提取法是最常用的提取方法，考虑到花青苷的极性和酸性条件下稳定的性质，一般用水、 乙醇、甲醇等极性溶剂的酸性溶液来提取；超声波的空化作用和微波的快速穿透加热作用， 都可以有效地缩短提取时间，常作为溶剂提取的辅助方法使用；CO2 超临界萃取法由于无溶 剂残留问题，萃取温度仅稍高于常温不会被破坏热敏性物质，提取效率高，因而被认为是效 果最好的提取花青苷类物质方法。 花青苷的分离鉴定方法
据报道，越橘中的花青苷有提高视力的功效，黄燕然等人采用花青苷（递法明）治疗原 发性视网膜色素变性患者，临床观察的效果显著。
花青苷能抗突变抗癌，谢庆华等人采用 MTT 比色法研究发现，马铃薯色素对人体红细 胞白血病细胞株Ｋ562 的生长有明显的抑制作用。另外，花青苷还有预防心血管疾病，抗高 血糖等很多保健功能。 花青苷的提取方法
rhamnose
164
146
己糖
葡萄糖
glucose
180
162
半乳糖
galactose
180
162
二糖
接骨木二糖
sambubiose
312
294
槐糖
sophorose
342
324
龙胆二糖
gentiobiose
342
Байду номын сангаас
324
昆布二糖
laminaribiose
342
324
芸香糖
rutinose
326
308