花色苷改性及应用研究进展

周 萍，郑 洁

（暨南大学理工学院，广东 广州 510632）

花色苷是一种广泛存在于自然界的类黄酮化合物。它们普遍存在于植物细胞的液泡中[1]，使植物呈现蓝、红、紫红等靓丽的色彩[2]。如蓝莓、车厘子、葡萄、桑葚、紫薯、黑米、火龙果等均含有丰富的花色苷。花色苷作为一种安全、可食用的天然水溶性色素常被添加于各种食品中。此外，花色苷的抗氧化能力非常强，这与它结构中含有多个酚羟基有关[3-4]，大量研究表明，花色苷有多种生物活性[5-7]，对机体健康具有潜在的调节作用，对多种疾病也具有良好的预防作用[8-10]。因此花色苷在食品、化妆品和制药领域有广阔的应用前景。

然而，花色苷结构中含有活泼的酚羟基，导致其稳定性较差，对外界环境如温度、光照、金属离子、氧、糖、酶和pH值敏感，在强酸、强碱或高温的条件下生物活性容易降低甚至丧失[11-13]。同时，花色苷属于离子型化合物，亲水性强、脂溶性差[14-15]的特性限制了它们在亲脂体系中的应用。在体内消化时，花色苷由于不易透过磷脂双分子层被细胞吸收，生物利用度也不高[16]。这些不足都大幅限制了花色苷在食品加工及其他领域的应用。

为了弥补这些不足，学者们展开了大量研究，通过有效的物理或化学等方法对花色苷进行改性，以提高花色苷的稳定性或油溶性，并保持其自身的抗氧化性能。近年来，部分研究在提高花色苷稳定性、油溶性等方面取得了实质性的进展，对于拓展花色苷应用范围意义重大。本文针对各种花色苷的改性方法进行了归纳和比较，并对改性后产物的性质特征和生物活性进行比较评价，以期为花色苷在食品及其他行业中的应用提供参考。

1 花色苷概述及功能特性

花色苷是植物中广泛存在的黄酮类化合物，属于次生代谢产物，是通过磷酸戊糖途径、莽草酸途径、苯丙烷类代谢途径等形成4-香豆酰辅酶A，再经查耳酮合成酶、查耳酮异构酶、花青素合成酶等系列酶类的催化而合成[17-19]。花色苷普遍分布在植物根、茎、叶、花、果实、种子细胞的液泡中[20]，其颜色随植物细胞液pH值的变化而显现出不同的变化[21-22]。花色苷的苷元为花青素，具有C6-C3-C6骨架的特征结构（图1），在自然环境中花青素通常不稳定，常与半乳糖、葡萄糖、芸香糖和鼠李糖等以糖苷键形式连接，形成花色苷[23]。花色苷的糖苷键一般出现在3位，也可出现在5位和7位，7位出现较少，而3’、4’和5’位更为罕见[24-25]。自然界中花色苷种类极其丰富，目前已经从自然界不同的植物中鉴定出花色苷650余种[26-27]，其结构的千差万别主要归因于苯环上取代基的不同，包括羟基、甲氧基、糖苷的数目与连接位置；糖苷上的芳香酸、脂肪酸等的数目与连接位置也使花色苷的结构更为复杂[28-29]。

图1 花色苷基本结构Fig.1 Basic structure of anthocyanins

花色苷因色彩丰富、纯天然且具有保健功效的特性而深受广大消费者喜爱，被广泛用作食品、饮料的天然着色剂和功能性食品添加剂[30-31]。其结构中所含较多的酚羟基赋予它良好的抗氧化性以及众多生物活性，对人体健康有着潜在的调节作用。有研究表明，花色苷具有抗氧化[5-7]、抗衰老[32]、抗炎[7,33]、抗过敏[34]、抗病毒[10]的作用；可清除自由基和减轻脂质过氧化[35]，调节代谢[36]、血糖水平[37]、肠道菌群[38]，预防老年痴呆[39]、高血压[40]、高血脂[41]、糖尿病[42]等疾病发生；对视力[43]、心脑血管和神经系统[44]、胃黏膜[45]、心脏[42]、肝脏[36]均有保护作用，还可降尿酸[46]和缓解糖尿病引起的其他并发症[47]。

综上，花色苷有着非常广阔的应用前景，在染料化工行业中可作为染色剂，在食品行业中可作为食用色素和功能性食品添加剂，在化妆品行业中可添加到彩妆和护肤品中，其安全无毒还具有抗氧化特性，因而市场对花色苷产品的需求量也在不断增多。

2 花色苷改性方法

虽然花色苷具有以上众多优点，但其结构特点决定其在加工过程中不稳定、易降解，严重影响产品色泽和生物活性。同时，花色苷只溶于水的特性也限制了它在油溶性基质中的应用。为弥补这些不足，大量学者进行了相关研究，通过一些物理法、化学法、生物技术法等手段以对花色苷进行改性。

2.1 花色苷物理法改性

花色苷物理法改性指通过物理手段对花色苷进行改性，如包埋、超高压处理等，其中物理包埋包括微胶囊、载体吸附、乳液等方法，这些手段能使花色苷更加稳定或者具备亲油的性能。

花色苷微胶囊技术是指将花色苷作为芯材包埋在另一种物质之中，从而形成固体微囊的技术。花色苷被包埋在壁材中，隔绝了外界环境中不利因素（如光照、O2、金属离子、酶等）的影响，也减缓花色苷的释放速度，更好地保持花色苷自身抗氧化活性[48]。马懿[49]采用3 种不同壁材对紫薯花色苷进行包埋，得到紫薯花色苷微胶囊，研究发现将阿魏酸（ferulic acid，FA）与麦芽糊精（maltodextrin，MD）通过接枝改性制备出MD-g-FA壁材，对紫薯花色苷的包埋率在80%左右，而MD制备的微胶囊包埋率只有69.2%。周蕊[50]以玉米淀粉为材料，经处理制成淀粉微凝胶，以此为壁材对矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside，C3G）进行包埋，得到淀粉微凝胶-花色苷运输体，对花色苷的包埋率可达50%。崔丽霞[51]与Chen Tan[52]等分别对紫苏和蓝莓中的花色苷进行包埋，得到花色苷胶囊，包埋壁材分别为75% MD和聚电解质微胶囊，二者对花色苷均有较好的包埋效果，包埋率为73.2%～87.6%（表1）。

近几年，各种乳液也逐渐被用于花色苷的包埋研究中，林晓瑛[53]与Bamba[54]等采用双重皮克林体系对浆果花色苷进行包埋，分别得到双重皮克林花色苷乳液和乳清蛋白花色苷乳液，采用聚甘油蓖麻醇酯（polyglycerol polyricinoleate，PGPR）与改性藜麦淀粉得到的产品包埋效果最好，最佳工艺条件下包埋率可达95%，在提高花色苷稳定性的同时，也增加了其在正辛醇中的溶解度，使乳液包埋的花色苷有一定亲油性。以双重皮克林乳液对花色苷进行包埋，在保留自身抗氧化性能的同时，花色苷的稳定性有所提高，还获得了亲油性能，因此以乳液包埋也获得越来越多研究者的青睐[55]。此外，Fidan-Yardimci等[56]还采用脂质体包埋黑萝卜花色苷，得到脂质体包埋的花色苷，以期提高花色苷在胃肠消化道中的吸收。他们将脂质体包埋的花色苷与双重乳液法包埋的花色苷相比，前者的颗粒直径大幅减小，最小可达130 nm。

超高压处理是常用的辅助提取和杀菌技术[57-59]，也被用于辅助干燥等[60]，可显著提升产品的品质。如经超声结合超高压预处理能显著提高冻干草莓的色泽和花色苷含量[60]；超高压辅助提取得到的花色苷在果汁模拟体系中展现出更好的贮藏稳定性[61]；超高压杀菌后的果汁具有更高的总酚、花色苷、总黄酮含量和抗氧化活性，并且在贮藏过程中相对稳定[62]。但也有研究表明超高压处理会引起花色苷的降解和结构改变，姜彦光[57]报道在不同压力（100～600 MPa）处理条件下，蓝莓清汁中花色苷含量减少3.5%～13.6%。有研究发现，当花色苷在施加压力处理后结构会发生改变，Felix[63]对桑葚果汁施加200 MPa的高压，处理20 min后，桑葚果汁内的花色苷结构发生酰基化反应，生成了天竺葵素-3-O-香豆酸酰葡萄糖苷（相对含量0.46%）和飞燕草素-3-O-香豆酸酰葡萄糖苷（相对含量5.8%）。当施加400 MPa高压处理20 min时，生成一种新的花色苷——飞燕草素-3-O-香豆酸酰葡萄糖苷（相对含量5.38%）。由于酰化率较低，所以目前采用此技术处理含花色苷的食品时，主要是以提高食品品质为目的，对于专门采用超高压处理对花色苷结构进行改性的研究较少。

表1 花色苷来源、包埋材料以及包埋率Table 1 Encapsulation efficiencies of anthocyanins from different sources with different materials

2.2 花色苷分子修饰改性

目前花色苷的分子修饰主要集中于对花色苷的酰化方面，以改善其脂溶性，主要包括化学酰化和酶法酰化两种。采用化学酰化时，常选择适当的酰基供体与催化剂和花色苷反应[64-65]；酶法酰化时，因酶具有较高的专一性和选择性，可对花色苷选择性定向酰化，与化学酰化相比，具有目标产物单一，分离、纯化简单的特点[15]。自然界中存在酰化花色苷，并且对植物器官颜色的稳定性起主要作用[66]，有研究表明，酰化作用总体上增强了花色苷的稳定性，而酰化位点、酰基类型和数目进一步对于它的稳定性有不同程度的影响[67]。所以通过在花色苷分子上接以不同酰基配体进行结构修饰与优化，可获得种类多样的酰化花色苷，增强花色苷的稳定性、抗氧化性与亲脂性，有利于扩大花色苷的应用范围，促进其在食品、药品等行业的应用。

2.2.1 花色苷的化学法酰化

使用化学法进行有机合成时，选择适当的催化剂与酰基供体，可提高花色苷的酰化效率。赵立仪等[64-65]对C3G进行酰化（表2），得到月桂酸与C3G酰化产物，与未酰化的花色苷相比，相同条件下酰化后的产物稳定性更好，并且亲脂性增强。崔清慧[68]采用同样的方法对蓝莓中矢车菊素-3-O-半乳糖苷进行酰化，酰化后花色苷的体外抗氧化性能较未酰化花色苷高。朱宏明[69]和孙华铃[70]等利用丁二酸酐对黑豆皮和黑米中花色苷进行酯化，发现酯化后花色苷的辅色效果、稳定性与抗氧化性均比未酯化的花色苷好。吴闹[71]将锦葵色素-3-O-葡萄糖苷（malvidin-3-O-glucoside，M3G）与丙酮酸反应，以形成的羧基吡喃花色苷作为原料，再经过微氧化形成吡喃酮型花色苷，其结构具有非氧鎓离子和内酯型吡喃环，与原料相比，产物对结肠癌细胞（Caco-2）和人乳腺癌细胞（MCF-7）的增殖抑制率增强。Cruz等[72]从陈年红酒中分离出M3G，以硬脂酰氯作为酰基供体，得到M3G的硬脂酰氯酰化产物，并且产物具有一定的抗氧化性与脂溶性。

表2 花色苷化学法酰化反应条件及酰化率Table 2 Chemical acylation conditions and efficiency of anthocyanins

2.2.2 花色苷的酶法酰化

采用酶法对花色苷进行酰化时，由于酶的高效性与专一性可大幅提高目标产物的转化率，并且酶的反应条件更温和，可弥补化学法酰化花色苷时反应剧烈、产物复杂、产率低等缺点[73]。Guimaraes等[74]从黑莓中提取了C3G，以叔戊醇为反应介质，用南极假丝酵母脂肪酶B（Candida antarcticalipase B，CalB）和不同的脂肪酸对其进行酰化，发现丁酸的酰化效果最好（表3），酰化产物均表现出较好的亲脂性与热稳定性。Cruz等[75]从红酒中分离出M3G并对其进行脂肪酸酰化，得到的产物表现出良好的脂溶性与抗氧化性。Cruz等[14]还尝试采用不同链长的脂肪酸进行酰化，酰化率为22%～40%，其中C8脂肪酸的酰化率最高，并且与其他酰化产物相比抗氧化性能最好。Cruz等[76]还分离了黑醋栗果渣花色苷，将反应介质替换为无水乙腈-DMSO（10∶1，V/V），最终得到两种酰化产物。Yang Wei等[77]从北极熊果中分离获得矢车菊素-3-O-半乳糖糖苷，并尝试不同反应介质和条件进行酰化处理，最终确定以叔丁醇为反应介质可获得稳定性与亲脂性能均明显提高的酰化花色苷，酰化发生在半乳糖糖苷的6’’位上，酰化效率达73%。之后他们又尝试对黑醋栗提取物用体积分数为10%和20%乙醇层析洗脱液中的花色苷复合物进行酰化[15]，得到不同的花色苷酰化产物，酰化率在不同体积分数乙醇馏分中均达62%以上。在以上研究基础上，Guimaraes等[78]又创新地采用薄膜固定CalB作为催化剂，对黑莓提取物C3G进行酰化，产物的酰化率是普通未固定CalB反应体系的2.5 倍，并且薄膜固定酶体系可以在更短的时间内达到最大酰化率，将CalB固定在薄膜中，可增大底物与酶的接触面积，提高反应效率。

除了以脂肪酸为酰基供体外，Fernandez-Aulis[79]、朱勇生[80]与Yan Zheng[81-82]等也尝试采用肉桂酸乙烯酯、p-香豆酸与苯甲酸甲酯为酰基供体得到了不同酰基化产品。可见酶法酰化适用范围极广，且与有机合成方法相比，酶法酰化花色苷的产率更高，并且酶具有选择性，反应位点明确，通过选择合适的酶类，把握好反应温度、时间、溶剂以及不同种类的酰基供体，可在大幅提高花色苷酰化效率的同时，也可得到较为单一的酰化产物，方便后续分离和应用。

表3 花色苷酶法酰化反应条件及酰化率Table 3 Enzymatic acylation conditions and efficiency of anthocyanins

续表3

2.3 其他改性方法

此外，加入辅色剂（如酚酸、黄酮等）可以与花色苷通过非共价作用形成超共轭体系，提高花色苷颜色稳定性[83-84]，基于这一方式改变花色苷性能已有相关综述报道[85-86]，本文不再详述。需要指出的是，不同食品成分可能对辅色剂的辅色效果产生影响。如Ertan等[87]为提高草莓饮料的色泽稳定性，使用没食子酸和4 种植物提取物作为辅色剂，研究它们在添加不同甜味剂（蔗糖、饴糖、蜂蜜）的草莓果汁饮料中的辅色效果，结果发现由于蜂蜜也含具有辅色作用的成分（多酚、氨基酸、有机酸），单独使用可以提高花色苷的稳定性。但是在添加蜂蜜的草莓果汁中再添加以上提取物作为辅色剂，花色苷的稳定性反而下降了5%～39%，推测是由于辅色剂与甜味剂中的辅色成分发生竞争抑制所导致。

目前已有研究采用基因工程的方法对植物进行基因改造，以调控酰化花色苷的合成[88]。Luo Jie等[89]对植物BAHD酰基转移酶进行基因修改，使其能够识别编码拟南芥中3 种花色苷酰基转移酶的基因，研究结果表明，这些转移酶可以影响花色苷的稳定性与吸光度，这可能与生成的酰化花色苷有关。Noda等[90]通过引入蝶形豌豆尿苷二磷酸-葡萄糖∶花青素3’,5’-O-葡萄糖基转移酶基因，成功地在植物体中合成3’,5’-二硫代葡萄糖苷基花色苷，在弱酸性的花瓣液泡中呈紫色，通过与植物中的黄酮糖苷的分子间结合呈蓝色，方法简单易行，是利用代谢工程技术在各种观赏植物中培育蓝色花卉的一种有前途的方法。刘书晶[91]发现桑葚酒中的花色苷在陈酿过程中会发生变化，C3G和矢车菊-3-芸香糖苷是桑葚酒中两种主要花色苷，陈酿80 d时，两种单体含量均下降了90%以上，分别生成了儿茶酚吡喃矢车菊-3-葡萄糖苷和儿茶酚吡喃矢车菊-3-芸香糖苷两种花色苷衍生物，加入香豆酸、咖啡酸、芥子酸和阿魏酸对桑葚酒有辅色效果，这4 种酸在陈酿过程中均可与花色苷结合形成花色苷的衍生物。

3 改性花色苷性能研究

近几年，随着人们对花色苷的改性研究不断深入，改性方法工艺也在不断成熟，而改性后花色苷的性能直接影响其应用，因此对产物进行各项性能指标的评价也极为重要。目前对花色苷酰化产物评价最多的是它们的体外抗氧化能力、加工稳定性及油溶性等，也有通过体外胃肠消化模型和细胞实验等方式探究产物的生物利用度及对癌细胞抑制效果等方面的研究（表4）。

表4 花色苷改性产物的性能研究Table 4 Characterization of modified anthocyanins

3.1 改性花色苷的稳定性及抗氧化性

3.1.1 物理改性花色苷的稳定性及抗氧化性

花色苷改性后稳定性与抗氧化性能都有所提高。马懿[49]对紫薯花色苷进行包埋，然后进行体外胃肠消化模拟实验，发现包埋花色苷在胃部环境下稳定，在肠道环境不稳定，在肠道环境下2 h，未包埋的花色苷和MD包埋的花色苷残留率分别为11%和8%。而由MD-g-FA胶囊包埋的花色苷经消化后的残留率约38%，DPPH自由基清除率实验表明，包埋后紫薯花色苷抗氧化活性未受影响，可见由MD-g-FA壁材包埋的花色苷稳定性更好。周蕊[50]以淀粉凝胶对C3G进行包埋，将包埋花色苷进行体外胃肠消化模拟实验，研究发现当包埋一层壁材时，经胃液消化2 h后，包埋花色苷的释放率为25%，再经过小肠消化1 h后，包埋花色苷的释放率达到了73.5%，说明淀粉凝胶包埋壁材在胃消化环境中可以一定程度上保护花色苷，到达肠道后，再将大部分花色苷释放出，更利于肠道对花色苷的利用。林晓瑛[53]对花色苷采用皮克林乳液体系进行包埋，体外胃肠消化实验表明样品经过胃液消化后基本保持乳液状态，此时花色苷保留率约为86%，经肠液消化后，花色苷保留率为40%，这说明外层皮克林乳化剂能在一定程度上保护花色苷，使其可耐受pH值和温度发生改变，提升花色苷的稳定性，也为花色苷乳液在功能性食品及药品中的应用提供数据和基础。

3.1.2 化学酰化花色苷的稳定性及抗氧化性

赵立仪[64]对C3G月桂酸酰化物进行稳定性测定，发现在光照稳定性实验中，酰化产物稳定性更强，光照10 d时，酰化产物与C3G保留率分别为80%和64.73%；在热稳定性实验中，C3G与C3G月桂酸酰化物经80 ℃加热10 h后，保留率分别为75%和83.24%，说明酰化后产物具有更好的耐热性。崔清慧[68]测定了矢车菊素-3-O-半乳糖苷月桂酸酰化物的各种抗氧化能力，与抗坏血酸、蓝莓花色苷相比，酰化花色苷的抗脂质过氧化能力和DPPH自由基及ABTS阳离子自由基清除能力均最高。朱宏明等[69]采用丁二酸酐和丙二酸对黑豆皮花色苷进行酯化和酰化，随后通过抗氧化性评价实验，发现未修饰的黑豆皮花色苷对DPPH自由基清除率为87.6%，而丙二酸酰化和丁二酸酐酯化后的花色苷对DPPH自由基的清除率分别为97.3%和95.4%，表明分子修饰能显著增强黑豆皮花色苷抗氧化性能，且丙二酸酰化物略高于丁二酸酐酯化物；抗氧化稳定性实验分析发现，在食品原料和金属离子体系中，两种花色苷酰化产物均表现出较原花色苷更强的稳定性，丁二酸酐酯化物的光照稳定性略优于丙二酸酰化物。吴闹[71]对产物吡喃酮型花色苷稳定性进行测定，得到与之类似的结果，但DPPH自由基和ABTS阳离子自由基清除能力测定以及FRAP测定结果表明，吡喃酮型花色苷与其前体花色苷M3G相比，抗氧化能力与还原能力减弱，这可能与其母环上连接的羟基数目减少有关。Cruz等[72]将M3G与其硬脂酰氯酰化产物进行DPPH自由基清除能力测定，也得到与之类似的结果。

3.1.3 酶法酰化花色苷的稳定性及抗氧化性

Yang Wei等[15]对黑醋栗和高山熊果中不同花色苷与月桂酸酰化的产物进行了热稳定性与抗氧化性测定，结果表明，酰化后花色苷的热稳定性提高；而在抗氧化实验中，酰化可提高飞燕草素-3-O-芸香糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷的自由基清除能力；FRAP法测定结果显示仅有酰化飞燕草素-3-O-芸香糖苷的还原能力有所提高，但是在β-胡萝卜素漂白实验中，所有的花色苷均展现出高于其前体花色苷的抗氧化性，这可能是因为黑醋栗中酰化花色苷对脂质亲和力更好，所以能更有效地抑制脂质过氧化。Guimaraes[74]和Cruz[14,75]等对花色苷的脂肪酸酰化产物进行稳定性和抗氧化性测定也得到了相似的结果。研究还发现，酰化花色苷的结构可能也对其稳定性及抗氧化性产生影响，如Guimaraes等[74]采用不同链长（n＝4～12）的脂肪酸酰化花色苷，虽然脂肪酸链长与酰化后花色苷的稳定性之间没有明确的相关性，但碳链长为10的酰化花色苷稳定性最高。Yang Wei等[15]也发现不同花色苷与月桂酸形成的酰化产物抗氧化性存在差异，其中以矢车菊素-3-O-芸香糖苷-月桂酸酰化产物抗氧化性和热稳定性最高。Fernandez-Aulis[79]与朱勇生[80]等分别对C3G与二氢芥子酸酰化产物和p-香豆酸酰化产物进行稳定性与抗氧化性实验，实验结果表明C3G经酰化后，抗氧化性与稳定性大幅增强，表明酰基部分对提高花色苷的稳定性与抗氧化性具有重要的影响。Mendoz等[92]将具有亲脂性能的M3G脂肪酸酰化物溶解于不同pH值溶液中，与前体花色苷相比，花色苷酰化产物在中性条件下醌式碱的比例增加了40%，使产物呈蓝色并且稳定性提高，这大大提高了花色苷的应用性能，也为脂类食品的新型着色剂开发提供了数据支撑和实验基础。

3.2 改性花色苷的脂溶性

赵立仪[64]用化学法合成月桂酸酰化C3G，对其进行亲脂性测定，结果显示月桂酸酰化C3G油水分配系数为7.98，而未被酰化的油水分配系数为0.24，表明酰化可以使C3G的亲脂性能增强。Yang Wei等[15]测定了黑醋栗花色苷与月桂酸的四种酰化产物的油水分配系数，酰化后油脂分配系数均大于1，其中飞燕草素-3-O-芸香糖苷与月桂酸酰化产物亲脂性能最好，油脂分配系数约为2。与之相比，含葡萄糖苷的花色苷经酰化后脂溶性均低于含芸香糖苷的花色苷，而高山熊果中矢车菊素-3-O-半乳糖糖苷与月桂酸酰化的产物油脂分配系数达2.6[78]，是这几种酰化花色苷中最高的。未被酰化的花色苷油脂分配系数均为负值[64,77]，所以对花色苷进行脂肪酸酰化可大幅改善其亲脂性能，有利于拓展花色苷在油脂性基质中的应用范围。此外，增加花色苷的脂溶性还可提高其吸收和生物利用率，扩大其在功能性食品及药品中的应用前景。

3.3 改性花色苷的其他生物活性

Fidan-Yardimci等[56]采用脂质体包埋花色苷形成纳米颗粒，发现包埋花色苷对小鼠脑神经瘤细胞（Neuro 2A）的生长有明显抑制作用。崔清慧[68]研究发现矢车菊素-3-O-半乳糖苷月桂酸酰化物对Caco-2细胞和HepG2细胞增殖均有抑制作用，酰化花色苷对Caco-2与HepG2细胞增殖的半抑制浓度（half maximal inhibitory concentration，IC50）分别为0.645 mg/mL和0.415 mg/mL；蓝莓花色苷对这两种细胞增殖的IC50分别为2.634 mg/mL和0.685 mg/mL，表明酰化后花色苷对两种癌细胞的抗增殖能力有所增强，这可能与花色苷接上脂肪酸具有亲脂性有关，酰化后的产物更易透过磷脂双分子层进入细胞。吴闹[71]发现吡喃酮型花色苷与M3G对MCF-7与MKN-28细胞增殖均有抑制作用，但M3G对癌细胞的抑制作用更强。以SRB染色法测得吡喃酮型花色苷与M3G对MCF-7细胞增殖的IC50分别为（0.083±0.011）mg/mL和（0.058±0.012）mg/mL；对MKN-28细胞的IC50分别为（0.300 6±0.045 2）mg/mL和（0.181 0±0.025 4）mg/mL。用TUNEL法测得M3G对MCF-7细胞促凋亡作用最强，其次是吡喃酮型花色苷，均大幅高于羧基吡喃花色苷和甲基吡喃花色苷。从结构上分析可能是因为M3G的分子结构小，更易在细胞中扩散吸收；而吡喃酮型花色苷具有内酯型吡喃环的非氧鎓离子结构，化合物本身不带电荷，可更好地避免小分子的亲核进攻，并且吡喃环的存在使它的共轭结构更加稳定，吡喃酮型花色苷上的活泼羰基也可能增强了其抗癌效果。朱勇生[80]发现p-香豆酸与C3G的酰化产物对益生菌有促增殖作用，在体外厌氧培养48 h后，添加酰化C3G的培养基OD600nm和pH值均低于未酰化C3G对照组，结果表明酰化C3G和未酰化C3G都具有一定的益生元活性，且酰化C3G有更强的益生元活性，这可能是因为C3G修饰后脂溶性发生改变，使其更容易穿过细胞膜被益生菌利用，所以对益生菌有促增殖作用。Liu Wenlong等[93]从蓝莓中提取花色苷C3G并用月桂酸将其酰化，发现高剂量组的酰化产物与抗癌药物环磷酰胺联合使用，可提高H22肝癌小鼠肝脏组织中过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性，并且丙二醛、丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶水平明显降低，对肿瘤抑制率可达63.12%，小鼠生命延长率可达53.74%，可见酰化C3G能有效降低抗癌药物对机体的副作用，对肝脏组织有明显的保护作用。

以上研究表明，花色苷经改性后抗氧化性和稳定性在一定程度上均有所提高；通过脂肪酸酰化还可大幅提高花色苷的亲脂性能，弥补花色苷油溶性差的不足，扩展花色苷的应用范围；部分酰化花色苷还对癌细胞具有良好的抑制效果，对益生菌的增殖也有良好的促进作用，可作为功能性食品加以应用。

4 结 语

花色苷因其天然、食用安全、色泽丰富的特点而广泛用作食用色素，被认为是安全的食品添加剂。花色苷抗氧化能力强，还具有多种生物活性，因而也被用作功能性食品配料，应用前景极大。但花色苷油溶性差，对光、热等外界因素不稳定的特性却大大限制了它的应用范围。对花色苷进行改性或结构修饰成为一种有效解决以上瓶颈的手段，可以使花色苷在食品、制药等各领域具有更广阔的应用前景。

目前对花色苷的改性研究，主要以物理包埋法、化学合成或酶法修饰达到提高稳定性、亲脂性、抗氧化性等目的。研究表明花色苷改性对提高花色苷的各项性能都颇有帮助，但这些研究还处于起步阶段，首先，产物制备对分离纯化设备要求较高，需要开发成本低廉、操作简单的改性工艺；其次，对于改性后产物性能的变化，特别是产物性能与产物结构之间的构效关系需要系统性研究，以便科学、高效地指导产品开发；另外，对于结构发生变化的各种新型产物，在应用于食品、药品或化妆品前，还应针对其应用范围进行安全性评价。现在对酰化产物的性能研究仍大多集中于模拟和体外实验，后续应尝试测定其在实际产品体系中的性能指标，使之更具应用指导意义。随着相关领域技术的发展，花色苷的其他改性方法也亟待更多的前沿技术尝试，以期为新型改性花色苷的开发提供技术基础。