背景及概述[1]
花色素為自然界植物特有的水溶性色素，具有2－苯基苯并吡喃陽離子結構，即典型的B環(huán)鄰二苯酚結構，與黃酮的2－苯基色原酮結構相似，又稱為類黃酮類化合物。目前，已鑒定出花色素的單體種類超過20種，僅其中的6種單體最為常見，即矢車菊素、飛燕草素、天竺葵素、芍藥色素、矮牽牛素和錦葵色素，分別占植物可食用花色素的50%、12%、12%、12%、7%和7%。作為一種苷元，花色素的化學性能極不穩(wěn)定，易與不同的單糖、雙糖、三糖及其修飾物結合，尤其是結合3－單糖配體、3－雙糖配體、3，5－雙糖配體與3，7－雙糖配體，其中更易與3－糖配體結合而成為花色苷。野草莓苷是締紋天竺素－3-半乳糖苷，矢車菊雙苷是矢車菊素-3，5-二葡萄糖苷，芍藥花苷是金銀草素-3，5-二葡萄糖苷，堇菜花苷是飛燕草素-3-鼠李糖葡萄糖苷加對羥基桂皮酸?；ㄉ睾突ㄉ疹惔蠖嗫扇苡谒?、乙醇等親水性溶劑，不溶于乙醚、苯、氯仿等。其水溶液常因pH改變而表現(xiàn)出不同的顏色。
花色素及其花色苷單體[2]
1. 矢車菊素及其花色苷單體
自然界中以矢車菊素為苷元的花色苷在植物花色苷中占據(jù)著“半壁江山”，其易得性及與生俱來的生物活性使其在抗腫瘤活性上的研究方面得到關注。基于楊梅矢車菊素-3-葡萄糖苷單體對SGC7901、AGS、BGC823等三種胃癌細胞增殖的體外抑制實驗表明，其可降低癌細胞MMP－2蛋白的表達，濃度為42.5μg/mL24h的抑制率分別為92.66%、92.26%和90.67%。研究矢車菊素－3－葡萄糖苷單體和曲妥單抗協(xié)同對MDA－MB－453、BT－474和HCC1569等三種乳腺癌細胞活性的影響，表明1μg/mL矢車菊素－3－葡萄糖苷和20μg/mL曲妥單抗協(xié)同作用，可使24h和48h的乳腺癌細胞活性顯著低于對照組；進一步的機制分析認為，矢車菊素－3－葡萄糖苷無論是單獨使用還是與曲妥單抗協(xié)同，都能下調表皮因子受體HEＲ2、磷酸化AKT和MAPK的表達。
2. 飛燕草素單體
飛燕草素是6種常見花色素中羥基數(shù)量最多的一種，其酚羥基的數(shù)量在一定程度上決定了其生物學活性。飛燕草素對人膠質母細胞瘤細胞U－87的轉移有明顯的抑制作用，主要與其B環(huán)鄰二苯酚以及3號位的羥自由基的存在密切相關，飛燕草素通過上調溶酶原激活因子(uPA)以及下調纖溶酶原激活抑制劑(PAI－1)而抑制腫瘤細胞遷移。研究多種花色素誘導白血病細胞HL－60凋亡以及對小鼠腫瘤誘發(fā)的作用，發(fā)現(xiàn)只有在B環(huán)上存在鄰二苯酚結構的花色素(即飛燕草素)才表現(xiàn)出誘導HL－60細胞凋亡以及抑制小鼠腫瘤發(fā)生的作用［25－26］。
3. 錦葵色素及其花色苷單體
錦葵色素B環(huán)上僅在4'上有一個羥基，是6種花色素中甲基化程度最高的一類。比較了錦葵色素和飛燕草素對結腸癌細胞HT－29細胞活性的抑制作用，結果表明100μmol/L的錦葵色素單體和飛燕草素單體在對細胞作用24h后其細胞活性分別為對照組的26%與44%，進一步顯示錦葵色素較之飛燕草素對結腸癌細胞HT－29的細胞活性有更強的抑制作用。從錦葵色素單體及其花色苷的來源上，或購于試劑公司，或從水稻中提??；在抗腫瘤活性方面，可抑制結腸癌與白血病等癌細胞的細胞活性，且均比飛燕草素單體或矢車菊素花色苷有更強的抑制作用。
4. 天竺葵素及其花色苷單體
天竺葵素B環(huán)上3'和5'為氫原子，在4'上也有一個羥基，屬于非甲基化花色素。探討自紅心蘿卜中提取的酰基化天竺葵素－3－槐糖－5－葡萄糖苷單體對肝癌細胞Bel－7502細胞活性的影響，結果表明0.25mmol/L作用癌細胞48h后的細胞活性約為對照的70%。研究發(fā)現(xiàn)50μmol/L天竺葵素對肝癌細胞HepG2和結腸癌細胞LS174T作用24h后細胞的CYP1A1mＲNA表達增加。自葡萄皮中提取的天竺葵素對胃癌細胞AGS、結腸癌細胞HCT－116、肺癌細胞NCIH460和乳腺癌細胞MCF－7作用48h后的半抑制率分別為176.6、154.3、182.1、136.5μg/mL。從天竺葵素單體及其花色苷的來源上，或購于試劑公司，或從葡萄皮以及紅心蘿卜中提取；在抗腫瘤活性方面，對肝癌、胃癌、結腸癌、肺癌細胞和乳腺癌細胞增殖都有一定的抑制作用。
5. 芍藥色素及其花色苷
芍藥色素B環(huán)3'和5'位置上分別連接氧甲基和氫原子。芍藥色素－3－葡萄糖苷單體對結腸癌細胞SW480的增殖有顯著的抑制作用，細胞周期阻滯在S期；進一步地，含有芍藥色素、矢車菊素和天竺葵素等花色苷的紫甘薯提取物，比相同濃度的芍藥色素－3－葡萄糖苷單體對SW480增殖表現(xiàn)出更強的抑制作用。采用黑米花色苷提取物中的芍藥色素－3－葡萄糖苷對乳腺癌細胞HS578T的活性抑制進行了實驗，顯示其通過阻滯乳腺癌細胞HS578T周期在G2/M期而表現(xiàn)出良好的細胞活性抑制作用；此外，芍藥色素－3－葡萄糖苷還下調了細胞周期蛋白CDK－1、CDK－2、cyclinB1和cyclinE的表達。
6. 矮牽牛素及其花色苷
矮牽牛素B環(huán)3'和5'位置上連接則是氧甲基和羥基。研究結果表明200μg/mL自葡萄皮中提取的矮牽牛素對乳腺癌細胞MCF－7和胃癌細胞AGS作用48h后的細胞增殖抑制率分別為53%和24%。研究自葡萄皮提取的矮牽牛素－3－葡萄糖苷單體對胃癌細胞MKN－28、結腸癌細胞Caco－2和乳腺癌細胞MCF－7增殖的影響，結果表明濃度為100μmol/L的矮牽牛素－3－葡萄糖苷作用48h后對三種癌細胞增殖抑制率分別為25%、30%和60%。
制備[3]
高效天然植物花色素的提取方法：
(一)將天然植物的黑米花色苷水溶液用β-葡萄糖苷酶水解，用L-半胱氨酸抗氧化，保護β-葡萄糖苷酶的活性；水解溫度50℃，PH5，時間24小時；得到含花色素/花色苷/葡萄糖的水溶液，含有在酸性水溶液中分散的油溶性的相對密度小于1的脂肪酸或脂肪酸脂雜質；脂肪酸或脂肪酸脂雜質是指油酸或/和棕櫚酸，對油酸或/和棕櫚酸含量低的花色苷水溶液需加入適量的油酸或/和棕櫚酸的酸脂，以使能夠在下述(三)中完全懸浮分離花色苷水溶液中的花色素鈉鹽；
(二)、用碳酸氫鈉NaHCO中和上述(一)的花色苷水解水溶液至PH7，花
青素生成其鈉鹽；
(三)、將上述(二)加入氯化鈉Nacl，配制上述(二)的含花色素鈉鹽/花色苷/葡萄糖的水溶液的鹽飽和水溶液；具體配制方法，為節(jié)約能源，在25℃時，以此溫度下的氯化鈉Nacl在水中的飽和溶解度量為參考值，再將該數(shù)值的氯化鈉Nacl加入此含花色素/花色苷/葡萄糖的水溶液溶解，靜置1-3分鐘，使過量的氯化鈉立即沉淀析出分離；再取出含花色素/花色苷/葡萄糖/氯化鈉的水溶液；靜置8小時，使脂肪酸或脂肪酸脂雜質裹挾、吸附、物理結合水不溶的花色素鈉鹽的結合物因其相對密度小于氯化鈉Nacl飽和水溶液的相對密度而呈固體水不溶物密集懸浮分離；而與花色苷和葡萄糖及氯化鈉的水溶液分離；
(四)、取出上述(三)的花色素鈉鹽與脂肪酸或脂肪酸脂的結合物，過濾其中的水分；再將此花色素鈉鹽與脂肪酸或脂肪酸脂的結合物加入其體積10倍的食用軟水，在5℃時加入適量氯化鈉Nacl或達到其飽和水溶液濃度，使其水溶液的相對密度大于1；再在5℃時靜置24小時，使脂肪酸或脂肪酸脂呈固體油脂狀密集懸浮分離，此時花色素鈉鹽也大多聚集沉淀分離；花色素鈉鹽的相對密度大于1.8，遠大于氯化鈉Nacl的飽和水溶液相對密度；脂肪酸或脂肪酸脂必要時在上述(一)中部分循環(huán)利用；
(五)、在50℃時，過濾或分層取出上述(四)的花色素鈉鹽；再用稍過量的質量比10％的鹽酸Hcl水溶液與花色素鈉鹽攪拌反應，攪拌速度500轉/分鐘，使花色素鈉鹽與鹽酸Hcl水溶液充分反應，生成氫H還原的花色素沉淀物和氯化鈉；花色素鈉鹽與鹽酸Hcl水溶液的料液質量比為1比10；過濾或分層取出花色素沉淀物，在1℃-25℃下用少量食用水洗滌其中的鹽酸，沉淀分離花色素，得到花色素固體物；再真空脫水干燥，得到與天然花色素化學結構相同的花色素產品；含微量花色素的鹽酸水溶液循環(huán)利用。
主要參考資料
[1] 中國大百科全書（化學卷）
[2] 花色素及其花色苷單體抗腫瘤活性研究進展
[3] CN201710356456.5高效天然植物花色素的提取方法