花青素类化合物影响淀粉理化性质研究进展

花青素类化合物包括原花青素、花青素、花色苷等。其中,原花青素是一种聚多酚类化合物,花青素和花色苷均属黄酮类化合物。当在酸性介质中加热时,原花青素可产生花青素,花青素可通过糖苷键与糖相结合可产生花色苷。在深色谷物、浆果及蔬菜中,原花青素、花青素、花色苷广泛分布,均具有多种功效。淀粉价格低廉、来源丰富,具有多种功能特性,淀粉基食品的感官品质及营养价值主要由淀粉糊化性质、热力学性质、流变学性质、老化性质及消化性质等变化所决定。对于淀粉与其他化合物共存能够改善淀粉原本性质已有很多研究,但关于花青素类化合物对淀粉性质影响的概述较少。因此,本文综述了花青素类化合物提高淀粉的糊化温度,降低淀粉的糊化焓值,进而影响淀粉的热力学性质,同时降低淀粉的老化焓以及老化率,降低淀粉的消化速率等对淀粉糊化特性、热力学特性、流变学特性、老化特性和消化性质影响的最新研究进展,为利用花青素类化合物等改善淀粉基食品的加工性能、感官和营养品质提供指导。

兰州百合鳞茎花青素合成相关MYB与bHLH转录因子的筛选分析

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析、亚细胞定位、系统进化关系以及保守结构域预测。MYB分类结果显示,50个MYB转录因子中有2个属于1R-MYB类,44个属于R2R3-MYB类,3个属于3R-MYB类,1个属于4R-MYB类。50个MYB不稳定蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞定位表明48个MYB定位于细胞核。73个bHLH均为不稳定蛋白,且72个都为亲水性,亚细胞定位显示58个bHLH定位于细胞核。通过与模式植物拟南芥MYB和bHLH转录因子构建进化树分析、保守结构域预测、基因表达量分析以及转录因子与结构基因的相关性分析,初步筛选出3个MYB基因和1个bHLH基因可促进兰州百合鳞茎花青素合成,为进一步深入研究兰州百合鳞茎花青素调控基因提供了理论支持。

植物花青素合成的环境调控研究进展

花青素是一种重要的色素,与植物茎、叶、花瓣、果实、种皮等组织器官的呈色密切相关。植物花青素的生物合成主要受遗传控制,环境因子也对其合成有重要调控作用。环境主要通过影响结构基因和转录因子的表达而影响花青素的积累与植物显色。温度、光照、糖、激素、干旱、盐、低氮、pH值等均对植物花青素的生物合成有显著影响。本文综述了环境因子对植物花青素合成代谢调控的研究情况,以期为花青素合成代谢的相关研究提供参考。

改进和优化黑果枸杞及其制品中花青素测定的pH示差法

建立一种基于美国官方分析化学师协会(Association of Official Analytical Chemists,AOAC)方法检测黑果枸杞及其制品中花青素含量的改进pH示差法。考察了黑果枸杞及其制品中花青素的最佳提取和检测条件,通过液相色谱-三重四级杆串联质谱法鉴别出黑果枸杞中花青素的具体化学结构,并计算出混合花青素的平均摩尔质量。通过分光光度法测得混合花青素的平均摩尔消光系数,对改进后的pH示差法进行方法学验证和花青素的含量测定。结果显示,最佳提取和检测条件如下:黑果枸杞花青素提取溶剂为盐酸-80%(体积分数)乙醇(3∶97,体积比),料液比为1∶100(g∶mL),提取温度为50℃,提取时间为30 min,缓冲溶液稀释5倍后静置平衡20 min。液相色谱-三重四级杆串联质谱法鉴别黑果枸杞中主要以矮牵牛素类花青素为主(占97.96%),黑果枸杞特有的混合花青素平均摩尔质量为912.7 g/mol,平均摩尔消光系数为29591 L/(mol·cm)。pH示差法改进后能够满足方法学验证要求,固体样品和液体样品最低检出限分别为28.2 mg/100 g、0.282 mg/100 mL。方法改进后花青素提取增长率均大于20%,静置平衡20 min后单次检测结果精密度小于0.3%。以矮牵牛素类花青素代替矢车菊素-3-O-葡萄糖苷计算花青素含量平均提高了2.41倍,能真实地反映黑果枸杞及其制品中花青素的含量。

水稻花青素和原花青素的生物合成及其对稻米品质的影响综述

花青素在自然界一般以糖基化或乙酰化形式,即花色苷的形式存在,原花青素则以多聚体形式存在,种类丰富,具有抗氧化性,对人体具有重要的保健功能。有色米特别是黑米含有丰富的花青素和原花青素,如今受到越来越多人的青睐。本文围绕稻米中花青素和原花青素的研究进展,重点综述了其分子遗传机制、分离纯化和检测方法以及花青素和原花青素对淀粉理化性质和消化特性的影响,并提出了有色米今后可能的研究方向,为有色米资源的进一步开发利用和有色米新品种培育提供参考。

花青素对植物反射特性的影响及遥感估算:叶片尺度

花青素是植物三大色素之一,与植物的生长发育、生长状态以及生长环境状况密切相关,花青素动态变化对生态环境的监测和预警具有重要意义。对叶片光学特性与色素关系的深入理解是估算色素浓度的前提,然而花青素对叶片光学属性的影响并未能得到系统地分析,极大地限制了植物花青素的反演和监测。该研究从机理出发,采用包含花青素参数的新一代植物叶片辐射传输模型PROSPECT-D,结合改进的Sobol’算法,获取输入参数协同变化条件下叶片的光学表现,计算模型参数的全局敏感性指数,全面分析花青素对叶片光学属性的影响,探索花青素的光学敏感波谱区间,在此基础上,以地面实测的叶片波谱和色素数据为样本,发展并探讨叶片尺度花青素的遥感反演方法。结果表明,Sobol’全局敏感性分析结果受样本量变化的影响,总敏感性指数在样本数为3 000时达到稳定;花青素主要影响400~689 nm波谱范围的叶片反射特性,叶片对光子的反射能力随花青素含量的增加而降低;叶绿素、类胡萝卜素与花青素对叶片的反射存在协同作用,在467~589 nm波谱区间,花青素对叶片反射的贡献高于其他参数,花青素总敏感性指数在509 nm处最高(86.64%);基于叶绿素、类胡萝卜素对叶片反射能力的贡献程度,花青素的波谱敏感区间可分为三个部分:467~505 nm(花青素、叶绿素、类胡萝卜素共同影响区)、 506~541 nm(花青素、类胡萝卜素影响区)、 542~589 nm(花青素、叶绿素影响区);叶片花青素含量与敏感区间的高光谱窄波段、波谱指数之间存在显著的线性关系。在所有的窄波段中,样本花青素含量与560 nm的叶片反射率的相关性最好,相关系数为0.948,但由于花青素与叶绿素、类胡萝卜素光谱吸收波段重叠,考虑其他色素干扰的波谱指数ARI、 mARI(Sentinel-2波段参考)与花青素表现出了好的相关性(相关系数分别为0.953 2, 0.953 6),但由于波段设置的差异,不同卫星的波谱指数表现并不一致。该研究可为未来更大范围的花青素遥感估算奠定重要的理论基础。

藜麦叶花青素生物合成转录组-代谢组联合分析

本研究利用转录组和代谢组学技术探究了翠绿色和粉红色藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)叶片中花青素的合成机制,分析了不同时期不同品种之间的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)及差异代谢物(Differential accumulated metabolites,DAMs)。通过对藜麦叶片的DEGs进行分析发现:与花青素生物合成密切相的DEGs有11个分别为4CL、C3’H、HCT、CHS、CHI、ANR、CYP75B1、UGT79B1、FG3、FG2、CYP73A;转录因子有4个分别为:MYC2、BHLH14、HY5和TGA。GO富集分析结果表明有7条GO Terms(GO:0009812(类黄酮代谢过程,flavonoid metabolic process)、GO:0010468(基因表达调控,regulation of gene expression)、GO:0051553(黄酮生物合成过程,flavone biosynthetic process)、GO:0009813(类黄酮生物合成过程,flavonoid biosynthetic process)、GO:0009411(应对紫外线,response to UV)、GO:0043169(阳离子绑定,cation binding)和GO:0016703(氧化还原酶活动,oxidoreductase activity))与花青素生物合成密切相关;KEGG富集分析发现6条(苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism,ko00360)、苯丙素的生物合成(Phenylpropanoid biosynthesis,ko00940)、类黄酮生物合成(Flavonoid biosynthesis,ko00941)、植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction,ko04075)、黄酮和黄酮醇生物合成(Flavone andflavonolbiosynthesis,ko00944)和昼夜节律-植物(Circadianrhythm-plant,ko04712))与花青素生物合成显著相关的代谢途径。代谢组学分析确定了矢车菊素3-O-3",6"-O-二丙二基葡萄糖苷(Cyanidin 3-O-3",6"-O-dimalonylglucoside)和柚皮素(Naringenin)可能是粉红色藜麦叶片形成的关键DAMs;转录组-代谢组学联合分析表明类黄酮生物合成和花青素生物合成途径是藜麦叶片中花青素生物合成的主要富集途径;通过qRTPCR对10个DEGs进行验证,结果表明qRT-PCR的验证结果与转录组测序结果一致。

4个彩色马铃薯品种花青素组分和含量比较分析

为明确彩色马铃薯新品种闽彩薯1号、闽彩薯2号、闽彩薯3号和闽彩薯4号的块茎花青素组分和含量的差异,为新品种选育及花青素开发应用提供依据。利用高效液相色谱与质谱联用技术,进行了块茎花青素组分的定性与比较分析。结果表明,4个彩色品种共含有14种花青素单体组成,其中闽彩薯1号含有其中的6种组分,闽彩薯2号含有其中的9种组分,闽彩薯3号含有其中的10种组分,3个紫肉色马铃薯花青素组分主要是矮牵牛素3-p-香豆酰基芸香糖苷-5-葡萄糖苷和芍药素3-p-香豆酰基芸香糖苷-5-葡萄糖苷。闽彩薯4号含有5种花青素组分,主要组分为矢车菊素3-芸香糖苷和天竺葵素3-p-香豆酰基芸香糖苷-5-葡糖苷,紫肉色马铃薯花青素组分与红肉色马铃薯青素组分具有明显差异。4个彩色马铃薯花青薯含量分别为139.77、95.48、78.08、67.25 mg/100 g FW,品种之间具有显著差异。同时,这4个彩色马铃薯组分含有全部6种花青素基本苷元,且花青素结构较为稳定,可作为重要的天然色素的原料及杂交育种的亲本材料。

微波辅助提取紫甘蓝中花青素工艺优化的研究

以紫甘蓝为提取原料,以乙醇和柠檬酸混合溶液为提取剂,通过微波提取法提取紫甘蓝中的花青素,采用紫外分光光度计法测定紫甘蓝中花青素的吸光度,根据标准曲线和花青素含量的计算公式计算出紫甘蓝中花青素的含量。通过单因素试验得出料液比、乙醇与柠檬酸体积比、提取温度、提取时间对紫甘蓝花青素含量的影响。利用正交试验和验证试验得出紫甘蓝花青素最佳提取工艺为料液比1∶25,乙醇与柠檬酸体积比3∶7,提取功率400 W,提取时间3 min。

不同叶色猴樟花青素含量与光合特性比较

目的:比较不同叶色猴樟花青素含量与光合特性差异,初步分析猴樟春季叶色形成的机理。方法:以3种不同叶色的猴樟种苗为材料,测定其功能叶片花青素含量、光合色素含量、叶绿素荧光参数、光合作用参数及花青素合成相关基因表达量。结果:紫叶猴樟和红叶猴樟的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量均与绿叶猴樟无明显差异,花青素含量分别是绿叶猴樟的134.24倍和49.80倍;红叶猴樟和紫叶猴樟的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均高于绿叶猴樟,胞间CO_(2)浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)均低于绿叶猴樟;红叶猴樟和紫叶猴樟的初始荧光(Fo)、暗适应下最大荧光(Fm)、非光化学淬灭系数(NPQ)、光适应下PSII的最大量子产额(Fo’/Fm’)均高于绿叶猴樟,光化学淬灭系数(qP)和光适应下PSII的实际光化学效率(ΦPSⅡ)均低于绿叶猴樟,暗适应下PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)差异不显著;紫叶猴樟的CbDFR、CbANS和CbUFGT基因表达量显著高于绿叶猴樟,红叶猴樟的CbDFR、CbANS和CbUFGT基因表达量高于绿叶猴樟,其中仅有CbUFGT基因表达量差异显著。结论:花青素是猴樟叶片呈紫、红色的主要色素,花青素对猴樟叶片光合系统具有保护功能;CbDFR、CbANS和CbUFGT可能是猴樟叶片呈色的关键基因。

低温弱光处理对茄子不同时期花青素含量及果实品质的影响

【目的】探究低温、弱光、低温弱光处理对茄子幼苗期、花期、果期花青素含量的影响,以及对茄子品质的影响,为茄子的优质培育以及高产栽培奠定理论基础。【方法】以紫黑茄秀娘为试验材料,分别在幼苗期、花期、果期进行低温(18℃/13℃,250μmol·m^(-2)·s^(-1))、弱光(25℃/20℃,120μmol·m^(-2)·s^(-1))、低温弱光(18℃/13℃,120μmol·m^(-2)·s^(-1))、CK(25℃/20℃,250μmol·m^(-2)·s^(-1))等4个处理,测定幼苗期形态及生理特性,不同时期、不同部位的花青素,以及果期果实的品质。【结果】低温弱光胁迫对幼苗生长存在显著影响,在幼苗期低温对幼苗生长及生理影响显著大于弱光及低温弱光,花青素含量均表现为根<叶片<叶脉<茎;在花期,花青素含量依次为花萼<花瓣;在果期,花青素含量依次为果肉<果柄<果皮。茄子不同时期受到胁迫后,不同部位的花青素含量均呈现弱光<CK<低温弱光<低温,各胁迫下果实色泽指数依次为弱光<CK<低温弱光<低温,可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、类黄酮含量、总酚含量均呈现低温<低温弱光<弱光<CK。【结论】低温促进花青素合成;弱光抑制花青素合成;在低温弱光双因素互作下,低温因素对花青素含量的影响起主导作用,花青素的合成大于降解,花青素含量增加。低温、弱光、低温弱光胁迫下茄子品质均下降,其中,低温胁迫对茄子的品质影响最大。

酸化甘油-超声辅助提取杨梅花青素工艺优化及其抗氧化活性研究

目的 通过响应面实验确定酸化甘油-超声辅助提取杨梅花青素最佳提取参数,并探究其体外抗氧化活性。方法 研究了酸化甘油浓度、提取时间、超声功率和提取温度4个单因素对杨梅花青素得率的影响,并优化花青素提取工艺参数。此外,考察了最佳提取工艺下杨梅花青素对3种氧化自由基的清除率和还原力等指标,评估了其抗氧化活性。结果 优化后的酸化甘油-超声辅助提取杨梅花青素的工艺条件为:酸化甘油浓度16%、提取时间42 min、超声功率204 W、提取温度46℃,此条件下杨梅花青素的得率为(6.915±0.027) mg CGE/g DW,接近预测值(6.961 mg CGE/g DW)。提取的杨梅花青素质量浓度为100μg/mL时,对超氧阴离子自由基、羟基自由基、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率分别为59.35%、46.77%和61.65%。该浓度下,杨梅花青素的还原力为维生素C的39.84%。结论 本研究成功地应用响应面法优化了酸化甘油-超声辅助提取杨梅花青素的提取参数,并且提取物展现出良好的抗氧化活性。

牡丹花青素苷合成关键基因PsDFR启动子活性分析

[目的]分析牡丹花青素苷合成关键基因PsDFR启动子的顺式作用元件及活性,为进一步研究PsDFR启动子的功能及其在牡丹花色形成中的调控机制奠定基础。[方法]以‘黑花魁’牡丹花瓣中提取的基因组DNA为模板,通过染色体步移法克隆PsDFR的启动子序列。利用生物信息在线软件预测分析启动子序列的顺式作用元件。构建5个不同长度缺失启动子与GUS基因融合的表达载体,并瞬时转化烟草叶片,通过GUS组织化学染色和酶活性检测分析缺失启动子的活性,及其对脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、光照等不同胁迫处理的响应。[结果]克隆得到PsDFR上游1687 bp的启动子序列。生物信息学分析发现PsDFR启动子含有多个光信号、激素响应、逆境响应及组织特异表达等顺式作用元件,这暗示PsDFR的表达可能受光信号、激素和胁迫等多种信号的共同调节。GUS组织化学染色和酶活性检测表明,随启动子片段的缩短,启动子活性逐渐下降,-1623至-916区段对于启动子活性具有重要作用。MeJA和黑暗处理对各启动子片段活性均有显著抑制作用,恢复光照可促使启动子活性明显回升,而参与ABA响应的核心调控区域位于-443至-76 bp。[结论]PsDFR启动子含有多个光信号、激素响应、逆境响应及组织特异表达等顺式作用元件,其活性受光的正调控以及MeJA的负调控;-1623至-916 bp间的区域对于启动子活性具有重要作用,-443至-76 bp是响应ABA处理的核心区域。该研究为进一步揭示PsDFR应答环境信号参与牡丹花色形成的分子调控机制提供参考。

火龙果皮花青素生物转化菌株筛选及工艺优化

该研究以火龙果皮粉为发酵基质,采用20种食用真菌进行发酵,通过监测发酵后发酵液中花青素含量的变化,筛选出转化效率高的供试菌株作为火龙果皮发酵菌株,并采用响应面法优化其发酵工艺。结果表明,20种食用真菌中,经蜜环菌(Armillaria mellea)发酵的火龙果皮液中花青素含量最高,其最优发酵工艺为发酵时间5 d、接种量6%、发酵温度25℃、料液比1∶50(g∶mL)。在此优化条件下,发酵液中花青素含量达(2.03±0.02)mg/100 mL,是未经食用真菌转化的11.94倍,表明微生物辅助可有效转化火龙果果皮中花青素。

基于冻干草莓花青素稳定性的复合涂膜护色剂研究

文章研究了冻干草莓在贮藏过程中色泽的变化。将草莓原料用不同配比的柠檬酸、异抗坏血酸钠和海藻糖复合涂膜处理,然后将其冻干,比较不同贮藏环境下冻干草莓中花青素的稳定性。研究表明1.0%柠檬酸、1.5%异抗坏血酸钠和1.0%海藻糖组成的复合涂膜护色剂对草莓中花青素含量的保留效果较好。最佳涂膜护色剂在光照室温25℃条件下贮藏90 d的草莓中花青素损失率为48.9%;对照组花青素损失率为60%。与对照组相比,处理后的冻干草莓在贮藏过程中外观和品质都较好。

花青素基复合材料在食品保鲜及新鲜度指示中的应用研究进展

花青素是一种植物源水溶性色素,绿色安全,不仅有优异的抗氧化性和抑菌性,还具有优异的pH响应性。文章从花青素的结构及生物活性出发,重点综述了花青素在食品保鲜包装和新鲜度指示领域中的研究进展,深入分析了花青素基复合薄膜和微胶囊以及花青素基新鲜度指示标签的应用现状和发展趋势。

蔓越莓花青素在酸性偏硅酸矿泉水中的CIELab颜色空间特征

本文采用CIELab系统方法研究酸性坏境下蔓越莓花青素偏硅酸矿泉水溶液的颜色参数特征,并研究溶液pH值和花青素含量与颜色参数的相关性。结果表明:溶液的pH在2.0~3.5范围时,花青素偏硅酸矿泉水溶液均呈红色系,溶液的酸度相同时,随着花青素浓度越大,样品的明度L^(*)值降低,红度a^(*)值、黄度b^(*)值增加,饱和度C^(*)ab和色调角H^(*)ab值也增加,即样品越红;花青素浓度相同时,随pH值的增大,样品的明度L^(*)值增加,红度a^(*)值、黄度b^(*)值减小,饱和度C^(*)ab和色调角H^(*)ab值也减小,即样品的红色色调越弱。Pearson相关性分析表明花青素含量与溶液颜色参数均呈显著相关性,与L^(*)值为负相关,其他为正相关;pH值与颜色参数中a^(*)、b^(*)、C^(*)ab和H^(*)ab显著负相关,与明度L^(*)不相关。pH值和花青素含量对溶液的颜色特征均具有一定的影响。

转录组和代谢组联合分析阐释木薯叶片花青素合成机制

木薯是世界上第六大粮食作物,其块根富含淀粉但缺乏蛋白质、花青素、胡萝卜素等营养物质。为了探索木薯花青素生物合成机制,本研究选取了两种不同颜色木薯种质资源叶片(FL与PL)为材料,进行转录组和花青素靶向代谢组及其联合分析。转录组分析结果显示在FL和PL中6864个差异表达基因,其中包含4112个上调表达和2752个下调表达。代谢组分析结果显示26种显著差异代谢物在PL中显著高于FL,其中21种属于花青素类。联合分析结果显示,其中7个差异表达的基因与花青素生物合成相关,且花青素含量与差异基因的表达呈正相关,尤其是MeANS1的表达差异最大。本研究结果为阐明木薯花青素的生物合成机制提供了候选基因,同时也为提高木薯花青素含量奠定科学基础。

安庆地区5个高产蓝莓品种花青素稳定性研究

目的探究安庆地区5个高产蓝莓品种(奥尼尔、灿烂、海岸、巴尔德温、密斯蒂)花青素稳定性。方法以花青素保存率为评价指标,分别研究了环境因素(pH、光照、温度)和添加物(金属离子、氧化剂、还原剂、蔗糖、氯化钠、柠檬酸、山梨酸钾)对5个品种蓝莓花青素稳定性的影响。结果5个品种蓝莓花青素对pH、光照和高温比较敏感;Zn^(2+)、蔗糖、柠檬酸、山梨酸钾能增强花青素稳定性;花青素与Cu^(2+)、Ca^(2+)共存超过5 d,降解速度加快;Fe^(3+)、H_(2)O_(2)、Na_(2)SO_(3)和浓度高于5%的氯化钠能破坏花青素的稳定性。结论奥尼尔蓝莓花青素稳定性最弱,巴尔德温蓝莓花青素稳定性最强。研究结果可以为蓝莓花青素的加工与保藏提供参考。

荔枝落果中A型低聚原花青素抑制类甜蛋白促炎机制

以荔枝落果中的A型低聚原花青素为研究对象,探讨其对荔枝类甜蛋白(litchi thaumatin-like protein,LcTLP)促炎的抑制机理。采用乙醇提取、大孔吸附树脂纯化以及制备液相色谱仪等从荔枝落果中分离得到A型低聚原花青素(A-type oligomeric proanthocyanidins,A-OPC)纯化物,并对A-OPC结构鉴定,主要成分为原花青素A2、2个A型原花青素三聚体和1个A型四聚体,纯度达88.69%。利用LcTLP诱导构建RAW264.7细胞炎症模型,A-OPC的添加可抑制LcTLP诱导RAW264.7细胞的一氧化氮、细胞炎症因子白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α的分泌,在120μg/mL质量浓度下,抑制率分别可达58.38%、39.80%和86.31%(P<0.01)。蛋白免疫印迹分析发现,在120μg/mL质量浓度下A-OPC可降低诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶2的表达量,并显著降低p65、核因子κB抑制蛋白、c-Jun氨基末端激酶、细胞外信号调节蛋白激酶和p38的磷酸化水平,说明A-OPC通过下调核转录因子-κB和丝裂原活化蛋白激酶通路中下游蛋白的磷酸化水平抑制LcTLP诱导的炎症反应。