蓝莓的功能成分、保健作用及其开发利用

2020-01-04金永学冯建国淘曾艺琼

食品与机械 2020年5期

金永学冯建国郑淘曾艺琼郑慧杨勇,,3

(1. 湖南中医药大学药学院食品药品工程系，湖南长沙 410208；2. 怀化恒祺农业发展有限公司，湖南怀化 418100；3. 湖南省药食同源功能性食品工程技术研究中心，湖南长沙 410208)

蓝莓为杜鹃花科越橘属植物，蓝莓果实富含多酚类物质为主的多种功能性成分，其保健功效涉及抗氧化、心脑血管保护、辅助降血脂、增强记忆、增强免疫力、抗肿瘤和缓解视疲劳等[1-6]，为FAO推荐的五大健康水果之一。文章拟对蓝莓的主要功能成分、保健作用及其开发利用现状进行系统综述，旨在为蓝莓的深度开发与利用提供参考。

1 蓝莓的功能成分

1.1 花青素

蓝莓中含有的花青素为一种水溶性黄酮类色素，广泛存在于被子植物。花青素分子结构中具有非配对电子，可将电子和氢供给自由基，因此可有效终止机体内的活性氧自由基。花青素的抗氧化能力是VE的50倍，VC的200倍[7]，是人类至今为止发现的抗氧化效果最好的天然植物成分之一。叶红玲等[8]利用超声提取蓝莓果渣中的花青素并进行分析得到5种花青甙，即锦葵色素、飞燕草色素、矢车菊色素、矮牵牛色素和芍药色素，蓝莓果皮色泽即由花青甙类化合物的比例和含量决定。田密霞等[9]对采自吉林的60种蓝莓果的花色苷含量进行了分析，发现蓝莓鲜果花青素平均含量高达5.378 mg/g。花青素被认为是蓝莓抗氧化、视力保护、抗癌、抗辐射、抗衰老、增强免疫力等作用的主要物质基础[10-11]。蓝莓功能性新产品研发契合当前消费者对抗衰老、抗肿瘤及美容养颜等健康产品的巨大市场需求，而蓝莓花青素的工艺损耗控制也成为蓝莓加工的核心关注点。

1.2 酚酸

酚酸是一类结构中含有酚环的有机酸，多为羟基苯甲酸和对羟基肉桂酸的衍生物。酚酸是蓝莓的主要功能性成分之一，具有很强的抗氧化作用，能有效清除人体细胞内自由基，降低氧化损伤；酚酸还具有抗菌、预防心血管疾病、降压、兴奋中枢神经系统等功能。天然酚酸类物质是当前营养学、医学及食品科学等领域的研究热点，被广泛应用于保健食品、化妆品、药品等领域[12-13]。蓝莓酚酸种类和含量丰富，是蓝莓多种保健功能的物质基础。刘翼翔等[14]研究发现大兴安岭野生蓝莓含有11种以上酚酸类物质，并分别鉴定出绿原酸、没食子酸、咖啡酸、肉桂酸、阿魏酸、原儿茶酸和对香豆酸7种酚酸物质。Mattila等[15]利用HPLC法测定得到蓝莓中酚酸含量为85 mg/100 g。

1.3 熊果酸

熊果酸又称乌索酸和乌苏酸，是一种五环三萜类化合物，在植物中以游离苷元或糖苷存在，熊果酸具有抗菌、辅助降血糖、保肝等多种生物学效应及抗氧化作用，已被广泛应用于临床。Geon-Hee等[16]研究表明，熊果酸可通过降低胆固醇的作用抑制肝癌细胞的生长，可用于肝癌和固醇相关慢性疾病的预防和治疗。孟艳秋等[17]采用MTT法研究熊果酸的体外抗肿瘤作用时发现熊果酸对HeLa、HepG2和BGC-823细胞增殖具有一定程度的抑制作用，且明显高于已上市药物吉非替尼的活性。熊果酸还可以通过提高小鼠肌细胞GLUT4蛋白的转运及表达来改善2型糖尿病[18]；对中枢神经有明显的安定与降温作用，能够显著降低小鼠体温，减少小鼠活动[19]。有研究[20]测得蓝莓干果中熊果酸含量为11.8 mg/100 g。基于抗肿瘤的自由基理论，蓝莓多酚类物质的抗氧化作用可与蓝莓熊果酸协同发挥抗肿瘤作用。

1.4 绿原酸

绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸组成的缩酚酸，又名咖啡单宁酸。绿原酸广泛存在于金银花、向日葵、蓝莓、咖啡等植物中，是植物有氧呼吸过程中经莽草酸生物合成途径生成的一种苯丙素类化合物，为许多中草药消炎、清热解毒的主要活性成分[21]。龙妍等[22]利用HPCL法测定得蓝莓果实中绿原酸含量为0.69 mg/g，蓝莓叶中的绿原酸含量显著高于果实中的含量[23]。药理试验表明绿原酸具有抗氧化、消炎、保肝、抗凝血和抗肿瘤等多种生理活性[24]；绿原酸可与铝离子发生螯合，其抗氧化作用可减弱氯化铝对PC12的细胞毒性[25]，故摄入富含绿原酸的食物可以降低铝对神经系统的损伤。

1.5 鞣花酸

鞣花酸是一种多酚二内酯，是没食子酸的二聚衍生物，以游离、缩合等形式广泛存在于各种软果、坚果等植物组织，具有抗氧化、抑制癌细胞增殖、抗菌、抗病毒等多种生物学效应[26-27]。刘艳等[28]用高效液相色谱法测定蓝莓果实中鞣花酸的平均含量为6.893 mg/g。鞣花酸具有美白淡斑作用，能抑制酪氨酸酶活性而阻断黑色素生成，有效清除老年斑和太阳斑[29]。

1.6 紫檀芪

紫檀芪(3,5-二甲氧基-4′-羟基二苯乙烯)是蓝莓和葡萄等浆果的功能性成分之一，Rodríguez-Bonilla等[30]利用RP-HPLC法得出蓝莓中的紫檀芪含量为110 mg/100 g。紫檀芪是白藜芦醇甲基化衍生物，该类成分比白藜芦醇的亲脂性高而更易被机体细胞摄取[31]。紫檀芪具有抗肿瘤、降血脂、抗炎等多种生物活性，在日光损伤、抗真菌、皮肤肿瘤等皮肤科疾病方面应用前景广泛[32]。

1.7 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)是一种生物体内广泛存在的抗氧化性金属蛋白酶，每100 g新鲜蓝莓中SOD的含量可达5.39 IU[33]。SOD可以催化自由基歧化生成氧和过氧化氢，在体内氧化与抗氧化平衡中起到关键作用，与人体多种疾病的发生与发展关联密切。根据金属离子的不同，SOD可分为3类：呈蓝绿色真核细胞细胞质内Cu，Zn-SOD，呈粉红色的线粒体Mn-SOD，呈黄褐色细胞核内Fe-SOD。研究[34]证实，SOD在预防疾病、提高人体免疫力、抗衰老、抗肿瘤、抗炎症等方面在人体内发挥着非常重要的生理作用。

1.8 果胶物质

果胶为聚半乳糖醛酸多糖，以原果胶，果胶和果胶酸等形态广泛存在于植物的果实、根、茎中。果胶具有抑制脂肪消化吸收、调节血糖、抑制肿瘤等生理作用，低分子果胶还有一定的醒酒防醉效果[35]，可作为护肝解酒产品开发的功能性原料。蓝莓果胶总含量可达4.1 g/kg[36]，果胶是一种重要的功能性膳食纤维，能赋予蓝莓食品以优良口感，而且有益于降低热量摄入促进人体肠道健康。

1.9 维生素及矿物质

蓝莓含VA81～100 IU/100 g，VE2.7～9.5 μg/100 g，远高于葡萄和苹果含量[37]。蓝莓微量元素种类及含量丰富，含量分别为钙220～920 μg/g，铜2.0～3.2 μg/g，磷98～274 μg/g，锗0.8～1.2 μg/g，镁114～249 μg/g，铁7.6～30.0 μg/g，锌2.1～4.3 μg/g[37]。

1.10 其他营养成分

除上述主要功能性成分以外，蓝莓还含有果糖、脂肪、氨基酸、蛋白质和纤维素等成分，蓝莓中的蛋白质含量为400～700 mg/100 g，含有19种氨基酸且8种必需氨基酸比例适当，脂肪含量为500～600 mg/100 g，总酸量1.6%～2.7%[37]。

2 蓝莓保健功能

2.1 抗氧化

自由基氧化理论是人体衰老及多种疾病机制的理论基础，80%～90%的衰老相关性疾病都与人体内的自由基有关，而蓝莓富含的花青素、鞣花酸等多酚类物质具有很强自由基清除能力。周笑犁等[38]从蓝莓皮渣中提取花色苷粗提物并测定了其抗氧化活性，表明蓝莓花色苷自由基抑制率与VC相近，对脂质的抗氧化作用比VC更强。张卓睿等[39]灌胃给予小鼠蓝莓花青素30 d后发现，喂食花青素的小鼠肝脏总抗氧化能力、总超氧化物歧化酶活力与对照组比较明显增加，说明富含花青素、酚酸类多酚物质的蓝莓具有良好的体内抗氧化作用。自由基及抗氧化是目前衰老、肿瘤和心血管病等疾病的重要理论基础，蓝莓富含的多酚类成分及其良好的抗氧化活性使其在疾病预防和健康维护方面具有广阔的应用价值和前景。

2.2 辅助改善记忆

老年人认知功能衰退和退行性神经疾病的发生率随着老龄化加深而增加。研究[40]表明蓝莓对与衰老性瞬间失忆症有明显改善及预防作用，具有辅助增加记忆力作用。杨红澎等[41]发现蓝莓花色苷单体可以显著改善小鼠记忆功能，其机制与减少脂褐质的积累及提高抗氧化防御等有关。李亚巍等[42]研究进一步表明，蓝莓花色苷能够降低东莨菪碱诱导小鼠海马组织NF-κB p65和 Cleaved caspase-3蛋白的表达，从而显著改善小鼠学习记忆障碍，可有效减少小鼠的跳台错误次数，明显延长潜伏期。记忆减退与衰老相关疾病密切相关，蓝莓及其花色苷辅助改善记忆的保健功能可能与其体内自由基消除作用有关。

2.3 消除眼睛疲劳与改善视力

蓝莓花青素可促进血液循环，维持正常的眼球压[43]。花青素可促进视网膜细胞中的视红素再合成，从而提高人眼暗适应能力，蓝莓对视疲劳、弱视等都有辅助治疗作用，每天摄入40～80 g蓝莓，对眼睛视力有保护作用[44]。花青素可用于治疗屈光不正、白内障、青光眼等眼科疾病[45]。由于城市光污染的日趋严重导致各类视力问题日益突出，基于花青素及其功能开发蓝莓为原料的护眼功能食品将极大地满足潜在的巨大市场需求。

2.4 预防心脑血管疾病

近年来，高血压、高血脂及动脉粥样硬化等心脑血管疾病的发病率逐年攀升且呈年轻化发展，这些疾病的发生和发展与现代人们的饮食习惯密切相关。研究[46]发现，蓝莓所含的黄酮类物质具有明显的降血脂活性。李颖畅等[47]发现摄入蓝莓花色苷后，高脂血症大鼠血脂水平和动脉粥样硬化指数均较高脂组显著降低，而血清和肝脏T-AOC、SOD和GSH-Px活性明显增强，MDA的生成量显著减少。蓝莓花色苷可调节血管收缩，并维持人体正常血压范围，从而保护血管并维持毛细管的渗透性，按剂量200 g/d持续食用蓝莓30 d，可有效改善心血管功能，降低收缩压[48]。蓝莓花色苷降血脂功能和抗氧化作用可能是其降低动脉粥样硬化危险性的主要原因和机制。

2.5 预防及治疗癌症

花青素显著的抗癌效果主要通过清除活性氧，以减少DNA氧化加合物的生成、油脂过氧化，以及阻断细胞增殖等[49]。研究[49]发现，花青素可通过诱导癌细胞凋亡来有效抑制前列腺癌的发生，通过阻断亚硝酸盐的合成和清除亚硝酸盐来预防胃癌的发生。林杨等[50]研究认为蓝莓花色苷能够显著地抑制人结肠癌细胞增殖，上调抑癌基因p53表达，有效发挥结肠癌细胞抑制作用。癌症的治疗和预防是当今医疗保健领域的难点和热点，安全有效的肿瘤防治产品广受市场欢迎，花青素、鞣花酸和紫檀芪等蓝莓活性物质在预防和治疗癌症方面作用机制明确且食用安全性高，作为抗肿瘤相关产品的开发应用价值凸显。

2.6 减肥

肥胖已正式被认定为一种流行性疾病，蓝莓花青素的减肥功能与机制研究广受关注。杨晗等[51]研究野生蓝莓和花青素提取物对高脂饮食小鼠肠道菌群的影响时，发现蓝莓花青素提取物可有效改善高脂饮食小鼠肠道微生态失调，发挥调节肠道菌群功能，具有潜在的减肥消脂作用。还有研究[52]表明花青素可抑制前脂肪细胞的增殖及分化成熟，调节脂肪细胞调控酶活性，从而抑制肥胖。蓝莓花青素干预肥胖的机制还可能与抑制脂肪酸合成基因表达、上调氧化脂质基因表达、降低肥胖相关因子分泌有关[53]。

2.7 增强免疫力

蓝莓花青素具有促进小鼠脾细胞增殖和协同ConA促进小鼠脾细胞分泌干扰素-α和白细胞介素-2活性，且呈一定的剂量相关性[54]。紫檀芪能够和VD协同作用，提高环磷酸腺苷基因的表达，促进人体免疫功能[55]。胡向阳等[56]研究紫檀芪对应激负荷+高脂血症小鼠的免疫功能影响，发现小鼠脾脏T淋巴细胞免疫指标有不同程度升高，可以认为紫檀芪对免疫有一定影响作用。因此，蓝莓紫檀芪和花青素可能是影响免疫的主要成分。

2.8 辅助降血糖

糖尿病是以高血糖为主要特征的代谢紊乱综合征，其病理过程涉及多器官病变。田密霞等[57]研究发现蓝莓花青素可以显著降低试验性糖尿病小鼠的血糖含量和肝脏中的MDA含量，同时保持肝细胞的完整性。因此，蓝莓花色苷具有一定增强肝脏组织的抗氧化能力和保护肝细胞作用。花青素可能通过促进葡萄糖吸收及糖原合成，调节脂质、肠道菌群平衡、胰岛素合成和分泌，以及胰岛β细胞增殖等，以实现对糖尿病的控制。

3 蓝莓的开发利用

3.1 蓝莓普通食品

由于蓝莓果实出汁率高达80%以上，适宜于饮料制造，目前蓝莓普通食品开发主要以饮料、果酒及果酱等产品形式为主。目前市场上蓝莓饮料主要有果汁饮料、清汁饮料、浊汁饮料、茶饮料、果肉饮料、果醋饮料、固体饮料、乳酸菌发酵饮料和复合型功能饮料等。

蓝莓果酒产品因其良好的保健功能和口感正在成为果酒饮料行业新的消费热点，蓝莓果酒、蓝莓果啤、蓝莓复合果酒等产品的研究与开发日益增加。郑万明[58]对蓝莓果酒工艺进行研究，确定了最佳酶解工艺条件为果胶酶添加量40 mg/L、酶解温度55 ℃和酶解时间60 min，最佳发酵工艺为酵母接种量7%、初始含糖量220 g/L、初始pH 4.0和主发酵时间8 d。张方艳[59]研究了蓝莓—猕猴桃复合果酒的生产工艺，获得果香浓郁、透明清亮、风味独特的蓝莓复合果酒。

蓝莓富含高甲氧基果胶，适于制作各种果冻及果酱食品。夏其乐等[60]研发的蓝莓大果粒果酱配方为蓝莓鲜果40%、半干果粒10%、白砂糖25%、果葡糖浆20%、水5%、黄原胶1%、海藻酸钠1%、柠檬酸0.2%，该工艺耗时短、适合工业化生产。寇灿等[61]研制的低糖型蓝莓玫瑰花复合保健果酱具有蓝莓风味和玫瑰花特有的香气和口感，甜酸适口，适合糖尿病人食用。

3.2 蓝莓保健食品

蓝莓保健品开发主要基于蓝莓的花青素成分及其抗氧化作用，主要产品有蓝莓花青素咀嚼片、蓝莓花青素护眼胶囊、蓝莓叶黄素酯咀嚼片、蓝莓决明片、蓝莓口服液等。邓怡等[62]以蓝莓为主要原料，复合黄精、山药、葛根、枸杞等研制了一款具有益肾功效的保健饮料；刘君军[63]制备了一款人参与蓝莓复合的功能性饮料，并对其抗疲劳功能进行了评价。

3.3 蓝莓化妆品

蓝莓花色苷、原花青素、黄酮类、超氧化物歧化酶、熊果酸和熊果苷等活性成分均可用于化妆品。蓝莓熊果苷及黄酮类物质能抑制黑色素形成，可有效去除黑头、疤痕、黑眼圈。花青素等提取物可促进肌源蛋白形成，使皮肤光滑有弹性，可做成抗皱修复面膜。蓝莓精油独特的清香味可用于湿巾、面膜和口红等化妆品，产品具有清新淡雅的味道。