张睿，宋璇，于建丽，孟婉星，李超

（天津科技大学食品科学与工程学院，天津300457）

坚果和油籽（例如：花生）的产品及其副产品均是 世界上公认的酚类化合物来源[1]。目前，花生（Arachis hypogea linn）的全球产量为4 229万吨，中国是花生主要生产国，其次是印度、尼日利亚和美国。花生红衣作为花生加工业的副产品，全球每年生产超过93万吨[2]，其中不仅含有丰富的营养成分（如蛋白质含量为178 g/kg），还含有大量酚类物质（如原花青素含量为128 g/kg）[3]。

花生红衣（peanut skin，PS），又称长果衣、花生皮，是油料作物花生的种皮，常呈红色或粉红色且具有苦涩味[4]。其中含有的原花青素（peanut skin procyanidins，PSPc），又称缩合单宁，由儿茶素（catechins，Cat）和表儿茶素（epicatechin，EC）单体聚合而成的多聚物，是普遍存在于植物之中的一种多酚类物质[5]。研究表明，PSPc不仅具有较强的抗氧化功能，可以清除人体自由基、延缓衰老、防止细胞的退行性改变[6-8]；还具有强化毛细血管、促进血液循环的功效，有助于提高视力、改善关节的灵活性、增强心脏活力，预防大脑病变等[9-10]。众多研究显示，PSPc有可能成为未来膳食补充剂和功能性成分的可持续来源[11]。

原花青素（procyanidins，Pc）通常分为 A 型（Pc-A）与B型（Pc-B）[12]，其中Pc-A更稳定并且在人体内具有更高的生物利用度。研究表明，葡萄籽Pc中多为Pc-B[13]，而PSPc中多为Pc-A[14]。目前，葡萄籽Pc已被广泛研究，但是对于PSPc的研究尚不充分[15]。因此，本文针对PSPc的组成结构、功能活性以及提取方法的研究概况进行综述，旨在为PSPc的合理开发与利用提供一定的理论基础。

1 PSPc的组成结构

PSPc组成单体结构图见图1。

图1 PSPc组成单体结构图Fig.1 The single structure of PSPc

早期的研究已证实PS中主要含有Pc-A，构建单元包括Cat和EC[16]，并且PSPc主要由单体、二聚体、三聚体及四聚体组成[6]。进一步研究显示PSPc中主要包括2种单体、7种A型与5种B型二聚体、5种A型与3种B型三聚体、4种A型与2种混合型四聚体以及极少数不可定量的高聚体[17]，其平均聚合度约为3.2[18]。现有部分文献对不同品种PS中活性物质的组成进行了分离与对比分析，结果表明不同种类PS中的Pc组成与含量差别较大，PSPc含量随PS颜色的加深逐渐升高[19]。此外，PSPc的组成结构还与植株自身的生长环境、代谢方式等因素密切相关[20]。目前，国内外专家学者已对PSPc的组成、结构及含量进行了分析研究[21]，但受研究者所在地区、原料以及方法条件等方面的影响，其试验结果存在一定差异。本文综合大量文献对PSPc的组分结构、名称及含量进行总结，如表1、表2所示。

PSPc 主要由 （+）-Cat、（-）-EC、CG、ECG 以及EGCG等单体通过C-C或C-O-C相连而成[15]。其中，四聚体的含量最高（占比为46.06%），其次为三聚体（占比为34.43%），二聚体（占比为17.00%）和单体（占比为2.52%）[6]；而高聚体的含量则很低，仅能对其单体间的连接方式进行鉴定，具体的单体构成仍不明确（表2），需要专家学者进一步研究。

表1 低聚PSPc的种类、结构、名称及含量[6，17-18，22-24]Table 1 Species，structure，name and content of oligomeric procyanidins in peanut-skin

续表1 低聚PSPc的种类、结构、名称及含量[6，17-18，22-24]Continue table 1 Species，structure，name and content of oligomeric procyanidins in peanut-skin

表2 高聚PSPc的种类及结构[18]Table 2 Species and structure of high polymer procyanidins in peanut-skin procyanidins

2 PSPc的理化性质

不同结构组成的PSPc具有不同的理化性质，对PSPc进行理化性质方面的研究，有助于探究优化其提纯方式、制剂形式以及产品贮运方式。因此，对PSPc的理化性质进行阐明分析，是探究其活性以及实际生产应用中十分重要的一环。

2.1 溶解性

PSPc中含有大量酚羟基，与水亲合力好，为强极性物质，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等中强极性溶剂，微溶或不溶于石油醚、正己烷等弱极性或非极性溶剂[13]。研究表明，PSPc中所含酚羟基的数量与其水溶性呈正相关；将水与有机溶剂按一定比例混合会有助于PSPc从细胞中流出，进而提升得率[25]。目前，研究者提取Pc时常选用醇的水溶液作为提取剂[26]。此外，PSPc的水溶性也会直接影响其在机体内被吸收利用的效果。研究表明，PSPc的水溶性越差，机体利用率越低，进而会导致其在人体内发挥的抗氧化效果降低[27]。因此，维持并提高PSPc的水溶性可以提高其在人体内生物利用度。刘睿杰等在研究PSPc的溶解度时，发现其比葡萄籽Pc的溶解度高8.75%，更有利于人体吸收[28]。其原因是PS中的Pc为通过共价双键形成的Pc-A，而葡萄籽Pc多为仅通过C-C连接的Pc-B，Pc-A较Pc-B的空间结构更加伸展，进而更好地与水分子相互结合[29]。

2.2 稳定性

Pc的来源不同，对光、热、金属离子等因素的敏感程度也是存在显著性差异[28]。已有研究者将PSPc与葡萄籽Pc进行了对比，得出以下两点结论，一是PSPc的构成单体更稳定；二是PSPc的连接方式更复杂紧密。稳定的结构与紧密的连接方式决定了PSPc对光、热、pH值等环境条件均具有更好的耐受性[26]，且受Cu2+、Fe2+、Fe3+等金属离子的影响程度更低[21]。值得注意的是，尽管PSPc中的γ-吡喃环内的羰基不易与常用的羰基试剂反应，但经碱处理后结构发生改变，导致其易于氧化成羰基，进而发生降解反应。因此，在PSPc的生产加工过程中，应尽量避免使用碱处理。综上所述，与葡萄籽Pc相比，PSPc在水溶性和稳定性方面具有优势，但存放时还应尽可能的将PSPc制品置于黑暗、低温、弱酸性条件下，防止产品中PSPc的含量降低，进而影响产品的活性功能。

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2.3 光谱特性

PSPc结构中含有苯环，因而在280 nm附近出现强烈的紫外吸收峰。现有研究表明，PSPc在紫外检测范围内有2个吸收峰，分别是215 nm和280 nm[30]。根据其光谱特性，使用紫外分光光度仪即可检测PSPc的含量，为PSPc在试验与产品开发等过程中带来了一定的便利。

2.4 颜色反应

在不同pH值条件下PSPc呈现不同的颜色反应，并且PSPc的结构与显色剂存在定性关系，这种关系在其与金属盐类的络合反应尤为显著。因此，可通过该颜色反应对PSPc的结构进行鉴定[31]。

3 PSPc的生物学功能

近年来，PSPc在抗氧化、抑菌、抗癌以及抑制丙烯酰胺等方面均显示出较好的生物学功能[28]。随着研究的不断深入，关于PSPc生物学功能与组成结构、空间构型等方面的报道越来越多，不仅为相关活性探究提供理论基础，同时也为实际生产与应用提供技术支持。

3.1 抗氧化活性

PSPc中含有大量酚羟基，易被氧化成醌类物质，捕获环境中或人体内的自由基，进而产生很强的抗氧化效果。研究报道显示，相比于常见抗氧化剂，PSPc具有更强的清除自由基、抑制脂质过氧化以及螯合金属离子的能力[31-32]。例如，Yu等从PS提取物中分离出Cat等Pc低聚物，发现其比维生素C和Trolox具有更高的自由基清除能力[6]。Larrauri等通过不同有机溶剂纯化出PS提取物（主要由Pc和其二聚体组成），结果显示它们对不同的合成自由基均具有很强的清除能力[33]。Oldoni等从PS中分离纯化出抗氧化物质，分别对其进行生物活性测定，最终发现PS中的两种Pc（Pc-A1、Pc-A2）对DPPH及FRAP的清除效果显著优于合成抗氧化剂丁基化羟基甲苯，与强效抗氧化剂槲皮素和EC的清除能力相当[33]。

随着PSPc分离程度的不断提高，关于其抗氧化活性的研究也逐渐深入到构效功能关系。现有研究表明，构成PSPc的单体、多聚体及其衍生物等均对DPPH自由基具有一定的清除能力，且单体所达到的效果最好[23]。进一步对PSPc中二聚体A型与B型的研究发现，与A型EC二聚体相比，B型EC二聚体在DPPH自由基与羟基自由基方面有更强的清除效果，但在细胞过氧化体系中具有较弱的抗氧化活性，而两种PSPc在清除ABTS+自由基与抗血细胞溶血性试验中能力相当；并且在以上5种体系中，A型ECG二聚体的活性强于A型EGCG二聚体[6]。根据上述4种PSPc结构试验结论推理可知：PSPc的抗氧化效果与其所在的反应体系相关，PSPc-A在器官组织及脂质体系中所呈现出更强的抗氧化效果，而PSPc-B在水系中表现出更好得清除效果。此外，不同二聚体对于不同自由基反应的敏感程度不同，可能是由于其结构上的没食子酰基与羟基基团数量、单体间的连接方式及分子的空间构型间存在显著性差异，且导致酚羟基、羰基与自由基结合位点数量不同，致使它们对不同自由基的反应存在一定差异[34]。

关于PSPc应用方面的研究显示，其可以有效降低花生油的过氧化值，延长油脂的货架期[26]。并且，PSPc在具有显著抗氧化性的同时，还兼具了良好的物理性能和稳定性[35]。

综上所述，尽管PSPc的抗氧化活性因其组成与结构不同而存在一定差异，但显著优于葡萄籽Pc以及其它合成抗氧化剂。PSPc作为一种安全高效、稳定性好、价廉易得的天然抗氧化剂来源，具有较大的开发应用价值[37]。此外，由于合成抗氧化剂对人体有一定的毒害作用，越来越多国家和地区已经明令限制或禁止其使用[36]。这局限了合成抗氧化剂在食品等领域的应用，同时也为PSPc带来了新的发展的机遇。

3.2 抑菌活性

近年来，耐药性菌株和常规抗生素药物的副作用已严重危及了人类生命安全，因此研发新型天然抗菌剂的需求在急剧增加。目前，众多研究报道显示PSPc在抑菌方面存在一定的应用潜力。例如，初丽君等对PSPc的抑菌谱进行了定性和定量研究，显示其可以显著抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，较显著抑制枯草芽孢杆菌，但对真菌类的黑曲霉抑制作用不显著；其抑菌活性随着PSPc浓度的增加而增强[38]。另一研究证实，PSPc三聚体可以破坏蜡状芽孢杆菌的细胞膜和壁完整性，进而治疗食物中毒[39]。此外，PSPc在人体内还显示出了调节和改善肠道菌群的功效。Zheng等对给药PSPc的小鼠粪便微生物进行16S rRNA基因测序，结果显示PSPc可显著增加小鼠肠道微生物群的β-多样性和拟杆菌门的数量，降低厚壁菌门和拟杆菌门的比例，进而可达到防止肥胖并改变肠道微生物群组成的有益作用[40]。

3.3 抗癌活性

3.4 抑制丙烯酰胺的生成

丙烯酰胺是一种在食品热加工过程中（特别是油炸、焙烤）形成的低分子量的可溶性不饱和酰胺，其作为美拉德反应的中间产物，主要通过氨基酸天冬酰胺和一些还原糖之间的反应[44-45]。它通常呈无味白色晶体，易溶于水、甲醇等极性溶剂，可通过未破损的皮肤、黏膜、消化道、呼吸道等部位进入人体，具有神经和生殖毒性，同时也具有强致癌、致畸性，现已被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）归为2A级准致癌物[46]。因此，从根源上减少或去除食品中的丙烯酰胺是未来食品行业发展的一大趋势。众多研究显示，PSPc在抗丙烯酰胺的生成方面具有显著效果。例如，欧阳燕琳等以黑花生衣为研究对象，研究了PSPc与黄酮、异黄酮、花色苷、抗坏血酸等对油炸马铃薯体系中生成丙烯酰胺的抑制情况，结果显示PSPc清除羰基化合物（美拉德反应的反应物）的能力最强，对丙烯酰胺生成的抑制率可达50.1%～91.9%。另一项研究对比了PBPc与橙皮苷对油炸马铃薯体系中生成丙烯酰胺的动力学影响，发现丙烯酰胺生成量最高为在油炸200 s时，而PSPc可以有效抑制此时丙烯酰胺的生成，抑制效果显著优于橙皮苷[47]。另有学者将Pc-B1与Pc-B2进行对比，结果Pc-B2显示出可以更有效的抑制美拉德反应的进行，从而减少丙烯酰胺的积累[48]。对其抑制机理进行深入探讨，发现PSPc中单体芳香环上的羟基可竞争性地与还原糖中的醛基发生取代反应形成共价键，切断了丙烯酰胺的合成途径，进而能有效防止丙烯酰胺的生成和积累[17]。综上所述，PSPc是一种高效的丙烯酰胺抑制剂，在未来食品行业具有广阔的应用前景[49]。

3.5 降低体内血脂水平

随着人们生活水平不断提高，高血脂和肥胖危及人类的健康生活。动物实验表明，PSPc可有效降低血浆中甘油三酯与超低密度脂蛋白的水平，从而降低长期处于西方典型饮食模式的大鼠血液中游离脂肪酸的含量；进一步研究结果发现在降血脂过程中发挥关键作用时PSPc-A，并且其在血浆中的利用率最高[50-51]。此外，Bansode等研究结果显示，给药PSPc可有助于改善处于高胆固醇和脂质饮食大鼠的脂质稳态[52]。Toomer等也进行了类似研究，结果显示喂食PSPc的小鼠中，肝脏胆固醇和脂质储存显著降低，从而更有助于控制体重[53]。MIN等以山羊为研究对象，将PS加入山羊的日粮中，每天喂食一次动物，每3 d～4 d调整摄入量，在第 0、12、23、41 天采集数据，结果表明补充PS的山羊平均日增重降低[54]；进一步研究表明，PBPc-B2通过调节细胞功能调控的重要转录因子（transcription factor EB，TFEB）介导的溶酶体途径和氧化还原状态减弱了游离脂肪酸诱导的肝脂肪变性，这对治疗肝脏脂肪变性具有重要意义[55]。结合上述研究，PBPc作为新型药物在预防或治疗高血脂、肥胖症以及非酒精性脂肪性肝病中具有较好的应用前景；此外，还可以考虑将其作为一种非药物手段应用于营养保健品中。

3.6 改善体内血糖水平

众多研究表明，PSPc对降低血糖水平也有一定促进作用。通过对PS中多酚物质的进行分析，发现Pc-A与Pc-B均能有效抑制α-淀粉酶的活性，从而可以减少机体对碳水化合物的吸收利用率，延缓体内血糖浓度的升高，在一定程度上治疗糖尿病与肥胖症[23]。研究显示，在小鼠饮食中添加PSPc后，可以降低其肝糖原和血浆葡萄糖水平，有利于小鼠控制体重[53]。对PSPc的中具体起降血糖作用的结构进行深入研究显示，儿茶素丙酮衍生物及Cat与Pc-A1的丙酮缩合物具有较强的抑制α-葡萄糖苷酶活性，而Cat与Pc-A1本身几乎没有抑制活性[56]。因此，可以考虑将PSPc、儿茶素丙酮衍生物及Cat与Pc-A1的丙酮缩合物作为主成分，开发Ⅱ型糖尿病或肥胖症的治疗药物。

3.7 生物利用度

PSPc不仅在体外具有显著的功能活性，并且在体内具有较高的吸收利用度，其优势体现在分子聚合度上。研究显示，只有当Pc的聚合度≤3时，才可被人体完全吸收利用，聚合度≥5的Pc不能被人体吸收利用[57]。与葡萄籽Pc的聚合度相比，PSPc的平均聚合度更低：仅为3.2，因此PSPc更益于人体吸收利用。原因是低聚的PSPc更容易在胃的酸性环境中解聚成表儿茶素单体和二聚体的混合物，进而易被小肠吸收利用。体外和体内实验表明，肠细胞壁对PSPc二聚体和三聚体是可渗透的[58-59]。另一研究证实了，Pc二聚物B1（表儿茶素-（4β→8）-儿茶素）和 B2（表儿茶素-（4β→8）-表儿茶素）可以在人的血浆中被检测出来[43]。类似的，Serra等也在其实验中发现，Pc二聚体在血清中被检测出来的含量更高，而Pc三聚体几乎未检测到[60]。由此可知，Pc的聚合度越低，对于人体的吸收及利用越有利；尽管有些高聚体Pc在体外和细胞实验中显示较强的生物活性，但实际应用中还应结合人类的生物利用度进行探讨。

4 PSPc的提取方法

4.1 溶剂提取法（solvent extraction，SLE）

SLE是PSPc最常用的提取方法。由于PSPc为多酚类物质，通常具有较强的极性，因此应采用强极性溶剂作为提取剂；常用的提取溶剂有水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、异丙醇和乙酸乙酯等。与水为溶剂相比，利用有机溶剂进行提取使PSPc的得率更高，但会带来一定的操作危险性，也会对食品安全造成威胁。姚永志等曾经分别研究了水和乙醇对PSPc的提取效果，水提法最优提取工艺为：料液比1∶75（g/mL）、提取时间60 min、水浴温度40℃，得率为6.40%；乙醇提取的最优工艺为：乙醇浓度为55%、料液比为1∶37.5（g/mL）、提取时间 30 min、水浴温度 60℃，得率为7.858%[61]。刘曼等比较了蒸馏水、乙醇、丙酮3种不同提取剂对PSPc粗提的影响，研究结果表明60%乙醇提取的效果最优[62]。

4.2 微波辅助浸提法（microwave-assisted extraction，MAE）

MAE技术是在微波辅助仪器，对PSPc进行提取的一种绿色新技术[63]。它在提取方面较SLE具有诸多优势，如缩短提取时间、降低提取剂用量、提高得率等[64]。温志英等通过单因素及响应面法优化了微波辅助提取PSPc的生产工艺，最佳工艺条件为：花生红衣粒度为80目（0.198 mm），提取剂为75%乙醇，料液比 1∶40（g/mL），微波时间 120 s，微波功率 240 W，PSPc的提取得率达到11.38%[65]。

4.3 超声辅助浸提法（ultrasonic-assisted extraction，UAE）

UAE是一种先进的绿色清洁的非热食品加工技术，作为传统加工技术的替代或辅助方法，其受到越来越多的关注[66-67]。UAE主要通过在生物基质中产生空化气泡起作用，进而提高被提取物质的得率。与MAE法相比，UAE法产生的热量较小，有效防止PSPc的氧化和降解，完整保留其生物活性，并且超声波生产设备操作简便、危险性较低、节能减排，适用于大规模工业化生产。王菲等采用UAE法提取PSPc，通过单因素以及Box-Behnken响应面法优化其提取条件，得到最佳提取工艺为：乙醇体积分数70%、料液比为1∶50（g/mL）、超声功率 153 W、超声时间 8 min、水浴温度60℃、水浴时间50 min、提取次数1次，PSPc的得率可达153.63 mg/g，与模型预期值154.33 mg/g十分接近[66]。童愈元等也做了同样的工艺优化研究，其研究结果为：提取剂为70%乙醇，液料比为1∶25（g/mL）、超声时间40 min、提取温度55℃，最终提取率为22.78%，PSPc含量为35.98 mg/g[68]。由此可见，UAE较SLE的得率得到较大提升，且可以带来经济与环境的双重效益，具有较大的开发和应用价值。

4.4 超临界提取法（subcritical water extraction，SWE）

近年来，SWE作为绿色提取方法，已逐渐被应用于提取各种天然产物[69]。SWE是指在100℃（水的沸点）和374℃（水的临界点）之间的温度范围内的水的凝聚相区域，水体仍然保持在液体状态；它可以通过改变温度来调节水的介电常数，进而改变水的极性[70]。它与以上3种提取方法相比，有着显著的优越性，克服了传统或辅助有机溶剂提取法得率较低、选择性差、后续要进一步纯化等问题。由于，世界各地的食品法规通常会禁止使用大多数的有机溶剂，而SWE法提取过程中无有机试剂且得率更高。多项研究结果已经证实使用SWE工艺，从PS中获得抗氧化酚类化合物的可行性[71]。Bodoira等针对实验数据测试理论模型，优化了PSPc的提取工艺，即在萃取温度220℃和溶剂流速7 g/min下，使用60.5%乙醇作为共溶剂，实现了PSPc的最大得率[72]。

综上所述，SLE操作简便且成本低廉；MAE和UAE大大提升了PSPc的提取效率；SWE成本虽提高，但得率和纯度也显著提高，并且可食用安全性也被保证。SWE在未来功能性成分提取中具有较大的优势。

5 小结

PS资源丰富且具有独特地保健价值。近年来，国内外专家学者研究发现从PS中提取出地PSPc具有诸多的生物学活性，例如抗氧化、抗肿瘤、抑制丙烯酰胺生成、降低人体内血脂血糖等功能。与葡萄籽Pc相比，PSPc具有更优的功能特性。但是我国研究重点偏向于葡萄籽Pc，对于PSPc组成结构以及功能活性机理研究的研究尚不充分，并且PSPc的实际应用与产品开发也处于初级阶段。

针对上述问题，在未来还需从以下几方面对PSPc展开深入研究。一是加强对PSPc提取分离及纯化工艺方面的研究，避免提取过程中活性损失，进一步简化生产工艺和提高得率。二是需进一步研究PSPc的构效关系和作用机理，阐明其中主要起功能活性作用的关键结构及官能团，明确量效关系。三是对PSPc的不同结构和单体之间是否存在协同或拮抗作用进行深入研究，阐明其相互关系将有助于PSPc更有效地开发与应用，目前我国对于此方面的研究较为匮乏。四是要进一步完善关于PSPc生物利用度的相关研究，明确其在人体的实际转化率。五是要加强关于PSPc安全性方面的评价，PSPc是良好的功能食品及保健品天然原料，因此在研究过程中应重视PSPc的毒理学研究，确保其在实际应用中的安全性。