劉婷婷，彭文婷，龐邵杰，彭珍珍,3，綦文濤, ，王 勇,

（1.國家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院，北京 100037；2.上海理工大學(xué)健康科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093；3.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙 410004）

谷物是居民膳食的重要基礎(chǔ)組成部分，研究表明，攝入全谷物及其產(chǎn)品可降低非傳染性慢性病患病風(fēng)險(xiǎn)[1]?！爸袊用裆攀持改稀苯ㄗh每日全谷物與豆類攝入量為50～150 g，且每日增加攝入30 g全谷物，可降低8%全因死亡風(fēng)險(xiǎn)。谷物含有多種活性物質(zhì)，其中天然多酚可作為單線態(tài)氧猝滅劑和自由基供氫體，發(fā)揮抗氧化和抗炎活性，能有效緩解并預(yù)防糖尿病、心血管疾病和癌癥等慢性病[2]。膳食多酚以花色苷攝入量最高，主要存在于黑色、紅色、紫色等深色谷物、蔬菜和水果中，花色苷可有效干預(yù)慢性病的發(fā)生和發(fā)展[3-4]。《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》對花色苷攝入量的特定建議值（specific proposed levels，SPL）為50 mg/d，即每天攝入超過50 mg的花色苷可產(chǎn)生較為明顯的健康促進(jìn)作用[5]。

隨著2型糖尿病、心血管疾病、肥胖等慢性病發(fā)病率逐年升高，充分挖掘谷物中的功能活性成分、探究作用機(jī)理、開發(fā)相關(guān)功能食品對干預(yù)慢性疾病具有重要意義。花色苷作為一種天然食用功能色素，在食品工業(yè)已得到廣泛應(yīng)用[6]。當(dāng)前對于谷物花色苷的研究主要集中在提取純化、吸收代謝、健康功效等方面，但花色苷發(fā)揮健康作用的具體調(diào)控機(jī)制及其應(yīng)用尚不清晰。本文主要綜述谷物來源花色苷的含量和分布、對慢性疾病的預(yù)防作用機(jī)制及開發(fā)利用現(xiàn)狀，為進(jìn)一步明確花色苷作用靶點(diǎn)、揭示花色苷營養(yǎng)干預(yù)機(jī)制及開發(fā)花色苷類功能產(chǎn)品提供研究思路。

1 花色苷在谷物中的分布與含量

谷物主要包括稻谷、小麥、玉米、燕麥、蕎麥、大麥、青稞、高粱等?；ㄉ兆鳛橹参锍噬闹匾M分，廣泛分布于深色谷物中，其化學(xué)結(jié)構(gòu)、在植物中的分布和含量不同是導(dǎo)致植物顏色差異的主要原因。例如稻米花色苷主要分布于米糠層，研究發(fā)現(xiàn)稻谷籽粒拋光后僅保留總花色苷的3%[7]。小麥、大麥、玉米、高粱等谷物中花色苷分布較為相似，在紅色及紫色品種的表皮、藍(lán)色品種的糊粉層、黑色品種的表皮和糊粉層中均含有大量花色苷[8]。

花色苷含量差異受多種因素影響，包括基因型、生長條件、提取及量化方法等。目前檢測谷物花色苷含量常用的方法有紫外可見分光光度法、高效液相色譜法、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等。不同谷物來源花色苷的分布和含量見表1，其中黑米、紫米花色苷含量遠(yuǎn)高于紅米花色苷含量，矢車菊素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-glucoside，C3G）為黑米中最主要的花色苷，約占黑米中總花色苷含量的88%。紫玉米作為食品行業(yè)優(yōu)質(zhì)安全的天然色素來源，可用于多種焙烤、煎炸及膨化食品的生產(chǎn)。紫色小麥和大麥品種花色苷含量均高于其他有色品種，C3G是玉米、小麥等深色谷物的主要花色苷之一。3-脫氧花青素為高粱特有的花色苷，因其結(jié)構(gòu)特性具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，作為功能性天然食用色素被廣泛應(yīng)用于食品產(chǎn)業(yè)。

除谷物外，豆類、薯類等糧食中也含有大量花色苷，如黑豆花色苷含量可達(dá)201.9 mg/100 g[9]，且主要花色苷為C3G，其約占黑豆總花色苷含量的95%。紫薯中花色苷含量為558～2477 mg/100 g[10]，主要為酰化的芍藥素和矢車菊素，糖基主要為槐糖苷和葡糖苷[11-12]。相比較而言，谷物由于水分含量低、易儲(chǔ)存、易運(yùn)輸，且谷物作為膳食的重要基礎(chǔ)組成部分，谷物花色苷具有來源廣泛、攝入量高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，從谷物分離制備花色苷具有明顯優(yōu)勢。

2 谷物花色苷功能活性研究

花色苷具有抗氧化、抗炎、改善視網(wǎng)膜毛細(xì)血管微循環(huán)、緩解肥胖、控制血糖、保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)等功能活性。由于谷物花色苷結(jié)構(gòu)特性，其與機(jī)體相關(guān)靶點(diǎn)受體的特異性和有效性結(jié)合作用，使谷物花色苷在促進(jìn)人體健康方面具有突出表現(xiàn)。諸多研究表明攝入谷物花色苷可通過減輕機(jī)體氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，預(yù)防或緩解糖尿病、肥胖、心血管疾病、年齡相關(guān)性眼病、癌癥等多種慢性疾病（表2），相關(guān)機(jī)制主要涉及Nrf2、NF-κB、MAPK、PI3K/AKT等分子信號(hào)通路[30]，花色苷對相關(guān)通路的調(diào)控機(jī)制總結(jié)見圖1。

圖 1 谷物花色苷對Nrf2、NF-κB、MAPK、PI3K/AKT信號(hào)通路的調(diào)控Fig.1 Regulation of cereal anthocyanins on Nrf2, NF-κB, MAPK and PI3K/AKT signaling pathways

2.1 抗炎癥

炎癥反應(yīng)涉及多種通路，其中核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）通路是炎癥反應(yīng)經(jīng)典通路。NF-κB蛋白由p65與p50形成二聚體，并與抑制蛋白IκB結(jié)合形成三聚體復(fù)合物而處于失活狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)會(huì)誘導(dǎo)相關(guān)信號(hào)因子磷酸化及核轉(zhuǎn)移，從而激活下游炎癥因子轉(zhuǎn)錄。多項(xiàng)研究表明花色苷可通過調(diào)控NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用。黑米花色苷通過抑制NF-κB p65核轉(zhuǎn)移及炎癥因子分泌，緩解大鼠口腔黏膜炎及小鼠結(jié)腸炎癥狀[31-32]。Hathaichanok等[33]研究表明紫玉米花色苷通過降低NF-κB信號(hào)通中IKK、IκBα、p65磷酸化水平，減輕晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）誘導(dǎo)的人關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞炎癥反應(yīng)。

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）家族蛋白在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中主要涉及p38絲裂原活化蛋白激酶、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular-signalregulated protein kinase，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）三條信號(hào)通路，磷酸化的p38、JNK和ERK分別激活相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，參與炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖和凋亡等過程[34]。MAPK可與NF-κB經(jīng)典途徑產(chǎn)生協(xié)同作用，促進(jìn)白介素1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-6、IL-8等基因表達(dá)[35]。Zhang等[36]研究表明紅玉米花色苷通過調(diào)節(jié)IκBα和JNK的磷酸化水平，抑制NF-κB和MAPK信號(hào)通路，減少炎癥因子產(chǎn)生，從而改善脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞之間旁分泌相互作用。紫米中含有豐富的C3G和芍藥素-3-葡萄糖苷（peonidin-3-glucoside，Pn3G），Tunchanok等[37]利用紫米花色苷及其酚酸代謝物處理IL-1β誘導(dǎo)的人軟骨細(xì)胞，可顯著抑制IκBα降解，降低p-p65水平，并抑制MAPK信號(hào)通路激活，從而具有抗炎效果。在一項(xiàng)人群干預(yù)研究中，給予高膽固醇血癥患者每日320 mg花色苷，24周后，其血漿C-反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）、血管細(xì)胞粘附分子-1（vascular cell adhesionmolecule-1，VCAM-1）和IL-1β水平分別下降20%、13%和4%[38]。NF-κB和MAPK是炎癥反應(yīng)的主要通路，谷物花色苷通過抑制相關(guān)通路降低炎癥因子釋放，緩解炎癥反應(yīng)。

表 1 不同谷物來源花色苷分布和含量Table 1 Distribution and content of anthocyanins from different cereals

表 2 谷物花色苷對多種疾病的預(yù)防作用及相關(guān)機(jī)制Table 2 The preventive effects of cereal anthocyanins on various diseases and its mechanism

2.2 抗氧化

谷物花色苷可通過清除活性氧（reactive oxygen species，ROS）及激活內(nèi)源性抗氧化通路，抑制氧化應(yīng)激。自由基過量產(chǎn)生和抗氧化防御系統(tǒng)失衡是導(dǎo)致氧化應(yīng)激的主要原因，氧化應(yīng)激影響細(xì)胞基因表達(dá)，進(jìn)一步誘發(fā)炎癥反應(yīng)，引發(fā)多種疾病。正常情況下核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）在細(xì)胞質(zhì)中結(jié)合成二聚體，發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí)會(huì)激活內(nèi)源性抗氧化通路Keap1/Nrf2，Nrf2與Keap1解偶聯(lián)并發(fā)生核移位，被抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE）識(shí)別并結(jié)合，啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄，釋放血紅素氧合酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）、醌氧化還原酶（NAD（P）H quinone oxidoreductase 1，NQO1）等抗氧化酶，抑制氧化損傷[39-40]。常世敏等[41]研究表明黑米花色苷相比于越橘花色苷具有更好的抗氧化性，是良好的天然抗氧化劑。紫色青稞花色苷提取物可有效降低CoCl2誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞ROS水平，并提高過氧化氫酶（catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）水平，預(yù)防氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[24]。Phatchawan等[42]研究發(fā)現(xiàn)泰國黑米花色苷提取物（主要含有C3G和Pn3G）可降低腎損傷大鼠丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，提高SOD和谷胱甘肽（glutathione，GSH）等抗氧化酶水平，通過清除ROS、抑制Nrf2核轉(zhuǎn)移減輕氧化應(yīng)激水平。

2.3 視覺保護(hù)作用

視網(wǎng)膜處于高含氧量、高多不飽和脂肪酸、高光照的環(huán)境中，光氧化損傷會(huì)導(dǎo)致年齡相關(guān)性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）等眼病的發(fā)生[43]?；ㄉ諏σ暰W(wǎng)膜的保護(hù)機(jī)制涉及多種途徑，包括抑制N-亞視黃基-N-視黃基-乙醇胺（N-retinylidene-N-retinyl-ethanolamine，A2E）光氧化和裂解、改善4-羥基壬烯酸（4-hydroxynonenal，4-HNE）等脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物損傷、緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、調(diào)控Nrf2/HO-1、NF-κB、MAPK等信號(hào)通路[44]。C3G可以清除視網(wǎng)膜色素上皮（retinal pigment epithelial，RPE）細(xì)胞內(nèi)ROS、降低炎癥因子及凋亡蛋白表達(dá)，并抑制光氧化型A2E的形成和裂解[45]。Wang等[46]基于脂質(zhì)過氧化物4-HNE誘導(dǎo)的RPE細(xì)胞損傷模型，發(fā)現(xiàn)C3G可抑制血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）過表達(dá)、降低炎癥因子水平、緩解細(xì)胞衰老，提高RPE細(xì)胞存活率?；诖笫笠暰W(wǎng)膜光化學(xué)損傷模型，黑米花色苷可有效降低視網(wǎng)膜組織JNK-c-Jun/轉(zhuǎn)錄因子（activator protein-1，AP-1）和Caspase-1表達(dá)[47]。紫米花色苷可清除大鼠感光細(xì)胞ROS，抑制細(xì)胞凋亡[48]。一項(xiàng)雙盲安慰劑對照的人群交叉研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，每天50 mg花青素的攝入量可有效改善暗適應(yīng)以及視疲勞癥狀[49]。大量研究表明花色苷可有效保護(hù)視力，維持視網(wǎng)膜正常功能。但研究大多集中于漿果來源花色苷，因谷物作為主食而被大量消費(fèi)，具有極大的研究及應(yīng)用潛力。

2.4 對肥胖的緩解作用

將富含花色苷的黑色、紫色小麥添加至高脂飼料，可提高小鼠體內(nèi)與脂肪酸平衡、氧化應(yīng)激相關(guān)的酶活性，顯著降低小鼠體重及血清中總膽固醇、甘油三酯和游離脂肪酸水平[50]。Song等[51]研究發(fā)現(xiàn)膳食補(bǔ)充黑米花色苷可降低過氧化物酶體增殖物活化受體γ（peroxisome proliferator activated receptorγ，Pparγ）、凋亡相關(guān)因子（recombinant factor related apoptosis，F(xiàn)as）和硬脂酰輔酶A去飽和酶1（stearoyl-CoA desaturase 1，Scd1）基因表達(dá)水平，提高Pparα、?；o酶A氧化酶1（acyl-coenzyme A oxidase 1，Acox1）和脂聯(lián)素受體2（adiponectin receptor 2，AdipoR2）基因表達(dá)，通過調(diào)節(jié)Pparγ信號(hào)通路減少脂肪生成并促進(jìn)脂肪酸氧化，調(diào)節(jié)腸道微生物群和脂質(zhì)代謝，從而預(yù)防肥胖相關(guān)的高脂血癥、肝脂肪變性和胰島素抵抗。Wang和Liu等[52-53]研究發(fā)現(xiàn)黑米花色苷具有調(diào)節(jié)膽固醇代謝和腸道菌群的健康功效，降低血脂異常和脂肪肝患病風(fēng)險(xiǎn)。此外，紫玉米花色苷提取物通過調(diào)控NF-κB、AMPK信號(hào)通路降低IL-12、單核細(xì)胞趨化因子-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）等炎癥因子表達(dá)和胰島素抵抗，降低高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠脂肪生成并促進(jìn)能量消耗[54]。以上結(jié)果表明飲食攝入谷物花色苷可有效預(yù)防肥胖，近期研究顯示相關(guān)機(jī)制可能涉及花色苷與腸道菌群的相互作用，花色苷通過改善腸道菌群緩解肥胖的相關(guān)機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

2.5 對糖尿病的干預(yù)作用

糖尿病是一種慢性內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病，病癥直觀表現(xiàn)為高血糖、胰島素抵抗，花色苷可通過調(diào)節(jié)糖代謝和胰島素分泌緩解糖尿病癥狀[55]。Diego等[56]基于細(xì)胞共培養(yǎng)技術(shù)，研究紫玉米皮花色苷提取物對胰腺細(xì)胞胰島素分泌和肝細(xì)胞葡萄糖吸收能力的影響，結(jié)果表明紫玉米花色苷可以增強(qiáng)胰腺細(xì)胞胰島素分泌能力，提高游離脂肪酸受體1（free fatty acid receptor 1，F(xiàn)FAR1）和葡萄糖激酶（glucokinase，GK）的活性，降低HepG2細(xì)胞中腺苷酸激活蛋白激酶（AMPactivated protein kinase，AMPK）磷酸化和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）表達(dá)。

當(dāng)磷酸肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）與生長因子受體結(jié)合后，可激活蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）并使其發(fā)生磷酸化，抑制下游底物如凋亡相關(guān)蛋白B淋巴細(xì)胞瘤-2基因相關(guān)啟動(dòng)子（Bcl-xL/Bcl-2asociated death promoter，Bad）、半胱氨酸蛋白酶-9（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase-9）活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、凋亡以及遷移。此外，Akt磷酸化同樣會(huì)激活I(lǐng)KK蛋白，從而參與調(diào)控NF-κB信號(hào)通路[57]。Huang等[58]研究表明口服黑米花色苷可顯著提高抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xL水平，激活胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白（insulin-like growth factor binding protein，IGFIR）/PI3K/Akt信號(hào)通路，抑制鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠心臟細(xì)胞凋亡。Zheng等[59]證明黑米中C3G可以通過抗氧化應(yīng)激、抗炎癥反應(yīng)和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）/phosphor-Smad2/3通路緩解糖尿病腎病。谷物花色苷作為有效緩解糖尿病發(fā)生和發(fā)展的食品功能因子，可加大其在人群實(shí)驗(yàn)中的研究力度，明確花色苷發(fā)揮作用的有效劑量及具體機(jī)制。

2.6 對心血管疾病的干預(yù)作用

Chen等[60]通過構(gòu)建STZ誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)紫米花色苷提取物抑制Toll樣受體4（toll like receptor 4，TLR4）、環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX-2）、IL-6蛋白表達(dá)，降低IKK、IκBα、NFκB、絲裂原活化蛋白激酶激酶1/2（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK1/2）、MEK5和ERK蛋白磷酸化水平以及心肌肥大和纖維化相關(guān)分子標(biāo)志物表達(dá)，改善大鼠心臟功能。Petroni等[61]研究發(fā)現(xiàn)紫玉米和紅玉米花色苷提取物可有效改善小鼠心臟組織病理學(xué)變化，降低阿霉素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞毒性。Wang等[62]發(fā)現(xiàn)連續(xù)6個(gè)月給予冠心病患者補(bǔ)充黑米花色苷，受試者血漿中可溶性VCAM-1、可溶性CD40配體（soluble CD40 ligand，sCD40L）和超敏C反應(yīng)蛋白（high sensitive C-reactive protein，hs-CRP）水平均顯著降低。

2.7 神經(jīng)保護(hù)作用

多項(xiàng)研究表明ROS是導(dǎo)致多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵介質(zhì)，花色苷可穿過血腦屏障，通過調(diào)節(jié)抗氧化通路對神經(jīng)組織起到保護(hù)作用[63]。Zhang等[24]利用提取的青稞花色苷處理PC12細(xì)胞，可有效清除ROS，提高CAT和SOD抗氧化酶活性，抑制細(xì)胞凋亡，具有高抗氧化活性和潛在神經(jīng)保護(hù)作用?；ㄉ湛梢愿纳普J(rèn)知能力、增強(qiáng)記憶力，如紫玉米花色苷提取物通過提高SOD和GSH-Px抗氧化酶活性，降低ERK1/2磷酸化水平，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)和增強(qiáng)記憶的作用[64]。Lee等[65]的研究表明黑米花色苷可有效改善小鼠記憶和認(rèn)知功能受損，顯著抑制大腦脂質(zhì)過氧化和NO生成。利用阿爾茨海默癥（Alzheimer's disease，AD）小鼠模型和帕金森氏病（Parkinson's disease，PD）小鼠模型，Maria等[66]研究發(fā)現(xiàn)小麥花色苷可有效延長記憶消退，減少α-突觸核蛋白積累，提高M(jìn)2小膠質(zhì)細(xì)胞的精氨酸酶1表達(dá)。因此，富含花色苷的谷物具有保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)、預(yù)防神經(jīng)退行性疾病的潛在功能。

2.8 對癌癥的影響

大量研究表明花色苷可以通過抑制細(xì)胞生長和誘導(dǎo)DNA損傷，引起細(xì)胞周期停滯，從而抑制多種癌細(xì)胞生長、轉(zhuǎn)移[67]。例如Aphisit等[68]發(fā)現(xiàn)紫米花色苷提取物可通過降低腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor，TNF-α）、一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，iNOS）和NF-κB等促炎因子表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)和細(xì)胞增殖，預(yù)防大鼠肝臟腫瘤發(fā)生。Candice等[69]研究證明紅玉米和紫玉米花色苷提取物通過上調(diào)促凋亡蛋白Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bcl-2-associated X protein，Bax），下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)，降低VEGF水平，從而抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞增殖。Chen等[70]利用黑米花色苷處理乳腺癌細(xì)胞，可有效抑制細(xì)胞中RAF、MEK和JNK表達(dá)，下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶2/9（matrix metalloproteinase 2 and 9，MMP-2/9）分泌，通過靶向作用RAS/RAF/MAPK通路抑制乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。由于花色苷穩(wěn)定性差、生物利用度較低，通過研究花色苷改性及靶向遞送體系，有望提高人體對花色苷的吸收利用率，并精準(zhǔn)靶向作用于癌細(xì)胞，從而增強(qiáng)花色苷的抗癌活性。

3 谷物花色苷產(chǎn)品開發(fā)與發(fā)展趨勢

3.1 包裝指示劑

對于消費(fèi)者而言，普通包裝材料無法得知食品質(zhì)量和新鮮度，新鮮度指示器通過與食品中微生物或其代謝產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測食品的質(zhì)量[71]?；瘜W(xué)合成色素指示劑指示效果好、靈敏度高，但由于其可能存在毒性并影響消費(fèi)者健康，難以應(yīng)用到食品工業(yè)生產(chǎn)中。花色苷作為天然食品著色劑，具有安全無毒、易獲得及水溶性強(qiáng)等特點(diǎn)，在不同酸堿度或金屬離子作用下呈不同顏色，對pH變化具有廣泛的相應(yīng)范圍。例如Yong等[72]利用生物聚合物添加花色苷開發(fā)的顏色指示劑薄膜，基于花色苷的pH變色特性，研制了實(shí)時(shí)監(jiān)測食品質(zhì)量狀況的包裝指示膜。Wu等[73]將黑米花色苷溶于殼聚糖/氧化甲殼素納米晶體，制備通過顏色變化檢測魚蝦腐敗程度的新型智能保鮮膜。此外，Qin等[74]研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖中添加紫玉米花色苷可提高抗氧化、抗菌活性，成為新型食品智能包裝指示材料。但由于缺乏腐敗特征物質(zhì)濃度和種類與顏色變化間的關(guān)聯(lián)機(jī)制研究，對花色苷等天然色素的挖掘不足，在一定程度上制約了花色苷在包裝指示劑領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.2 食品著色劑

因花色苷具有安全、來源廣泛、色澤真實(shí)等特性，被廣泛用于面包、冰激凌、飲料等食品的著色劑，以其開發(fā)的健康食品深受消費(fèi)者歡迎[75]。彩色玉米富含多種花色苷，可用于不同顏色飲料的開發(fā)，其中紫色玉米含有大量?；图谆ㄉ眨哂休^好的穩(wěn)定性[76-77]。Akogou等[78]的研究表明高粱花色苷在堿性條件下具有較好的色澤和熱穩(wěn)定性，是飲料或其他食品著色劑的優(yōu)質(zhì)來源。隨著人們健康意識(shí)的提高，消費(fèi)者更加傾向選擇采用天然著色劑加工的食品，天然著色劑替代人工合成著色劑也是食品行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。因此，應(yīng)大力開發(fā)挖掘天然、營養(yǎng)、多功能的谷物花色苷著色劑，其在食品產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用前景廣闊。

3.3 膳食補(bǔ)充劑

花色苷常作為天然色素類功能因子應(yīng)用于膳食補(bǔ)充劑的開發(fā)，如花色苷片劑、膠囊、口服液等[79]。謝潔雯和熊艷珍等[80-81]研究證明黑米花色苷的攝入可以有效改善血脂異?；颊叩难剑掖嬖诿黠@的劑量效應(yīng)關(guān)系，膳食花色苷提取物有望成為預(yù)防心血管疾病的一個(gè)重要措施。此外，花色苷補(bǔ)充劑有效降低肥胖和超重人群體內(nèi)促炎因子水平，可作為膳食補(bǔ)充劑改善相關(guān)人群的慢性炎癥[82]。當(dāng)前市場上主要有越橘花色苷護(hù)眼膠囊、富含花青素的護(hù)膚品、藍(lán)莓等漿果復(fù)合飲料等花色苷產(chǎn)品。對于谷物而言，花色苷主要富含于特定谷物品種（紫玉米、黑米、藍(lán)小麥等），但目前對于谷物來源花色苷產(chǎn)品的開發(fā)利用不足，谷物花色苷用于膳食補(bǔ)充劑和功能食品原料的潛力巨大，今后應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)功能產(chǎn)品開發(fā)的研究。

由于花色苷穩(wěn)定性較差，且在人體內(nèi)的生物利用度較低，限制其功能活性及臨床應(yīng)用。提高花色苷穩(wěn)定性的方法主要包括：a.通過化學(xué)修飾提高花色苷對溫度和pH條件的耐受性，如酰基化、甲基化等[12]；b.利用酚酸等小分子化合物作為輔色劑，提高花色苷穩(wěn)定性，如咖啡酸、迷迭香酸等[83]；c.利用蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)等天然生物大分子對花色苷進(jìn)行微膠囊化包埋，如海藻酸鈉、乳清蛋白等[84]。制備微膠囊、納米顆粒、乳液等的遞送載體，可大幅提高花色苷穩(wěn)定性及生物利用度，同時(shí)具有較好的生物相容性、安全、無毒等優(yōu)勢，是開發(fā)利用花色苷類食品功能因子的主要研究方向之一。例如以海藻酸鈉為壁材，以黑米花色苷為芯材制備花色苷微膠囊，實(shí)現(xiàn)花色苷在腸道內(nèi)釋放，利于發(fā)揮花色苷的功能活性[85-86]。

4 結(jié)語

谷物花色苷在食品和醫(yī)藥工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，本文綜述了不同谷物花色苷的含量及分布，討論了花色苷的營養(yǎng)干預(yù)機(jī)制及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)利用現(xiàn)狀。目前研究表明谷物花色苷通過調(diào)控Nrf2、NF-κB、MAPK等信號(hào)通路，顯著改善糖尿病、心血管疾病、視網(wǎng)膜疾病和癌癥等慢性病的發(fā)生和發(fā)展。基于花色苷物理特性開發(fā)的新型智能包裝材料、著色劑等，及基于花色苷生物功能活性開發(fā)的膳食補(bǔ)充劑已在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。因多數(shù)花色苷穩(wěn)定性較差、生物利用率較低，其含量和功能活性極易受加工影響，在一定程度上限制了花色苷在健康食品產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。未來應(yīng)進(jìn)一步研究加工過程中提高花色苷穩(wěn)定性的方法，通過優(yōu)化遞送系統(tǒng)提高花色苷在體內(nèi)的穩(wěn)定性和生物利用度，明確花色苷在體內(nèi)的關(guān)鍵作用靶點(diǎn)及與腸道菌群的互作機(jī)制。