综述：从整体价值化视角看紫玉米花青素：提取、稳定化、生物活性及新兴食品和包装应用的进展

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Purple corn anthocyanins from an integral valorization perspective: advances in extraction, stabilization, biological activities, and emerging food and packaging applications

　　

背景紫玉米（Zea mays L.）是花青素的重要来源，这些花青素分布于籽粒、果皮、玉米芯、苞叶、花丝、花器官以及衍生农工副产品中。这些色素因其鲜艳的着色、生物活性潜力以及作为天然着色剂、功能性成分和活性或智能包装剂的应用而备受重视。范围与方法本综述批判性地整合了紫玉米花青素在表征、提取、稳定化、功能证据及技术应用方面的最新进展。重点强调了植物部位、分子谱、提取策略、色素稳定性、生物可及性以及食品和包装系统性能之间的关系。主要发现与结论近期研究表明，新兴提取技术，包括超声（ultrasound）、微波（microwave）、红外（infrared）、高压（high-pressure）和超临界流体（supercritical fluid）过程，结合水乙醇体系（hydroethanolic systems）和深共晶溶剂（deep eutectic solvents, DES），可提高花青素回收率并缩短加工时间。然而，提取性能还需考虑色素稳定性、色度特性、溶剂安全性、纯化要求及可放大性。紫玉米花青素主要是矢车菊素（cyanidin）、天竺葵素（pelargonidin）和芍药素（peonidin）衍生物，包括可能影响稳定性和生物活性的酰化形式。封装（encapsulation）、共色（copigmentation）和与生物聚合物（biopolymers）的复合作用已提高了稳定性、生物可及性和技术性能，但在真实食品基质中的验证仍有限。功能证据提示抗氧化、抗炎、糖脂调节、肝保护、神经保护及微生物群相关效应，但大多数发现源于酶学、细胞和动物模型。未来进展需要标准化报告、实际加工和储存研究、感官与安全性评估、法规评价以及连接部位选择与特定应用性能的可放大策略。

**1. 引言**
紫玉米（Zea mays L.）是原产于秘鲁安第斯地区的色素型品种，具有重要的文化、营养和经济价值。其传统种植和使用主要集中在秘鲁和玻利维亚，但国际市场对其需求因富含生物活性化合物的天然成分而增长。2025年，秘鲁出口约1204吨紫玉米，主要销往美国、西班牙和意大利。紫玉米的科学与工业兴趣主要源于其高含量的酚类化合物，尤其是花青素（anthocyanins），这些化合物赋予其强烈着色和多种生物活性。其花青素谱以矢车菊素（cyanidin）、天竺葵素（pelargonidin）和芍药素（peonidin）衍生物为主，包括可能影响结构稳定性和生物活性的酰化（acylated）和丙二酰化（malonylated）形式。与其他植物源不同，紫玉米的花青素分布于不同植物结构（图1），包括果皮（pericarp）、糊粉层（aleurone）、玉米芯（cob）、苞叶（husk）、花丝（silk）及其他花器官。这种分布对整体价值化至关重要，因为加工类型决定了所用部位。例如，面粉生产主要基于籽粒，而传统产品如“chicha morada”和“mazamorra morada”通常从未脱穗的穗（包括籽粒和玉米芯）中提取；发酵饮料如“chicha de gui?apo”则主要从麦芽籽粒生产。因此，多种色素部位及提取后残留的植物残渣可能未被充分利用、被丢弃或用于低价值用途。然而，玉米芯等部位的花青素浓度可能高于籽粒，强化了其作为生物活性化合物替代来源的潜力。近期研究还评估了玉米芯和苞叶提取物在细胞模型中的作用，将这些部位的兴趣从天然色素来源扩展到功能和技术应用。基于这种部位多样性，近期研究已从花青素的组成表征发展到提取、稳定化及应用技术的开发。可持续提取策略旨在最大化花青素回收并减少有机溶剂使用和环境足迹，而色谱和质谱技术的进步则更精确地描述了结构多样性及其与生物活性的关系。同时，体外和体内研究将这些化合物与潜在抗氧化、抗炎活性以及糖代谢调节和抗癌过程联系起来。然而，它们向工业应用的过渡仍受限于对pH、温度、光和氧的敏感性。因此，共色和封装被探索为改善稳定性、生物可及性和技术性能的策略。将它们整合到功能性食品和活性或智能包装系统中进一步反映了将紫玉米花青素转化为更高价值食品应用的兴趣。文献增长也反映在若干关于紫玉米和色素型玉米的综述中。一些综述聚焦于其提取物和生物活性化合物的生物特性，而其他综述则涉及功能性、提取技术和潜在应用。近期关于色素型玉米的综述还提供了生物活性化合物和健康相关效应的比较概览，将紫玉米置于遗传多样性和食品功能性的更广泛背景下。尽管这些贡献扩展了现有知识，但该领域仍需要一个更整合的视角，将植物部位、分子组成、提取、稳定化和技术应用联系起来。在此背景下，玉米芯、苞叶及其他非常规部位的使用不仅代表了获取花青素的替代途径，也是副产品价值化和功能性成分开发的交汇点。然而，近期文献仍分散在表征、提取优化、稳定性、生物活性、功能性食品及活性或智能包装的研究中，难以确定哪些进展接近工业应用，哪些仍处于探索阶段。因此，本综述批判性地整合并分析了紫玉米花青素，将其作为连接分子组成、提取技术、稳定化策略、生物活性性质和技术应用的中心轴。与先前综述互补，本贡献将紫玉米视为花青素的整体来源，考虑不同植物部位及其衍生的农工副产品作为生物活性化合物的潜在储库。在此过程中，它提供了面向循环生物经济框架内价值化及向更高价值工业应用过渡的视角，同时讨论了与稳定性、放大和技术转移相关的主要挑战。

**2. 方法论**
本综述遵循PRISMA 2020指南（系统综述和荟萃分析优先报告条目）。文献检索在Scopus和Web of Science核心合集中进行，使用旨在识别关于紫玉米（Zea mays L.）花青素的研究策略，包括从技术、功能和应用视角出发的植物部位和加工副产品。主要系统语料库包括2020年至2025年间以英文发表的原创研究文章。必要时查阅2015年至2019年间的补充研究以及综述和机构文件，以提供背景、方法或比较支持，但这些不属于主要PRISMA语料库。详细检索策略、资格标准、研究筛选过程、数据提取、证据分类及PRISMA流程图见补充材料S1。

**3. 紫玉米花青素的提取和回收过程**
从不同紫玉米部位提取花青素已从传统固液萃取发展到旨在提高回收率、缩短加工时间并保持化合物结构稳定性的强化策略。这些技术可分为常规方法、压力基过程、能量辅助技术和绿色溶剂基体系，它们在提取效率、选择性、分子保存及对提取物生物活性的潜在影响上存在差异（表1）。尽管花青素含量通常以毫克矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（cyanidin-3-O-glucoside, C3G）当量/克干样品表示，但研究间比较仍受限于植物部位、基因型或品种、地理来源、样品制备、加工历史及提取条件的差异。此外，提取物产量仅有限报道，相对于穷尽法或参考法的回收率百分比很少估算，尽管Lao & Giusti (2018)和Li等人 (2019)的研究表明该方法能更严格地评估提取效率。

**3.1 常规固液萃取**
浸渍、搅拌辅助提取、水热提取和索氏提取是从不同紫玉米部位回收花青素的主要常规策略，因其操作简单和低实施成本。其效率主要取决于溶剂极性、温度、pH和接触时间，这些变量同时调控花青素溶解度、传质和化学稳定性。由于存在羟基和糖苷基团，花青素主要是极性分子；因此，水醇体系通常比纯溶剂更高效。水促进植物基质水合和糖基化花青素的溶剂化，而醇降低介质整体极性并改善对芳香区域和部分酰化形式的亲和力。Monroy等人 (2020)观察到增加乙醇浓度有利于果皮花青素回收，确定乙醇:水比例接近70:30适用于搅拌辅助和索氏提取。同样，Lao & Giusti (2018)报道含40-60%乙醇的水醇混合物从玉米芯中回收13.7-14.3 mg C3G当量/g，与70%丙酮获得的数值相当，而水和纯乙醇回收率较低。这些结果表明存在一个最佳中间极性，能够结合植物基质渗透和对花青素的亲和力。温度调节传质与热降解之间的平衡。升高温度降低溶剂粘度、增强分子扩散性并促进酚类化合物从植物基质释放；它还可能改变介质有效极性并改善花青素溶解度。然而，这些化合物是热不稳定的，其半衰期随温度升高而降低，原因包括黄烊盐环开环、查尔酮形成、糖苷键水解以及随后生成降解衍生的酚类化合物或颜色较浅的聚合色素。Gullón等人 (2020)观察到更严苛的热条件有利于半纤维素解聚和结合酚类化合物的释放，但也降低了花青素稳定性。在该研究中，回收率在60-100°C之间增加，但在120°C时下降，确认更高的热强度不一定转化为更高的完整花青素回收。提取介质酸化被广泛用于稳定花青素，因为在酸性条件下黄烊盐形式占主导，更稳定且负责这些色素的典型红紫色。酸化还可能通过部分破坏与细胞壁成分的相互作用促进花青素释放。Hong等人 (2020)表明，用0.1 M HCl酸化的甲醇溶液促进了花青素与果胶多糖之间相互作用的破坏，而Boateng, Mustapha, Kuehnel, 等人 (2023)报道0.94%乙酸增加了果皮提取物中的总花青素含量和颜色强度。然而，该参数需要仔细控制。尽管pH值在2-3之间通常有利于这些色素的回收和稳定性，但Hao等人 (2022)观察到在1% HCl酸化的甲醇中浸渍12小时促进了花青素降解，归因于糖苷键水解和酰化形式损失。尽管简便性和工业适用性，常规技术需要同时优化溶剂、温度、pH和时间以最大化花青素回收而不损害稳定性。这一局限性推动了能够加速传质、缩短提取时间并最小化色素暴露于降解条件的强化技术的发展。

**3.2 压力基和加压流体技术**
与常规方法不同，压力基和加压流体技术通过促进溶剂渗透到植物基质、增加组织通透性并促进细胞内化合物释放来强化提取。这些条件可以提高花青素回收率，同时减少暴露于长时间提取，这对于对降解条件敏感的化合物尤为重要。这些技术的有效性不仅取决于压力大小和温度，还取决于压力如何施加到系统。在动态高压提取中，Sánchez等人 (2023b)报道对紫玉米芯施加20 MPa、25-45°C，使总花青素含量比常规提取增加14-32%，且仅需3分钟。这一改进可能与更好的溶剂渗透、增强的基质-溶剂接触和加速的传质有关。相反，在等静压条件下，压力均匀施加于整个系统，250 MPa、25°C的温和条件使总花青素含量增加高达128%，而650 MPa、45°C的更严苛条件仅产生71%的增加。这些结果表明，尽管压力可以促进基质渗透化和花青素释放，但其益处并非线性，并可能在更严苛条件下被结构转变或降解现象抵消。这些技术的性能还取决于提取介质的组成和极性。在超临界流体萃取（supercritical fluid extraction, SFE）中，使用超临界CO₂作为主要流体，水醇混合物从紫玉米果皮中获得了比单独使用水或乙醇更高的花青素回收率，再次强调了中间极性的重要性。基于此，使用乙醇:水（70:30），SFE和加压液体萃取（pressurized liquid extraction, PLE）实现了与索氏提取和搅拌辅助提取相当的全局提取产量，但对花青素表现出更高的选择性，含量分别为21-22和15-16 mg C3G/g果皮，而常规提取为5-7 mg C3G/g。尽管SFE产生了最高的花青素含量，PLE使用显著更低的溶剂与原料比（约24 vs 97 g溶剂/g果皮）实现了相对类似的回收率，表明更好的溶剂使用效率。在封闭或部分封闭系统中，溶剂、基质或顶空中残留的氧气也可能影响提取过程中的花青素稳定性。在亚临界提取中使用水-乙醇混合物时，Muangrat等人 (2017)观察到N₂吹扫使蜡质紫玉米籽粒、玉米芯和花丝中的花青素含量分别比未吹扫条件增加1.27、1.46和1.44倍。该效应归因于残余氧气的减少和氧化降解的降低，表明当提取结合温度、压力和足够暴露时间以促进氧化途径时，大气控制可能很重要。

**3.3 能量辅助技术**
提取强化也可通过向样品-溶剂系统传递能量的技术实现，如红外辐射、微波和超声。根据能量源，这些过程依赖于辐射加热、介电加热或声空化，加速传质、促进化合物从植物基质释放并减少加工时间。然而，更高的提取效率并不一定意味着更好的花青素保存，因为系统内的能量分布和密度会影响色素稳定性和提取物的理化特性。红外辐射通过加热样品-溶剂系统强化提取，促进溶剂扩散、花青素溶解及其从植物基质向提取介质转移。Barba等人 (2022)报道使用Ired-Irrad?技术，以水为溶剂，将花青素回收率从玉米芯中提高约2.5 mg C3G当量/g干样品，同时将提取时间从132分钟缩短至77分钟，温度从73°C降至63°C。该效应归因于溶剂和基质成分对能量的吸收，促进了溶剂渗透和细胞内化合物的释放。然而，专门针对紫玉米的证据仍然有限，且集中在针对时间和温度优化的水相条件。因此，变量如溶剂组成、系统几何、发射器-样品距离和辐照强度需要进一步评估以降低过程强度并改善花青素保存。微波辅助提取（microwave-assisted extraction, MAE）基于介质对样品-溶剂系统的介电加热，由电磁辐射与介质中极性分子和离子的相互作用产生。快速能量吸收导致局部温度和压力增加，促进细胞破裂和花青素向溶剂迁移。与常规提取相比，MAE将花青素回收率提高38.1%，提取时间从8.5小时缩短至30分钟。然而，其高能量密度与提取物澄清度和色度变化相关，表明更强的强化可能损害色素稳定性。超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction, UAE）通过声波在样品-溶剂系统中的传播强化传质，产生空化、微射流和机械扰动，促进细胞破裂和花青素扩散。尽管超声浴因其操作简便具有优势，但其较低的能量密度限制了空化强度和过程速率。在探头型超声系统中，将振幅从20%增加到50%提高了果皮花青素回收率，最佳时间接近21分钟。尽管UAE获得的总花青素含量略低于MAE（34.99 vs 38.73 mg C3G当量/g干样品），超声提取物显示出更好的色度特性，包括更高的亮度、更大的红度、较低的总色差和更多样化的花青素谱。红外、微波和超声技术之间的比较突显了提取速率、能量强度、分子稳定性和提取物颜色质量之间的权衡。未来优化应整合回收率、稳定性、颜色和可扩展性标准，同时避免促进花青素降解和色度质量损失的高强度能量条件。

**3.4 替代溶剂和提取添加剂**
除了通过压力或能量进行过程强化外，花青素回收还可通过修改提取介质组成来改善。在此背景下，深共晶溶剂（deep eutectic solvents, DES）和几种提取添加剂因其调节极性、酸度、粘度、溶剂化能力和化学稳定性的能力而受到关注。DES已被提议为潜在更可持续的替代品，根据其组成，其毒性可能低于某些常规有机溶剂。这些系统通过结合氢键供体和氢键受体形成，其作用可促进酚类化合物的溶解。在从紫玉米果皮提取花青素中，使用醇类作为氢键供体的DES配方显示出比基于有机酸的配方更高的产量。在19种评估配方中，使用乙二醇基DES结合超声辅助提取10分钟回收了27.41 mg C3G当量/g干样品，优于乙醇:水混合物（50:50）的17.57 mg C3G当量/g干样品。这种更高效率归因于溶剂、花青素和细胞壁成分之间氢键网络的形成，有利于色素溶解以及限制其从基质释放的相互作用的破坏。此外，某些DES的酸性可能稳定花青素的黄烊盐形式。然而，其高粘度可能限制传质，其工业实施将取决于优化DES制备和再利用、促进下游花青素分离以及证明其在食品基质中的安全性和监管接受度。作为补充方法，某些提取添加剂可能在不完全替换主要溶剂的情况下改善花青素回收或稳定性。然而，其效果并非总是严格正向，可能涉及提取效率、分子稳定性和色度质量之间的权衡。Rolandelli等人 (2023)观察到在超声辅助提取过程中，将β-环糊精从0增加到15 mmol/L提高了从玉米芯中回收花青素的效果，可能通过形成与酚类化合物的包合物，减少其暴露于氧化和降解过程。通过不同机制，Li等人 (2019)报道向浸渍水中添加2000 mg/L SO₂使果皮花青素回收率增加约三倍。该效应与亚硫酸盐与花青素的相互作用以及对果皮基质促进色素扩散的修饰有关。然而，SO₂可与黄烊盐形式可逆反应生成花青素-4-亚硫酸盐加合物，这些加合物化学稳定但几乎无色，降低了提取物的色度强度。此外，其挥发性、反应性和致敏潜力需要在食品应用中仔细控制残留水平。表1中总结的证据确认，所用植物部位是提取花青素含量的主要决定因素之一。果皮是报告值最高的部位之一，约5-38.73 mg C3G当量/g干样品，而玉米芯达到高达15 mg C3G当量/g干样品，其他部位如花丝、苞叶或籽粒显示更可变的含量。对于果皮，优化的常规技术和强化技术均可实现相同数量级的含量；然而，它们在加工时间、溶剂消耗、选择性、色度质量和操作复杂性上存在差异。在可用替代方案中，超声辅助提取结合水醇混合物似乎是一个平衡的选择，因其效率、较短加工时间和更易实施。Boateng, Kumar, 等人 (2023)报告的值相当于34.99 mg C3G当量/g干果皮，表明100 kg干果皮可提供约3.5 kg以C3G当量表示的花青素，尽管该估计代表的是提取含量，而非相对于基质初始总含量的百分比回收率。

**4. 紫玉米花青素谱和分布**
表2总结了不同紫玉米部位中报道的主要花青素，谱系以矢车菊素、芍药素和天竺葵素的单葡萄糖苷衍生物为主。UHPLC分析显示，紫玉米粉末中花青素约占检测条件下化合物色谱面积的约99%，而近14%的该面积对应丙二酸酰化形式。此外，已鉴定出超过15种单个花青素，反映了该基质的化学复杂性以及需要能够区分紧密相关结构的分析方法。这些化合物在籽粒解剖部位间的分布差异显著。糊粉层积累的浓度远高于胚乳（后者以类胡萝卜素为主）。同样，更多的糊粉层数量与总花青素含量增加高达30%相关。果皮则显示高度可变的组成，酰化形式和天竺葵素衍生物的比例范围分别为2-72%和5-99%。这种变异性表明，解剖定位不仅决定总花青素浓度，还决定具有不同稳定性和技术行为结构的相对比例。这种组成变异性也反映在籽粒颜色上。深紫色色调通常与较高的矢车菊素衍生物含量相关，而红粉色色调显示较大比例的天竺葵素衍生物。总体而言，颜色强度与总花青素浓度正相关，因此较暗的材料往往显示更高含量。然而，颜色应仅作为近似指标解读，因为它还可能受酰化程度、共色作用、组织基质以及加工或储存条件影响。在籽粒之外，几个植物部位含有相关的花青素谱。玉米芯中已鉴定出至少七种单个化合物，而苞叶、柱头和雄穗等组织显示出与籽粒相当甚至更多样化的谱系。这强化了非常规部位作为花青素和其他具有技术潜力酚类化合物替代储库的潜力。紫玉米的植物化学谱由解剖部位、基因型、颜色、酰化程度和环境条件之间的相互作用决定。在籽粒内，果皮和糊粉层是重要的花青素储库，而玉米芯、苞叶、柱头和雄穗扩展了可回收化合物的范围。酰化形式的优势可能有助于提高色素稳定性；然而，研究间比较仍受限于植物材料、样品制备、提取方法、分析技术和定量标准的差异。因此，方法学标准化对于比较植物化学谱、解读组成变异性以及指导这些基质的技术用途至关重要。

**5. 花青素的封装、稳定化和生物可及性**
稳定紫玉米花青素对于其作为功能性色素和生物活性成分的使用至关重要。这些化合物对pH、温度、氧和光敏感，这些因素加速了降解途径，如黄烊盐环开环、查尔酮形成、糖苷键水解以及酚类降解产物的生成。这种敏感性限制了它们直接整合到经历严苛加工或长期储存的食品中，以及它们在消化过程中的稳定性和生物可及性。封装旨在保护花青素、稳定其化学微环境并调节其在胃肠道转运中的释放。如图2所示，其性能取决于色素来源、壁材、花青素-基质相互作用、稳定化机制以及封装系统的架构。近期壁材、加工参数、封装效率和稳定性方面的进展总结于表3。壁材通过依赖其化学组成和超分子结构的机制稳定花青素。多糖和蛋白质可以形成玻璃态基质、凝胶网络或复合物，减少分子流动性并限制与氧、光、水或酶的接触。在分子水平上，色素保留可能由花青素羟基与生物聚合物羟基、羧基或氨基之间的氢键介导，以及pH依赖的静电相互作用和与芳香环的疏水相互作用。这些相互作用有助于解释多糖-蛋白质系统（结合物理屏障效应、分子保留和界面相容性）的改进性能。在封装技术中，喷雾干燥因其低成本、可扩展性和高效率（优化条件下接近98%）而占主导地位。然而，其性能取决于入口温度、芯材/壁材比、封装剂组成和最终粉末水分，这些变量影响色素保留、吸湿性、流动性和储存稳定性。反溶剂沉淀、纳米沉淀和静电挤扩张了可用替代方案，当需要更精细控制颗粒尺寸、基质架构或花青素释放时，尽管它们可能显示出比喷雾干燥更低的效率。封装的技术相关性在储存、暴露于降解条件以及整合到食品相关模型基质中时变得明显。在模型系统中，使用阿拉伯胶或麦芽糊精/阿拉伯胶混合物生产的喷雾干燥微胶囊在储存期间对紫外-可见光、pH变化、温度和湿度显示出更大的色度稳定性。这种保护也在咀嚼片剂作为模型应用系统中进行了评估。Deng等人 (2023)整合了麦芽糊精封装的紫玉米花青素，在Ca²⁺、维生素C和Fe²⁺存在下储存五天期间观察到更高的色素保留和更低的色度变化。特别地，MD-PCA系统对维生素C和Fe²⁺显示出更好的保护，保留值分别为92.20%和87.75%，相比未封装系统和其他壁材组合。该行为归因于麦芽糊精的屏障效应，减少了花青素、促氧化剂和其他基质成分之间的相互作用。因此，封装不仅增加封装效率，还可以减少花青素降解并在食品应用系统中保留色度性质。在胃肠道水平上，封装部分保护花青素在胃相期间，并可能促进其在肠相中的释放，增加可生物利用的部分。该功能是相关的，因为花青素在酸性胃条件下相对稳定（黄烊盐形式占主导），但在肠相的较高pH条件下更容易发生结构转变和降解。Dai等人 (2022)观察到壳聚糖-果胶复合物改善了胃肠道稳定性和体外α-葡萄糖苷酶抑制，将IC₅₀从1.221降低至0.45 mg/mL，并将模拟肠保留从13.09%增加到25.18%。该行为归因于静电相互作用、氢键和花青素与生物聚合物之间的疏水相互作用。互补地，海藻酸盐珠、水凝胶和冷冻干燥的多糖基系统显示出持续释放或更高的矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、天竺葵素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷的生物可及性，在模拟消化后从低于10%的值增加到56-75%的范围。由于该证据主要来自体外模型，外推到真实食品、体内生物利用度或生理效应需谨慎。除了封装，基于与蛋白质、多糖和共色素的直接相互作用的稳定化策略也已被探索。乳清和大豆蛋白可以通过与花青素的非共价相互作用（包括氢键和疏水相互作用）改善对热处理、光和酸性pH的稳定性。与酚类化合物的共色作用提供了另一种稳定化途径，通过π-π堆积、非共价复合和部分保护发色团免受水合或结构转变。特别地，白藜芦醇显示出增色效应和与矢车菊素形成非共价复合物的能力，增加了热稳定性和在模拟生理条件下的稳定性（pH 7.4; 37°C）。这些机制可以指导设计更有效的稳定化基质和封装系统，尽管其性能必须在真实食品基质中验证。封装和稳定化策略应使用整合标准进行评估，包括花青素保留、色度稳定性、色素负载量、胃肠道行为、与食品基质的相容性、可扩展性和成本。尽管进展相关，但模型系统或模拟消化的研究仍占主导；因此，在真实食品中在代表性加工和储存条件下的验证对于将这些技术转移到工业规模仍然至关重要。

**6. 功能证据和健康潜力**
从功能视角看，紫玉米花青素已被研究其潜在抗氧化、抗炎、肝保护、神经保护、糖脂调节和微生物群调节活性。可用证据包括酶学测定、细胞模型、动物研究以及仍有限的临床干预，选定研究总结于表4。在这些模型中，几种机制似乎反复出现，包括减轻氧化应激、抑制NF-κB相关炎症信号、调节脂质和葡萄糖代谢、调节细胞凋亡或自噬以及与肠道微生物群相互作用。然而，关于其在人类中治疗功效的稳健结论尚无法建立，原因是提取物和递送系统的异质性、植物部位之间的组成变异、剂量和干预时间的差异、实验模型的多样性以及有限的对照临床研究。此外，在许多情况下，测试的浓度或剂量难以转化为现实膳食摄入，且生物可及性或生物利用度并非总是与观察到的生物反应相关联。因此，报告的效果应视为潜在功能证据，而非确凿的临床益处。

**6.1 糖脂调节和肝代谢保护**
紫玉米花青素已作为纯化合物和花青素富集提取物被评估其可能在糖脂和肝代谢调节中的作用。在酶学测定中，来自籽粒、面粉和其他部位的提取物抑制了α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和胰脂肪酶，但抑制幅度因植物部位、花青素谱、其他酚类化合物存在和消化稳定性而异。Ranilla等人 (2019)观察到成熟籽粒的自由酚类部分抑制了α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和胰脂肪酶，脂肪酶抑制在12.5 mg时达到92.16%。类似地，Ursu等人 (2023)报道了紫玉米面粉提取物对这些酶的抑制，而Ferron等人 (2020)观察到对α-葡萄糖苷酶的完全抑制但对α-淀粉酶无相关抑制，低血糖和抗糖化活性在模拟胃肠道消化后显著下降。这表明生物活性不能仅从总花青素含量推断；消化稳定性和与基质的相互作用也是决定性的。细胞模型通过提示对葡萄糖吸收、胰岛素分泌、脂肪生成、炎症和胰岛素敏感性的影响扩展了这一证据。水相果皮提取物减少了脂肪生成、脂质积累、氧化应激和肠道葡萄糖转运，同时调节了与GLUT4、IRS相关的通路。在肝代谢水平上，从紫玉米芯中分离的芍药素-3-O-葡萄糖苷减少了游离脂肪酸暴露的L02细胞中的甘油三酯积累、氧化应激和炎症信号，机制与线粒体功能、溶酶体自噬、PPARα和β-氧化相关。在动物模型中，紫玉米花青素减轻了高脂饮食诱导的代谢改变和CCl₄诱导的肝损伤，主要通过调节氧化应激、脂质代谢、细胞凋亡和肠道微生物群。这些发现支持了相关的肝代谢潜力，但它们仍不允许定义适用于食品或营养品的等效功能剂量或使用条件。

**6.2 炎症调节**
与紫玉米花青素相关的炎症调节已在晚期糖化、代谢炎症、组织增殖、神经炎症、肺部炎症和炎症性肠病模型中评估。在体外系统中，从紫玉米籽粒获得的花青素抑制了牛血清白蛋白-果糖和牛血清白蛋白-甲基乙二醛模型中的非酶糖化，减少了晚期糖化终产物（advanced glycation end products, AGEs）的形成。在糖尿病相关软骨模型中，紫玉米花青素和原儿茶酸减弱了AGE介导的炎症反应并减少了与软骨降解相关的标志物。这些研究将抗糖化活性与炎症调节联系起来，尤其是在糖化、氧化应激和组织损伤密切相关的代谢条件下。其他临床前模型指向更广泛的抗炎作用。在良性前列腺增生模型中，富含矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的玉米