全 文 ：书山 东 化 工
收稿日期:2014 － 10 － 31
作者简介:韩 敏(1981—)，女，陕西西安人，实验师，硕士，主要从事天然产物的改性研究。
苦苣菜护绿机理的研究进展
韩 敏
(西安文理学院，化学与化学工程学院，陕西 西安 710065)
摘要:综述了绿色苦苣菜护绿机理的研究进展，介绍了绿色苦苣菜的呈色机理、加工过程中绿色的损失机理和降解途径，为苦苣菜
的进一步开发和应用奠定基础。
关键词:苦苣菜;护绿;机理
中图分类号:TQ911 文献标识码:A 文章编号:1008 － 021X(2015)02 － 0046 － 03
Development of Sonchus Oleraceus L Green Protection Mechanism
Han Min
(School of chemistry and chemical engineering，Xi＇an University ，Xi＇an 710065，China)
Abstract:Green Sonchus oleraceus L is reviewed in this paper the research progress of green protection mechanism，
introduces the colouration mechanism of Sonchus oleraceus L，Mechanisms of green loss during processing and degradation
pathways，and points out the status as Sonchus oleraceus L of its product development laying a foundation for further
development and application．
Key words:sonchus oleraceus L;color protection;mechanism
苦苣菜(Sonchus oleraceus L．)亦称苦麻菜、滇苦菜、牛舌
头、山鹅仔菜、山黄莲等。与其同属菊科的近缘植物还有苣
荬菜(Sonchus brachyotus)、苦苣(Cichorium endivia)、欧洲苦
苣(Cichorium intybus)和苦荬菜(Ixeris denticulata)等［1］。它
们均为菊科苦苣菜属草本植物，是一类民间初春采食历史久
远的野菜［2］。
苦苣菜是一种可食用的绿色山野菜，味道极其独特，营
养价值也高。叶片中的氨基酸种类齐全、含量高，且蛋白质
中必需氨基酸的配比适当［3］。苦苣菜嫩叶中还含有人体所
需的多种维生素、糖类及一些矿物质元素［4］。
绿色是大自然中生命与活力的象征，是自然界中最丰
富、最亮丽又最柔和的色彩之一。绿色食物又是最天然、最
具有营养价值和最让人胃口大开的食品。而在绿色食物中
占有极为重要地位的当属苦苣菜了。但一些苦苣菜的生长
季节性较强，食用期较短，所以我们必须在其生长期内采摘
后加工贮藏。如果在加工和贮藏过程中不采取适当的保护
措施，外界环境会使苦苣菜的绿色变浅，褪去甚至变成褐色，
这样会大大降低加工产品的商用价值。因此，苦苣菜在贮藏
和加工中的护绿就成为苦苣菜加工过程中的首要问题和重
要问题。
1 叶绿素的概述
1． 1 叶绿素的化学结构
叶绿素在自然界中分布很广，是一类与光合作用有关的
最重要的色素。叶绿素实际存在于所有能营造光合作用的
生物体，包括绿色植物、原核的蓝绿藻和真核的藻类［5］。叶
绿素从光中吸收能量，然后能量被用来将二氧化碳转变为碳
水化合物。
早在 1818 年，Pellatier首先从植物中萃取得到一种绿色
色素并命名为叶绿素。1838 年 Berzelius 报道了有关叶绿素
的萃取方法。到了 1864 年 Stoke又发现叶绿素并非单体，而
是绿色色素的混合物。但直到 1906 年，色谱法的发明者
Tsvet才成功地从高等植物的叶绿体中分离出的叶绿素 A 和
B。随后在 1993 年德国化学家 Willstatter采用了当时最先进
的色层分离法来提取绿叶中的物质。经过 10 年的艰苦努
力，成功地阐明了叶绿素的结构，他因此荣获了 1915 年度的
诺贝尔化学奖。19 世纪初，俄国化学家、色层分析法创始人
M． C．茨韦特用吸附色层分析法证明高等植物叶子中的叶绿
素有两种成分。1960 年美国 Ｒ． B．伍德沃德在实验室合成了
叶绿素 A。至此，叶绿素的分子结构得到定论。
叶绿素分子是由两部分组成的:核心部分是一个卟啉环
(porphyrin ring)，其功能是光吸收;另一部分是一个很长的脂
肪烃侧链，称为叶绿醇(phytol)，叶绿素用这种侧链插入到类
囊体膜。与含铁的血红素不同的是，叶绿素卟啉环中含有一
个镁原子。叶绿素分子通过卟啉环中单键和双键的改变来
吸收可见光。在结构上，叶绿素 A和 B仅在吡咯环Ⅱ上的附
加基团上有差异:前者是甲基，后者是甲醛基。其结构如图 1
－ 1 所示。
·64· SHANDONG CHEMICAL INDUSTＲY 2015 年第 44 卷
第 2 期
图 1 叶绿素的结构式
1． 2 叶绿素的理化性质
高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素 A 和叶绿素
B两种。它们不溶于水，而溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙
醚和氯仿等。叶绿素 A 分子式:C55H72 O5N4Mg;叶绿素 B 分
子式:C55H70O6N4Mg。相对分子质量分别为 893 和 907，其中
叶绿素 A 的熔点为 150 ～ 153℃，叶绿素 B 的熔点为 183 ～
185 ℃。在颜色上，叶绿素 A 呈蓝绿色，而叶绿素 B 呈黄绿
色。
叶绿素很不稳定，光、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分
解［6］。酸性条件下，叶绿素分子很容易失去卟啉环中的镁成
为去镁叶绿素。按化学性质来说，叶绿素是叶绿酸的酯，能
发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸，其中一个羧基被甲醇所酯
化，另一个被叶醇所酯化。叶绿素溶液能进行部分类似光合
作用的反应，在光下使某些化合物氧化或还原。人工制备的
叶绿素膜在光下能产生光电位和光电流，也能催化某些氧化
还原反应。叶绿素还具有造血、提供维生素、解毒、抗病等多
种用途［7］。
2 苦苣菜的绿色呈色机理
苦苣菜的绿色主要来源是叶绿素。叶绿素是植物进行
光合作用的主要色素，是一类含脂的色素家族，存在于植物
细胞叶绿体的类囊体膜中［8］。叶绿素吸收大部分的红光和
紫光但反射绿光，所以叶绿素呈现绿色，它在光合作用的光
吸收中起核心作用。
苦苣菜的呈色是叶绿素和类胡萝卜素呈色的综合体现。
苦苣菜的最终颜色状态取决于绿色的叶绿素和黄色的类胡
萝卜色素的比例。并且苦苣菜中不同色素的含量与植物的
类别、生育期、生长时间的长短、生长坏境等许多因素有
关［9］。一般地说，在苦苣菜的叶子中当叶绿素与类胡萝卜色
素的分子比例为 3:1，叶绿素 A与叶绿素 B 的分子比例也为
3:1，叶黄色素与胡萝卜色素的分子比例为 2:1，并且叶绿素
所含的数量占绝大部分时，苦苣菜才呈现绿色。但在苦苣菜
生长过程中，诸多生长条件影响叶绿素的生物合成，比如光
照、温度(影响酶的活性)、矿物质、水分等。当生长条件不适
宜时，叶绿素的生物合成会因此减少，降解也会加速，而相反
类胡萝卜色素却相当稳定，所以有黄化现象的产生［10］。
在鲜嫩和半成品的苦苣菜的贮藏过程中，如包装中的光照减
弱、温度变化和乙烯含量上升都可引起苦苣菜组织和细胞的
衰老，从而使得叶绿素所含的数量降低，使苦苣菜绿色变浅，
褪去甚至变黄，失去原有的新鲜感［11］。
3 苦苣菜在加工过程中绿色损失的机理
3． 1 叶绿素的降解机理
在苦苣菜的加工过程中，导致其绿色损失的根本原因是
叶绿素的降解［12］。目前研究者对叶绿素降解在正常衰老过
程中的生理机制有许多看法［13］。以苦苣菜细胞为例，首先
认为叶绿素附着在叶绿体的类囊体膜中并通过非共价键与
脂蛋白结合在一起，脂蛋白能够保护叶绿素免受其体内存在
的有机酸(如醋酸、吡咯烷酮羧酸)的破坏［14 － 15］。但在苦苣
菜的加工过程中膜解体启动因子(如乙烯)会使类囊体膜破
裂，这样一来自由基就很容易攻击脂蛋白，引起脂蛋白构像
变化并且使其被分解，从而使和脂蛋白结合在一起的叶绿素
降解。但究竟是脂蛋白分解引起叶绿素的降解进而引起类
囊体膜破裂还是类囊体膜破裂引起脂蛋白分解进而引起叶
绿素的降解，研究者们还没有得出结论。
其次，在类囊体破裂过程中，存在于质体小球中的质体
醌(PQ)浓度下降也会引起叶绿素的降解。PQ 在非循环电
子运输网中是一种相当重要的化合物，在植物体生理过程中
起着在基质和类囊体膜中运输氢离子的作用。在光合成过
程中，PQ从类囊体膜基质一侧结合两个氢离子反应生成
PQH2。如果 PQ的浓度逐渐下降，那么将导致进入类囊体通
道中的氢离子率逐渐下降，容易造成类囊体膜基质一侧的氢
离子浓度逐渐升高，这样就使得类囊体膜基质一侧 pH 值降
低，pH值降低就会激发脂蛋白质降解酶的活性，增加脂蛋白
质分解的速率，并有可能置换出镁离子，最终致使叶绿素的
降解。
再次，苦苣菜在加工过程中绿色损失的机理，还应该更
大程度地受到加工技术和加工条件的制约，但对此方面所涉
及到的问题还有待进一步研究［16］。
3． 2 叶绿素的降解途径
研究发现叶绿素的降解途径至少有 2 种，一种是叶绿素
在其内部的氧化酶作用下降解，一种是叶绿素在其外部的光
照下降解。这 2 种降解途径都必须在有氧气的环境中才能
使叶绿素分子内的吡咯环发生断裂而脱色降解，叶绿体在进
行光合作用时产生的活性氧也有可能破环叶绿素分子内的
吡咯环［17］。
针对苦苣菜的加工过程而言，叶绿素的降解则可能是由
于加工技术和加工条件造成组织细胞破坏而引起的，比如漂
烫、破碎、发酵、杀菌和 pH 值的降低等加工工艺引起组织细
胞中酶的和化学的反应，导致了脂蛋白质 －脂质膜的崩溃以
及叶绿素 －脂蛋白质复合体的释放，造成叶绿素的降解［18］。
由于苦苣菜品种和加工工艺的差异，在叶绿素的降解过程
中，中间产物、分解代谢产物和产率都有可能不同，进而会形
成各种不同颜色的加工产品。可是其降解途径基本上一致。
苦苣菜在加工过程中不可避免会产生大量的酸及其质
子，漂烫会使组织细胞中的酸性物质游离出来，叶绿素在内
·74·韩 敏:苦苣菜护绿机理的研究进展
山 东 化 工
部酶、酸以及外部加热、加酸等条件下，经去植醇、去镁和去
甲氧甲酰基等，生成焦去镁去植醇叶绿素，最后叶绿素分子
中的卟啉环在光照和氧气等条件下，降解成各种无色分
子［19］。以叶绿素 A 的降解途径为例，其降解途径大致可分
为五步，如图 2 所示。
图 2 叶绿素 A降解途径
所有降解过程都必须在有氧气的环境中进行，而且与蛋
白质分子保存及类囊体膜的分解代谢和抑制有关。苦苣菜
中叶绿素 A的五步降解途径如下所示:
① 叶绿素酸酯 A的生成:是由叶绿素 A 的叶绿醇链被
叶绿素酶切断而生成;
② 褐色的焦去镁叶绿素 A 的生成:是由氢离子取代镁
离子生成去镁叶绿素 A，在长时间高温条件下去镁叶绿素 A
脱去甲酯基而生成。
③ 去镁叶绿酸 A的生成:是由叶绿素酸酯 A 失去镁离
子和去镁叶绿素 a脱去叶绿醇基转化而成。
④ 去镁叶绿酸 A可能是在双氧酶的作用下转化成荧光
化合物(FCs);
⑤ 荧光化合物(FCs)转化成非荧光化合物(ＲPs)，双键
发生变位，引起了荧光的消失，最终生成物为无色分子。
目前研究人员运用放射性标记技术对叶绿素 A 的降解
产物进行了分析，认为非荧光化合物(ＲPs)为叶绿素 A 的最
终降解产物。叶绿素 B也是叶绿素主要组分之一，但目前研
究人员对其的降解途径还尚不清楚。
3． 3 酶促褐变机理
果蔬褐变是指水果和蔬菜加工及其制品在储藏过程中，
产生果蔬组织颜色变得灰暗或变成褐色的现象，褐色不仅影
响果蔬食品原有色泽，而且影响其风味和营养价值。在各种
各样苦苣菜食品的加工(脱水、冷藏、罐藏和软包装)中，产生
褐变的主要原因是由于植物细胞组织中邻二苯酚类化合物
经过酶的催化作用而生成棕褐色的邻醌类化合物，其中起关
键作用的主要酚类物质有多酚氧化酶和过氧化物酶［20］。
多酚氧化酶是一种广泛存在于植物体内含铜离子的膜
蛋白酶，也常称其为儿茶酚酶、儿茶酚氧化酶、酚酶和酪氨酸
酶，该酶对组织中的褐色素还有保护作用［21］。过氧化物酶
是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶，它能催化很多
反应，过氧化物酶是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的
酶。主要存在于细胞的过氧化物酶体中，以铁卟啉为辅基，
可催化过氧化氢氧化酚类和胺类的化合物。
近些年来，国内外研究学者对植物细胞组织的褐变进行
研究的结果表明，酶促褐变的发生需具备三个条件:即酶、底
物(酚类物质)和活性氧［22］。苦苣菜细胞组织中的酚类物质
作为呼吸传递物质，在酚 －醌之间保持着动态平衡，然而当
新鲜的蔬菜细胞组织被损伤时，氧气就会大量侵入，酚类物
质很快被氧化，平衡迅速受到破坏，进而发生醌的积累，醌再
进一步氧化聚合而成黑褐色的黑色素物质［23］。
3． 4 酶促褐变途径
现苦苣菜细胞组织中的儿茶酚为例分解褐变过程［24］:
① 儿茶酚在儿茶酚氧化酶的催化下与 O2 互相作用生
成过氧化儿茶酚，使空气中的氧分子活化;
② 水分子与过氧化儿茶酚反应，生成过氧化氢;
过氧化茶酚 + H2 →O H2O2 +有氧儿茶酚产物
③ 儿茶酚在过氧化酶催化下被过氧化氢中的氧氧化，
生成相对应的醌;
④ 邻苯醌自发与水反应生成 1，2，4 －苯三酚;
⑤ 1，2，4 －苯三酚与邻苯醌反应生成羟苯醌;
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第 2 期
⑥ 羟苯醌最后氧化聚合成黑褐色的黑色素物质。
4 展望
近几年，随着我国人民生活水平的不断提高和整个国
际市场对绿色保健食品的强烈需求，苦苣菜以其无污染，不
施用化肥、农药，有安全保障的“天然健康食品”备受国内外
消费者的青睐。但是当其被采收后在室温下贮存时很容易
衰老变黄。当其被加工成其它产品时，如果采取的加工技术
和加工工艺不当，那么加工出来的产品也会变黄［25］。所以
为了在贮存和加工过程中不影响产品的质量，并且能使得货
架期延长，我们就必须采取一些护绿措施。这样才能从根本
上解决苦苣菜在加工和销售中色泽劣化的问题。根据上文
所阐述的苦苣菜在加工过程中绿色损失机理，希望能给加工
过程提供一定的理论指导。
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(本文文献格式:韩 敏 ． 苦苣菜护绿机理的研究进展［J］．
山东化工，2015，44(2):46 － 49．)
·94·韩 敏:苦苣菜护绿机理的研究进展