全 文 ：牡丹花的成分及应用研究进展
高亚辉 1，张少文 *1，张淑霞 2，陈复生 3，万 珊 1
（1. 洛阳理工学院 环境工程与化学系，河南 洛阳 471023；
2. 洛阳出入境检验检疫局，河南 洛阳 471003；
3. 河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450052）
摘要：分析了牡丹花的各种化学成分及花色素的提取、性能及应用，阐述了牡丹花的营养保健作
用、抗氧化性和对 DNA氧化损伤的保护作用，指出了研究应用中存在的问题，提出了今后的研究
方向.
关键词：牡丹花；成分；花色苷；抗氧化性
中图分类号：TS201.2 文献标志码：A DOI：CNKI:41-1378/N.20111220.1501.019
0 前言
牡丹素有“花中之王，国色天香”的美誉，象征
着富贵吉祥，历来为世人所珍爱. 广泛分布于河南
洛阳、山东荷泽、安徽铜陵、陕西汉中、河北柏山、
四川、甘肃、浙江等地. 据统计，我国牡丹的种植面
积已达 2 万 hm2[1]. 目前，牡丹花除作为重要的观赏
花卉之外，主要利用其根皮（即丹皮）作为中药材，
由于受到花期和气候条件的限制，导致花开时经贸、
旅游活动繁荣，花落时惨淡经营的不良局面，且受
制于深加工技术落后，每年有大量的牡丹花白白地
浪费掉. 近年来，为了改变这种现象，许多专家学
者先后对牡丹花的成分和应用性展开了全方位的
研究，以期对牡丹花进行深度的开发利用，笔者对
该方面进行了综合分析，为开发利用牡丹花，提高
经济附加值提供了依据.
1 牡丹花的化学成分
1.1 挥发油成分
牡丹花挥发油已鉴定出49 种成分[2]，主要是含
有天然香味物质，如香茅醇、香叶醇、芳樟醇等；同
时还含有丰富的帖烯及烃类化合物，如十四烷酸、
十六酸、3，7- 二甲基 - 2，6 - 辛二烯 - 1- 醇，
3，3- 二甲基 - 双环[2，2，1]- 庚烷 - 2- 酮等.周海
梅等[3]用固相微萃取装置（SPME）顶空提取牡丹花
的挥发性成分，通过分析 10 个品种的牡丹花，共检
测出34 种化学成分，其中多数是烷烃，且所含烷烃
种类基本相同，但不同品种所含的天然香味物质如
香茅醇、烯类、酯类等不同，导致其香味各异.这些
天然化合物在食品、饮料及日用化工产品中可作为
纯天然添加剂加以利用.
1.2 营养成分
通过牡丹花瓣中脂肪酸组成的定性和定量测
定以及不同时期花瓣中脂肪酸组分和含量变化的
研究表明[4]：花瓣中含有多种重要的高级脂肪酸，
主要以棕榈酸（C16∶0）、亚油酸（C18∶2）和亚麻酸
（C18∶3）为主.不饱和脂肪酸具有降低血脂，防止动
脉硬化的功效，如亚油酸是人体必需脂肪酸，在人
体内可以转变为花生四烯酸，对于合成磷脂，形成
细胞结构，维持一切组织的正常功能，以及合成前
列腺素，都是必要的. 亚麻酸是人体重要的营养素,
具有抑制肿瘤转移、降低冠心病发病率、提高免疫
力等功效.刘建华等[5]对牡丹花中的蛋白质、脂肪、
氨基酸、矿物质元素和维生素等营养成分进行分
析测定，并与脱水蕨菜和脱水白菜的营养成分进行
比较. 结果显示:蛋白质、K、Ca、Mg、P、Se 等元素及
VB1、VB2和类胡萝卜素等含量较高，是一种较好的
收稿日期：2011-07-24
基金项目：国家自然基金项目 (20976037); 国家教育部科学技术重点
资助项目（205094）；河南省杰出人才创新基金项目（05210005000）
作者简介：高亚辉（1978-），女，河南平顶山人，讲师，研究方向为化工
与食品资源的开发与利用.
* 通信作者
河南工业大学学报（自然科学版）
Journal of Henan University of Technology（Natural Science Edition）
第 32 卷第 6 期
2011 年 12 月
Vol.32，No.6
Dec.2011
文章编号：1673-2383（2011）06-0093-04
网络出版网址：http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.019.html
网络出版时间：2011-12-20 03:01:44PM
DOI:10.16433/j.cnki.issn1673-2383.2011.06.007
第32卷河南工业大学学报（自然科学版）
天然营养保健资源. 史国安等[6]选 5 个牡丹花品
种，采用紫外分光光度计、荧光分光光度计、氨基
酸自动分析仪和原子吸收分光光度计，测定了牡丹
花中多酚类物质、维生素、氨基酸和10 种矿物元素
的含量. 结果表明：5 个牡丹品种花瓣中含有丰富
的多酚类物质、维生素、蛋白质和矿物质；所含氨
基酸种类齐全，必需氨基酸和呈味氨基酸含量较高.
用原子吸收光谱法测得牡丹花中主要含 6 种金属
元素[7]：铜、铁、锌、锰、钴、镍，其含量分别为 54.53、
19.16、29.98、3.71、1.15、0.25μg/g，这些是人体必
需的微量元素. 因此，从营养保健角度分析，牡丹花
瓣具有较高的营养价值，是可利用的食疗资源.
2 牡丹花色素
2.1 牡丹花色素提取工艺
目前国内从牡丹花中提取色素的生产工艺主
要有溶剂萃取法、超临界流体萃取法和酶法提取等.
在实验室中超声波辅助萃取法、微波辅助萃取法也
得到较好的应用.吴龙奇等[8]研究了牡丹花红色素
提取过程的乙醇体积分数、盐酸体积分数、温度和
浸取时间等操作条件的影响.结果显示，牡丹花红
色素的合适浸取剂为 1％ HCl-C2H5OH 溶液，浸取温
度50℃，浸取3 h. 该方法的不足之处在于成本高，
提取速度慢. 朱文学等[9-10]和刘耀玺等[11]改进了提
取方法及工艺，将牡丹花、水和甲醇在不锈钢容器
内加热后，经框板过滤机过滤，滤液置回收塔内加
温回收甲醇至膏状，放干燥箱内烘干至水含量适中
时取出，即为牡丹花色素.
2.2 牡丹花色苷结构及降解动力学
牡丹花色素属于类黄酮化合物，主要有花色苷、
黄酮和黄酮醇等. 花色苷（anthocyanin）是花色素
（anthocyanidin）与糖以糖苷键结合而成的一类化合
物，存在于植物的花、果实和叶中，使其呈现由红、
紫红到蓝等不同颜色. 王晓[12-13]利用高速逆流色谱
结合柱色谱分离纯化牡丹花的化学成分，检测出 9
种化合物：芹菜素 -7-O-β D- 芦丁糖苷、木樨草
素 -7-O-β D- 葡萄糖苷、芹菜素 -7-O-β D- 葡
萄糖苷、山奈酚 -7-O-β D- 葡萄糖苷、山奈酚、芹
菜素、木樨草素、苯甲酸、没食子酸. 樊金玲等[14-15]
利用高效液相色谱与二极管阵列检测器和电喷雾
电离质谱联用技术研究了牡丹花中的花色苷类化
合物，分离检测了 5 种花色苷，结合紫外吸收光谱
和质谱信息分别鉴定为：矢车菊 -3，5-O- 二葡萄
糖苷、矢车菊 -3-O- 葡萄糖苷、芍药-3，5-O- 二葡
萄糖苷、芍药 -3-O- 葡萄糖苷和天竺葵 -3，5-O-
二葡萄糖苷. 王亮生等[16-18]的研究表明牡丹花中含
有 6 种花色苷（见表 1）. 其基本结构式为 3，5，7－
三羟基－2－苯基苯并吡喃（见图 1）. 牡丹中所含
花色苷种类和含量的多少也与牡丹五彩缤纷的颜
色有很大的关系，这有待于进一步深入研究.
表 1 牡丹花色苷元类型
图 1 牡丹花中花色苷基本结构式
樊金玲等[14-15]对牡丹花色苷的热稳定性和降
解动力学进行了研究.结果表明，牡丹花色苷的热
降解符合一级反应动力学模型. 在 70～90℃条件
下，当 pH 值为 2.6、3.0、3.6、4.0、4.6 时，牡丹花色
苷的半衰期分别为 27.0～7.9、32.1～8.5、27.9～8.9、
35.9～ .4、27.3～10.7 h. 提高温度，花色苷降解反
应速率增大；降解反应速率常数与温度的关系符合
Arrhenius公式，反应活化能为48.4～69.4 kJ/mol. 牡
丹花色苷单体的降解速率依次为：矢车菊 -3-O-
二葡萄糖 > 芍药 -3-O- 葡萄糖苷 > 矢车菊 -3，
5-O- 二葡萄糖苷 > 芍药 -3，5-O - 二葡萄糖苷.牡
丹花色苷降解生成褐色物质，褐变指数随加热时间
的延长、加热温度的升高、pH 值的增大而增大. 这
为牡丹花的工业化应用提供了理论上的依据.
2.3 牡丹花色素的性能及应用
牡丹红色素易溶于水和酒精，难溶于石油醚和
乙醚，颜色随pH值变化而变化. 在酸性条件下该色
素对光、热有很好的稳定性，牡丹花色素在低于
60℃情况下比较稳定. 在酸性和中性条件下最大
吸收波长为526.5 nm，不同溶剂的酸性色素溶液的
最大吸收波长有微小的波动，但在花青素特征峰变
动范围之内，因此可以确定牡丹花色素为花青素类
色素. 但其耐氧化性和还原性较差，Zn2+、Mg2+、Fe2+、
K+、Cu2+、Ca2+等金属离子对牡丹花红色素的稳定性
花色苷元 R1 R2
天竺葵-3,5-O-二葡萄糖苷
天竺葵-3-O-葡萄糖苷
矢车菊-3,5-O-二葡萄糖苷
矢车菊-3-O-葡萄糖苷
芍药-3,5-O-二葡萄糖苷
芍药-3-O-葡萄糖苷
H
H
OH
OH
OCH3
OCH3
葡萄糖
H
葡萄糖
H
葡萄糖
H
94
第6期
影响不大，但 Sn2+、Fe3+离子可使色素溶液变色，影
响稳定性[10].
胡少刚等[19]将黄色牡丹花天然植物染料用于
羊毛织物的染色，结果表明，牡丹花黄色染料染色
后羊毛织物的耐水洗、耐摩擦、耐汗渍和耐水色牢
度均能达到 GB 3 级以上，唯日晒牢度稍差，仅 2～
3 级. 以明矾为媒染剂时牡丹花黄色染料对羊毛织
物的最佳染色工艺条件:明矾用量7％（o.w.f），染料用
量4％（o.w.f），染色温度 100℃，染色 45 min（预媒
染温度 60℃，媒染 30 min，染浴 pH 4，浴比 1∶20），
得到了色泽鲜艳的黄色羊毛织物. 肖海芳等[20]以牡
丹品种洛阳红为原料，从中提取牡丹花红色素，并
将其应用于果冻中. 通过试验确定果冻的最佳配
方为：0.6 g 果冻粉，17 g 白砂糖，26 mg 牡丹花红
色素，0.4 g柠檬酸，0.1 mL草莓香精.
2.4 牡丹花色素抗氧化性
细胞中的氧在转变成水之前，会产生许多活性
氧（ROS）. 正常情况下，生物体内活性氧的生成与
清除处于动态平衡状态，当各种因素打破这一平衡
而致活性氧浓度超过生理限度时，多余的氧自由
基就会致使组织损伤，乃至诱发各种疾病和促使机
体衰老.而各种抗氧化物质，可以将多余的活性氧
自由基清除掉，从而保护细胞、组织免遭氧化伤害.
牡丹花色素抗氧化性目前证实的主要表现在抗炎
活性方面. 在牡丹花色苷中，矢车菊色素 -3，5-O -
二葡糖苷（Cy3G5G）和天竺葵色素 -3，5-O - 二葡
糖苷（Pg3G5G）具有通过抑制 MAPK 途径中 COX－
2 的表达阻止炎症的发生. 史国安等[6]研究了牡丹
花中分离的花色苷和它的糖苷配基矢车菊色素的
抗炎作用，结果表明矢车菊色素的抗炎活性强于
阿斯匹林.
3 牡丹花对·OH 引起的 DNA 氧化
损伤的保护作用
牡丹花提取物对 O2-.、·OH、H2O2等活性氧自由
基均有清除作用，Cu2+-Phen-H2O2 Vit.C-DNA 化学
发光体系研究表明：牡丹花提取物对·OH 引起
的 DNA 氧化损伤有保护作用，O2-.、·OH、H2O2发光
抑制率50%的质量浓度（IC50）分别为199.00、193.18、
50.85μg/mL[12]. 郭香凤等[21]将牡丹花水提液加入
O2-.和·OH 的产生及检测系统中，结果表明：5种颜
色的牡丹花水提液对 O2-.和·OH 有显著清除作用，
对 O2-.的清除活性强于对·OH 的清除作用. 其中红
色牡丹花水提液清除氧自由基活性优于浅色牡丹
花. 因此牡丹花可成为一种新型的体内自由基清
除物质，清除活性氧自由基的性能也和药用相关.
4 牡丹花其他方面的研究
在牡丹花红色素理化性质研究的基础上，朱文
学等[22]对品种为‘洛阳红’的牡丹花在干燥过程和
干花自然存放过程色变的机理作了探讨. 研究发
现，牡丹花干燥过程中细胞内水分去除引起的 pH值
变化和细胞内酶的作用是导致牡丹花干燥过程花
瓣变色的 2 个决定性因素. 在牡丹干花自然存放
过程中引起花材色变的主要因素是紫外线和氧气.
张圣旺等[23]研究了牡丹花衰老过程中的生理、生化
变化，结果表明，牡丹花从开放到凋谢期间，花瓣
和叶片的可溶性蛋白质含量前期增加，后期下降，
细胞质膜透性、丙二醛（MDA）、超氧阴离子（O2-.）
产生量随花瓣的衰老逐渐增加，超氧物歧化酶
（SOD）活性逐渐降低，花瓣的变幅大于叶片. 这与
形态观察到的花瓣的衰老比叶片明显的现象一致.
相关分析表明：花瓣可溶性蛋白质含量、质膜透性、
MDA 含量、SOD 酶活性和超氧阴离子自由基之间
呈显著相关关系；而叶片则不然，衰老末期可溶性
蛋白质含量与游离氨基酸总量之间没有相关性，
这与养分耗尽有关. 因此认为牡丹花衰老是多因
素综合调控而导致细胞编程性死亡的结果.
5 存在的问题及研究方向
牡丹中含有多种有用成分，其中黄酮类、多酚
类化合物是牡丹花主要的活性成分，而花色苷有较
强的抗氧化活性，具备抗肿瘤活性，它可以通过抑
制肿瘤细胞的增殖、转移和诱导癌细胞的凋亡实现
抗癌作用. 因此，对牡丹花色素抗氧化性的医学应
用价值值得期待，前景广阔. 此外，牡丹花在营养
保健、防治心血管疾病、抗癌、抗动脉粥样硬化、延
缓衰老等方面具有较大的开发利用价值. 但牡丹
花色素中大部分色素对光、热、氧、金属等敏感，稳
定性稍弱；多数牡丹花色素染着力较差，染着不易
均匀，应用时专用性较强，范围较窄.
今后的研究重点，一是深入开展药理学研究，
确定活性药用部分的成分与结构，建立品质评价和
特征活性先导化合物寻找技术路线，组配科学合理
的复合制剂，探讨疗效、药理和成分 3 者的量效关
系，开辟民间药物研究应用的新途径；二是牡丹花
色素的研究主要集中在合成工艺、生产技术和可替
代的色素资源，加强牡丹花色素稳定性和使用过程
中色素稳定化技术的研究.
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［22］
［23］
（下转第75页）
96
第6期
DETERMINATION OF COPPER, ZINC, IRON, CALCIUM AND MAGNESIUM IN
ECOLOGICAL PUERARIA LOBATA OHWI MILK
ZHANG Wen-jing， LIU Jie， HAN Ping， HUANG Run-ping， WANG Qi
（College of Public Health， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China）
Abstract：In order to determine the content of minerals and discuss the nutritive value of ecological Pueraria
lobata Ohwi milk, the paper determined the content of copper, zinc, iron, calcium and magnesium in a milk
sample of a test group (fed with Pueraria lobata Ohwi for four weeks) and in a control milk sample of a control
group (produced by cows not fed with Pueraria lobata Ohwi) by flame atomic absorption spectrophotometry
(FAAS) using HNO3 and HClO4 to digest the samples, and also analyzed the determination results by F test, SNK
method and LSD-t test. The determination results of the test group and the control group showed that the
differences in copper content, zinc content and calcium content had no statistical significance (F=2.702, P>0.05),
（F=1.684, P>0.05）and （F=2.253, P>0.05）; the iron content of the test group (fed with Pueraria lobata Ohwi for
one week, two weeks and three weeks) was higher than that of the control group, and the difference in the iron
content had statistical significance （F=9.369, P<0.05）; and the magnesium content in the test group (fed with
Pueraria lobata Ohwi for one week, two weeks and four weeks) was higher than that of the control group, and
the difference had statistical significance （F=4.142, P<0.05）. Therefore, the copper content, the zinc content and
the calcium content in the ecological Pueraria lobata Ohwi milk had no significant difference from the common
milk, but the ecological Pueraria lobata Ohwi milk was rich in iron and magnesium contents.
Key words： ecological Pueraria lobata Ohwi milk；flame atomic absorption spectrometry；mineral element；
ecological transformation
（上接第96页）
RESEARCH PROGRESS ON COMPOSITION AND APPLICATION OF PEONY
GAO Ya-hui1, ZHANG Shao-wen1, ZHANG Shu-xia2, WAN Shan1
（1． Department of Environmental Engineering and Chemistry, Luoyang Institute of Science and Technology,
Luoyang 471023, China；
2. Luoyang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Luoyang 471003, China；
3. School of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450052, China）
Abstract：The paper comprehensively analyzed various chemical components and the extraction, the property and
the application of anthocyanidin of peony, and described the nutrition and healthy action, the antioxidant activity,
and the protection effect for DNA oxidative damage. Finally, the paper pointed out the problems existing in the
study and application, and proposed the future research direction.
Key words：peony； composition； anthocyanins； antioxidant activity
张文静，等：生态葛根奶中铜、锌、铁、钙、镁含量测定 75