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甜菜素 (英语:betalain)是一类红色和黄色酪氨酸衍生色素,存在于石竹目植物中,可替代花青素色素。 甜菜素也存在于一些高阶真菌中[1]。 它们在花瓣中最常见,但也可能为包含它们的植物的果实、叶子、茎和根着色。 它们包括色素,例如在甜菜中发现的色素。
“甜菜素(betalain)”这个名字来自普通甜菜 (Beta vulgaris) 的拉丁文名称,甜菜素最初就是从中提取出来的。 甜菜、九重葛属、苋属、和许多仙人掌的深红色是由甜菜素的存在引起的[2]。 红色到紫色的特殊色调是与众不同的,不同于大多数植物中发现的花青素色素。
有两类甜菜素[3]:
甜菜素在植物中的生理功能尚不确定,但有一些证据表明它们可能具有杀真菌特性[4]。 此外,已在荧光花中发现了甜菜素,尽管它们在这些植物中的作用也不确定[5]。
1960年,Tom Mabry 博士在苏黎世大学首次分离出甜菜素(甜菜花青素)并发现了其化学结构[6]。 人们曾认为甜菜素与花青素有关,花青素是大多数植物中发现的微红色素。 甜菜素和花青素都是在植物细胞液泡中发现的水溶性色素。 然而,甜菜素在结构和化学上不同于花青素,并且从未在同一植物中同时发现两者[7][8]。 例如,甜菜素含有氮,而花青素则不含氮[2]。
现在已知甜菜素是由酪氨酸合成的芳香族吲哚衍生物。 它们在化学上与花青素无关,甚至不是类黄酮[9]。 每个甜菜素都是糖苷,由糖和有色部分组成。 光促进了它们的合成[3]。
研究最多的甜菜素是甜菜根红素(Betanin),也称为'甜菜根红',因为它可能是从红甜菜根中提取的。 甜菜根红素是一种糖苷,水解成葡萄糖和betanidin[2]。 用作食用色素,颜色对pH酸碱度敏感。 已知存在于甜菜中的其他甜菜素是isobetanin、probetanin、和neobetanin。介电微波加热会影响甜菜根红素和籼稻黄质(源自脯氨酸的甜菜黄素 )的颜色和抗氧化能力[10]。 据报导,添加 TFE(2,2,2-三氟乙醇)可提高某些甜菜素在水溶液中的水解稳定性[11]。 此外,甜菜根红素-铕 (III) 复合物已被用于检测细菌孢子中的吡啶二羧酸钙,包括炭疽杆菌和蜡样芽孢杆菌[12]。
其他重要的甜菜花青素是从苋属植物中分离出来的苋菜碱(amaranthine)和异苋菜碱(isoamaranthine)。
从红甜菜中提取的甜菜根红素[13]被用作半合成人工香豆素甜菜素的起始原料。 甜菜根红素水解为甜菜氨酸,然后与 7-amino-4-methylcoumarin 偶联。 由此产生的甜菜红素被用作荧光探针,用于疟原虫感染的红细胞的活细胞成像[14] 。
甜菜素仅存在于石竹目和一些担子菌门(蘑菇)中[15], 例如湿伞属(蜡帽)[16] 它们在植物中出现的地方,有时会与花黄素(黄色至橙色黄酮类化合物)共存,但在植物物种中不会与花青素共存[17]。
在开花植物石竹目中,大多数成员产生甜菜素而缺乏花青素。 在石竹目的所有科中,只有石竹科(康乃馨科)和粟米草科产生花青素而不是甜菜素[15]。 甜菜素在植物中的有限分布是石竹目的一种共有衍征现象,尽管它们的生产已经在两个科中消失了。
甜菜根红素(Betanin)在商业上用作天然食用色素。 它会导致某些无法分解的人出现甜菜尿(Beeturia, 红色尿液)和红色粪便。 自从通过体外In vitro方法将甜菜素鉴定为抗氧化剂[18], 可以防止低密度脂蛋白氧化[19] 以来,食品工业对甜菜素的兴趣不断增长。
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