豐年蟲卵殼色素的制備及穩(wěn)定性與體外抗氧化活性研究

許彥騰，張建新，何秋芬，文 歡（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

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豐年蟲卵殼色素的制備及穩(wěn)定性與體外抗氧化活性研究

許彥騰，張建新*，何秋芬，文 歡
（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

摘 要：利用超聲波輔助乙醇溶液提取豐年蟲卵殼色素，采用紅外光譜對色素結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步鑒定，通過紫外-可見掃描光譜分別研究光照、溫度、pH值、食品添加劑、金屬離子及氧化還原劑對色素穩(wěn)定性的影響，分別測定色素的總抗氧化能力、羥自由基（·OH）與2,2’-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽自由基（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)free radical，ABTS＋·）清除活性，以考察色素體外抗氧化活性。結(jié)果表明：豐年蟲卵殼色素為黑褐色粉末，可能由一類含有羥基、烷烴—CH2、碳碳三鍵及醚鍵的酰胺-芳香族復(fù)合物組成，其提取液在397 nm波長處獲得最大吸收峰。色素對光和高溫敏感，pH值變化、蔗糖、碳酸鈉、碳酸氫鈉、檸檬酸鈉、Na＋及K＋對色素穩(wěn)定性影響較小，苯甲酸鈉、Ca2＋、Zn2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋及Pb2＋則對色素均具有一定程度的破壞，酸性條件、檸檬酸、酒石酸、可溶性淀粉、Mg2＋及Al3＋則對色素具有增色效應(yīng)。豐年蟲卵殼色素容易被氧化劑破壞，但具有較高的耐還原性和良好的體外抗氧化活性，清除·OH與ABTS＋·的IC50分別為6.104、0.377 mg/mL。說明該色素可作為天然添加劑應(yīng)用于食品中，起到一定的抗氧化作用。

關(guān)鍵詞：豐年蟲卵殼；色素；穩(wěn)定性；體外抗氧化

引文格式：

許彥騰,張建新,何秋芬,等.豐年蟲卵殼色素的制備及穩(wěn)定性與體外抗氧化活性研究[J].食品科學(xué),2016,37(5):94-101.DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605018.http://www.spkx.net.cn

XU Yanteng,ZHANG Jianxin,HE Qiufen,et al.Preparation,stability and in vitro antioxidant activity of pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell[J].Food Science,2016,37(5):94-101.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605018.http://www.spkx.net.cn

食用色素按照來源途徑可分為兩大類：合成色素和天然色素。合成色素由于其色澤艷麗、著色力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在食品行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。但越來越多的研究表明不少合成色素具有慢性毒性，甚至可致癌[1-2]。天然色素主要是從植物[3-7]與微生物[8-11]中獲取，具有較高的食用安全性，部分天然色素還具有保健功能活性[12-16]。因此，隨著科技的進(jìn)步和生活水平的提高，天然色素越來越被人們關(guān)注[3,12-19 ]。

豐年蟲（Chirocephalus diaphanous），又名豐年蝦、仙女蝦[20-21]，常見于中亞、歐洲、北美西部、非洲干旱地帶及澳大利亞的淡水池塘中。我國豐年蟲主要分布在西部內(nèi)陸鹽井、鹽湖等高鹽分水體中[22]。豐年蟲生命力旺盛，生活周期短，多以浮游生物為食物，且進(jìn)食量較大[23]。我國豐年蟲資源豐富，開發(fā)潛力大。然而，豐年蟲主要作為漁業(yè)飼料，利用途徑少，造成大量寶貴的資源被浪費(fèi)[23]。有關(guān)豐年蟲的研究，目前還主要集中在養(yǎng)殖技術(shù)、生理生化及生態(tài)與習(xí)性等方面，缺乏對其營養(yǎng)價值及工業(yè)應(yīng)用的深入研究，對豐年蟲卵殼色素的研究還未見報道。本實(shí)驗利用超聲波輔助乙醇-水體系提取、制備豐年蟲卵殼色素，研究了光照、溫度、pH值、食品添加劑、金屬離子及氧化還原劑對該色素穩(wěn)定性的影響，并從總抗氧化能力、羥自由基（·OH）與2,2’-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽自由基（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)free radical，ABTS＋·）清除活性對該色素體外抗氧化能力進(jìn)行了初步探索，以期為豐年蟲卵殼色素的深入研發(fā)提供一定數(shù)據(jù)參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

豐年蟲卵殼，陜西省定邊縣華威生物科技有限公司提供。

ABTS（純度＞98%） 上海如吉生物科技發(fā)展有限公司；KBr（光譜純） 美國PIKE Technologies公司；其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱、HH-4型電熱恒溫水浴鍋北京科偉永興儀器有限公司；JP-100A-2型高速多功能粉碎機(jī) 上海市永久品工貿(mào)有限公司；100 目（孔徑約0.1 mm）標(biāo)準(zhǔn)檢驗篩 浙江省上虞市大亨橋化驗儀器廠；FA2004型電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；KQ-600DB型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；SC-3610型低速離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；HS-840u型超凈工作臺 蘇州凈化儀器設(shè)備有限公司；R250型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海申生科技有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；LGJ-100型冷凍干燥機(jī) 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠；UV-2550型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；Avatar330型紅外光譜儀 美國尼高力儀器公司。

1.3方法

1.3.1豐年蟲卵殼預(yù)處理

將豐年蟲卵殼于50℃鼓風(fēng)干燥至恒質(zhì)量，粉碎。干粉于40 ℃索氏抽提10 h，除去脂肪，室溫自然干燥至恒質(zhì)量，過篩，密封，冷藏備用。

1.3.2豐年蟲卵殼色素提取液的制備

根據(jù)之前的提取工藝優(yōu)化實(shí)驗結(jié)果，準(zhǔn)確稱取1 g豐年蟲卵殼脫脂粉，溶于50 mL的體積分?jǐn)?shù)60%乙醇，于80℃、360 W條件下超聲輔助提取49 min，之后4 500 r/min離心10 min，將上清液稀釋于200～700 nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行紫外-可見光譜掃描，觀察提取溶液的吸收峰。

1.3.3豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性研究

色素保存率計算公式如下：

式中：A0為初始色素溶液或空白對照色素溶液在最大吸收峰處吸光度；At為色素溶液在最大吸收峰處t時間后的吸光度。

1.3.3.1光照對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

將相同體積稀釋后的色素溶液，裝入具塞比色管中，分別置于室內(nèi)暗處（柜內(nèi)，報紙包扎）、室外自然光下及超凈工作臺紫外燈下，及時記錄溶液初始吸光度，之后每1 d取樣觀察顏色變化，并測定吸光度。

1.3.3.2溫度對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

將相同體積稀釋后的色素溶液，裝入具塞比色管中，分別置于4、40、60、80 ℃的避光環(huán)境中，及時記錄溶液初始吸光度，之后每1 h取樣觀察顏色變化，并測定吸光度。

1.3.3.3pH值對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

將稀釋后的色素溶液分裝于6 個錐形瓶，分別用移液器吸取1 mol/L的HCl和NaOH將其pH值分別調(diào)節(jié)至2、4、6、8、10、12，用相同體積蒸餾水代替酸堿溶液加入色素溶液，作為空白對照。色素溶液置于避光環(huán)境中，每1 h取樣觀察顏色變化，并測定吸光度。

1.3.3.4食品添加劑對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

準(zhǔn)確稱取蔗糖、葡萄糖、苯甲酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸均0.2 g及可溶性淀粉0.05 g，定容于100 mL。將各添加劑溶液與稀釋后的色素溶液等體積混合，用蒸餾水代替添加劑溶液作空白對照?；旌先芤褐糜诒芄猸h(huán)境中，及時記錄溶液初始吸光度，之后每1 h取樣觀察顏色變化，并測定吸光度。

1.3.3.5 金屬離子對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

分別用NaCl、KCl、CaCl2、MgSO4、ZnCl2、FeCl3、FeSO4·7H2O、CuSO4、(CH3COO)2Pb及AlCl3配制0.05 mol/L的Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Pb2＋及Al3＋溶液并與稀釋后的色素溶液等體積混合，用蒸餾水代替添加劑溶液做空白對照?；旌先芤褐糜诒芄猸h(huán)境中，及時記錄溶液初始吸光度，之后每1 h取樣觀察顏色變化，并測定吸光度。

1.3.3.6氧化還原劑對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.2%、1%、2%、10%的過氧化氫溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.002%、0.01%、0.02%、0.1%、0.2%的抗壞血酸溶液，并與稀釋后的色素溶液等體積混合，用蒸餾水代替添加劑溶液做空白對照?；旌先芤褐糜诒芄猸h(huán)境中，及時記錄溶液初始吸光度，之后每1 h取樣觀察顏色變化，并測定吸光度。

1.3.4豐年蟲卵殼色素固體的制備

將1.3.2節(jié)制備的色素提取液于35 ℃條件下120 r/min旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)2 h進(jìn)行濃縮。濃縮液于－20 ℃冷凍2 d，之后冷凍干燥24 h（真空度5 Pa），得色素固體。

1.3.5豐年蟲卵殼色素體外抗氧化活性研究

分別配制一系列質(zhì)量濃度的豐年蟲卵殼色素溶液，采用抗壞血酸作為陽性對照。IC50表示樣品對自由基清除達(dá)到50%時的最低有效濃度[24-25]。

1.3.5.1總抗氧化能力的測定

分別吸取樣液、0.2 mol/L pH 6.6的磷酸鹽緩沖液、1 g/100 mL鐵氰化鉀溶液各1 mL于具塞比色管中，搖勻，50 ℃恒溫水浴20 min，之后加入1 mL的10 g/100 mL三氯乙酸，振蕩均勻，4 500 r/min離心5 min。取2 mL上清液與2 mL蒸餾水混勻，加入的400 μL的0.1 g/100 mL三氯化鐵溶液，搖勻后，于700 nm波長處測定吸光度AX。樣品對照組（Ax0）用蒸餾水代替鐵氰化鉀溶液?？偪寡趸芰Ρ硎緸椋篈700 nm=Ax－Ax0，差值越大代表總抗氧化能力越強(qiáng)。

1.3.5.2·OH清除活性的測定

依次吸取樣液、9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液、9 mmol/L硫酸亞鐵溶液及8.8 mmol/L過氧化氫溶液1 mL于比色管中，37 ℃恒溫水浴30 min，4 500 r/min離心5 min，取上清液，于510 nm波長處測定吸光度（Ax），樣品對照組（Ax0）用蒸餾水代替過氧化氫溶液，再用蒸餾水代替色素溶液作為模型對照組（A0）?！H清除率計算公式如下。

1.3.5.3ABTS＋·清除活性的測定

參照文獻(xiàn)[24]的方法，并稍作修改：將14.8 mmol/L ABTS溶液與5.2 mmol/L過硫酸鉀溶液等體積混合，于避光環(huán)境中室溫反應(yīng)過夜，即得母液。將1 mL母液用一定體積的甲醇稀釋，得ABTS工作液，并確保工作液在734 nm波長處吸光度為1.10±0.02。分別吸取1 mL樣液與3 mL ABTS工作液于比色管中，混勻，避光反應(yīng)10 min，4 500 r/min離心5 min，于734 nm波長處測定上清液吸光度Ax。樣品對照組（Ax0）用甲醇代替ABTS工作液，用蒸餾水代色素溶液作為模型對照組（A0）。ABTS＋·清除率計算公式如下。

1.3.6紅外光譜掃描

將2 mg干燥的豐年蟲卵殼色素與200 mg溴化鉀（120 ℃干燥3 h）混勻，研磨，壓片，于分辨率2 cm－1、4 000～400 cm－1范圍內(nèi)進(jìn)行紅外光譜掃描。

2　結(jié)果與分析

2.1豐年蟲卵殼色素紫外-可見與紅外光譜特性

豐年蟲卵殼色素提取液為黃褐色。由圖1可知，色素提取液分別在397 nm和661 nm波長處出現(xiàn)吸收峰，其中397 nm波長處吸收峰非常明顯。因此，將397 nm波長作為豐年蟲卵殼色素檢測波長。

圖1　豐年蟲卵殼色素提取液紫外-可見光譜圖Fig.1 Ultraviolet-visible spectrum of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

豐年蟲卵殼色素為黑褐色。由圖2可知，色素在3 400 cm－1處出現(xiàn)典型的—OH吸收峰，在2 922 cm－1處出現(xiàn)—CH2—吸收峰，在2 365 cm－1處出現(xiàn)—C≡C—吸收峰，1 655 cm－1處吸收峰可能由酰胺特征基團(tuán)R—CO—NH2中—C＝O—伸縮振動產(chǎn)生，1 420 cm－1處吸收峰可能由芳香族亞硝基—N＝O伸縮振動產(chǎn)生，1 113 cm－1處吸收峰可能由醚類特征基團(tuán)—C—O—C—伸縮振動產(chǎn)生。對1 600～1 400 cm－1范圍內(nèi)光譜的雜峰進(jìn)行放大分析，發(fā)現(xiàn)1 560、1 543、1 491、1 458 cm－1處均出現(xiàn)吸收峰，符合苯環(huán)的振動吸收峰特征，同時增加了芳香族亞硝基存在的可能性。

圖2　豐年蟲卵殼色素紅外光譜Fig.2 　Infrared spectrum for the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

2.2豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性分析

2.2.1光照對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

圖3　光照對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of light on the stability of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

由圖3可知，豐年蟲卵殼色素對光照較為敏感。其中，室外自然光對色素的破壞程度最大，僅在2 d時間內(nèi)色素保存率便下降至36.73%，7 d后色素溶液接近無色透明。而紫外光照射下色素保存率基本呈線性下降趨勢，在第7天剩余47.21%。暗處的色素基本穩(wěn)定，保存率幾乎沒有變化，7 d后仍為95.23%。所以，豐年蟲卵殼色素在貯藏和使用時應(yīng)避免長時間接觸光照。

2.2.2溫度對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

圖4　溫度對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of temperature on the stability of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

圖5　不同溫度下處理1 h的豐年蟲卵殼色素溶液紫外-可見掃描光譜Fig.5 Ultraviolet-visible spectra of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell at different temperatures for 1 h

由圖4、5可知，豐年蟲卵殼色素在4、40、60℃環(huán)境中較為穩(wěn)定，6 h后色素保存率仍分別為99.72%、96.60%、96.67%。80 ℃對色素穩(wěn)定性影響十分明顯，由圖4可知，僅1 h后，色素保存率便上升至153.97%，之后一直居高不下，但色素溶液剛從80 ℃水浴中取出時呈澄清的淺黃色，冷卻至室溫后則變混濁。由圖5可知，80 ℃水浴1 h的色素溶液紫外-可見光譜掃描與其他樣液有很大區(qū)別，且雜峰較多，故可推測色素長時間在80 ℃環(huán)境中被一定程度破壞，色素不穩(wěn)定。

2.2.3pH值對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

圖6　pH值對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of pH on the stability of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

由圖6可知，pH值為2、4、6時，豐年蟲卵殼色素保存率顯著提高，1 h后即分別達(dá)到138.99%、131.28%、119.04%，之后趨于穩(wěn)定。pH值為8、10時，色素基本穩(wěn)定，保存率變化不大，6 h后仍為98.90%、98.67%。pH值為12時，色素保存率略有下降，6 h后為92.86%。因此，pH值對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性影響不大，且酸性環(huán)境具有增色效果。

2.2.4食品添加劑對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

由表1可知，葡萄糖對色素基本沒影響，6 h后色素保存率仍為96.74%。其他食品添加劑對色素穩(wěn)定性均有一定影響。其中，蔗糖、碳酸鈉、碳酸氫鈉、檸檬酸鈉對色素穩(wěn)定性影響較低，6 h后色素保存率分別為93.71%、90.38%、90.41%、93.87%；苯甲酸鈉對色素破壞較大，6 h后色素保存率為84.50%。并且，以上添加劑對色素的減色效果隨著時間延長逐漸增大。而可溶性淀粉對色素有較弱的增色作用，1 h后色素保存率為102.08%，之后趨于穩(wěn)定；檸檬酸和酒石酸對色素增色效果明顯，1 h后色素保存率分別為143.74%和145.92%，之后隨時間延長緩慢增加。綜上，食品添加劑對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性影響不大，適當(dāng)使用酸性添加劑可起到良好的增色效果。

表1　食品添加劑對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Table 1 Effect of food additives on the stability of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

2.2.5金屬離子對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

表2　金屬離子對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of metal ions on the stability of the pigment from ous eggsshheellll

表3　金屬離子對豐年蟲卵殼色素溶液顏色的影響Table 3 Effect of metal ions on the color of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

結(jié)合表2、3和圖7可知，Na＋和K＋對色素穩(wěn)定性基本沒有影響，其掃描光譜基本與空白對照完全吻合，6 h內(nèi)色素保存率均在95%以上，變化不大。Mg2＋和Al3＋對色素均具有一定增色效果，6 h內(nèi)，Mg2＋處理色素后的保存率在109.66%～120.37%之間浮動，而Al3＋處理色素后的保存率在131.56%～146.23%之間浮動。其余金屬離子對色素均有一定破壞作用。Ca2＋起初有一定增色效果，但在2～3 h出現(xiàn)沉淀后，減色效果隨時間延長越來越明顯，6 h后色素保存率為60.74%。Zn2＋加入色素溶液后立即產(chǎn)生沉淀，并且色素特征吸收峰消失，在397 nm波長處檢測的色素保存率隨時間延長逐漸下降，6 h后僅為30.87%。Fe3＋和Fe2＋均導(dǎo)致色素吸收峰消失，并自身顏色蓋過色素顏色，其中Fe2＋還陸續(xù)致使沉淀出現(xiàn)。Cu2＋和Pb2＋開始時均導(dǎo)致色素溶液混濁，后續(xù)產(chǎn)生沉淀，其中，Cu2＋自身顏色蓋過色素顏色，但保留了色素吸收峰，隨時間延長峰值逐漸降低，6 h后色素保存率為48.77%；Pb2＋于1 h產(chǎn)生大量沉淀后，色素吸收峰消失，于397 nm波長處檢測的色素保存率急劇下降，6 h后色素保存率僅為16.48%。因此，豐年蟲卵殼色素在貯藏和使用過程中避免接觸對其穩(wěn)定性影響較大的金屬鹽類。

圖7　不同金屬離子處理1 h（A）與6 h（B）時的豐年蟲卵殼色素溶液紫外-可見掃描光譜Fig.7 Ultraviolet-visible spectra of the pigment from Chirocephalus diaphanous with different metal ions for 1 h(A)and 6 h(B)

2.2.6氧化劑過氧化氫對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

圖8　過氧化氫對豐年蟲卵殼色素溶液紫外-可見掃描光譜的影響Fig.8 Effect of H2O2on the ultraviolet-visible spectrum of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

由圖8可知，過氧化氫處理后的色素溶液，特征吸收峰消失。由表4可知，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過氧化氫對色素穩(wěn)定性均具有顯著影響，且色素保存率隨著時間的延長不斷下降，且該降低趨勢隨著過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加愈發(fā)明顯，過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時，6 h后的色素保存率僅為21.86%。所以，豐年蟲卵殼色素耐氧化性較差，并可初步推斷該色素具有一定的抗氧化活性基團(tuán)。

表4　過氧化氫對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of H on the stability of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

2.2.7還原劑抗壞血酸對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響

表5　抗壞血酸對豐年蟲卵殼色素穩(wěn)定性的影響Table 5 Effect of ascorbic acid on the stability of the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell

由表5可知，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的抗壞血酸對色素起初均有一定增色效果，其中0.001%的抗壞血酸處理6 h后，色素保存率降至87.51%，反而在一定程度上破壞了色素穩(wěn)定性；0.005%的抗壞血酸處理6 h后，色素保存率為97.99%，下降不明顯；而0.01%、0.05%和0.1%的抗壞血酸處理過程中增色效果較為明顯，并且色素保存率下降趨勢緩慢，6 h后分別為106.50%、120.56%和123.82%。所以，豐年蟲卵殼色素具有較高的耐還原性，并且在加工使用時，適量添加還原劑可產(chǎn)生一定的增色效果。

2.3豐年蟲卵殼色素體外抗氧化活性分析

2.3.1總抗氧化能力

由圖9可知，豐年蟲卵殼色素與抗壞血酸均具有一定的抗氧化能力，且隨著質(zhì)量濃度的增加而上升。其中，豐年蟲卵殼色素在質(zhì)量濃度0.2～10.0 mg/mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系，線性擬合方程為y＝0.109 9x＋0.080 6（R2＝0.988 8）；抗壞血酸則在質(zhì)量濃度0.02～0.20 mg/mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好線性關(guān)系，擬合方程為 y＝9.246 7x＋0.144 1（R2＝0.994 5）。通過擬合方程分別計算出各樣品在A700 nm＝1時的質(zhì)量濃度：色素8.366 mg/mL、抗壞血酸0.093 mg/mL，說明豐年蟲卵殼色素總抗氧化能力弱于抗壞血酸，約是抗壞血酸的0.011 倍。

圖9　抗壞血酸（A）與豐年蟲色素（B）總抗氧化能力Fig.9 Total antioxidant activities of ascorbic acid(A)and the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell(B)

2.3.2·OH清除活性

圖10　抗壞血酸（A）與豐年蟲色素（B）的·OH清除活性Fig.10 Hydroxyl radical scavenging activity of ascorbic acid(A)and the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell(B)

由圖10可知，豐年蟲卵殼色素與抗壞血酸均具有一定的·OH清除活性，且隨著質(zhì)量濃度的增加而逐漸增強(qiáng)。其中，豐年蟲卵殼色素在質(zhì)量濃度0.4～10.0 mg/mL范圍內(nèi)與·OH清除率呈良好線性關(guān)系，線性擬合方程為y＝7.915 3x＋1.683 1（R2＝0.994 5）；抗壞血酸則在質(zhì)量濃度0.1～0.5 mg/mL范圍內(nèi)與·OH清除率呈良好線性關(guān)系，擬合方程為y＝186.558 1x＋1.357 4（R2＝0.983 5）。通過擬合方程分別計算出各樣品的IC50：色素6.104 mg/mL、抗壞血酸0.261 mg/mL，說明豐年蟲卵殼色素·OH清除活性弱于抗壞血酸，約是抗壞血酸的0.043 倍。

2.3.3ABTS＋·清除活性

圖11　抗壞血酸（A）與豐年蟲色素（B）對ABBTTSS＋·的清除活性Fig.11 ABTS radical scavenging activity of ascorbic acid(A)and the pigment from Chirocephalus diaphanous eggshell(B)

由圖11可知，豐年蟲卵殼色素與抗壞血酸均具有一定的ABTS＋·清除活性，且隨著質(zhì)量濃度的增加而逐漸增強(qiáng)。其中，色素在質(zhì)量濃度0.2～1.0 mg/mL范圍內(nèi)與ABTS＋·清除率呈良好線性關(guān)系，線性擬合方程為y＝66.351 0x＋25.016 7（R2＝0.939 8）；抗壞血酸則在質(zhì) 量濃度0.005～0.025 mg/mL范圍內(nèi)與ABTS＋·清除率呈良好線性關(guān)系，擬合方程為y＝2 234.181 6x＋13.327 3 （R2＝0.942 5）。通過擬合方程分別計算出各樣品的IC50：色素0.377 mg/mL、抗壞血酸0.016 mg/mL，說明豐年蟲卵殼色素ABTS＋·清除活性弱于抗壞血酸，約是抗壞血酸的0.042 倍。

3　結(jié) 論

豐年蟲卵殼色素為黑褐色粉末，其溶液在397 nm波長處具有最大吸收峰。紅外光譜表明豐年蟲卵殼色素可能是由一類含有羥基、烷烴—CH2、碳碳三鍵及醚鍵的酰胺-芳香族復(fù)合物組成的混合物。

豐年蟲卵殼色素對光較為敏感，避光環(huán)境中很穩(wěn)定。4、40、60 ℃及室溫對色素基本無影響，80 ℃會一定程度影響色素穩(wěn)定性。pH值變化對色素穩(wěn)定性影響較小，且酸性條件對其具有增色效應(yīng)。不同食品添加劑對色素穩(wěn)定性影響不同：蔗糖、碳酸鈉、碳酸氫鈉及檸檬酸鈉對色素穩(wěn)定性影響較低，苯甲酸鈉對色素破壞較大，檸檬酸、酒石酸及可溶性淀粉則對色素具有增色效應(yīng)。不同金屬離子對色素穩(wěn)定性影響也不同：Na＋和K＋對色素穩(wěn)定性影響很小，Mg2＋和Al3＋對色素均具有增色效應(yīng)，Ca2＋、Zn2＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋及Pb2＋則對色素均具有一定程度的破壞。色素容易被氧化劑破壞，卻具有較高的耐還原性，適量的還原劑對其具有增色效應(yīng)。

豐年蟲卵殼色素具有一定的總抗氧化能力，清除·OH與ABTS＋·的IC50分別為6.104、0.377 mg/mL，雖均弱于抗壞血酸，但作為天然添加劑應(yīng)用于食品中，仍可起到一定的抗氧化作用。

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Preparation,Stability and in Vitro Antioxidant Activity of Pigment from Chirocephalus diaphanous Eggshell

XU Yanteng,ZHANG Jianxin*,HE Qiufen,WEN Huan
(College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,China)

Abstract:Chirocephalus diaphanous eggshell was ground,defatted and sieved before being subjected to ultrasonic-assisted extraction with 60% ethanol solution as the solvent to obtain pigment.The structure of the pigment as well as its maximum absorption peak was determined by infrared and ultraviolet-visible spectroscopy.Then effects of light,temperature,pH,food additives,metal ions,oxidant and reductant on its stability were investigated.Total antioxidant capacity and hydroxyl and ABTS radical scavenging activities of the pigment were measured by in vitro.The results showed that the pigment was a dark brown powder composed of amide-aromatic compounds with –OH,–CH2–,–C≡C– and –C–O–C–,and the maximum absorption peak appeared at 397 nm.The pigment was sensitive to outdoor natural light,ultraviolet light and high temperature.pH,sacrose,sodium carbonate,sodium bicarbonate,sodium citrate,Na+and K+could affect the stability of the pigment.Acidic environment,citric acid,tartaric acid,soluble starch,Mg2+and Al3+had a hyperchromic effect on the pigment.However,sodium benzoate,Ca2+,Zn2+,Fe3+,Fe2+,Cu2+and Pb2+could destroy the pigment in different degrees.The pigment could be easily damaged by oxidant,but it had high capacity to resist reduction.The pigment possessed favorable total antioxidant activity,and its IC50for scavenging hydroxyl and ABTS radicals were 6.104 and 0.377 mg/mL,respectively.Therefore,the pigment can be used as a natural antioxidant.

Key words:Chirocephalus diaphanous eggshell; pigment; stability; in vitro antioxidant activity

中圖分類號：TS202

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）05-0094-08

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605018

*通信作者：張建新（1959—），男，教授，碩士，主要從事食品營養(yǎng)與安全及標(biāo)準(zhǔn)化研究。E-mail：zhangjx59@foxmail.com

作者簡介：許彥騰（1989—），男，碩士研究生，主要從事食品營養(yǎng)與安全研究。E-mail：xuyanteng89@gmail.com

收稿日期：2015-03-11