山茱萸紅色素穩(wěn)定性的研究

吳海霞，馬國(guó)剛

（運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系，山西運(yùn)城　044000）

山茱萸紅色素穩(wěn)定性的研究

吳海霞，馬國(guó)剛

（運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系，山西運(yùn)城044000）

以A440 nm吸光度為指標(biāo)，研究pH值、溫度、光照、金屬離子、氧化劑、還原劑及常用食品添加劑等對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，山茱萸紅色素在酸性條件下較為穩(wěn)定，但隨著酸性減弱，其顏色變淺；在一定的溫度范圍內(nèi)（0～90℃）對(duì)熱比較穩(wěn)定；不同光照條件對(duì)其具有一定程度的降解作用；Na+，Ca2+，Mg2+，Al3+，Zn2+，K+，Cu2+等金屬離子對(duì)色素影響不大，但Fe3+的存在會(huì)使色素變色而不穩(wěn)定，而Ba2+會(huì)使色素溶液產(chǎn)生部分沉淀而渾濁；氧化劑H2O2和還原劑Na2SO3可使色素褪色；蔗糖、葡萄糖、抗壞血酸、苯甲酸鈉等食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大，檸檬酸和食鹽對(duì)色素具有一定的增色作用。

山茱萸；紅色素；穩(wěn)定性

色素是常用的食品添加劑，有合成色素和天然色素之分。與合成色素相比，天然色素作為生物體內(nèi)原有的組成成分，其安全性較高，有的還具有增加消化液的分泌、促進(jìn)食欲的功效［1］。但是，天然色素在著色性和穩(wěn)定性方面還略遜于合成色素，同時(shí)由于其較高的原料價(jià)格及提取成本也使其在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到限制。山茱萸是一種傳統(tǒng)中藥材，其果實(shí)呈鮮艷紅色，并含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和生理活性成分，目前的研究均側(cè)重于對(duì)其中有效成分的研究利用［2-3］，而對(duì)其色素的研究較少［4］。本試驗(yàn)在提取山茱萸紅色素的基礎(chǔ)上，對(duì)山茱萸紅色素的穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析，為新型天然色素的開發(fā)及山茱萸資源的深度利用提供思路。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)原料與主要試劑

山茱萸，采自山西臨汾市浮山縣。

甲醇、丙酮、抗壞血酸、苯甲酸鈉、檸檬酸、過(guò)氧化氫、三氯化鋁、鄰苯二甲酸氫鉀、三氯化鐵等，均為分析純。

1.2儀器設(shè)備

微型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；101A-1E型思安熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器總廠產(chǎn)品；LXJ-II型離心沉淀機(jī)，上海醫(yī)分儀器制造有限公司產(chǎn)品；WFZ UV-2100型紫外可見分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司產(chǎn)品；PHS-3C型精密酸度計(jì)，上海大普儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1山茱萸紅色素提取工藝流程

山茱萸粉→按料液比1∶20加入80%乙醇→超聲波輔助提?。?0℃，400 W，15 min）→離心（3 000 r/min，20 min）→取上清液→上清液即為色素溶液。

1.3.2最大吸收波長(zhǎng)的確定

將提取所得色素溶液稀釋后，用0.05 mol/L鄰苯二甲酸氫鉀-鹽酸緩沖液將其pH值分別調(diào)至1.0，2.0，3.0，于400～500 nm下測(cè)其吸光度［5］，確定其最適作用pH值及最大吸收波長(zhǎng)。

1.3.3光照對(duì)色素穩(wěn)定性影響

取山茱萸紅色素樣液，稀釋1倍后調(diào)至pH值3.0，分別置于暗光、室內(nèi)、L66強(qiáng)光下，每隔90 min取出，測(cè)定A440 nm。

1.3.4pH值對(duì)色素穩(wěn)定性影響

取山茱萸紅色素溶液，稀釋1倍后分別用0.05mol/L的鄰苯二甲酸氫鉀-鹽酸緩沖液、磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液及硼砂-氫氧化鈉緩沖液，依次調(diào)溶液pH值至1.0～10.0，并測(cè)定A440 nm［6-8］。

1.3.5溫度對(duì)色素穩(wěn)定性影響

（1）溫度和時(shí)間對(duì)色素穩(wěn)定性影響。取5 mL色素溶液6份，稀釋后調(diào)pH值至3.0，分別放入40，50，60，70，80，90℃的恒溫水浴鍋，每隔30 min測(cè)定A440 nm。

（2）溫度和pH值對(duì)色素穩(wěn)定性影響。取pH值1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0的色素溶液各1份，放入溫度為40，50，60，70，80，90℃的恒溫水浴鍋內(nèi)，30 min后測(cè)定A440 nm。

1.3.6金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性影響

分別配置含NaCl，CaCl2，MgCl2，AlCl3，ZnCl2，KCl，CuSO4，BaCl2（0.01，0.02，0.03 mol/L），F(xiàn)eCl3（0.001，0.002，0.003 mol/L） 的金屬離子溶液，各取1 mL分別加入pH值3.0的色素溶液中，測(cè)定A440nm［6-8］。

1.3.7氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響

配制含H2O2濃度為0，0.1%，0.5%的pH值3.0色素溶液，于室溫暗置24 h，測(cè)其于400～500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度［6-8］。

1.3.8還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響

配制含Na2SO3濃度為0，0.012，0.06 mg/mL的pH值3.0色素溶液，分別于室溫暗置24 h，繪制于400～500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸光度，繼續(xù)放置至7 d后，繪制吸光度［6-8］。

1.3.9食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響

分別配制含蔗糖（0，0.5%，5.0%，10.0%），葡萄糖（0，5%，10%，15%）以及檸檬酸（0，0.5%，1.0%，1.5%），抗壞血酸（0，0.5%，1.0%，1.5%），苯甲酸鈉（0，0.01%，0.10%，0.50%），食鹽（0，0.5%，1.0%，2.0%）的pH值3.0色素溶液，測(cè)定A440 nm［6-8］。

2　結(jié)果與分析

2.1山茱萸紅色素最大波長(zhǎng)的確定

最大吸收波長(zhǎng)的確定見圖1。

圖1　最大吸收波長(zhǎng)的確定

由圖1可知，色素溶液在pH值3.0下，于400～ 500 nm間有1個(gè)最大吸收波峰，處于440 nm波長(zhǎng)處。于400～440 nm范圍內(nèi)，隨著波長(zhǎng)的增大吸光度有所增大；當(dāng)波長(zhǎng)大于440 nm時(shí)，隨著波長(zhǎng)的增大吸光度反而有所降低。這是因?yàn)樵诓煌牟ㄩL(zhǎng)下，山茱萸紅色素的選擇性吸收所導(dǎo)致。因此，之后試驗(yàn)均將色素溶液pH值調(diào)至3.0，并且選擇440 nm作為測(cè)定吸光度的最佳波長(zhǎng)。

2.2光照對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性影響

光照對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性的影響見圖2。

圖2　光照對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，1.5 h內(nèi)，暗光下放置的色素溶液隨時(shí)間的延長(zhǎng)吸光度下降不明顯；在室內(nèi)和L66強(qiáng)光下放置的色素溶液吸光度迅速下降，色素溶液顏色變淡。之后，暗置色素溶液的吸光度也開始迅速下降，3 h后3種溶液的吸光度趨于恒定，L66強(qiáng)光下溶液的顏色較其他2種放置條件下的稍淡。由此認(rèn)為，山茱萸紅色素對(duì)光照比較敏感，但在一定貯藏時(shí)間內(nèi)，其穩(wěn)定性較好。建議在對(duì)山茱萸紅色素或其相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行包裝、儲(chǔ)運(yùn)、使用時(shí)，要注意光照對(duì)制品色澤的影響，建議采用深色包裝或避光保存的方式進(jìn)行貯藏。

2.3pH值對(duì)色素穩(wěn)定性影響

pH值對(duì)色素穩(wěn)定性的影響見表1。

溶液中不同濃度的H+和OH-會(huì)使色素的發(fā)色基團(tuán)及化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而引起變色。由表1可知，山茱萸色素在pH值1.0～4.0的酸性溶液中比較穩(wěn)定，呈鮮亮的紅色；pH值5.0～6.0范圍內(nèi)，顏色略微變淺。在中性及堿性條件下，其顏色發(fā)生改變，逐漸由淺紫色變?yōu)樽仙琾H值10.0時(shí)變?yōu)樽攸S色。由于本色素在酸性條件下相對(duì)穩(wěn)定，呈明亮鮮紅色，故適宜應(yīng)用于果汁、飲料等酸性食品中。

表1　pH值對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

2.4溫度對(duì)色素穩(wěn)定性影響

2.4.1溫度與時(shí)間對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

溫度與時(shí)間對(duì)色素穩(wěn)定性影響見表2。

表2　溫度與時(shí)間對(duì)色素穩(wěn)定性影響

由表2可知，在相同溫度下，色素溶液隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其吸光度略有降低，但變化不明顯；在不同的溫度下放置相同的時(shí)間，色素溶液吸光度會(huì)隨著溫度的升高逐漸增大，但變化幅度也不大，溶液顏色變化不明顯。說(shuō)明山茱萸紅色素對(duì)熱的穩(wěn)定性較好，并且可以較長(zhǎng)時(shí)間放置，這與長(zhǎng)時(shí)間光照下的變化一致。

2.4.2溫度與pH值對(duì)色素穩(wěn)定性影響

溫度與pH值對(duì)色素穩(wěn)定性影響見表3。

表3　溫度與pH值對(duì)色素穩(wěn)定性影響

由表3可知，在相同的pH值下，隨著溫度的升高，色素溶液的吸光度逐漸升高，但變化不明顯；在任何溫度下，不同pH值色素溶液顏色變化與2.3中的現(xiàn)象一致，均表現(xiàn)為隨著溶液由酸到堿的變化，顏色會(huì)由紅變紫。結(jié)果證明，該色素對(duì)熱比較穩(wěn)定，而pH值對(duì)其影響較大。

2.5金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性影響

金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性影響見表4。

表4　金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性影響

由表4可知，含Na+，Ca2+，Mg2+，Al3+，Zn2+，K+，Cu2+的色素溶液與對(duì)照液相比，其吸光度均有不同程度的增加，但顏色變化不大；試驗(yàn)中觀察到Fe3+會(huì)使色素溶液的顏色發(fā)生變色而變?yōu)榈仙?，說(shuō)明該金屬離子可能會(huì)與此色素中的某些基團(tuán)反應(yīng)而使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，或者通過(guò)影響溶液酸堿性而使色素結(jié)構(gòu)改變，故在加工與儲(chǔ)運(yùn)中產(chǎn)品應(yīng)避免與鐵器接觸；同時(shí)，不同濃度Ba2+的存在會(huì)使色素溶液變渾濁，這可能是由于Ba2+和山茱萸色素溶液中的某些成分反應(yīng)生成沉淀的緣故。

2.6氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響

H2O2對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性的影響見圖3。

圖3　H2O2對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性的影響

由圖3可知，H2O2使色素溶液的吸收峰消失，紫外吸收特征的變化說(shuō)明色素在氧化劑的作用下結(jié)構(gòu)改變。同時(shí)，試驗(yàn)中觀察到色素溶液的顏色隨著H2O2濃度增大逐漸變淺，直至消失，可見色素對(duì)氧化劑極為敏感。

2.7還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響

Na2SO3對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性影響見圖4。

由圖4可知，加入Na2SO3暗置24 h的色素溶液，不同波長(zhǎng)下的吸光度均明顯降低，吸收峰也幾近消失，同時(shí)色素溶液褪色，可見還原劑可以使色素發(fā)生還原反應(yīng)而對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。繼續(xù)暗置7 d后，色素溶液吸光度又有較大幅度回升，440 nm處又出現(xiàn)明顯吸收峰，溶液的顏色也由淡紅色逐漸又轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。這可能是由于室溫放置條件下SO2從溶液中溢出，使還原劑部分失效而引起。

圖4　Na2SO3對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性影響

2.8食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響

食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響見表5。

表5　食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由表5可知，與對(duì)照相比，添加了不同濃度檸檬酸和食鹽后，溶液的吸光度均較對(duì)照增大，溶液顏色也明顯加深；添加了蔗糖、葡萄糖的色素溶液，其吸光度與對(duì)照差別不大，顏色基本沒有變化；添加了抗壞血酸和苯甲酸鈉的色素溶液，其吸光度均有降低，且濃度越高吸光值越小，但色素溶液的顏色變化不明顯。因此，蔗糖、葡萄糖、抗壞血酸和苯甲酸鈉對(duì)山茱萸紅色素的穩(wěn)定性影響不大，而檸檬酸和食鹽對(duì)山茱萸紅色素具有不同程度的增色作用。

3　結(jié)論

pH值3.0時(shí)，山茱萸紅色素在可見光區(qū)440 nm處有最大吸收峰；山茱萸紅色素在強(qiáng)酸性溶液（pH值1.0～4.0）中比較穩(wěn)定，呈現(xiàn)鮮亮紅色；0～90℃范圍內(nèi)山茱萸紅色素對(duì)熱比較穩(wěn)定；山茱萸紅色素對(duì)光不穩(wěn)定，隨光照強(qiáng)度增大，色素溶液顏色變淺；Na+，Ca2+，Mg2+，Al3+，Zn2+，K+，Cu2+對(duì)山茱萸紅色素影響不大，F(xiàn)e3+對(duì)該色素具有破壞作用，使色素顏色由紅色變?yōu)榈仙?，而Ba2+可使色素溶液產(chǎn)生沉淀而渾濁；還原劑Na2SO3可使山茱萸紅色素褪色，但脫硫后，色素顏色能基本復(fù)原；該色素對(duì)氧化劑極為敏感，不同濃度氧化劑均可使其褪色，甚至無(wú)色；常用食品添加劑蔗糖、葡萄糖、抗壞血酸、苯甲酸鈉等對(duì)山茱萸紅色素穩(wěn)定性影響不大，檸檬酸和食鹽則對(duì)該色素有一定的增色作用。

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Study on the Stability of the Red Pigment in Cornus officinalis

WU Haixia，MA Guogang
（Department of Life Science，Yuncheng University，Yuncheng，Shanxi 044000，China）

Taking absorbance at 400 nm as standard，the influences of some factors on the stability of the red pigment in Cornus officinalis are discussed.Such as pH value，temperature，light，metal ions，oxidant，reducer and some food additives.The results show that the red pigment is stable relatively for acid and heat，the color faded as the light intensity enhanced，metal ions of low thickness such as Na+，Ca2+，Mg2+，Al3+，Zn2+，K+，Cu2+had no influence on the pigment，but it is unstable if there are Fe3+and Ba2+in solutions.The oxidants and reducers had significant impact on its stability and common food additives had little influence，but citric acid and salt had hyperchromic effect on the pigment.

Cornus officinalis；red pigment；stability

TS202

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.030

1671-9646（2016）06b-0012-04

2016-05-19

運(yùn)城學(xué)院博士啟動(dòng)基金（YQ-2014031）。

吳海霞（1980— ），女，博士，講師，研究方向?yàn)樯锘钚猿煞帧?/p>