金鐵鎖愈傷組織花色苷的穩(wěn)定性研究

韋紅邊，李小蘭，張明生，劉貴賢，高曉峰，徐佳瑜

(貴州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新省部共建教育部重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

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·研究報告·

金鐵鎖愈傷組織花色苷的穩(wěn)定性研究

韋紅邊，李小蘭，張明生*，劉貴賢，高曉峰，徐佳瑜

(貴州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新省部共建教育部重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

以金鐵鎖紅色愈傷組織為材料，用1%鹽酸-甲醇提取花色苷，研究其在不同溫度、光照、pH、可溶性糖、還原劑、氧化劑、防腐劑和金屬離子等條件下的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，金鐵鎖花色苷在溫度為4～60℃及偏酸性條件下較穩(wěn)定；光照對花色苷具有較強的破壞作用，應(yīng)避光存放；氧化劑和抗壞血酸對其影響較大，但在還原劑作用下較穩(wěn)定。此外可溶性糖及防腐劑對愈傷組織有一定的增色作用；K+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+的存在對其穩(wěn)定性沒有較大影響，但Cu2+、Fe3+對其有明顯的破壞作用，因此在儲存愈傷組織或花色苷時應(yīng)避免使用銅器和鐵器。

金鐵鎖；愈傷組織；花色苷；穩(wěn)定性

金鐵鎖(PsammosilenetunicoidesW. C. Wu et C. Y. Wu)為石竹科金鐵鎖屬，中國特有單屬種多年生草本植物。通常以根入藥，用于風(fēng)濕痹痛、胃脘冷痛、跌打損傷、外傷出血等癥，是云南白藥的重要成分之一[1]。目前，國內(nèi)外關(guān)于中藥材及其他植物色素誘導(dǎo)[2]、積累[3]及穩(wěn)定性[4]的研究時有報道。筆者在前期研究中發(fā)現(xiàn)，金鐵鎖的外植體能被誘導(dǎo)產(chǎn)生富含花色苷的愈傷組織，并建立其愈傷組織培養(yǎng)體系。

花色苷是一種存在于植物細(xì)胞液泡中的水溶性天然色素，不僅顏色艷麗，而且還具備黃酮類所特有的生理保健功能：清除體內(nèi)自由基、抗腫瘤、抗炎和保護(hù)肝臟等。因此，其在食品、化妝品和醫(yī)藥行業(yè)中備受推崇[5]。但花色苷的實際應(yīng)用還存在很多限制，溫度、光照、pH、金屬離子等均會影響其穩(wěn)定性[6]，所以開展花色苷類色素穩(wěn)定性的研究十分必要。目前，有關(guān)金鐵鎖愈傷組織花色苷穩(wěn)定性的研究未見報道。本試驗以金鐵鎖紅色愈傷組織為材料，以1%鹽酸-甲醇為提取劑，探索不同因素對花色苷穩(wěn)定性的影響，以期為金鐵鎖色素的開發(fā)和利用奠定理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1實驗材料

金鐵鎖(PsammosilenetunicoidesW.C.Wu et C.Y.Wu)紅色愈傷組織，由貴州大學(xué)植物生理學(xué)實驗室培養(yǎng)獲得。

HCl、NaOH、Na2SO3、H2O2、KCl、CaCl2、CuCl2·2H2O、MnSO4·H2O、MgCl2·6H2O、ZnSO4·7H2O、FeCl3、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、抗壞血酸、葡萄糖、蔗糖、甲醇等所有試劑均為分析純。

1.2實驗設(shè)計

本實驗設(shè)計不同溫度、光照、pH、可溶性糖、金屬離子、還原劑、氧化劑和防腐劑等條件考查金鐵鎖愈傷組織色素穩(wěn)定性，具體處理參考邸翔[7]和閆穎[8]的實驗方法并稍作修改。

1.2.1 溫度實驗取2 mL花色苷溶液5份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至25 mL，分別于4℃、20℃、40℃、60℃及80℃的恒溫水浴中，每隔1 h取樣一次，冷卻至室溫后，用紫外分光光度計在其最大吸收波長處測定吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.2光照實驗取0.5 mL花色苷溶液2份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至25 mL，分別于黑暗和光照條件下，每隔12 h取樣一次，測定吸光值，每次實驗重復(fù)3次。1.2.3pH實驗取0.5 mL花色苷溶液13份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至10 mL，用0.1 mol/L的HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值從1～13，每隔1 h取樣一次，觀察顏色變化并測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.4可溶性糖實驗取0.5 mL花色苷溶液各7份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至20 mL備用。各配置1%、3%、5%、10%、20%和30%的蔗糖溶液與葡萄糖溶液，分別取5 mL不同濃度的可溶性糖溶液加入到花色苷溶液中混勻，對照液為稀釋的20 mL花色苷溶液與5 mL蒸餾水的混合液，每隔1 h取樣一次，測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.5還原性實驗取0.5 mL花色苷溶液6份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至20 mL，各配置0.02%、0.05%、0.1%、0.5%和1.0%的Na2SO3溶液，分別取5 mL不同濃度的Na2SO3溶液加入到花色苷溶液中混勻，對照液與可溶性糖實驗相同，每隔1 h取樣一次，測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.6抗壞血酸實驗取0.5 mL花色苷溶液6份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至20 mL，各配置0.05 g/L、0.1 g/L、0.5 g/L、1.0 g/L和2.0 g/L的抗壞血酸溶液，分別取5 mL不同濃度的抗壞血酸溶液加入到花色苷溶液中混勻，對照液與可溶性糖實驗相同，每隔1 h取樣一次，測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.7氧化性實驗取0.5 mL花色苷溶液7份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至20 mL，各配置0.01%、0.1%、0.5%、1.0%、2.0%和3.0%的H2O2溶液，分別取5 mL不同濃度的H2O2溶液加入到花色苷溶液中，對照液與可溶性糖實驗相同，每隔1 h取樣一次，測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.8防腐劑實驗取0.5 mL花色苷溶液各6份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至20 mL備用。各配置10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L和80 mg/L的苯甲酸鈉溶液與山梨酸鉀溶液，分別取5 mL不同濃度的防腐劑溶液加入到花色苷溶液中，對照液與可溶性糖實驗相同，每隔1 h取樣一次，測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.2.9金屬離子實驗取0.5 mL花色苷溶液各8份，用1%鹽酸-甲醇稀釋至20 mL備用。分別加入5 mL濃度為0.05 mol/L的K+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+金屬離子溶液，對照液與可溶性糖實驗相同，每隔1 h取樣一次，測定其吸光值，每次實驗重復(fù)3次。

1.3試驗方法

1.3.1花色苷提取花色苷提取參照李穎暢等[9]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。稱取70.2 g金鐵鎖紫紅色愈傷，以體積分?jǐn)?shù)為1%鹽酸-甲醇作提取劑，料液比1∶10，30℃條件下浸提金鐵鎖愈傷組織花色苷20 h，重復(fù)提取3次，合并濾液。過濾后于40℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得紅色浸膏，黑暗中冷藏備用。

1.3.2花色苷紫外-可見光譜測定將上述紅色浸膏0.323 g溶于35 mL 1%鹽酸-甲醇得到0.09 g/mL花色苷溶液。取0.5 mL花色苷溶液移入25 mL棕色容量瓶定容，以1%鹽酸-甲醇為對照，將花色苷提取液在190～690 nm波長范圍內(nèi)掃描。

1.3.3花色苷粗提率測定花色苷粗提率(%)=(M1/M2)× 100%。式中M1為紅色固體(g)，M2為愈傷組織干重(g)。

2　結(jié)果與分析

2.1金鐵鎖花色苷的紫外-可見光吸收光譜分析

植物花色苷進(jìn)行光譜分析時分別在280 nm～290 nm紫外區(qū)和500 nm～540 nm可見光區(qū)有1個較強的吸收峰[10]。本實驗提取的金鐵鎖色素樣品在紫外和可見光區(qū)分別有1個較強的吸收峰，其波長為280 nm和530 nm(如圖1所示)，由此可見，金鐵鎖色素屬于花色苷類物質(zhì)，其最大波長為530 nm。

圖1　金鐵鎖花色苷提取液吸收光譜圖Fig.1　Spectrogram for anthocyanin extracting solution of P. tunicoides

2.2溫度對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

圖2　溫度對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.2　Effect of temperature on anthocyanin stability

金鐵鎖愈傷組織花色苷在不同溫度下的穩(wěn)定性不同，其吸光值在短時間內(nèi)的變化見圖2。

結(jié)果表明：在同一時間點，4～60℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，金鐵鎖花色苷的吸光值變化大致為先上升后下降的趨勢。其中20℃時吸光值相對較高。且各溫度條件下，花色苷溶液短時間(1 h～5 h)內(nèi)吸光值增減幅度不大，說明金鐵鎖花色苷適宜在20℃溫度下短時間保存。當(dāng)溫度升高到60℃時，各時間段的金鐵鎖溶液吸光值大幅度降低，均低于4℃、20℃及40℃條件下的吸光值。原因可能是花色苷的2-苯基苯并吡喃陽離子(AH+)失電子以離子化醌式堿形式穩(wěn)定存在的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而溫度的升高將促進(jìn)吸熱反應(yīng)(花色苷水解及糖苷開環(huán)等)的進(jìn)行，引起花色苷的降解，最終分解為酚酸類和醛類等物質(zhì)[11-12]。

當(dāng)溫度升高到80℃時，吸光值卻急劇增加，可能是高溫條件加快提取液的蒸發(fā)，導(dǎo)致溶劑減少，花色苷濃度增大。此時花色苷顏色由紅色逐漸變成了褐色，說明在該溫度時，金鐵鎖色苷極不穩(wěn)定，易分解變性。綜合表明，金鐵鎖愈傷組織花色苷耐熱性較差，20℃時穩(wěn)定性較好。

2.3光照對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

光照不僅對花色苷的形成有明顯的促進(jìn)作用，而且對花色苷的穩(wěn)定性有較大影響。隨著光照增強會促使花色苷在細(xì)胞中的積累，但同時又會加速花色苷的降解[13]。結(jié)果表明(如圖3示)：在黑暗條件下，金鐵鎖花色苷吸光值變化隨著時間的延長呈現(xiàn)相對穩(wěn)定的趨勢，顏色一直保持紅色不變，且溶液吸光值均高于光照條件的吸光值。在光照條件下，隨著時間的延長，花色苷結(jié)構(gòu)受破壞的程度加大，吸光值大幅度降低。同時顏色也發(fā)生明顯變化，由紅色變?yōu)闇\紅色，表明花色苷在光照條件下穩(wěn)定性較差。因此，在儲存和運輸金鐵鎖花色苷的過程中應(yīng)盡量避免長時間的陽光直射。

圖3　光照對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.3　Effect of light on anthocyanin stability

2.4pH對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

在溶液介質(zhì)中， 由于花色苷種類、羥基數(shù)目和糖結(jié)合位置的不同，花色苷顏色及吸光值會隨pH的不同而發(fā)生變化[14]。

pH對花色苷吸光值的影響見圖4： 當(dāng)pH < 3時，金鐵鎖花色苷吸光值均較高，在pH為2達(dá)到最大值，所以金鐵鎖花色苷適宜在偏酸性條件下保存。隨著pH值減小到1，花色苷吸光值降低，說明強酸對金鐵鎖花色苷有明顯的破壞作用。在pH范圍為4～9，花色苷吸光值降至最低。而隨著pH值的增加(pH>9)，金鐵鎖花色苷吸光值又快速增高。與pH值相對應(yīng)的花色苷色調(diào)變化如圖5所示，pH<4，金鐵鎖色素以AH+形式存在，表現(xiàn)為紅色；pH為5～7，色素發(fā)生水解或開環(huán)反應(yīng)，形成甲醇假堿或查爾酮，顏色變淡；pH>8，色素為離子化醌式堿，藍(lán)色由淺變深。

圖4　pH對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.4　Effect of pH on anthocyanin stability

圖5　pH對花色苷顏色的影響Fig.5　Effect of pH on anthocyanin color

2.5可溶性糖對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

糖對花色苷穩(wěn)定性的影響與糖濃度和反應(yīng)階段有關(guān)。由圖6和圖7可知，一定濃度的蔗糖和葡萄糖對金鐵鎖花色苷有保護(hù)作用。與對照組相比，在一定的時間內(nèi)，添加各濃度(1%～30%)的蔗糖因子均對金鐵鎖花色苷有增色效果。添加3%蔗糖的花色苷溶液在5 h吸光值最大，花色苷穩(wěn)定性最好。當(dāng)時間超過5 h，在6 h時發(fā)現(xiàn)吸光值降低，即所有實驗組溶液的吸光值均小于1～5 h的實驗組吸光值。說明蔗糖只在短時間內(nèi)對維持色素的穩(wěn)定性有效，隨著時間的延長金鐵鎖花色苷仍會降解。當(dāng)添加濃度為3%的葡萄糖時，色素增色效果顯著。如圖7所示，在同一時間，葡萄糖濃度在3%時對金鐵鎖花色苷的增色作用較為明顯。而高濃度的葡萄糖在短時間內(nèi)對維持金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性沒有明顯的促進(jìn)作用。這可能是由于糖不僅可以作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，調(diào)節(jié)水分活度，還能作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)與花色苷發(fā)生糖化配基反應(yīng)，保護(hù)發(fā)色團(tuán)，延緩其降解速度[15]。但超過某一界限后，高濃度的糖及糖降解物則可能加速花色苷降解，在反應(yīng)初期，糖類能提高花色苷的穩(wěn)定性，減緩其降解速率；但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，糖類的降解產(chǎn)物開始促進(jìn)花色苷的降解。因此將濃度為3%的蔗糖或3%的葡萄糖作為金鐵鎖花色苷的輔色因子，維持花色苷結(jié)構(gòu)及色調(diào)的穩(wěn)定性。

圖6　蔗糖對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.6　Effect of sucrose on anthocyanin stability

圖7　葡萄糖對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.7　Effect of glucose on anthocyanin stability

2.6還原劑對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

常見的一些還原劑對色素穩(wěn)定性影響較大，一般有增色的效果[16]。本試驗通過與對照組的比較發(fā)現(xiàn)，不同濃度的Na2SO3在短時間內(nèi)具有增色功能(圖8)。在2 h～4 h時間段內(nèi)，隨著還原劑Na2SO3濃度的增加，花色苷的吸光值變化幅度不大，說明高濃度的還原劑能維持金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性。時間超過4 h后，花色苷吸光值急劇下降，但實驗組的吸光值仍高于對照組吸光值。因此，生產(chǎn)中可添加還原劑Na2SO3來保護(hù)花色苷的穩(wěn)定性。

2.7抗壞血酸對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

由圖9可知，與不添加抗壞血酸的對照組比較，添加Vc的各實驗組吸光值均減小，說明抗壞血酸對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性具有破壞作用。在0 h～5 h時間段內(nèi)，不管高濃度還是低濃度的抗壞血酸對花色苷的降解效果相差不大。但超過5 h后，隨著抗壞血酸濃度的增加，金鐵鎖花色苷的降解速度加快，吸光值逐漸減小。由此表示高濃度的抗壞血酸不宜與金鐵鎖花色苷長時間接觸，所以，在金鐵鎖花色苷的生產(chǎn)加工和運輸過程中應(yīng)盡量避免添加抗壞血酸。

圖8　還原劑對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.8　Effect of reductant on anthocyanin stability

圖9　抗壞血酸對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.9　Effect of Vc on anthocyanin stability

2.8氧化劑對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

氧化劑對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性有著較大的影響(圖10)。隨著H2O2濃度的增加，金鐵鎖花色苷易被氧化褪色(由紅色變?yōu)闊o色)，吸光值也急劇降低。與對照組相比，H2O2濃度低至0.01%時，H2O2在5 h內(nèi)對金鐵鎖花色苷的破壞作用相對較小。而當(dāng)H2O2濃度大于0.01%后色素穩(wěn)定性降低，吸光值急劇減小。且添加的H2O2濃度越高，花色苷隨時間降解的速度越快。原因可能是H2O2對花色苷的C2位能直接進(jìn)行親和攻擊，使花色苷發(fā)生水解反應(yīng)，開環(huán)生成無色查爾酮[17]。綜上說明金鐵鎖花色苷抗氧化能力較差，不宜與H2O2接觸。

圖10　氧化劑對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.10　Effect of oxidant on anthocyanin stability

2.9防腐劑對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

在金鐵鎖花色苷溶液中各加入不同濃度的苯甲酸鈉和山梨酸鉀后，每隔1 h測定其含量，結(jié)果表明兩種防腐劑對花色苷都具有一定的增色效應(yīng)(圖11和圖12)。苯甲酸鈉在其濃度為10 mg/L時增色效果尤為明顯，原因可能是色素與防腐劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)[18]。隨著苯甲酸鈉濃度的增加，金鐵鎖花色苷吸光值呈下降趨勢，說明苯甲酸鈉與花色苷的協(xié)同作用受濃度和時間影響較大。而山梨酸鉀對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性較好。如圖12可知，對照組金鐵鎖花色苷溶液吸光值隨著時間延長呈逐漸下降趨勢。而添加濃度為10 mg/L或20 mg/L的山梨酸鉀時，金鐵鎖花色苷吸光值在5 h內(nèi)比較穩(wěn)定。隨著山梨酸鉀濃度的升高，80 mg/L的山梨酸鉀對金鐵鎖花色苷增色效果最為顯著。但高濃度的山梨酸鉀(40～80 mg/L)，不僅能快速提高花色苷穩(wěn)定性，同時也會促進(jìn)花色苷的降解，只是降解后的花色苷吸光值仍然大于對照組溶液吸光值(如圖12所示)。通過對該2種防腐劑進(jìn)行總體比較發(fā)現(xiàn)，在短時間內(nèi)使用10 mg/L苯甲酸鈉或者80 mg/L山梨酸鉀均能提高金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性。

圖11　苯甲酸鈉對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.11　Effect of sodium benzoate on anthocyanin stability

圖12　山梨酸鉀對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.12　Effect of potassium sorbate on anthocyanin stability

2.10金屬離子對金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性的影響

K+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+對維持金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性既無促進(jìn)作用，也不會對花色苷穩(wěn)定性造成較大破壞。如圖13所示，在相同的時間條件下，與對照組相比，K+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+的添加對金鐵鎖花色苷溶液吸光值沒有較大影響。雖然隨著時間的推移，吸光值逐漸降低，但降低幅度小，所以其對花色苷穩(wěn)定性造成的影響可忽略不計。而Cu2+、Fe3+則對金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性有一定的負(fù)面影響，其中Fe3+的作用較明顯。當(dāng)在花色苷溶液中加入FeC13時，此時的溶液吸光值明顯低于添加其他金屬離子時的溶液吸光值，且顏色由紅色變?yōu)辄S色。吸光值減小是因為Fe3+具有氧化性，能加快色素分解成醌式堿?；ㄉ疹伾兓赡苁怯捎诩尤隖eCl3后，溶液發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，增加Л絡(luò)合物電子層的激發(fā)能。使溶液吸收峰方向轉(zhuǎn)向短波方向，從而改變了花色苷結(jié)構(gòu)，花色苷顏色變成黃色[19]。本試驗中添加Cu2+和Fe3+會加快金鐵鎖花色苷的降解，其中Fe3+的影響較明顯，Cu2+相對較弱。這與李偉[20]的研究結(jié)果一致，因此，在裝載儲運金鐵鎖色素過程中應(yīng)避免使用鐵制或銅制容器。

圖13　金屬離子對花色苷穩(wěn)定性的影響Fig.13　Effect of metal ions on anthocyanin stability

3　討論

本實驗參照天然植物花色苷穩(wěn)定性研究的相關(guān)方法[21]，獲得粗提率為8.05%的金鐵鎖花色苷，且發(fā)現(xiàn)此花色苷在避光條件下穩(wěn)定性較好，但耐熱性較差。曾有研究報道[16]，花色苷的最大吸光度在光照條件下會有所降低，檳榔紅色素對光的穩(wěn)定性均較差，4 d后測得的吸光值數(shù)據(jù)下降0.023，所以需避免在光照條件下長時間放置。有學(xué)者對多種水溶性色素(甜菜紅色素、紫甘薯色素、紅米紅色素和越橘紅色素等)進(jìn)行研究表明，其中甜菜紅穩(wěn)定性最差。40℃條件下加熱處理對色素影響相對比較小，60℃加熱時會對花色苷穩(wěn)定性有一定影響，80℃時穩(wěn)定性大幅降低[22]。所以花色苷在提取和儲存過程中應(yīng)盡量選擇較低的溫度和避光保存。這與本研究結(jié)果相似：金鐵鎖花色苷在4～60℃時吸光值的變化大致為先上升后下降，而達(dá)到80℃時花色苷分解。所以在提取過程中應(yīng)降低加熱溫度來提高金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性。酸堿度不同的介質(zhì)對金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性及色澤影響較大，其酸性條件下，pH值越小，花色苷提取液紅色越深；在堿性條件下，pH值越大，花色苷提取液藍(lán)色越深。綜合考慮，在pH為酸性(pH=2)時，金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性較好，故該花色苷適用于酸性食品中。王燕[23]對紫色櫻桃李和紅色櫻桃李進(jìn)行研究，在pH為2或3時，色素吸光值最大；隨著吸光值增大(5～8)時，色素吸光值減??；在強堿性溶液中(pH>9)時，色素吸光值又呈現(xiàn)上升趨勢。這與本實驗中金鐵鎖花色苷的影響相一致。

氧化劑對花色苷具有一定的分解破壞作用[24]。本實驗中H2O2濃度在0.01%時對金鐵鎖花色苷的吸光值影響不大，但濃度高于0.01%，金鐵鎖花色苷吸光值降低，花色苷由原來的紅色逐漸退至無色，說明其抗氧化能力較弱。陳澤芳[25]研究發(fā)現(xiàn)，在紅米色素中添加0.025% H2O2對色素穩(wěn)定性影響較大，且隨著難度增加，穩(wěn)定性越低?？箟难釋痂F鎖花色苷也有一定的破壞作用，其降解程度受時間影響較大。因為短時間內(nèi)，不管是高濃度還是低濃度的抗壞血酸均能使吸光值降低，但降低程度相差不大。而隨著時間的延長，吸光值急劇降低，且抗壞血酸濃度越高，吸光值越低。據(jù)報道，還原劑及常見的一些防腐劑對花色苷會產(chǎn)生增色效應(yīng)，特別是苯甲酸鈉和山梨酸鉀；韓林等[16]研究表明，Na2SO3體積分?jǐn)?shù)在1～4.5%時會提高色素的穩(wěn)定性，且苯甲酸鈉和山梨酸鉀濃度為2 g/100mL時均能起到增色作用。但也有部分色素的穩(wěn)定性不受山梨酸鉀的影響，如在梔子色素溶液中添加1～5 mg/mL的山梨酸鉀不能有效提高色素穩(wěn)定性[26]。本實驗中使用苯甲酸鈉和山梨酸鉀對金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性均有一定的輔助效果，在短時間內(nèi)使用低濃度的苯甲酸鈉(10 mg/L)或高濃度的山梨酸鉀(80 mg/L)都有利于提高金鐵鎖花色苷穩(wěn)定性。邸翔等[7]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入的還原劑濃度較高時能維持色素的穩(wěn)定性。

此外，可溶性糖也能維持植物花色苷的穩(wěn)定性[27]，是因為花色苷的糖苷化作用能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本實驗中蔗糖和葡萄糖對金鐵鎖花色苷有一定的增色作用，特別是3%的蔗糖和葡萄糖增色效果較為明顯。主要機制可能是花色苷的母核表面被一條條流動的糖鏈纏繞包裹，這種堆積式行為不僅能有效保護(hù)花色苷結(jié)構(gòu)不受破壞，還阻礙了水化平衡轉(zhuǎn)換引起的失色，從而保持和提亮原有色澤[28]。Reyes等[29]研究也顯示，10%葡萄糖可作為輔色劑提高花色苷的穩(wěn)定性。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，高濃度的糖及糖降解物則促進(jìn)花色苷的熱降解[5]，降解速度蔗糖>葡萄糖[15]；一般情況下，多數(shù)金屬離子對花色苷的穩(wěn)定性無明顯影響，而Cu2+、Fe3+則具有明顯的破壞作用，可能是Cu2+、Fe3+使促進(jìn)了花色苷的氧化[28]。王偉等[30]曾報道，Cu2+、Fe3+會改變白杜果肉黃色素色澤(由橙黃變?yōu)闇\綠或棕黃色)，破壞色素的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但也有研究表明[31]，銅、鐵離子對黑花生衣花色苷具有穩(wěn)定和增色作用，而錳、鎂離子在濃度大于2 mmol/L時，有減色作用。

綜上，本實驗的金鐵鎖花色苷是一種抗氧化能力較弱的植物天然色素。其在光照及高溫條件下均不穩(wěn)定，所以需低溫避光保存。通常添加3%的可溶性糖、0.5%的還原劑和防腐劑(10 mg/L苯甲酸鈉和80 mg/L山梨酸鉀)對金鐵鎖花色苷的穩(wěn)定性起到促進(jìn)作用，而金屬離子鐵和銅會破壞其穩(wěn)定。所以金鐵鎖花色苷類色素的生產(chǎn)加工應(yīng)不宜使用含鐵或銅的容器盛裝。

[1]吳征縊. 云南植物志. 第6卷. [M]. 北京: 科學(xué)出版社，1995:247-248.

[2]劉延吉，向文娟，田曉艷，等. 南果梨愈傷組織及花青素誘導(dǎo)的初步研究[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報，2008，27(3):83-87.

[3]Cormier Francois，Crevier Helene A，Do chi Bao，etal. Accumulation of anthocyanins by a high osmotic potential in grape(VitisviniferaL.) cell suspensions[J].PlantCellReports, 1990(9):143-146.

[4]陳小全，李云，丁靜，等. 正交法優(yōu)選五倍子色素提取及其穩(wěn)定性實驗[J]. 中國調(diào)味品，2015，40(2):27-29.

[5]Cao S Q，Liu L，Lu Q，etal. Integrated effects of ascorbic acid，flavonoids and sugars on thermal degradation of anthocyanins in blood orange juice [J].EuropeanFoodResearchTechnology, 2009，228(6):975-983.

[6]Verbeyst L，Oey I，Vander I，etal. Kinetic study on the thermaland pressure degradation of anthocyanins instrawberries[J].FoodChemistry, 2010，123(2):269-274.

[7]邸翔. 紅果小檗果醋、果酒的研制及其色素的初步研究[D]. 烏魯木齊：新疆大學(xué)，2010.

[8]閆穎. 天竺葵紅色素提取及在壓花保色中應(yīng)用的研究[D]. 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2014.

[9]李穎暢，馬弛，呂艷芳，等. 樹莓花色苷穩(wěn)定性的研究[J]. 食品工業(yè)科技，2014(10)：205-208.

[10]徐淵金，杜琪珍. 花色苷分離鑒定方法及其生物活性[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2006，32(3)：67-72.

[11]騰飛，劉召君，鄭洪亮，等. 龍葵果花色苷降解動力學(xué)[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報，2014，33(5):548-559.

[12]Antelo F S，Costa J A V & Kalil S J. Thermal degradationkinetics of the phycocyanin fromSpirulinaplatensis[J].BiochemicalEngineeringJournal, 2008，41(1):43-47.

[13]Gao W Y，F(xiàn)an L & Paek K Y. Yellow and red pigment production by cell cultures ofCarthamustinctoriusin a bioreactor[J].PlantCellTissueandOrganCulture, 2000(60)： 95-100.

[14]唐傳核. 植物生物活性物質(zhì)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[15]Huang H T. Decolorization of anthocyanins by fungal enzymes[J].FruitColorDestruction, 1955，3(2):141-146.

[16]韓林，張海德，萬婧，等. 檳榔紅色素的提取工藝優(yōu)化及穩(wěn)定性研究[J]. 食品科學(xué)，2010，31(4):1-5.

[17]孫建霞，張燕，胡小松，等. 花色苷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與降解機制研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42(3):996-1008.

[18]宋常春. 蘿卜紅天然食用色素的提取及理化性質(zhì)的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2001，27(8):31-33.

[19]唐曉珍，姜紅波，孫淑靜，等. 玫瑰茄紅色素穩(wěn)定性的影響因素[J]. 中國調(diào)味品，2003(3):37-40.

[20]李偉. 紅葉甜菜紅色素的穩(wěn)定性研究[J]. 食品科學(xué)，2009，30(13): 105-107.

[21]董楠，雷丹丹，劉嘉，等. 花色苷的熱穩(wěn)定性及其影響因素研究[J]. 食品工業(yè)科技，2012，33(7):393-396.

[22]王怡齡，趙云蛟，吳昊天，等. 多種水溶性天然色素的熱穩(wěn)定性研究[J]. 中國食品添加劑，2015，10:88-92.

[23]王燕. 櫻桃李(PrunuscerasiferaEhrh.)果實主要花色苷組分及相關(guān)特性分析[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[24]王惠琴，林太鳳，張麗華，等. 紅薯皮色素的提取及其對條件的穩(wěn)定性[J]. 食品研究與開發(fā)，2015，36(20):145-148.

[25]陳澤芳. 紅米紅色素的分離純化及其組成的研究[D]. 天津：天津科技大學(xué)，2012.

[26]陳峰，陳劍鋒. 梔子色素穩(wěn)定性的對比研究[J]. 食品工業(yè)，2014，35(1):124-128.

[27]何玲，唐愛均，洪鋒. 紅提葡萄紅色素穩(wěn)定性的研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，33(9):73-76.

[28]呂鋒，何洪巨，馮啟利. 蔬菜中的花色苷及其保健功能[J]. 中國食物與營養(yǎng)，2007(3):47-49.

[29]Reyes L F， Cisneros-zevallos L. Degradation kinetics andcolour of anthocyanins in aqueous extracts of purple and red-flesh potatoes (SolanumtuberosumL .)[J].FoodChemistry, 2007，100(3):885-894.

[30]王偉，嚴(yán)賢春，王簫，等. 白杜果肉黃色素的提取及其穩(wěn)定性研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2009，30(3):173-177.

[31]馬勇，陳瓊，張琪. 黑花生衣花色苷含量測定及穩(wěn)定性研究[J]. 食品工業(yè)科技，2012，33(20):73-76.

Studies on the Stability ofAnthocyanin inPsammosilenetunicoidesCallus

WEIHong-bian,LIXiao-lan,ZHANGMing-sheng*,LIUGui-xian,GAOXiao-feng,XUJia-yu

(College of Life Sciences, Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region (Ministry of Education) , Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025, China)

The anthocyanin was extracted by 1%HCl-ethanol from the red callus ofPsammosilenetunicoides. Effects of temperature, light, pH value, soluble sugar, reductant, oxidant, antiseptic, metalions and other conditions anthocyanin stability was studied. The results showed that anthocyanin was stable at temperature 4～60℃ and acidic condition. Light had strong damage effect for anthocyanin stability, so anthocyanin should be kept away from light. Anthocyanin was greatly affected by the oxidant and Vc, but was well tolerated to reductant. Moreover, the soluble sugar and antiseptic had certain hyperchromic effect for the callus. K+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+had no great influence, but Cu2+and Fe3+had obvious damage to anthocyanin stability, so the callus or anthocyanin ofP.tunicoidesshould not be stored in copperware and ironware.

Psammosilenetunicoides, Callus, Anthocyanin, Stability

2016-03-10；

2016-04-11

貴州省高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計劃(黔科合人才[2015]4031號)；貴州省研究生教育創(chuàng)新基地建設(shè)(黔教研合CXJD字[2014]001)；貴州大學(xué)研究生創(chuàng)新基金(研農(nóng)2015010)。

張明生(1963-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：植物生物技術(shù)與次生物質(zhì)代謝；E-mail: mszhang@gzu.edu.cn。

TS264.4

A

1008-0457(2016)02-007-08國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2016.02.002