不同品種荔枝皮花色苷提取物粒徑與色度對其抗氧化活性的影響

周瑋婧，李書藝，孫智達*，謝筆鈞

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

不同品種荔枝皮花色苷提取物粒徑與色度對其抗氧化活性的影響

周瑋婧，李書藝，孫智達*，謝筆鈞

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

比較9種荔枝皮花色苷在不同體積分數(shù)乙醇中粒徑的分布，以及不同品種的色度差異，并將花色苷粒徑和色度指標與其抗氧化活性之間進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，糯米糍在35%乙醇溶液中粒徑分布最好，為2.48～6.51μm，D50為4.56μm，比表面積為498.23m2/kg，且不同品種荔枝皮花色苷粉末在乙醇溶液中分布變化明顯。糯米糍具有最大彩色度c*值(110.27)和a*值(87.12)，妃子笑具有最大L*值(94.86)和b*值(98.79)；不同品種的色度變化在紅色與黃色之間?；ㄉ蘸?、抗氧化活性(清除率、IC50)與粒徑指標(D50、比表面積)和色度指標(L*、a*、b*、c*、h)具有相關(guān)性，且荔枝皮花色苷顆粒對色度也有著決定性影響。

荔枝皮花色苷；粒徑；抗氧化活性；Lab色度系統(tǒng)；相關(guān)性分析

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)為無患子科(Sapindaceae)常綠喬木，我國主要產(chǎn)于廣東、福建、廣西等地。其中荔枝皮質(zhì)量占果實總質(zhì)量的16%左右，富含黃烷醇類和水溶性多糖等生理活性物質(zhì)，具有較高的經(jīng)濟和藥用價值[1]。粒徑及其分布是表征乳液、懸浮液和粉末等顆粒體系的重要指標，對產(chǎn)品性能和使用均有影響[2]。同時采用激光粒度儀系統(tǒng)分析，優(yōu)點突出，測量速度快，測量過程自動化程度高，準確可靠，適用面極廣[3]。CIE-Lab系統(tǒng)又稱CIE 1976均勻顏色空間。其顏色空間的色坐標由L、a、b表示，現(xiàn)在己成為世界各國正式采納、作為國際通用的測色標準。它適用于一切光源色或物體色的表示與計算[4]。根據(jù)文獻報道，葡萄籽原花青素提取物的標準中對粒徑和色度的要求為過100目，呈紅棕色的粉末，卻并沒有詳細的數(shù)據(jù)標準[5]。本實驗以荔枝皮花色苷提取物為研究對象，對廣東省9個具有代表性的品種的荔枝皮花色苷在不同乙醇體積分數(shù)中的粒徑大小、粒徑分布和色度等物理特性進行測試，探討荔枝皮花色苷在不同體積分數(shù)乙醇中的粒徑分布特征，比較不同品種荔枝皮花色苷色度的差異，最后討論這些性質(zhì)與荔枝皮花色苷抗氧化活性之間的相關(guān)性，旨在為荔枝果皮天然產(chǎn)物開發(fā)與工業(yè)化生產(chǎn)標準提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝為：白臘(Litchi Chinensis Sonn. cv. Baila)、妃子笑(Litchi Chinensis Sonn. cv. Feizixiao)、玉荷包(Litchi Chinensis Sonn. cv. Yuhebao)、黑葉(Litchi Chinensis Sonn. cv. Heiye)、丁香(Litchi Chinensis Sonn.cv. Dingxiang)、糯米糍(Litchi Chinensis Sonn. cv.Nuomici)、青殼(Litchi Chinensis Sonn. cv. Qingke)、桂味(Litchi Chinensis Sonn. cv. Guiwei)、懷枝(Litchi Chinensis Sonn. cv. Huaizhi)等9個品種，由廣東省農(nóng)科院生物研究所提供，選擇色澤鮮艷，果形勻稱，未受機械損傷的荔枝，迅速去殼，并將果皮裝入保鮮袋中，封口，置于－18℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

AB-8大孔吸附樹脂 南開大學(xué)化工廠；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SH2-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠；BT-9300H激光粒度儀 丹東市百特儀器有限公司；DCP3型全自動測色色差計 北京興光測色儀器公司；S-54可見-紫外分光光度計 上海棱光技術(shù)有限公司；JA2003電子天平 上海天平儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 荔枝皮花色苷提取物的制備

取一定量預(yù)先準備的荔枝果皮，用60%的乙醇溶液按照1:20(m/V)的固液比混合均勻，50℃恒溫水浴鍋中提取90min，收集濾液進行真空抽濾，得到樣品粗提液。濾液過樹脂吸附柱AB-8，用水洗下不被吸附的雜質(zhì)，用80%的乙醇沖洗樹脂吸附柱，收集乙醇洗脫液后減壓蒸餾得到濃縮液，經(jīng)冷凍干燥后，得到荔枝皮花色苷的樣品粉末。

1.3.2 荔枝皮提取物的粒徑測定

采用BT-9300H激光粒度儀測定樣品粉末在不同體積分數(shù)的乙醇溶液中的粒度分布情況。將不同品種的樣品粉末分別溶于體積分數(shù)為35%、70%和95%的乙醇溶液中，在超聲波分散器內(nèi)分散均勻(約12min)，配制成樣品溶液。取適量溶液置于樣品池中，觀察粒度分布圖譜。為保證測試結(jié)果的重現(xiàn)性和可靠性，以多次測定的平均值為最后結(jié)果[6]。

1.3.3 荔枝皮提取物色度指標分析

將樣品粉末溶于35%的乙醇溶液中，配制成5mg/mL的樣品溶液。使用DC-P3全自動測色色差計，測定9種荔枝皮提取物的L*、a*、b*值，并根據(jù)公式(1)、(2)計算其彩色度(c*)和色調(diào)角(h)，每種樣品溶液測定3次，取平均值[7]。

1.3.4 荔枝皮花色苷含量的測定

花色苷含量的測定采用pH示差法[8]，測定3次取其平均值。

1.3.5 荔枝皮花色苷抗氧化活性測定

采用水楊酸羥基化法[9]測定不同品種荔枝皮花色苷的抗氧化活性，3mL反應(yīng)液中含0.15mmol/L FeSO4、6mmol/L H2O2、2mmol/L水楊酸鈉及不同品種的荔枝皮花色苷提取液，加入H2O2引發(fā)反應(yīng)，37℃保溫1h后，加0.12mL 11.0mol/L HCl終止反應(yīng)，測定510nm波長處的吸光度，計算其清除率，重復(fù)操作3次，求其平均值。并計算出自由基清除率為50%時的自由基清除劑的濃度，即IC50。

式中：Ao為對照組吸光度；Ai為樣品組吸光度；Aj為空白組吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 荔枝皮花色苷的粒徑分析

激光粒度儀是以米(Mie)散射理論為依據(jù)，通過探測微粒的米氏散射能量和相應(yīng)的散射角度，計算出粒徑分布[10]。以9個廣州特有荔枝品種的果皮為代表，比較其花色苷在35%、70%和95%不同乙醇體積分數(shù)下的粒徑及粒徑分布情況。如表1所示，在每個品種中，不同粒徑的分布頻率在乙醇體積分數(shù)變化時也明顯不同，溶解在高體積分數(shù)乙醇中時，較大粒徑(＞100μm)的荔枝皮花色苷所占的比例明顯大于較小粒徑(＜10μm)所占的比例。以糯米糍為例，在乙醇體積分數(shù)為35%時，中粒徑(D50)僅為4.56μm，粒徑分布在 2.48～6.51μm之間，而當乙醇體積分數(shù)增加到95%時，其粒徑隨著乙醇體積分數(shù)的升高而增大，D50為179.8μm，大于低體積分數(shù)乙醇時的提取物中粒徑，且粒徑分布為23.51～307.00μm，范圍擴大，峰型變寬。比表面積的變化也與其相似，在乙醇體積分數(shù)為35%時的比表面積498.23m2/kg，而當乙醇體積分數(shù)逐漸增大時，荔枝皮花色苷的比表面積減小。在乙醇體積分數(shù)為35%時，丁香和青殼的粒徑較大，分別為117.57μm和117.07μm；比表面積較小，為43.17m2/kg和19.27m2/kg，其余品種的粒徑差異不大?？傮w上看，隨著乙醇體積分數(shù)的增加，荔枝皮花色苷的平均粒徑增加，說明顆粒已發(fā)生了一定程度的聚集，形成了大的顆粒。由于粒徑越小，顆粒分布均勻，穩(wěn)定性更好，所以糯米糍品種荔枝皮花色苷粉末在35%乙醇時的分布最好。因此，選擇35%乙醇作為荔枝皮花色苷的溶劑。

表1 不同品種荔枝皮提取物在不同體積分數(shù)乙醇溶液中粒徑的分布情況Table 1 Particle size distribution parameters of anthocyanin extracts prepared from different varieties of litchi pericarp in different concentrations of aqueous ethanol solutions

在乙醇為35%的最佳分布體積分數(shù)下，比較9種荔枝皮花色苷粉末的粒徑和粒徑分布情況，如圖1所示，其中丁香和青殼在大于100μm時出現(xiàn)峰型，中粒徑分別為117.57μm和117.07μm，黑葉也有32.22%粒徑超過100μm；糯米糍的平均粒徑最小，分布在小于10μm內(nèi)；其余品種的粒徑差異不大，在12.43～56.38μm之間，比表面積在88.78～309.23m2/kg之間；則粒徑組成的區(qū)間均集中在10～100μm內(nèi)。結(jié)果表明9種荔枝皮提取物粉末的粒徑分布在2.0～22μm，D50＜22μm的粒徑累計不少于95%。

圖1 不同品種荔枝皮花色苷在35%乙醇溶液中粒徑的分布圖Fig.1 Particle size distribution of anthocyanin extracts prepared from different varieties of litchi pericarp in 35% aqueous ethanol solution

2.2 荔枝皮花色苷的色度指標和含量分析

表2 不同品種荔枝皮的花色苷含量以及色度指標Table 2 Anthocyanin contents and color parameters in 35%aqueous ethanol solution of anthocyanin extracts prepared from different varieties of litchi pericarp

如表2所示，通過對荔枝皮花色苷的含量測定，糯米糍和懷枝品種的荔枝皮花色苷質(zhì)量分數(shù)均超過了10‰，分別達到了18.89‰和10.66‰，其余品種花色苷含量在1.67‰～7.68‰之間。用L*、a*、b*值表示荔枝皮花色苷粉末的色度，c*表示色飽和度；h表示色角[11]。在CIELab表色系統(tǒng)中，妃子笑提取物具有最大的明亮度L*值為94.86；在a*值中，丁香最小為24.35，紅色偏淺，糯米糍最大為87.12，紅色偏深；而妃子笑b*值為98.79，呈黃色，青殼b*值為僅為4.08；糯米糍具有最大的色飽和度c*為110.27，丁香的c*值僅有25.08。一個重要原因可能是因其果皮葉綠素含量過高，妨礙了花色苷紅色的表現(xiàn)，而糯米糍果皮葉綠素的降解為紅色的顯現(xiàn)提供了有利條件[12]。9種荔枝皮提取物的色角從24.83°(妃子笑)到 81.11°(青殼)，即均在紅色和黃色的范圍內(nèi)變化。

表3 荔枝皮花色苷色度、粒徑指標與抗氧化活性相關(guān)性分析Table 3 Correlation among anthocyanin content, maximum hydroxyl free radical scavenging rate or IC50 and particle size distribution parameters and color parameters in 35% aqueous ethanol solution

圖2 不同品種荔枝皮花色苷清除·OH的能力Fig.2 Maximum hydroxyl free radical scavenging rate and IC50 of anthocyanin extracts prepared from different varieties of litchi pericarp

2.3 荔枝皮花色苷清除羥自由基效果分析

按照1.3.5節(jié)的方法，測得荔枝皮花色苷溶液清除羥自由基的效果，利用Fenton[13-14]反應(yīng)產(chǎn)生·OH(H2O2+Fe2+→·OH+OH－+Fe3+)，隨著反應(yīng)體系中花色苷含量增大，清除·OH的能力隨之提高。由圖2可知，荔枝皮花色苷提取液都有著較強的清除·OH的能力，當9個品種質(zhì)量濃度達到1.5mg/mL時，懷枝的清除率最高為83.43%，除丁香的清除率較低以外，其余品種的清除率均超過60%。而糯米糍的IC50值最低0.23mg/mL，其余品種的IC50值均在0.26～0.91mg/mL之間。

2.4 荔枝皮花色苷抗氧化活性與各指標相關(guān)性分析

通過SPSS軟件分析荔枝皮花色苷含量與抗氧化活性指標(清除率、IC50)、粒徑指標(D50、比表面積)以及色度指標(L*、a*、b*、c*、h)之間的相關(guān)性。如表3所示，花色苷含量與其色度指標中a*值、彩色度c*和粒徑指標中的比表面積線性正相關(guān)(P＜0.01，r＝0.881；P＜0.01，r=0.776；P＜0.05，r=0.850)，而與平均粒徑D50線性負相關(guān)(P＜0.01；r=－0.673)。且荔枝皮花色苷抗氧化活性中，清除率指標與色度中a*值與c*值成線性相關(guān)(P＜0.05；r=0.771，r=0.734)，而IC50值與色度的各指標相關(guān)性均為極顯著(P＜0.01，r=－0.775～－0.949)，與h相關(guān)性顯著(P＜0.05，r=0.704)，與粒徑指標中D50也成極顯著的相關(guān)性(P＜0.01；r=0.842)。另一方面，在粒徑與色度指標之間的相關(guān)性分析中，平

均粒徑D50與色度指標a*值、b*值和彩度c*均有負相關(guān)性，r值分別為－0.803、－0.669和－0.830；比表面積與a*值同樣具有顯著相關(guān)性(P＜0.05，r=0.714)。不同顏料分子的組成和結(jié)構(gòu)，決定了顏料對可見光某種波長的選擇性吸收，從而反射和散射出特定波長的光，表現(xiàn)出了特征顏色，這是產(chǎn)生顏色的必要條件。顏料顆粒的形狀、大小及分布則決定了反射和散射光的質(zhì)和量，是產(chǎn)生顏色的充分條件[15]。荔枝皮花色苷含量決定了其在乙醇中溶解后的顏色性質(zhì)與粒徑分布，且荔枝皮花色苷顆粒的分子組成、結(jié)構(gòu)、聚集體的大小、性狀及分布也對花色苷顏色有決定性的影響。花色苷在乙醇中的粒徑越小，顆粒分布越窄，花色苷的色彩飽和度越高，顏色越鮮艷。同時也可以看出，由于花色苷分子容易溶解于親水體系中，所以在水體系中的清除·OH的活性測定中，如果粒徑越大，花色苷因分子間的聚集使之羥基被包埋，抗氧化效果越差，反之則越好。

3 結(jié) 論

3.1 荔枝皮花色苷粉末的分布特征為：隨著乙醇體積分數(shù)的增大，粒徑逐漸增大，且粒徑分布變廣。其中在乙醇體積分數(shù)為35%時糯米糍花色苷粒徑最小，顆粒分布最均勻，穩(wěn)定性最好。

3.2 運用CIELab表色系統(tǒng)，對荔枝皮花色苷的色差指標進行測量，荔枝果色的形成是多種色素共同作用的結(jié)果，不同的荔枝品種果皮色素的變化規(guī)律各不相同。大多數(shù)早熟品種顏色比晚熟品種淺，且色澤分布不均勻；隨著成熟期的推遲，荔枝果皮的色澤飽和度也逐漸增加。其中妃子笑提取物的L*、b*值最大。

3.3 在相關(guān)性分析中可以看到，荔枝皮花色苷的含量、抗氧化活性與其在乙醇中溶解后粒徑分布存在相關(guān)性，這是由于在高體積分數(shù)乙醇體系中，花色苷結(jié)構(gòu)發(fā)生聚集，使之參與抗氧化反應(yīng)的羥基數(shù)量減少，因而抗氧化活性降低。其色度和粒徑的特性可以用作今后評定天然產(chǎn)物的抗氧化活性的物理指標。經(jīng)過綜合比較，得出糯米糍品種荔枝皮花色苷具有較好的工業(yè)使用價值。

[1] 丁崗. 荔枝研究進展[J]. 時珍國醫(yī)國藥, 1999, 10(2): 145-146.

[2] 張茂根, 翁志學(xué), 黃志明, 等. 顆粒統(tǒng)計平均粒徑及其分布的表征[J].高分子材料科學(xué)與工程, 2000(5): 1-4.

[3] 楊瑛, 楊永華, 蔡光先. 100種中藥粉末的粒度測定[J]. 時珍國醫(yī)國藥, 2006, 17(12): 2401-2402.

[4] 劉新民. 顏色量化分析在烤煙品質(zhì)評價中的應(yīng)用研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2004.

[5] 邵云東, 高文遠, 蘇艷芳, 等. 葡萄籽提取物的質(zhì)量標準[J]. 中國中藥雜志, 2005, 30(18): 1406-1408.

[6] 郭斌, 任愛玲, 李良玉. 石家莊秋季可吸入顆粒物的垂直分布特征[J]. 中國科學(xué)院研究生院學(xué)報, 2007, 24(5): 714-2719.

[7] 陸建良, 梁月榮, 龔淑英, 等. 茶湯色差與茶葉感官品質(zhì)相關(guān)性研究[J]. 茶葉科學(xué), 2002, 22(1): 57-61.

[8] 張昭其, 龐學(xué)群, 段學(xué)武. 枝果皮褐變過程中花色素苷含量的變化及測定[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2002, 23(1): 16-19.

[9] SMIRNOFF N, CUMBES Q J. Hydroxyl radical scavenging activity of compatible solutes[J]. Phytocbem, 1989, 28(4): 1057-1060.

[10] 李紅. 顆粒粒度檢測技術(shù)綜述[J]. 遼寧科技學(xué)院學(xué)報, 2007, 9(3): 6-8.

[11] 韓永斌. 紫甘薯花色苷提取工藝與組分分析及其穩(wěn)定性和抗氧化性研究[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2007.

[12] 高飛飛, 尹金華, 陳大成, 等. 荔枝果皮葉綠素、類胡蘿卜素、花色苷的形成規(guī)律及對果色的影響[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2000, 21(1): 16-18.

[13] 王建華, 張民, 甘璐, 等. 枸杞多糖-2的抗羥基自由基氧化作用[J].食品科學(xué), 2001, 22(1): 11-13.

[14] 吳青, 黃娟, 羅蘭欣, 等. 15種中草藥提取物抗氧化活性的研究[J].中國食品學(xué)報, 2006, 6(1): 284-289.

[15] 付少海, 房寬峻. 涂料印花色漿粒徑對顏色性能的影響[J]. 印染,2007, 6(9): 5-7.

Correlation among Particle Size Distribution and Color Parameters in Aqueous Ethanol Solution and Antioxidant Activity of Anthocyanin Extracts from Different Varieties of Litchi Pericarp

ZHOU Wei-jing，LI Shu-yi，SUN Zhi-da*，XIE Bi-jun
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Anthocyanin extracts prepared from 9 varieties of litchi pericarp were compared for differences in particle size distribution in different concentrations of aqueous ethanol solutions and various color parameters such as L*, a*, b*, C* and h°.In the case of the extracts having different anthocyanin contents, the correlations among anthocyanin content, particle size distribution parameters and color parameters in 35% aqueous ethanol solution and maximum hydroxyl free radical scavenging rate or median effective concentration (EC50) were analyzed. Results indicated that Nuomici litchi pericarp anthocyanins dissolved in 35% aqueous ethanol solution showed the best particle size distribution (in the range of 2.48－6.51 μm) and the D50 and the specific surface area were 4.56 μm and 498.23 m2/kg, respectively. In addition, anthocyanin extracts prepared from different varieties of litchi pericarp revealed a significant difference in particle size distribution. Meanwhile, Nuomici litchi pericarp anthocyanins had the highest c* (110.27) and a* (87.12) values and Feizixiao litchi pericarp anthocyanins had the highest L*(94.86) and b* (98.79) values. The color of anthocyanin extracts prepared from different varieties of litchi pericarp changed from red to yellow. Correlations were observed among anthocyanin content, maximum hydroxyl free radical scavenging rate or IC50 and particle size distribution parameters and color parameters in 35% aqueous ethanol solution. Moreover, particle size distribution parameters exhibited a dominant effect on color parameters in 35% aqueous ethanol solution.

litchi pericarp anthocyanins；particle size；antioxidant activity；Lab color system；correlation analysis

TS272.5

A

1002-6630(2010)09-0001-05

2009-09-22

國家自然科學(xué)基金-廣東省聯(lián)合基金項目(U0731005)；“十一五”國家科技支撐計劃項目(2006BAD27B08)

周瑋婧(1985—)，女，碩士研究生，研究方向為天然產(chǎn)物化學(xué)。E-mail：elfinlife221@163.com

孫智達(1963—)，男，教授，博士，研究方向為天然產(chǎn)物化學(xué)。E-mail：sunzhida@mail.hzau.edu.cn