蓮房原花青素的穩(wěn)定性及熱降解動(dòng)力學(xué)研究

汪志慧，孫智達(dá)*，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)

蓮房原花青素的穩(wěn)定性及熱降解動(dòng)力學(xué)研究

汪志慧，孫智達(dá)*，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)

對(duì)蓮房原花青素(LSPC)的穩(wěn)定性和熱降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：LSPC在低溫、避光和弱酸條件下能表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；NaCl、蔗糖、葡萄糖等食品原料和防腐劑對(duì)LSPC的穩(wěn)定性影響不明顯；H2O2對(duì)蓮房原花青素破壞作用較大，NaHSO3和VC對(duì)其有保護(hù)作用；Fe3+、Fe2+、Pb2+和Al3+對(duì)LSPC有明顯的破壞作用，其他金屬離子影響不大；4種不同滅菌方式對(duì)LSPC的穩(wěn)定性有不同程度影響，其中巴氏滅菌的影響較小，高壓蒸汽滅菌的影響最大。LSPC的熱降解符合動(dòng)力學(xué)一級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)活化能Ea為43.10kJ/mol，反應(yīng)常數(shù)k0為1.51×105，獲得LSPC降解的預(yù)測(cè)模型。經(jīng)驗(yàn)證，模型與實(shí)測(cè)值擬合較好，表明該模型是合理的。

蓮房；原花青素；穩(wěn)定性；降解動(dòng)力學(xué)

蓮房是蓮科植物蓮(Nelumbo nuciferaGaertn.)的成熟花托，又名蓮蓬殼(lotus seed pod，LS)，具有消瘀、止血、去濕的功效[1]。現(xiàn)已研究發(fā)現(xiàn)蓮房中含有的主要生理活性物質(zhì)為原花青素[2-3]，原花青素作為黃酮類(lèi)化合物的一種，具有增強(qiáng)免疫力、保護(hù)心血管、預(yù)防高血壓、抗腫瘤、抗輻射、抗突變及美容等作用[4-7]，是至今為止發(fā)現(xiàn)的最有效的自由基清除劑之一[8]，具有優(yōu)越的抗氧化活性。

最近幾年有人對(duì)蓮房中原花青素的提取純化[9]以及蓮房中原花青素的清除自由基能力[10]進(jìn)行了研究，關(guān)于其穩(wěn)定性卻未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)研究光、熱、p H值、金屬離子、氧化劑、還原劑、糖、食鹽、防腐劑等因素對(duì)蓮房原花青素的影響，并通過(guò)研究蓮房原花青素的熱穩(wěn)定性，推導(dǎo)其熱降解動(dòng)力學(xué)方程，建立蓮房原花青素在加熱過(guò)程中的熱降解動(dòng)力學(xué)模型，為蓮房原花青素在食品中的有效應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蓮房采自武漢市湯遜湖，品種為武植2號(hào)。

葡萄籽原花青素標(biāo)準(zhǔn)品(純度為95%) 天津市尖峰天然產(chǎn)物研究開(kāi)發(fā)有限公司；AB-8大孔吸附樹(shù)脂 南開(kāi)大學(xué)化工廠；正丁醇、鹽酸、甲醇、乙醇、檸檬酸、磷酸氫二鈉、V C、氯化鋅、氯化銅、氯化鎂、氯化鋁、醋酸鉛、氯化亞鐵、氯化鐵、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、30%過(guò)氧化氫、亞硫酸氫鈉等均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

FuheHH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司；RE-111型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Buchi公司；SH2-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠；UV-9100紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京瑞利公司；電子天平 德國(guó)Sartorius公司。

1.3 方法

1.3.1 蓮房原花青素的制備

新鮮蓮房經(jīng)粉碎后，稱(chēng)取2000g(鮮質(zhì)量)，按照1:10(m/V)的料液比加入體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇，在55℃浸提120min，抽濾得濾液，濾液在50℃條件下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器減壓回收乙醇，然后將濃縮液過(guò)AB-8大孔樹(shù)脂，用10倍量蒸餾水洗去不被吸附的雜質(zhì)，再用50%的乙醇洗脫，收集洗脫液，50℃減壓濃縮，真空冷凍干燥，得蓮房原花青素精制物粉末。

1.3.2 原花青素含量的測(cè)定及保存率的計(jì)算

以葡萄籽原花青素為標(biāo)準(zhǔn)品，分別配制質(zhì)量濃度為0.01、0.05、0.1、 0.15、 0.2、0.25mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用鹽酸-正丁醇法[11]，作標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算回歸方程為Y=3.574X＋0.1141(R2=0.9993)。

用上述方法分別測(cè)定蓮房原花青素處理前和經(jīng)各種處理后的質(zhì)量濃度，按公式(1)計(jì)算蓮房原花青素的保存率。

式中：ρ0為處理前原花青素質(zhì)量濃度/(mg/mL)；ρ1為處理后原花青素質(zhì)量濃度/(mg/mL)。

1.3.3 蓮房原花青素的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

1.3.3.1 溫度對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響[12-15]

稱(chēng)取100mg蓮房原花青素精制物粉末，定容至100mL，配制質(zhì)量濃度為1.0mg/mL的原花青素溶液，并分裝于4個(gè)帶帽試管中，每支試管15mL。將4支試管分別置于40、60、80、100℃的水浴鍋中，每隔1.0h吸取1.0mL，測(cè)定原花青素含量的變化，平行測(cè)定3次取平均值，計(jì)算保存率，并進(jìn)行熱降解動(dòng)力學(xué)研究，計(jì)算相應(yīng)的熱降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)(半衰期、活化能和反應(yīng)速率常數(shù))。

1.3.3.2 光對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

用蓮房原花青素精制物粉末配制質(zhì)量濃度為1.0mg/mL的原花青素溶液100mL，分裝于3個(gè)透光性良好的帶帽試管中，每個(gè)試管中的原花青素溶液體積均為25mL。將3支試管分為3組，第1組置于室外，進(jìn)行陽(yáng)光直射；第2組置于室內(nèi)，避免陽(yáng)光直射；第3組置于暗室，避免與光接觸。每隔1d取樣，測(cè)定3組試管中的原花青素含量，平行測(cè)定3次，取平均值。

1.3.3.3 pH值對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

配制pH值分別為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.2、8.0、9.0、10.0的溶液，稱(chēng)取等量的蓮房原花青素精制物粉末，分別加入到各pH值的溶液中，配成質(zhì)量濃度為1.0mg/mL的原花青素溶液，放置于40℃的恒溫水浴鍋中，每隔1.0h測(cè)定一次原花青素含量的變化，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3.4 糖和食鹽對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、5%、10%、20%的蔗糖、葡萄糖溶液和1%、2%、4%、6%的食鹽溶液，稱(chēng)取等量的蓮房原花青素精制物粉末，分別加入到不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的糖和食鹽溶液中，配成質(zhì)量濃度為1.0mg/mL的原花青素溶液，在40℃的水浴鍋中保溫1h后測(cè)定原花青素的含量，以蒸餾水定容的原花青素溶液作對(duì)照，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3.5 氧化劑和還原劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

配制體積分?jǐn)?shù)為0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的H2O2溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%的VC、NaHSO3溶液，稱(chēng)取等量的蓮房原花青素精制物粉末，分別加入到H2O2、NaHSO3和VC溶液中，配成質(zhì)量濃度為0.7mg/mL的原花青素溶液，在40℃的水浴鍋中保溫2h后測(cè)定原花青素的含量，以蒸餾水定容的原花青素溶液作對(duì)照，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3.6 防腐劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

配制質(zhì)量濃度為0.01、0.05、0.25、0.5g/L的山梨酸鉀和苯甲酸鈉溶液，稱(chēng)取等量的蓮房原花青素精制物粉末，分別加入到不同質(zhì)量濃度的山梨酸鉀和苯甲酸鈉溶液中，配成質(zhì)量濃度為0.7mg/mL的原花青素溶液，在40℃的水浴鍋中保溫1h后測(cè)定原花青素的含量，以蒸餾水定容的原花青素溶液作對(duì)照，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3.7 金屬離子對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

配制質(zhì)量濃度為0.005、0.01、0.05、0.1mg/mL的K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Al3+、Pb2+溶液，稱(chēng)取等量的蓮房原花青素精制物粉末，分別加入到不同質(zhì)量濃度的金屬離子溶液中，配成質(zhì)量濃度為1.0mg/mL的原花青素溶液，在40℃的水浴鍋中保溫1h后測(cè)定原花青素的含量，以蒸餾水定容的原花青素溶液作對(duì)照，每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.3.3.8 不同滅菌方式對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

本實(shí)驗(yàn)?zāi)M了一種軟飲料體系[16]，以此研究不同滅菌方式對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響。軟飲料體系的配制：稱(chēng)取8.0g葡萄糖、0.1g酒石酸、0.1g檸檬酸，用蒸餾水配制糖酸比為40:1的軟飲料溶液100mL，并按0.025mg/mL的質(zhì)量濃度加入原花青素精制物粉末。分裝于4支帶帽試管中，每支20mL，分別進(jìn)行63℃、30min巴氏滅菌；100℃、10min煮沸滅菌；2450MHz、500W、5min微波滅菌；121℃、0.1MPa、15min 高壓蒸汽滅菌。滅菌完畢后測(cè)定4支試管中的原花青素含量，平行測(cè)定3次，取平均值，并與未經(jīng)滅菌處理的軟飲料溶液中的原花青素含量進(jìn)行對(duì)比。

1.3.4 蓮房原花青素的熱降解動(dòng)力學(xué)[17-19]

1.3.4.1 動(dòng)力學(xué)方程級(jí)數(shù)的確定

食品中絕大多數(shù)組成成分在貯藏加工過(guò)程中都會(huì)受到各種因素的影響而降解，這些成分發(fā)生降解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型基本上符合零級(jí)或一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型，因此蓮房原花青素的熱降解可用以下模型描述。

式中：ρ0為原花青素初始質(zhì)量濃度/(mg/mL)；ρ1為原花青素在t時(shí)刻的質(zhì)量濃度/(mg/mL)；t為反應(yīng)時(shí)間/h；k為速率常數(shù)。

1.3.4.2 反應(yīng)半衰期tl/2的計(jì)算

當(dāng)原花青素消耗掉1/2，即ρ1=ρ0/2時(shí)，所需要的反應(yīng)時(shí)間稱(chēng)為反應(yīng)的半衰期tl/2。由零級(jí)反應(yīng)模型得，零級(jí)反應(yīng)的半衰期表示式為：

由一級(jí)反應(yīng)模型得，一級(jí)反應(yīng)的半衰期表示式為：

式中：ρ0為原花青素初始質(zhì)量濃度/(mg/mL)；k為速率常數(shù)。

1.3.4.3 反應(yīng)的速率常數(shù)k及反應(yīng)活化能Ea的計(jì)算

蓮房原花青素?zé)峤到夥磻?yīng)的速率常數(shù)k及活化能Ea根據(jù)Arrhenius方程進(jìn)行計(jì)算[20-22]，阿侖烏斯(Arrhenius)證明，化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)k與反應(yīng)溫度T之間的關(guān)系為：

當(dāng)方程兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)時(shí)，得：

式中：k為速率常數(shù)；R為氣體常數(shù)，8.314J/(mol·K)；k0為方程常數(shù)，對(duì)于指定的反應(yīng)，k0和反應(yīng)濃度及溫度無(wú)關(guān)；T為絕對(duì)溫度/K。

由此可求出速率常數(shù)k及反應(yīng)活化能Ea(kJ/mol)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

圖1 光對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effect of light on stability of LSPCs

由圖1可知，在不同的光照處理?xiàng)l件下，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，原花青素的含量均出現(xiàn)一定程度的降低，從第3天開(kāi)始降低明顯，且降低程度按照暗處避光、室內(nèi)散射光、室外陽(yáng)光直射的順序依次增大。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)室內(nèi)散射光和室外陽(yáng)光直射條件下的原花青素溶液的顏色隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸變紅，且后者變紅更加明顯。分別計(jì)算3組試管第8天的原花青素的保存率，發(fā)現(xiàn)暗處避光條件下的原花青素含量下降較小，第8天的保存率為89.73%；室內(nèi)散射光條件下，原花青素含量有明顯下降，第8天的保存率為79.86%；室外陽(yáng)光直射條件下，原花青素含量有顯著下降，第8天的保存率僅為56.68%；由此可見(jiàn)，光照對(duì)原花青素的穩(wěn)定性影響較大，應(yīng)將其避光保存。

2.2 溫度對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

圖2 溫度對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of temperature on stability of LSPCs

由圖2可知，溫度對(duì)原花青素的穩(wěn)定性影響較大，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，各溫度條件下的原花青素的含量均有不同程度的降低。在低溫條件下溶液中的原花青素較為穩(wěn)定，熱降解速度較慢，隨著溫度的升高，原花青素的穩(wěn)定性逐漸下降。在40℃條件下，8h后保存率為93.01%，60℃條件下，8h后保存率為85.61%。當(dāng)溫度超過(guò)60℃時(shí)，降解速度加快，在80℃條件下，8h后保存率為63.65%，在100℃條件下，8h后保存率僅為45.12%，由此可知，低溫有利于原花青素的保存。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，含有原花青素的產(chǎn)品應(yīng)在較低的溫度下儲(chǔ)存。

2.3 pH值對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

圖3 pH值對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of pH on stability of LSPC

由圖3可知，pH2.0～6.0時(shí)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液中原花青素含量變化不大，且pH4.0時(shí)原花青素含量最高，說(shuō)明原花青素溶液在pH2.0～6.0的范圍內(nèi)比較穩(wěn)定。當(dāng)溶液pH值超過(guò)7.2時(shí)，溶液的吸光度迅速減小并且溶液顏色變黃，說(shuō)明花青素在堿性條件下不穩(wěn)定，這是因?yàn)閴A性條件下原花青素發(fā)生了降解，已經(jīng)生成了其他物質(zhì)。因此，原花青素在使用和加工時(shí)應(yīng)在弱酸性介質(zhì)中進(jìn)行。

2.4 糖和食鹽對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

表1 糖和食鹽對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Table 1 Effects of sugars and NaCl on stability of LSPCs

由表1可知，在不同添加量的糖和食鹽溶液中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，蓮房原花青素的保存率有不同程度的波動(dòng)，但波動(dòng)的幅度均很小，這說(shuō)明蓮房原花青素在糖和食鹽溶液中有較好的穩(wěn)定性。

2.5 氧化劑和還原劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

由圖4可以看出，不同添加量的氧化劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性均有較大的影響，隨著氧化劑添加量的增加，蓮房原花青素的含量下降得越多，顏色也越來(lái)越淺。當(dāng)氧化劑添加量為0.2%時(shí)，蓮房原花青素的保存率僅為20.53%。這說(shuō)明蓮房原花青素在含有氧化劑的環(huán)境中穩(wěn)定性非常差，因此，蓮房原花青素使用和加工過(guò)程中應(yīng)該避免氧化劑的存在。

圖4 氧化劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of oxidant on stability of LSPCs

圖5 還原劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of reductant on stability of LSPCs

由圖5可以看出，不同添加量的還原劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性均有一定的保護(hù)作用，隨著還原劑添加量的增加，蓮房原花青素的含量下降得越少。當(dāng)V C和NaHSO3的添加量為0.7%時(shí)，蓮房原花青素的保存率分別為99.72%、99.59%。這說(shuō)明還原劑可以增強(qiáng)蓮房原花青素的穩(wěn)定性，因此，蓮房原花青素使用和加工過(guò)程中應(yīng)該添加適當(dāng)?shù)倪€原劑。

2.6 防腐劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

表2 防腐劑對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of preservatives on stability of LSPCs

由表2可知，隨著苯甲酸鈉和山梨酸鉀質(zhì)量濃度的增加，原花青素的含量和保存率均呈略微下降趨勢(shì)。與對(duì)照比較，當(dāng)防腐劑的添加量≤0.5g/L時(shí)，添加苯甲酸鈉和山梨酸鉀的原花青素溶液中原花青素的保存率分別能達(dá)到93.54%和94.35%以上。由此可知，本實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度范圍內(nèi)(≤0.5g/L)，防腐劑對(duì)原花青素的保存率無(wú)顯著影響。因此，將苯甲酸鈉和山梨酸鉀與原花青素共同使用并不影響原花青素的穩(wěn)定性。

2.7 金屬離子對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

圖6 金屬離子對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of metal ions on stability of LSPCs

由圖 6 可知，K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+、Cu2+這6種離子對(duì)原花青素的穩(wěn)定性影響較小，F(xiàn)e2+、Fe3+、Al3+、Pb2+對(duì)原花青素的穩(wěn)定性影響較大。Fe2+加入后原花青素溶液由紅色變?yōu)樘m黑色，且產(chǎn)生絮狀沉淀；Fe3+加入后原花青素溶液紅色變成蘭黑色，但沒(méi)有沉淀生成，添加0.1mg/mL Fe3+的后原花青素的保存率僅為13.40%；Al3+加入后原花青素溶液顏色變黃，同時(shí)也有少許絮狀沉淀產(chǎn)生；Pb2+加入后原花青素溶液由紅色變?yōu)楹谏?，且產(chǎn)生絮狀沉淀；說(shuō)明這4種離子對(duì)原花青素有明顯的破壞作用，但具體原因有待進(jìn)一步研究。因此，在原花青素的加工和使用時(shí)盡量避免與F e2+、Fe3+、Al3+、Pb2+共存。

2.8 不同滅菌方式對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響

圖7 不同滅菌方式對(duì)蓮房原花青素穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effect of different sterilization processes on stability of LSPCs

由圖7可知，經(jīng)不同滅菌方式處理后，原花青素的含量均出現(xiàn)不同程度的降低，其中高壓蒸汽滅菌對(duì)原花青素的影響最大，其保存率僅為53.32%，且發(fā)現(xiàn)經(jīng)高壓蒸汽滅菌后的原花青素溶液的紅色明顯加深；巴氏滅菌對(duì)原花青素的影響最小，其保存率為95.24%，微波滅菌和煮沸滅菌的保存率分別為87.79%、82.47%。由此可知，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)含有原花青素的飲料或口服液等產(chǎn)品進(jìn)行殺菌時(shí)，應(yīng)首選巴氏滅菌，應(yīng)盡量避免高溫、高壓殺菌處理。

2.9 蓮房原花青素?zé)峤到鈩?dòng)力學(xué)

2.9.1 反應(yīng)級(jí)數(shù)(n)確定

為了排除因傳熱引起的誤差，分別以60、80、100℃條件下原花青素水浴后1h的質(zhì)量濃度為起始值，以原花青素質(zhì)量濃度保存率對(duì)數(shù)的負(fù)值－ln(ρt/ρ0)(ρ0為開(kāi)始加熱時(shí)蓮房原花青素的質(zhì)量濃度，ρt為經(jīng)過(guò)時(shí)間t后蓮房原花青素的質(zhì)量濃度)對(duì)加熱時(shí)間t作圖，如圖8所示。分別進(jìn)行線性回歸，得回歸方程和決定系數(shù)，可知－ ln(ρt/ρ0)和t成明顯線性關(guān)系，60、80、100℃條件下決定系數(shù)R2分別為0.9931、0.9925和0.9943。由公式lnρ1=－kt+lnρ0可知其反應(yīng)級(jí)數(shù)為1，即蓮房原花青素的熱降解符合一級(jí)反應(yīng)模型。

圖8 熱處理過(guò)程中加熱時(shí)間對(duì)－ln(ρt/ρ0)的影響Fig.8 Effects of heating time on － ln(ρt/ρ0) in heat treatment process

2.9.2 蓮房原花青素?zé)峤到鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的確定

由公式lnρ1=－kt+lnρ0及圖8可知，原花青素質(zhì)量濃度保存率對(duì)數(shù)的負(fù)值－ln(ρt/ρ0) 對(duì)加熱時(shí)間t作圖所得直線的斜率即為該溫度時(shí)的熱降解反應(yīng)常數(shù)k。根據(jù)不同溫度時(shí)的k值，以lnk對(duì)1/T作線性回歸，由公式k=k0exp(－Ea/RT)可得，直線的斜率為－Ea/R，截距為lnk0，由直線的斜率和截距即可求出活化能Ea和方程常數(shù)k0，具體參數(shù)如表3所示。

表3 蓮房原花青素?zé)峤到鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)Table 3 Kinetics parameters of thermal degradation of LSPCs

2.9.3 蓮房原花青素?zé)崽幚磉^(guò)程中含量變化的預(yù)測(cè)模型

根據(jù)蓮房原花青素在加熱過(guò)程中含量的變化，由公式 lnρ1= －kt+lnρ0、k=k0exp(－Ea/RT)可得：

將活化能Ea＝43.10kJ/mol、反應(yīng)常數(shù)k0＝1.51×105、R=8.314J/(mol·K)帶入式(8)可得：

式(9)即為蓮房原花青素?zé)峤到獾念A(yù)測(cè)模型。

2.9.4 動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證

應(yīng)用動(dòng)力學(xué)模型分別預(yù)測(cè)在4℃和25℃條件下蓮房原花青素的半衰期，分別為25.45、9.17d。將質(zhì)量濃度為1.0mg/mL的蓮房原花青素溶液在以上溫度條件下保存，在第25天和第9天測(cè)定其原花青素含量，分別為0.55、0.52mg/mL，接近初始值的一半，表明動(dòng)力學(xué)降解方程和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果符合較好，即所得動(dòng)力學(xué)模型有效。

3 結(jié) 論

蓮房原花青素生產(chǎn)出來(lái)以后，它的穩(wěn)定性將直接影響它的利用、運(yùn)輸、保存等各個(gè)環(huán)節(jié)，從而影響到它的使用范圍和開(kāi)發(fā)前景。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：高溫、光照和堿性環(huán)境對(duì)蓮房原花青素溶液均有較強(qiáng)降解作用，且降解作用隨溫度的升高，光照強(qiáng)度的增加，堿度增加而增強(qiáng)。通過(guò)對(duì)蓮房原花青素?zé)岱€(wěn)定性的研究得出，其熱降解符合動(dòng)力學(xué)一級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)活化能Ea為43.10kJ/mol，反應(yīng)常數(shù)k0為1.51×105。食品中常用的食品添加劑，如葡萄糖、果糖、食鹽、防腐劑等對(duì)蓮房原花青素的穩(wěn)定性影響較小，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的葡萄糖、果糖和食鹽對(duì)蓮房原花青素均無(wú)明顯影響，苯甲酸鈉和山梨酸鉀對(duì)蓮房原花青素的穩(wěn)定性影響也不是很大，并且苯甲酸鈉和山梨酸鉀作為防腐劑運(yùn)用于食品的劑量很小，所以對(duì)蓮房原花青素的穩(wěn)定性影響可以忽略。氧化劑、還原劑對(duì)蓮房原花青素的穩(wěn)定性均有較大影響，氧化劑對(duì)蓮房原花青素有較強(qiáng)的破壞作用，并且隨著氧化劑的添加量加大，破壞作用加強(qiáng)，而還原劑對(duì)蓮房原花青素有一定的保護(hù)作用，隨著還原劑添加量的增加，保護(hù)作用加強(qiáng)。不同金屬離子對(duì)蓮房原花青素的影響不同，F(xiàn)e3+、Fe2+、Pb2+和Al3+對(duì)其有明顯的破壞作用，其他金屬離子對(duì)其影響不大。不同的滅菌方式對(duì)蓮房原花青素的影響程度不同，高壓蒸汽滅菌對(duì)原花青素的影響最大，巴氏滅菌對(duì)原花青素的影響最小。因此，在蓮房原花青素的利用、運(yùn)輸和保存過(guò)程中應(yīng)避免高溫、光照、堿性環(huán)境以及氧化劑，并且還應(yīng)避免與鐵、鋁等器皿的接觸，同時(shí)還應(yīng)盡量除去環(huán)境中的鉛離子，在滅菌方式上應(yīng)采用巴氏滅菌。

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Stability and Thermal Degradation Kinetics of Procyanidins from Lotus Seed Pods

WANG Zhi-hui，SUN Zhi-da*，XIE Bi-jun
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Lotus seed pod procyanidins (LSPCs) were extracted with 70% aqueous ethanol solution and purified by AB-8 macroporous resin adsorption, and their stability and thermal degradation kinetics were investigated. LSPCs were found to be very stable under low temperature, light-avoiding and weakly acidic conditions. NaCl, sucrose and glucose and the preservatives sodium benzoate and potassium sorbate had no obvious effect on LSPCs. H2O2 exhibited a great destructive effect on LSPCs,while NaHSO3 and VC had protective effect. LSPCs could be damaged by Fe3+, Fe2+, Pb2+and Al3+, and other tested metal ions had a small effect. Four different sterilization methods were found to affect the stability of LSPCs to different extents, of which pasteurization had the least effect and high pressure steam sterilization had the largest effect. The thermal degradation of LSPCs complied with the first-order reaction kinetic process, and the activation energyEa, and reaction constantk0 were 43.10 kJ/mol and 1.51×105, respectively. Moreover, a prediction model for the degradation of LSPCs was established. In validation experiments, the experimental results were observed to be in good consistency with the predicted ones, indicating that the prediction model is reasonable.

lotus seed pod；procyanidins；stability；degradation kinetics

TS202.3

A

1002-6630(2011)07-0077-06

2010-09-08

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2007AA100401)

汪志慧(1984—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物化學(xué)。E-mail：wangzhihui100@yahoo.cn

*通信作者：孫智達(dá)(1963—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物化學(xué)。E-mail：sunzhida@mail.hzau.edu.cn