抗壞血酸及抗壞血酸棕櫚酸酯的穩(wěn)定性研究

劉奕博，任國譜

(中南林業(yè)科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙410004)

維生素C類添加劑在飲料、快餐食品、肉制品、乳制品等食品中應用十分廣泛，抗壞血酸(AA)和抗壞血酸棕櫚酸酯(AP)是GB2760-2011中允許添加的兩種形式?？箟难崮転橐幌盗猩磻峁┻€原力，它參與肉毒堿、組胺及其他腎上腺類固醇類激素的生物合成;通過為酶提供電子而使羥脯氨酸和賴氨酸羥基化，是膠原蛋白及結締組織合成的必需物質［1］。在生物體液中它是具有保護作用的抗氧化劑，清除血漿中的自由基，保護細胞免遭活性氧損害［2］。流行病學數(shù)據(jù)顯示，富含VC的食物能在一定程度上抑制喉癌、食道癌、胃癌等癌癥［3-6］及冠心病、白內(nèi)障等慢性疾?。?］。抗壞血酸棕櫚酸酯保留了抗壞血酸的生理活性，并與抗壞血酸一同用作食品抗氧化劑，兼具營養(yǎng)性、無毒、高效、使用安全等優(yōu)點［8］。丁健樺等［9］利用高效液相色譜較為全面的研究了存放時間、日照、氧化劑等對抗壞血酸穩(wěn)定性的影響。P ?piclin 等［10］關注了溶劑類型、初始濃度、溶氧量、儲藏條件對抗壞血酸棕櫚酸酯的影響。本文系統(tǒng)對比研究兩種添加劑在不同條件下的穩(wěn)定性，旨在為生產(chǎn)加工中進一步合理應用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

AA、AP Sigma-aldrich公司;無水乙醇、雙氧水(30%)、氯化鈉、氯化鎂、氯化錳、氯化鈣、氯化鐵、氯化銅、鹽酸、氫氧化鈉、維生素E(VE)、葡萄糖、蔗糖。

電子分析天平、UV-1800紫外分光光度計 日本島津公司;DELTA 320 pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;數(shù)顯恒溫水浴鍋 北京永光明醫(yī)療器械公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 AA、AP溶液的制備 稱取適量AA、AP，分別溶于蒸餾水、95%乙醇配成濃度約為2%的AA水溶液、AP乙醇溶液。

1.2.2 AA及AP的紫外光譜特性 將兩種溶液用紫外可見分光光度計在200～300nm波長范圍內(nèi)掃描，測定其特征吸收光譜。

1.2.3 穩(wěn)定性影響因素

1.2.3.1 光照的影響 將兩種溶液分別在黑暗、日光燈、日光下放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.3.2 溫度的影響 將溶液于25、40、60℃恒溫水浴鍋中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.3.3 pH的影響 用適當濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH約為3、7、10。黑暗中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.3.4 氧化劑的影響 配制濃度分別為0.024%、0.048%、0.096%、0.24%、0.48%、0.96%的雙氧水溶液，并分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1混合均勻，黑暗中放置30min后在最佳測定波長處測定吸光度并扣除氧化劑本身的吸光度。

1.2.3.5 抗氧化劑的影響 將濃度為0.02%、0.04%、0.08%的VE乙醇溶液分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1混合均勻，黑暗中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度并扣除VE本身的吸光度。

1.2.3.6 金屬離子的影響 配制0.2%的Na+、Mg2+、Mn2+、Ca2+水溶液，0.002% 的 Cu2+、Fe3+水溶液，各金屬離子溶液分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1均勻混合，黑暗下放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度并扣除金屬離子本身的吸光度。

1.2.3.7 糖類的影響 配制濃度為1.0%、2.0%、4.0%、10.0%、20.0%的葡萄糖、蔗糖水溶液，分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1均勻混合，黑暗下放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.4 吸光度殘留率的計算 吸光度殘留率(%)=Abs2/Abs1×100，其中Abs2為不同時刻的吸光度，Abs1為初始吸光度。

實驗過程中所有樣品均盛放在具塞容器中，所有實驗均重復三次，結果取平均值。穩(wěn)定性以吸光度變化、吸光度殘留率來描述。

2 結果與討論

2.1 最佳測定波長的選擇

由圖1可知:200～300nm波長掃描范圍內(nèi)，AA水溶液、AP乙醇溶液的最大吸收峰波長分別為246.6、246.1nm，因此選擇246nm為最佳測定吸收波長。

圖1 AA和AP的紫外吸收光譜Fig.1 UV absorption curve of AA and AP

2.2 光照對AA和AP穩(wěn)定性的影響

從圖2可以看出，光會加速兩種物質的破壞，AP的光穩(wěn)定性強于AA。黑暗、日光燈下AA及AP較穩(wěn)定，6h后的殘留率分別在70%、85%以上。日光對AP的影響相對較小，6h后殘留率在80%以上，但會造成AA顯著的損失。光對維生素的破壞主要通過光氧化作用形成單線態(tài)氧，進一步作用于分子中的烯二醇結構生成多羰基化合物，吸收日光中的紫外線引發(fā)降解［11］。

圖2 光對AA和AP穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of light on stability of AA and AP

2.3 溫度對AA和AP穩(wěn)定性的影響

圖3的結果表明，AA和AP的穩(wěn)定性都隨溫度升高而降低。25℃、3h時AA、AP殘留率為79.09%、95.60%，當溫度上升至60℃時，AA及AP的殘留率僅為13.05%和48.94%。但AP的熱穩(wěn)定性明顯強于AA，常溫下幾乎不受影響。

圖3 溫度對AA和AP的影響Fig.3 Effect of temperature on stability of AA and AP

2.4 pH對AA和AP穩(wěn)定性的影響

從圖4可以看出，在pH3、pH7時，AA和AP差異不大。酸性環(huán)境下，兩者都非常穩(wěn)定;中性及堿性環(huán)境下，兩者都有不同程度的損失。堿性條件可以促進氫離子的電離，從而加速AA、AP的損失，并且由圖觀察發(fā)現(xiàn)損失主要集中在30min內(nèi)，可見破壞作用發(fā)生迅速，然而反應到一定程度后，殘留率不會隨時間增長而明顯降低。

圖4 pH對AA和AP穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of pH value on stability of AA and AP

2.5 氧化劑對AA和AP穩(wěn)定性的影響

由圖5得到，H2O2對AA影響較大。隨濃度升高，AA殘留率急劇下降，當濃度為0.48%，30min后AA損失約90%。相同條件下AP損失約為25%，說明H2O2對AP穩(wěn)定性也會產(chǎn)生作用，但效果有限。

圖5 H2O2對AA和AP穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of H2O2on stability of AA and AP

2.6 抗氧化劑對AA和AP穩(wěn)定性的影響

從圖6可以得到，對于AA，VE添加量越大，AA損失越快;反之，一定時間內(nèi)AP則隨著VE添加量增大，損失減少。從而推測:在水醇互溶的體系下，AA對VE起到保護作用;在醇溶液中，VE可以有效保護AP，從而降低其損失。

圖6 VE對AA和AP穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of VEon stability of AA and AP

2.7 金屬離子對AA和AP穩(wěn)定性的影響

圖7 結果顯示，Na+、Mg2+、Ca2+、Fe3+對 AP 的穩(wěn)定性幾乎沒有影響。Mn2+影響較顯著，3h后殘留率約為50%，可能與Mn2+外層電子構型為半充滿有關［12］。相比 AP而言，金屬離子對 AA的影響較明顯。如圖8所示，Na+、Ca2+影響較小，3h后殘留率在70%以上;Mn2+、Fe3+對AA產(chǎn)生影響較大，3h后殘留率只有50%;Mg2+在3h后造成AA約70%的損失，但原因有待進一步研究。

圖7 金屬離子對AP穩(wěn)定性的影響Fig.7 Effect of metal ions on stability of AP

如表1所示，Cu2+對AA穩(wěn)定性有很大影響，濃度為0.001%，10min后就基本上使 AA完全損失。AP則相對穩(wěn)定很多，隨時間增加只有微小的損失。

2.8 糖類對AA和AP穩(wěn)定性的影響

圖8 金屬離子對AA穩(wěn)定性的影響Fig.8 Effect of metal ions on stability of AA

從表2～表3中得到，葡萄糖、蔗糖基本不會對AA、AP穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，但觀察到隨蔗糖濃度提高，AP吸光度值有輕微上升，可能與高濃度糖會降低氧氣溶解度有關。

表1 銅離子對AA和AP穩(wěn)定性的影響Table 1 Effect of Cu2+on stability of AA and AP

表2 葡萄糖對AA和AP穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of glucose on stability of AA and AP

表3 蔗糖對AA和AP穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of sucrose on stability of AA and AP

3 結論

3.1 日光、高溫會加速AA及AP的破壞。AP的穩(wěn)定性強于AA:日光下6h后殘留率約是AA的2.5倍;AP穩(wěn)定性常溫下幾乎不受影響，3h后的殘留率達95.60%。

3.2 酸性環(huán)境中AA及AP都非常穩(wěn)定，中性及堿性環(huán)境下，兩者會有不同程度的損失。AA及AP在酸性、中性環(huán)境下表現(xiàn)差異不大，堿性環(huán)境下AA的穩(wěn)定性較差。

3.3 過氧化氫對AA穩(wěn)定性影響顯著，對AP的影響不大。VE可以有效保護AP，但在水醇混合的體系中表現(xiàn)為AA保護VE。糖類基本不會對兩者穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3.4 微量的銅離子就會引起AA較大的損失，鐵離子、錳離子也會對AA穩(wěn)定性造成一定影響。AP對常見金屬離子均非常穩(wěn)定，只有錳離子的影響較為顯著，可能與其分子構型有關。

［1］Rosemary L S，Margaret D C，Earl S F，et al.Serum vitamin C and the prevalence of vitamin C deficiency in the United States:2003-2004 National Health and Nutrition Examination Survey(NHANES)［J］.Am J Clin Nutr，2009，90:1252-1263.

［2］Carr A，F(xiàn)rei B.Does vitamin C act as a pro-oxidant underphysiological conditions?［J］.FASEB J，1999，13:1007-1024.

［3］Block G.Vitamin C and cancer prevention:the epidemiologic evidence［J］.Am J Clin Nutr，1991，53:270S-282S.

［4］Block G.Vitamin C status and cancer Epidemiologic evidence of reduced risk［J］.Ann N Y Acad Sci，1992，669:280-290.

［5］Gonzalez CA，Pera G，Agudo A，et al.Fruit and vegetable intake and therisk of stomach and oesophagus adenocarcinoma in the European ProspectiveInvestigation into Cancer and Nutrition(EPIC-EURGAST)［J］.Int J Cancer，2006，118:2559-2566.

［6］Bjelakovic G，Nikolova D，Simonetti RG，et al.Antioxidant supplementsfor prevention of gastrointestinal cancers:a systematic reviewand meta-analysis［J］.Lancet，2004，364:1219-1228.

［7］Steffen LM，Jacobs DR Jr，Stevens J，et al.Associations of whole-grain，refined-grain，and fruit and vegetable consumption with risks of all-cause mortality and incident coronaryartery disease and ischemic stroke:the Atherosclerosis Risk in Communities(ARIC)Study［J］.Am J Clin Nutr，2003，78:383-390.

［8］何松，林富強，陳永恒.L-抗壞血酸棕櫚酸酯在煎炸油中應用研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2010，26(9):972-974.

［9］丁健樺，饒火瑜，王興祥.HPLC法初步研究維生素C的穩(wěn)定性［J］.食品工業(yè)，2004(1):44-45.

［10］P ?piclin，M Ga?perlin，V Kmetec.Stability of ascorbylpalmitate in topical microemulsions［J］.International Journal of Pharmaceutics，2001，222(2):271-279.

［11］鄭大貴，肖竹平，葉紅德.VC硬脂酸酯和異VC硬脂酸酯乙醇溶液的穩(wěn)定性研究［J］.食品科學，2007，28(3):64-66.

［12］劉立紅，劉立英.金屬元素與VC關系的紫外吸收光譜研究［J］.固原師專學報:自然科學版，2003，24(3):19-21.