石楠葉片紅色素特性

郭金耀， 楊曉玲

（淮海工學院 海洋學院，江蘇 連云港 222005）

由于天然色素較合成色素安全性高、色澤自然，所以對天然色素的開發(fā)性研究課題吸引了眾多科技工作者。目前，在植物花色素的提取分離、穩(wěn)定性、抗氧化性和抑菌性等諸多方面已取得了較大的研究進展，并呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景[1-3]。石楠（Photinia serrulata）系薔薇科石楠屬常綠灌木或小喬木，葉片光綠，初春嫩葉紫紅，春末白花點點，秋日紅果累累，極富觀賞價值，是著名的庭院綠化樹種，且葉根可入藥。Hou Jie等[4]研究了石楠葉精油的化學成分、細胞毒性和抗氧化活性；吳麗麗等[5]研究了稀土Eu3+對不同光強下紅葉石楠色素含量及PAL活性的影響；崔曉靜等[6]研究了不同遮光處理對紅葉石楠葉色表現(xiàn)的影響。目前，對紅葉石楠葉片中花色苷特性研究較少[7]。為了促進對石楠葉片紅色素的開發(fā)利用，筆者對石楠葉片紅色素的穩(wěn)定性、抗氧化性和抑菌性進行了探索，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

石楠（Photinia serrulata）葉片，2012 年春于淮海工學院校園采集（觀賞石楠的紫紅嫩葉）。

金黃色葡萄球菌（Staphyloccus aureus）、大腸桿菌 （Escherichia coli） 和 枯 草 芽 孢 桿 菌 （Bacillus subtilis），由淮海工學院海洋學院微生物實驗室提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 色素的提取分離 稱取石楠紫紅嫩葉片40 g，加少量體積分數(shù)1%酸化乙醇研磨成糊狀，再加2倍量的體積分數(shù)1%酸化乙醇攪拌浸提，然后經(jīng)單層濾紙過濾至100 mL的容量瓶中。濾渣再反復浸提2次，合并濾液，定容至100 mL，即為色素提取液。

將色素提取液減壓干燥，去除酸化乙醇，加入少量蒸餾水溶解，再加入質(zhì)量分數(shù)5%醋酸鉛20 mL，抽濾去除濾液，收集沉淀。將沉淀轉(zhuǎn)移至燒杯中，加入質(zhì)量分數(shù)8%酸化水，過濾去除沉淀，收集濾液，即為較為純凈的色素溶液。將此溶液濃縮干燥稱重后，用pH 2的水定容在200 mL容量瓶中，即為本實驗所用的石楠葉片紅色素原液，其質(zhì)量濃度為0.4 mg/mL。取色素原液適量，用pH 2的水稀釋成質(zhì)量濃度分別為 0，0.08，0.16，0.24，0.32 mg/mL 的色素溶液，用于實驗。

1.2.2 色素的吸收光譜測定 取質(zhì)量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液，在360～600 nm的波長范圍內(nèi)，測定色素溶液的吸光度，確定色素的吸收光譜與最大吸收峰。

1.2.3 pH對色素穩(wěn)定性影響的實驗 取質(zhì)量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液9份，每份5 mL裝于試管中，分別調(diào) pH 為 1，2，3，4，5，6，7，8，9，室溫靜置2 h后，在波長450～600 nm的范圍內(nèi)分別測定各pH色素溶液的吸光度，并觀察顏色變化。

1.2.4 光照對色素穩(wěn)定性影響的實驗 取質(zhì)量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液于具塞試管中，分別置直射陽光下和黑暗中， 在 0、1、2、3、4、5、6、7、8 h 后分別測定溶液的吸光度，記錄顏色變化，以吸光度的相對變化計算色素保存率。

1.2.5 溫度對色素穩(wěn)定性影響的實驗 取質(zhì)量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液于試管中，分別在0、20、40、60、80、100 ℃的不同溫度下保溫 2 h 后，測定溶液的吸光度，以吸光度的相對變化計算色素保存率。

1.2.6 色素的抗氧化性實驗 參照呂春茂等[8]的方法測定色素的抗氧化性。分別檢測質(zhì)量濃度為0.08，0.16，0.24，0.32 mg/mL 的 4 種溶液對羥基自由基和超氧陰離子的清除作用，以石楠葉片紅色素溶液的清除率大小表示抗氧化性的強弱。

1.2.7 色素的抑菌性實驗 在瓊脂平板培養(yǎng)基上分別接種金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌菌懸液各0.2 mL，涂布均勻，然后將直徑8 mm的滅菌濾紙片平貼在培養(yǎng)基上，每皿放5片，再在每一濾紙片上滴加色素溶液5 μL。色素溶液質(zhì)量濃度分 0，0.08，0.16，0.24，0.32 mg/mL 共 5 種， 重復 3次。將處理好的培養(yǎng)皿置37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后，觀察統(tǒng)計抑菌圈大小。

2 結(jié)果與分析

2.1 石楠葉片紅色素的吸收光譜

石楠葉片紅色素提取液呈現(xiàn)紅色，在360～600 nm范圍內(nèi)的吸收光譜見圖1。

由圖1可知，石楠葉片紅色素提取液在測定范圍內(nèi)存在2個吸收峰，在橙紅光區(qū)的最大吸收波長λmax=526 nm。符合花色苷色素的特征。

2.2 pH對石楠葉片紅色素穩(wěn)定性的影響

在不同pH條件下，石楠葉片紅色素呈現(xiàn)不同顏色（表1），吸收光譜也各不相同（圖2）。

圖1 石楠葉片紅色素的吸收光譜Fig.1 Absorption spectrum of pigment from Photinia serrulata

表1 石楠葉片色素在不同pH水溶液中的顏色Table 1 Color of pigment from Photinia serrulata under different pH of the aqueous solution

圖2 pH對石楠紅色素穩(wěn)定性的影響Fig.2 pH’s in fluence on Photinia serrulata pigment stability

由表1和圖2可見，石楠葉片紅色素在pH小于4的酸性條件下較穩(wěn)定，溶液呈現(xiàn)紅色；隨著pH的增大，石楠葉片紅色素原有的吸收峰逐漸向長波方向移動；當pH大于5時，石楠葉片紅色素原有的吸收峰完全消失，色素失去原有色澤，變?yōu)楹稚?。說明石楠葉片紅色素在pH大于5時已不穩(wěn)定，宜在pH小于4的酸性條件下使用。

2.3 溫度對石楠葉片紅色素穩(wěn)定性的影響

在不同溫度下保溫2 h后，石楠葉片紅色素的保存率如圖3所示。

由圖3可知，在溫度小于60℃時，隨著溫度升高，石楠葉片紅色素的保存率均在99%以上，顏色仍為紅色，說明石楠葉片紅色素在60℃以下熱穩(wěn)定性很好。當溫度升為80℃時，石楠葉片紅色素的保存率降為86%，溫度到100℃時，石楠葉片紅色素的保存率降至80%。說明石楠葉片紅色素在60℃以上溫度下穩(wěn)定性下降，宜在60℃以下使用。

圖3 溫度對石楠紅色素穩(wěn)定性的影響Fig.3 Temperature in fluence on stability of pigment from Photinia serrulata

2.4 光照對石楠葉片紅色素穩(wěn)定性的影響

光照對石楠葉片紅色素穩(wěn)定性的影響如圖4所示。

圖4 光照對石楠紅色素穩(wěn)定性的影響Fig.4 Light in fluenced on the stability of pigment from Photinia serrulata

由圖4可見，石楠葉片紅色素在太陽光直射及黑暗條件下，色素保存率均隨著時間的延長而逐漸下降。但到8 h時，黑暗中石楠葉片紅色素的保存率仍為97.1%，日光下石楠葉片紅色素的保存率仍為94.5%，色素溶液顏色仍均為紅色。說明石楠葉片紅色素具有一定的耐光性。

2.5 石楠葉片紅色素的抗氧化性

石楠葉片紅色素對羥基自由基和超氧陰離子的清除作用如圖5所示。

由圖5可見，石楠葉片紅色素對羥基自由基和超氧陰離子都具有較強的清除作用，且隨著石楠葉片紅色素溶液質(zhì)量濃度的提高，清除率不斷上升。在石楠葉片紅色素質(zhì)量濃度為0.32 mg/mL時，色素對羥基自由基和超氧陰離子的清除率分別為89.66%和74.71%。石楠葉片紅色素清除羥基自由基和超氧陰離子的半數(shù)效應濃度 （EC50）分別為0.08 mg/mL和0.20 mg/mL。說明石楠葉片紅色素可增強細胞的抗氧化性，具有一定的保健功效。

圖5 石楠紅色素對活性氧的消除作用Fig.5 Scavenging effectofpigmentfrom Photinia serrulata to active oxygen

2.6 石楠葉片紅色素的抑菌性

觀察石楠葉片紅色素在不同質(zhì)量濃度下的抑菌效果，結(jié)果如圖6所示。

圖6 石楠葉片紅色素的抑菌性Fig.6 Bacteriostasis of pigment from Photinia serrulata

由圖6可見，不同質(zhì)量濃度的石楠葉片紅色素對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌均有抑制作用，且隨著石楠葉片紅色素溶液質(zhì)量濃度的提高，抑菌圈直徑不斷增大。石楠葉片紅色素對3種菌的抑制作用不同，抑菌性從大到小依次是大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌。石楠葉片紅色素對不同的細菌表現(xiàn)出不同的抑菌效果可能與細菌的代謝途徑不同有關。石楠葉片紅色素的抑菌性表明它具有一定的防腐性能。

3 結(jié)語

植物花色苷是自然界中最龐大的一類水溶性色素，它使植物呈現(xiàn)由紅、紫紅到藍等不同顏色。石楠葉片紅色素溶于水，在不同pH條件下呈現(xiàn)不同顏色，pH 2的水溶液呈現(xiàn)紅色，其吸收光譜具有花色苷色素的特征，說明石楠葉片紅色素系花色苷類，屬黃酮類化合物[9]。一般認為，花色苷在低溫下穩(wěn)定性較好，隨著溫度的上升穩(wěn)定性下降[10]。石楠葉片紅色素耐pH小于4的酸性，耐60℃以下溫度，并具有一定的耐光性，優(yōu)于觀賞紫稻花色苷等色素[11]。

花色苷未配對電子易與活性氧發(fā)生反應，能有效清除多種活性氧自由基[12]。花色苷不僅對植物自身有保護作用，并且具有促進人類健康和防治疾病的作用。目前，已有眾多對食用植物花色苷特性的研究報道[13-14]，為保健功能性食品的開發(fā)提供了一定的理論基礎。本課題研究表明，石楠葉片紅色素能有效清除系統(tǒng)中的羥基自由基和超氧陰離子，且清除效果與色素質(zhì)量濃度正相關。在石楠葉片紅色素質(zhì)量濃度為0.32 mg/mL時，對羥基自由基和超氧陰離子的清除率可分別達到89.66%和74.71%。這與孟憲軍等以藍莓為材料的研究結(jié)果一致[15]。

植物花色苷有多種生物活性。研究表明，石楠葉片紅色素對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的生長均有明顯抑制效果，且色素質(zhì)量濃度越大，抑菌性越強。說明石楠葉片紅色素還具有一定的防腐性能。植物花色苷在功能食品、保健品和醫(yī)藥領域存在較大應用潛力。

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