辣椒紅色素色價與含量的關(guān)系及提高穩(wěn)定性的方法

陳 潔，林華慶，余楚欽，鄧艷斌，張 倫，陶 慧

(廣東藥學(xué)院藥物研究所，廣東廣州 510006)

?

辣椒紅色素色價與含量的關(guān)系及提高穩(wěn)定性的方法

陳 潔，林華慶*，余楚欽，鄧艷斌，張 倫，陶 慧

(廣東藥學(xué)院藥物研究所，廣東廣州 510006)

[目的] 為辣椒紅色素的開發(fā)與應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。[方法] 考察了辣椒紅色素的含量與色價之間的關(guān)系，并且研究了溫度、光照對辣椒紅色素穩(wěn)定性的影響，考察和比較了天然抗氧化劑沒食子酸、迷迭香酸、茶多酚、天然VC和化學(xué)合成抗氧化劑BHT、TBHQ對辣椒紅色素穩(wěn)定性的影響。[結(jié)果] 辣椒紅色素色價和辣椒紅素含量相關(guān)性很好。溫度超過80 ℃對辣椒紅穩(wěn)定性的影響較大;在避光條件下辣椒紅較穩(wěn)定，強(qiáng)光條件下極不穩(wěn)定; 通過添加抗氧化劑，可以改善其不穩(wěn)定性，延緩?fù)噬?，且沒食子酸和TBHQ的效果顯著。[結(jié)論] 沒食子酸為抗氧化劑的最佳選擇。

辣椒紅色素; 色價; 穩(wěn)定性; 天然抗氧化劑; 化學(xué)合成抗氧化劑

辣椒紅色素是從辣椒中提取的天然可食用紅色素，屬葉黃素類共扼多烯烴含氧衍生物，主要成分為辣椒紅素(Capsanthin，約50%)和辣椒玉紅素(Capsorubin，約8.3%)，有辣椒香氣或無味，顏色為深紅、胭紅、橙紅色，性狀為黏稠液體、膏狀或針狀晶體。它溶于油脂和丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑，不溶于水[1]，因其色調(diào)鮮艷、安全可靠并具有一定的營養(yǎng)價值和保健功能，被認(rèn)為是一種理想的天然食品著色劑，也被廣泛應(yīng)用于化妝品、制藥行業(yè)，是國際上公認(rèn)的最好的A類紅色素。在它被廣泛應(yīng)用的同時，其存在的缺點(diǎn)也給應(yīng)用帶來不便。辣椒紅色素在外界光照、高溫及有氧條件下易發(fā)生氧化分解而褪色[2]，導(dǎo)致產(chǎn)品的色澤缺失，影響美觀，也有可能發(fā)生質(zhì)變，存在一定的安全隱患。人們可以將其制作成包合物、微囊、脂質(zhì)體[3-4]來提高其穩(wěn)定性。所以，探究辣椒紅色素不同條件下穩(wěn)定性的變化趨勢，緩解其降解具有實(shí)際意義。

在研究并總結(jié)光照、溫度對辣椒紅色素穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，筆者比較了6種抗氧化劑對辣椒紅色素穩(wěn)定性的影響，篩選出最佳抗氧化劑，為辣椒紅色素的開發(fā)與應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。將添加有效抗氧劑的方法與這些新技術(shù)結(jié)合起來，能更好地達(dá)到提高辣椒紅穩(wěn)定性的要求，同時攻克天然色素不穩(wěn)定這一大難題將指日可待。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1原料與試劑。辣椒紅色素(江西綠川生物科技實(shí)業(yè)有限公司)；沒食子酸酯(質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%，河南旗諾食品配料有限公司)；迷迭香酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，廣州合成三先生物科技有限公司)；茶多酚(河南旗諾食品配料有限公司)；天然VC(河南旗諾食品配料有限公司)；BHT(2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，廣州泰邦食品有限公司)；TBHQ(特丁基對苯二酚，廣州泰邦食品有限公司)；丙酮(分析純，廣州化學(xué)試劑廠)。

1.1.2設(shè)備與儀器。UV1800雙光束紫外可見分光光度儀(日本Shimadzu公司)；TW20恒溫水浴鍋(優(yōu)萊博技術(shù)有限公司)；MGC-33H人工智能氣候箱(成都一恒科技有限公司)等。

1.2 方法

1.2.1檢測波長的選擇。稱取辣椒紅色素樣品0.1 g于10 ml容量瓶中，用丙酮定容至刻度，再精密量取1 ml于100 ml量瓶中，加溶劑丙酮稀釋至刻度，搖勻，過濾，取濾液，按紫外分光光度法在400～600 nm的波長范圍內(nèi)掃描，繪制樣品溶液的紫外掃描圖譜及抗氧化劑陰性對照(圖1)。

1.2.2色價與含量關(guān)系。將辣椒紅色素用丙酮配制成不同濃度的稀釋液10 ml，簡稱A溶液；再取稀釋液1 ml于10 ml容量瓶中，并且記錄1 ml稀釋液的質(zhì)量M(g)，定容至刻度，搖勻，為B溶液；取B溶液1 ml于20 ml容量瓶，定容搖勻，為C液。取C液，在最大吸收波長下測定其吸光度，根據(jù)稀釋倍數(shù)計算出A溶液的色價。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室做的標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=13.6x-0.003，r=0.999 8(0.02～0.06 mg/ml范圍內(nèi))計算出A溶液中辣椒紅素的含量，以色價值為橫坐標(biāo)，以含量為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸分析。

色價計算公式如下：

1.2.3辣椒紅穩(wěn)定性評價指標(biāo)。由于穩(wěn)定性試驗(yàn)中，考察辣椒紅色素溶液的穩(wěn)定性情況。在相同的稀釋倍數(shù)、相同的試樣質(zhì)量條件下，根據(jù)色價公式，測得的吸光度之間的關(guān)系即反映穩(wěn)定性情況，吸光度損失率即為色損失率。

色素?fù)p失率(A損)計算方法如下：

式中，A前為處理前溶液吸光度；A后為處理后吸光度。

1.2.4溫度對辣椒紅穩(wěn)定性的影響。精密量取1 ml 1 mg/ml辣椒紅樣品溶液于25 ml量瓶中，用丙酮定容至刻度線，搖勻，在最大吸收波長下測其吸光度，為A前。同樣，精密量取9份1 ml辣椒紅樣品溶液于25 ml量瓶中，分別至于常溫(25 ℃)，30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃的恒溫水浴鍋中3 h，待冷卻至室溫，用丙酮定容至刻度線，搖勻，測定其吸光度為A后，計算損失率，了解不同溫度對穩(wěn)定性的影響。

1.2.5光照對辣椒紅穩(wěn)定性的影響。精密量取3份1 ml 1 mg/ml辣椒紅樣品溶液于50 ml量瓶中，測A前，再置于自然光(室內(nèi)散射光)、避光、光照(人工智能氣候箱，條件20 000 lx)3種條件下，分別在0、2、8、24、48、72 h測定其吸光度，并且計算損失率，了解不同光照對辣椒紅色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.6不同抗氧化劑對辣椒紅穩(wěn)定性的影響。首先，配制同等濃度的抗氧化劑(迷迭香酸、茶多酚、沒食子酸、VC、TBHQ、BHT)溶液，精密量取7份2 ml 1 mg/ml辣椒紅樣品溶液于50 ml的量瓶中，1份為空白，剩余6份分別添加不同抗氧化劑溶液2 ml，用丙酮定容至刻度線，置于人工智能氣候箱(光照條件20 000 lx)，分別于0、12、24、36、48、72 h測其吸光度(不同抗氧化劑組的0 h吸光度則為該組的A前)，計算損失率，了解不同抗氧化劑對辣椒紅穩(wěn)定性的影響趨勢，篩選出能夠緩解辣椒紅褪色的最佳抗氧化劑。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒紅紫外吸收光譜曲線以丙酮作為空白液，在400～600 nm范圍對辣椒紅丙酮稀釋液進(jìn)行光譜掃描。從圖1可以看出，其最大吸收波長為457 nm，且各抗氧化劑在該波長下無吸收。

2.2 色價與含量關(guān)系以色價值為橫坐標(biāo)，以含量為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸分析，得方程式為Y=0.074 5X-0.000 4，r=0.999 9(表1、圖2)。結(jié)果表明，辣椒紅色素色價和辣椒紅素含量相關(guān)性很好。辣椒紅素是辣椒紅色素顯色的主要成分、物質(zhì)基礎(chǔ)，因此國內(nèi)外廣泛采用的色價評價法是科學(xué)的。

2.3 溫度對辣椒紅穩(wěn)定性的影響將不同溫度下辣椒紅溶液吸光度損失率進(jìn)行對比。從圖3可以看出，常溫、30～50 ℃條件下降解較平緩，損失率基本在1%左右；當(dāng)溫度超過50 ℃時損失率逐漸升高，至80 ℃時損失率控制在10%以下，當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃時損失率為19.44%，溶液顏色也隨著損失率的加大而變淺。由此可知，低溫對辣椒紅穩(wěn)定性的影響不大，高溫可以加速其色素降解，所以在辣椒紅的應(yīng)用中應(yīng)避免高溫操作環(huán)境，尤其不適合于烘焙糕點(diǎn)、油炸類食品的染色。

表1 不同濃度辣椒紅的色價與含量

2.4 光照對辣椒紅穩(wěn)定性的影響將不同光照下辣椒紅溶液吸光度損失率進(jìn)行對比。從表2可以看出，在避光條件下3 d內(nèi)損失率很低，幾乎沒有變化，一直保持在0～1% 范圍內(nèi)；在自然光條件下，損失率也較低，不超過5%，相對來看光照條件下?lián)p失率極高，僅在1 d內(nèi)就已近高達(dá)28.97%，3 d后已經(jīng)接近100%，且溶液幾乎接近無色。很明顯，光照在極大程度上影響辣椒紅穩(wěn)定性。所以，辣椒紅原料及其染色成品應(yīng)避免強(qiáng)光直射，可以通過改變儲存條件、采用避光外包裝等方法提高其穩(wěn)定性，延緩?fù)噬?/p>

表2 辣椒紅色素不同光照下的損失率

2.5 不同抗氧化劑對辣椒紅穩(wěn)定性的影響將天然抗氧化劑、人工合成抗氧化劑分別與空白組進(jìn)行損失率的對比。從圖4～6可以看出，不同抗氧化劑對辣椒紅穩(wěn)定性的影響不同，并且有很大區(qū)別。

在天然抗氧化劑組，3 d內(nèi)損失率最低的是沒食子酸組，僅為8.18%，損失率最高的是迷迭香酸組，為13.86%；在化學(xué)合成抗氧化劑組，TBHQ組的損失率明顯低于BHT組。

雖然不同抗氧化劑的效果有明顯的差異，但添加抗氧化劑基本上會在一定程度上提高辣椒紅的穩(wěn)定性，損失率基本保留在15%以下。此外，將最佳的天然抗氧化與最佳的合成抗氧化劑進(jìn)行比較。從圖7可以看出，它們的效果相當(dāng)，都維持在10%以下。所以，可根據(jù)需要擇優(yōu)選擇適當(dāng)?shù)目寡趸瘎?/p>

3d的試驗(yàn)結(jié)束后保留辣椒紅溶液，繼續(xù)放在強(qiáng)光條件下，觀察其降解完全、變?yōu)闊o色透明時(即吸光度為0)的時間。從圖8可以看出，沒食子酸的效果最好，可以解決辣椒紅長期遇光褪色問題。

3 討論

研究表明，辣椒紅色素色價和辣椒紅素含量相關(guān)性很好。辣椒紅素是辣椒紅色素顯色的主要成分、物質(zhì)基礎(chǔ)。關(guān)于穩(wěn)定性影響因素，溫度、光照都影響辣椒紅的穩(wěn)定性，溫度超過80 ℃時色素?fù)p失率增加。此外，光照為主要影響因素。強(qiáng)光條件下3 d內(nèi)色素?fù)p失率極高，接近100%。為了提高其穩(wěn)定性，可以添加抗氧化劑，延緩降解褪色。試驗(yàn)中，就天然、安全的天然抗氧化劑和合成抗氧化劑進(jìn)行比較，考慮效果與安全兩個因素，沒食子酸不僅為安全無副作用的天然物質(zhì)，而且提高辣椒紅光穩(wěn)定性的效果不遜色于合成抗氧劑，為抗氧化劑的最佳選擇。

[1] 韓曉嵐，胡云峰，趙學(xué)志，等.辣椒中辣椒紅素穩(wěn)定性的研究[J].中國食物與營養(yǎng)，2010(9)：27-29.

[2] 吳少福，徐明生，蔣艷，等.紫紅薯色素、辣椒紅色素和胭脂紅色素穩(wěn)定性的比較[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2003.25(3)：435-438.

[3] 馬嫄，付曉，夢曉，等.辣椒紅色素微膠囊化的工藝研究[J].食品科技，2010(4)：228-231.

[4] 陳萌.脂質(zhì)體包埋提高辣椒紅色素穩(wěn)定性的研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2012.

Relationship of Color Value of Capsanthin and Content and Method to Improve Stability

CHEN Jie, LIN Hua-qing*, YU Chu-qin et al

(Institute of Materia Medica, Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou, Guangdong 510006)

[Objective] The research aimed to provide the experimental basis for the development and the application of capsicum red pigment. [Method] The relationship between the content of the capsicum red pigment and the color value was studied. The influences of temperature and light on the stability of capsanthin pigment were studied. The effects of natural antioxidant such as gallic acid, rosemary acid, tea polyphenol, VCand chemical synthesis of antioxidant such as BHT, TBHQ on the stability of capsanthin pigment were investigated and compared. [Result] The correlation of the color value and the content of the capsicum red pigment was very good. The temperature over 80 ℃ had a greater influence on the stability of capsanthin. Capsicum red pigment under the condition of avoiding light was stable. Capsicum red pigment under lighting condition wasn’t stable. Adding antioxidants could improve its instability, and the effects of gallic acid and TBHQ were remarkable. [Conclusion] Gallic acid was the best choice of antioxidants.

Capsicum red pigment; Color value; Stability; Natural antioxidant; Chemical synthetic antioxidant

陳潔(1987-)，女，安徽定遠(yuǎn)人，碩士研究生，研究方向：中藥藥物制劑。*通訊作者，教授，從事藥物制劑方面的研究。

2015-03-05

S 609.9

A

0517-6611(2015)10-016-03