水蠟樹果實(shí)中天然花青素的穩(wěn)定性

史曉晶，于春艷，詹小丹，趙美蓮

（忻州師范學(xué)院 生物系，山西 忻州 034000）

水蠟樹果實(shí)中天然花青素的穩(wěn)定性

史曉晶*，于春艷，詹小丹，趙美蓮

（忻州師范學(xué)院 生物系，山西 忻州 034000）

水蠟樹果實(shí)的天然花青素含量豐富，為了更好地利用這一資源，文章研究了pH、光、溫度、金屬離子、氧化劑、還原劑和食品添加劑對(duì)天然花青素穩(wěn)定性的影響.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),水蠟樹果實(shí)花青素在pH=3～8下穩(wěn)定性較好;自然光、較高溫度、高濃度Na2SO3、H2O2和Cu2+可破壞花青素；K+、Na+、Fe3+、較低濃度（10 mg/L和25 mg/L）Na2SO3、蔗糖、葡萄糖和麥芽糖對(duì)花青素穩(wěn)定性影響較小；可溶性淀粉可減弱色度，Zn2+、Al3+、Mg2+和檸檬酸可起到增色作用.為了保證水蠟樹果實(shí)花青素的穩(wěn)定性,應(yīng)避光保存，避免溫度超過50℃.

水蠟樹果實(shí)；花青素；穩(wěn)定性

水蠟樹（Ligustrum obtusifoliumSieb.et Zuce.）是木犀科女貞屬中的一種落葉灌木[1]，原產(chǎn)于中國(guó)，抗寒、抗旱、抗風(fēng)、耐鹽堿及耐修剪能力較強(qiáng)，對(duì)于城市環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在我國(guó)很多城市中均有栽培[2].作為城市綠化植物，水蠟樹的觀賞價(jià)值主要集中于樹形、樹干、枝條及葉片上[2]，而紫黑色的果實(shí)成熟時(shí)綴滿枝頭，數(shù)量甚多，卻無人對(duì)其進(jìn)行采集和利用，任其自然脫落.

隨著人們食品安全意識(shí)的提高，對(duì)食品中添加劑的使用提出了更多的質(zhì)疑，尤其是化學(xué)合成色素的添加.所以，從健康的角度出發(fā)，天然色素成為了人們的關(guān)注焦點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中的需求也越來越多[3-5].天然色素是一類從植物、微生物、動(dòng)物中提取得到的著色物質(zhì)[6]，但其穩(wěn)定性較差.水蠟樹果實(shí)中含有大量的天然花青素類色素，若將其提取出來，加以開發(fā)利用，不但可以變廢為寶，還可為我國(guó)食品業(yè)帶來巨大收益.但如果作為色素使用的話，其穩(wěn)定性是實(shí)際應(yīng)用中的重要指標(biāo)之一[8]，其好壞將直接影響食品的色澤和品質(zhì)[9].田喜強(qiáng)等[10]發(fā)現(xiàn)高溫、光照、氧化劑均會(huì)破壞紫甘藍(lán)花青素.程琤等[11]發(fā)現(xiàn)自然光和紫外光照對(duì)紫甘薯花青素穩(wěn)定性影響較小，高溫對(duì)花青素穩(wěn)定性影響較大；pH值對(duì)花青素穩(wěn)定性影響非常大，低pH有利于花青素的保留.鑒于此，本文詳細(xì)地研究了水蠟樹果實(shí)花青素的穩(wěn)定性，以便更好地開發(fā)利用該色素.

1 材料、儀器與方法

1.1 材料與儀器

水蠟樹果實(shí)采集于忻州市云中河公園（2014年秋）；UV-2550紫外可見分光光度計(jì)（島津（中國(guó)）有限公司）；KQ3200DV數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；HH-ZK8型恒溫水浴鍋（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；FA2004N型電子天平（上海菁海儀器有限公司）.試驗(yàn)所用化學(xué)試劑均為分析純.

1.2 方法

1.2.1 水蠟樹果實(shí)花青素的提取與測(cè)定

將干燥的水蠟樹果實(shí)碾碎，過80目篩.取1 g水蠟樹果實(shí)粉末，加入30 mL提取劑，超聲20 min，過濾，濾液定容至50 mL，即得提取液.將體積分?jǐn)?shù)為20%、40%、60%和80%的乙醇提取液在200～800 nm波長(zhǎng)內(nèi)掃描光譜，最佳吸收波長(zhǎng)為526 nm，且提取液色素OD由小到大，其中體積分?jǐn)?shù)60%和80%乙醇溶液提取花青素的顏色與OD相差無幾.為節(jié)約成本，將體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液作為最佳提取劑，按照上述的方法制備花青素粗提液，并在526 nm波長(zhǎng)下測(cè)定各種條件對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響.

1.2.2 pH對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

取1 mL花青素粗提液若干份，加入約8 mL的體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液，然后將它們的pH值分別調(diào)至3、4、5、6、7、8、9、10、11、12，并定容至10 mL，混勻，以加入未調(diào)pH值的體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液為調(diào)零，觀察顏色變化并測(cè)定OD526，計(jì)算色素保留率（處理OD526/對(duì)照OD526×100%）.試驗(yàn)重復(fù)3次.

1.2.3 光照對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

取25 mL花青素粗提液若干份，連續(xù)6 d測(cè)定OD526，期間每天光照8 h（從8：00到16：00），重復(fù)5次.

1.2.4 溫度對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

將花青素粗提液:蒸餾水按1∶9的體積比例混合，分別于30、50、70、90℃下水浴，每隔1 h測(cè)定OD526，試驗(yàn)重復(fù)3次.

1.2.5 金屬離子對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

分別配制質(zhì)量濃度為0.25 mg/mL的不同金屬離子溶液（Zn2+、Al3+、Na+、Fe3+、Mg2+、K+、Cu2+），處理組為按1∶9的體積比例混合花青素粗提液和金屬離子溶液，對(duì)照組為按1∶9的體積比例混合花青素粗提液和蒸餾水，其中，處理以1∶9的體積比例混合蒸餾水和相應(yīng)金屬離子溶液調(diào)零，對(duì)照以蒸餾水調(diào)零.測(cè)定處理和對(duì)照的OD526，計(jì)算色素保留率，試驗(yàn)重復(fù)3次.

1.2.6 氧化劑、還原劑和食品添加劑對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

分別配制氧化劑H2O2溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、0.6%、0.9%、1.5%、3.0%）、還原劑Na2SO3溶液（質(zhì)量濃度為10、25、50、250和500 mg/L）和物質(zhì)的量的濃度為5mmol/L食品添加劑溶液（檸檬酸、蔗糖、葡萄糖、可溶性淀粉、麥芽糖），按1∶9的體積比例混合花青素粗提液和以上溶液，以1∶9的體積比例混合花青素粗提液和蒸餾水調(diào)零，每隔2 h測(cè)定OD526，計(jì)算色素保留率，試驗(yàn)重復(fù)3次.

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

由圖1可知，pH對(duì)花青素的穩(wěn)定性有明顯影響.剛調(diào)節(jié)好溶液pH值時(shí)，在pH=3～8范圍內(nèi)花青素為紫紅色，由深至淺，花青素穩(wěn)定性好；pH=9～10和pH=11～12下花青素的保留率在93%以上，但顏色發(fā)生變化，分別為淺墨藍(lán)色和淺墨綠色；保持12 h和24 h后，pH=3～8為紫紅色，由深至淺，花青素穩(wěn)定性好，pH=9～12為黃褐色，且出現(xiàn)沉淀物，花青素保留率分別降至79.5%～71.1%和71.2%～64.3%，穩(wěn)定性變差.因此，可在pH=3～8下使用水蠟樹果實(shí)花青素，應(yīng)避免在pH=9及以上堿性環(huán)境中使用，并且可通過調(diào)節(jié)pH值得到紫紅色系的不同顏色.

圖1 pH對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Fig.1 Effect of pH on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.2 光照對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

由圖2可知，隨著光照時(shí)間越長(zhǎng)，花青素OD值明顯都降低（P<0.05），顏色逐漸變淺（1～6 d的顏色依次為紫紅、葡萄紅、紅褐、黃褐、黃褐和淺黃褐）.試驗(yàn)說明花青素對(duì)光敏感，長(zhǎng)時(shí)間暴露在自然光下，花青素穩(wěn)定性會(huì)降低，故應(yīng)該注意避光.

圖2 光照對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Fig.2 Effect of light on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.3 溫度對(duì)水蠟樹果花青素穩(wěn)定性的影響

由圖3可知，溫度為30℃和50℃時(shí)，加熱1～5 h，對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素?zé)o明顯影響（P>0.05），表明熱的穩(wěn)定性較好；溫度為70℃和90℃時(shí)，保持1 h，對(duì)花青素?zé)o顯著影響（P>0.05），但從第2 h開始，OD顯著下降（P<0.05），說明花青素對(duì)溫度的耐受力有范圍限制.故所以應(yīng)避免在50℃以上的溫度中長(zhǎng)時(shí)間加熱.

圖3 溫度對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Fig.3 Effect of temperature on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.4 金屬離子對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

由表1可知，剛混入金屬離子溶液時(shí)，K+對(duì)花青素?zé)o影響（P>0.05），而其余金屬離子都能顯著提高花青素OD（P<0.05），使花青素保留率增加；放置12 h時(shí)，F(xiàn)e3+、Mg2+、K+和Na+對(duì)花青素?zé)o影響（P> 0.05），而其余離子亦可顯著提高OD（P<0.05），增加色素的保留率；放置24～48 h時(shí)，K+、Na+和Fe3+對(duì)花青素?zé)o影響（P>0.05），Zn2+、Al3+、Mg2+仍可明顯提高OD（P<0.05）增加色素的保留率，含Cu2+的花青素溶液出現(xiàn)少量沉淀，色素保留率降低.試驗(yàn)說明Cu2+能破壞花青素，K+、Na+和Fe3+不影響花青素色澤，Zn2+、 Al3+和Mg2+金屬離子具增色作用

表1 金屬離子對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Tab.1Effect of mental ion on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.5 氧化劑、還原劑和食品添加劑對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響

由圖4可知，花青素剛接觸氧化劑時(shí)，溶液雖均為紫紅色，但與對(duì)照相比，花青素OD明顯下降，且H2O2濃度越高，OD下降越明顯（P<0.05）；放置2～8 h，隨著H2O2濃度的增高，顏色也漸變?yōu)闊o色，花青素OD明顯下降（P<0.05），在8 h時(shí)OD全部降至0.1以下.故H O的氧化性對(duì)花青素具有破壞作用.

圖4 H2O2對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Fig.4 Effect of H2O2on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

由圖5可知，Na2SO3能顯著降低花青素OD，且濃度越高，OD下降越明顯（P<0.05）；但低質(zhì)量濃度下（9和22.5 mg/L），溶液顏色未發(fā)生變化，為紫紅色，而在質(zhì)量濃度為45、225和450 mg/L時(shí)，溶液變?yōu)槟G色.放置1～4 h，各Na2SO3質(zhì)量濃度對(duì)花青素OD的影響未出現(xiàn)顯著下降的現(xiàn)象（P>0.05，圖5）.因此，較低質(zhì)量濃度的Na2SO3溶液不會(huì)破壞花青素，而高質(zhì)量濃度的Na2SO3溶液則可破壞花青素.

由圖6可知，檸檬酸顯著增強(qiáng)色素的保留率（P< 0.05），有增色作用；淀粉可明顯降低色素的保留率青素則無明顯影響（P>0.05）.

圖5 Na2SO3對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Fig.5 Effect of Na2SO3on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

圖6 食品添加劑對(duì)水蠟樹果實(shí)花青素的影響Fig.6 Food additives effect on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

3 結(jié)論與討論

天然色素多數(shù)無毒副作用，且含有人體所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或維生素類物質(zhì)，還有一些具有藥理作用，如抗氧化、鎮(zhèn)痛、降壓等[12-13]，并且由于其源自于大自然，深受廣大消費(fèi)者的喜愛，有一定的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值.雖然天然色素具備如此之多的優(yōu)勢(shì)，但它也有著自身的缺陷，如穩(wěn)定性低，對(duì)保存環(huán)境要求相對(duì)較高[13-14].因此，本文通過分光光度法探討了水蠟樹果實(shí)花青素的穩(wěn)定性.它在pH≥3的酸性環(huán)境、中性環(huán)境和弱堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性較好，對(duì)環(huán)境酸堿度的變化表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性.K+、Na+、Fe3+、≤25 mg/L（ω/υ）Na2SO3、蔗糖、葡萄糖和麥芽糖對(duì)花青素的穩(wěn)定性亦無影響，而Zn2+、Al3+、Mg2+和檸檬酸可起到增色作用.淀粉溶液由于本身呈乳白色，因此減弱了水蠟樹果實(shí)花青素的色澤.另外，該色素對(duì)高溫不耐受，應(yīng)避免在50℃以上的溫度中長(zhǎng)時(shí)間加熱，pH≥9堿性環(huán)境、高濃度Na2SO3、H2O2和Cu2+可破壞花青素，因此不易在這些環(huán)境中使用；同時(shí)還需注意避光，自然光會(huì)破壞花青素，可能與其中紫外線的作用有關(guān).

雖然水蠟樹果實(shí)中花青素的穩(wěn)定性存在一定缺陷，但只要恰當(dāng)使用，其獨(dú)特的色澤亦會(huì)受到人們的青睞.在今后中，將進(jìn)一步研究其生理功能及使用范疇，為其應(yīng)用提供理論依據(jù).

[1]余蕾.水蠟果實(shí)色素的提取及色素性質(zhì)的研究[J].食品研究與開發(fā)，2015，36（21）：72-74.

[2]馮海華.水蠟樹的觀賞特性及在城市綠化中的應(yīng)用[J].河北林業(yè)科技，2013，41（4）：92-93.

[3]Wissgott U，Bortlik K.Prospects for new natural food colo?rants[J].Trends Food Science Technology，1996，7（9）：298-302.

[4]成黎.天然食用色素的特性、應(yīng)用、安全性評(píng)價(jià)及安全控制[J].食品科學(xué)，2012，33（23）：399-404.

[5]劉麗婭，陳山，王軍，等.植物天然食用色素的功能及其制備工藝[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006，34（9）：96-100.

[6]夏潔如，向晨茜，王洪偉.食用天然色素功能應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)釀造，2008，27（22）：1-4.

[7]謝三都，方豪，鄭寶東.柿子黃色素穩(wěn)定性及抗氧化活性的研究[J].中國(guó)調(diào)味品，2016，40（2）：129-133.

[8]程文，許偉，邵榮.紫球藻共生真菌產(chǎn)物中紫紅色色素的穩(wěn)定性及抗氧化性研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2015，27（8）：875-880.

[9]譚友莉，馬云桐，嚴(yán)鑄云，等.三角葉黃連內(nèi)生真菌產(chǎn)物紅色色素的穩(wěn)定性研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2013，25（8）：1101-1106.

[10]中程琤，劉超，賀煒，等.紫甘薯花青素的穩(wěn)定性及抗氧化性研究[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2011，33（3）：291-296.

[11]田喜強(qiáng)，董艷萍，喬秀麗.紫甘藍(lán)花青素的浸提工藝及穩(wěn)定性研究[J].應(yīng)用化工，2016，45（5）：890-892；897.

[12]喬華，張生萬，李美萍，等.天然色素穩(wěn)定性研究及其新的類型劃分[J].食品科學(xué)，2006，27（9）：69-73.

[13]朱洪波，鞏江，倪士峰，等.食用天然色素的化學(xué)成分及保健作用研究概況[J].西北藥學(xué)雜志，2010，25（4）：156-158.

[14]曾柏全，鄧子牛，王衛(wèi)，等.紅地球葡萄皮色素的提取及穩(wěn)定性的影響因素[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2008，26（1）：37-40.

責(zé)任編輯：劉 紅

Study on Stability of Anthocyanin from Fruit of Ligustrum obtusifolium

SHI Xiaojing*，YU Chunyan，ZHAN Xiaodan，ZHAO Meilian
（Department of Biology，Xinzhou Normal University，Xinzhou034000，China）

The effect of pH,light,temperature,metal ions,H2O2,Na2SO3,and food additives on the stability of anthocyanin from fruit ofLigustrum obtusifoliumis studied for the rich resources of privet（Ligustrum obtusifolium）fruit and high con?tents of anthocyanin on the fruit.The results show that the anthocyanin from fruit ofLigustrum obtusifoliumcan be used in pH=3～8,and it can be destroyed by light,H2O2,higher temperature,high Na2SO3concentration.Cu2+.TK+,Na+,Fe3+,10 mg/L Na2SO3,25 mg/L Na2SO3,sucrose,glucose,and maltose have less effects to the stability of anthocyanin.,tarch weaks its color,and Zn2+,Al3+,Mg2+,and citric acid enhance its color.Thus it should be kept in dark place,and avoid to be heated above 50℃for stability.

fruit ofLigustrum obtusifolium；anthocyanin；stability

TQ 617.1

：A

：1674-4942（2016）04-0401-04

10.12051/j.issn.1674-4942.2016.04.009

2016-08-08

2016年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201610124003）；2016年山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2016383）；2015-2016忻州師范學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目（自然科學(xué)類201588124）

*通訊作者