滁菊茶湯中黃酮類化合物穩(wěn)定性研究

倪良旭，孫艷輝，苗文娟

滁菊茶湯中黃酮類化合物穩(wěn)定性研究

倪良旭，孫艷輝，苗文娟

摘要:利用紫外可見分光光度法研究了光照、氧氣、溫度、金屬離子、pH等因素對滁菊茶湯中黃酮類化合物穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明光照、氧氣、溫度、金屬離子、pH和食品添加劑等對滁菊黃酮的穩(wěn)定性均有不同程度的影響，在過酸過堿的環(huán)境中滁菊黃酮均易受到破壞，在pH=6附近其穩(wěn)定性最佳；光照和氧氣的存在均會降低滁菊黃酮穩(wěn)定性；滁菊黃酮隨溫度的升高及保溫時間的延長，其穩(wěn)定性均降低；金屬離子中Na+、K+和Mg2+的存在對滁菊黃酮穩(wěn)定性無影響，而Cu2+、Fe3+和Al3+和Ca2+對滁菊黃酮穩(wěn)定性及色澤影響較大；檸檬酸、葡萄糖和蔗糖等食品添加劑均對滁菊中黃酮類化合物的穩(wěn)定性構(gòu)成不同程度的影響。

關(guān)鍵詞:滁菊；茶湯；黃酮；穩(wěn)定性

滁菊(Chuju Chrysanthemum morifolium) 俗稱甘菊、白菊，是滁州市傳統(tǒng)地方特產(chǎn)，安徽省四大著名道地藥材之一，被授予中國名牌農(nóng)產(chǎn)品、地理標(biāo)志產(chǎn)品稱號[1]。滁菊主要成分有黃酮類、揮發(fā)油類、氨基酸類和微量元素類等有效成分[2-3]。與其他菊花相比，其黃酮、揮發(fā)油、硒等含量均超過其它菊花，其中黃酮含量高32%--61%[3]，為藥、飲兩用之佳品。

滁菊花蕊金黃碩大，花瓣晶瑩玉白，茶湯清澈黃亮[4]，但滁菊茶湯靜置一段時間后易出現(xiàn)變色現(xiàn)象，極大限制了滁菊的進(jìn)一步工業(yè)化應(yīng)用。推測滁菊茶湯中主要呈色物質(zhì)為黃酮類化合物，關(guān)于不同原料中黃酮類物質(zhì)的穩(wěn)定性研究較多[5-7]，關(guān)于滁菊，僅張啟勇[8]研究了光照和溫度對滁菊95%乙醇浸提液中黃酮的穩(wěn)定性，未有其他研究者關(guān)注過滁菊中黃酮類物質(zhì)的穩(wěn)定性。

本研究以滁菊茶湯中的總黃酮含量變化為分析指標(biāo)，分別研究了光照、氧氣、溫度、金屬離子、pH、以及甜味調(diào)節(jié)劑、氧化還原劑、防腐劑等因素對其穩(wěn)定性的影響，以期為滁菊茶飲料的開發(fā)提供一定的理論參考。

1材料與方法

1.1材料與設(shè)備

滁菊：由滁菊研究所提供；蘆丁，分析標(biāo)準(zhǔn)品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、過氧化氫、檸檬酸等均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

UV-1801型紫外可見分光光度計(北京瑞利分析儀器有限公司)、HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋(金壇市杰瑞爾電器有限公司)、JA5003J型電子天平(上海越平科學(xué)儀器有限公司)、PHS-3C型酸度計(上海雷磁儀器廠)、SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵(鞏義市予華儀器有限公司、DHG-9101-OSA型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司)。

1.2實驗方法

1.2.1滁菊茶湯的制備

稱取4.0g滁菊，溶于70℃的蒸餾水，體積比為1:50，在70℃條件下恒溫浸提20min，過濾，棄濾渣，濾液冷卻至室溫，即得滁菊茶湯。

1.2.2蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

精密稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品3.0mg，置10mL容量瓶中，用60%乙醇超聲溶解并定容至刻度，搖勻，配制成濃度為0.30mg/mL 的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別稱取標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5mL，置于10mL容量瓶中，分別加入60%乙醇2.4mL，搖勻；再加入5%亞硝酸鈉0.4mL，搖勻，靜置 6min；分別加入10%硝酸鋁0.4mL，搖勻，靜置 6min；分別加入4%氫氧化鈉4mL，搖勻，最后加入60%乙醇定容至刻度，靜置 15min。以相應(yīng)試劑為空白，在508nm處測定吸光度[9]。

1.2.3滁菊黃酮含量的測定

測定方法同1.2.2。

1.2.4不同因素對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

(1) pH對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

按照步驟1.2.1制備茶湯，分別量取50mL制備好的滁菊茶湯置于8個小燒杯中，依次編號，用醋酸和碳酸鈉調(diào)節(jié)滁菊茶湯pH值至3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，立即進(jìn)行黃酮含量的測定，在2h后再次進(jìn)行黃酮含量的測定，比較分析pH值變化對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響。

(2)光照和氧氣對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

按照步驟1.2.1制備茶湯，分別量取50mL茶湯置于4個小燒杯中，依次編號，分別置于光照有氧、光照無氧、黑暗有氧、黑暗無氧條件下，每隔1.5h量取1mL溶液，測定其黃酮含量變化。

(3)溫度對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

按照步驟1.2.1制備茶湯，量取等量茶湯于試管中，分別置于60℃、70℃、80℃、90℃的恒溫水浴鍋中靜置水浴，每隔2h測黃酮含量，以室溫下茶湯的黃酮含量為對照進(jìn)行對比分析。

(4)金屬離子對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

研究Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Al3+和Fe3+對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響，使用超純水配制0.2mol/L的NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2和AlCl3溶液，以及0.02mol/LCuCl2和0.01mol/L FeCl3溶液。

同時，采用超純水制備滁菊黃酮茶湯，制備方法同1.2.1。取6只試管，分別加入上述各種金屬離子溶液 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL，再向各試管中加入5mL滁菊茶湯，搖勻后靜置5min，進(jìn)行滁菊黃酮含量的測定。

(5)氧化劑H2O2和檸檬酸對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

在滁菊茶湯中分別添加濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的過氧化氫溶液和檸檬酸溶液，搖勻，測定其黃酮含量變化。

(6)甜味調(diào)節(jié)劑(葡萄糖和蔗糖)對茶湯中黃酮類物質(zhì)穩(wěn)定性的影響

在滁菊茶湯中分別添加濃度為1%、5%、10%、15%、20%的葡萄糖和蔗糖溶液，搖勻，測定其黃酮含量變化。

(7)還原劑Na2SO3和防腐劑山梨酸鉀對黃酮穩(wěn)定性的影響

在滁菊茶湯中分別添加濃度為0.01%-0.05%的Na2SO3溶液和0.01%-0.06%的山梨酸鉀溶液，搖勻，測定其黃酮含量變化。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并作圖，所有數(shù)據(jù)均重復(fù)測定3次，數(shù)據(jù)采用均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。

2結(jié)果與分析

2.1滁菊茶湯中初始黃酮含量的測定

圖1蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

依照1.2.2所述方法，測定蘆丁標(biāo)品的吸光度，得回歸方程：y=0.7847x+0.0389(R2=0.9974)，說明黃酮含量與吸光度線性關(guān)系良好。滁菊茶湯的吸光度為0.466±0.003，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得滁菊茶湯中黃酮含量為0.5546±0.0086mg/mL，為表示方便，下文均以吸光度的變化來表示滁菊黃酮含量的變化。

2.2pH對黃酮穩(wěn)定性的影響

由圖2可見，在pH 3-10范圍內(nèi)，滁菊茶湯的吸光值隨pH的增加先升高后降低，在pH 6附近有最大吸光值，說明此時的滁菊黃酮含量最高，且在pH=6測得的吸光值接近滁菊茶湯原液(滁菊茶湯原液pH 5.84)的吸光值。由圖2的趨勢線可知，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性條件下，滁菊黃酮穩(wěn)定性較差，說明滁菊茶湯中黃酮類化合物在酸堿性較強(qiáng)的環(huán)境中容易受到破壞，表現(xiàn)出不穩(wěn)定性。其次，由圖2中0h與2h后的茶湯吸光值的對比可知，不同pH值下的茶湯中的黃酮含量隨時間無太大變化，可以認(rèn)為在短時間內(nèi)黃酮的穩(wěn)定性良好。

圖2不同pH下滁菊黃酮穩(wěn)定性

2.3光照和氧氣對黃酮穩(wěn)定性的影響

相關(guān)研究表明，綠茶湯色極易受到光照、溫度、濕度和氧氣等因素影響而發(fā)生劣變，從而對綠茶的品質(zhì)帶來不良影響[10]。同時，有相關(guān)研究報道，光照可影響夏枯草、苦蕎等黃酮類化合物的穩(wěn)定性[11-12]，張啟勇[8]也表明在光照條件下，滁菊中總黃酮在4天內(nèi)降解了34.85%，可見在光照下黃酮降解較為明顯。但目前尚無研究者綜合考慮光照和氧氣這兩個因素對滁菊黃酮穩(wěn)定性的綜合影響。這里以滁菊黃酮含量變化為指標(biāo)，來考察光照和氧氣對滁菊湯色穩(wěn)定性的影響。

圖3光照和氧氣對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

由圖3可見，除黑暗無氧條件外，其他條件下滁菊水提物的吸光值均隨處理時間的增加而下降，其中，光照有氧處理后滁菊吸光值隨處理時間的增加下降最快，而黑暗無氧處理后滁菊吸光值較穩(wěn)定，說明光照和氧氣這兩個因素對滁菊黃酮的穩(wěn)定性均有不利影響。由圖3進(jìn)一步可見，在相同處理時間下，Abs黑暗無氧>Abs光照無氧>Abs黑暗有氧>Abs光照有氧，說明氧氣對黃酮的降解作用大于光照。因此在滁菊飲料的生產(chǎn)實踐中，應(yīng)盡可能在避光條件進(jìn)行加工，同時，在包裝和貯藏過程中，需保證無氧環(huán)境，例如采用充氮保鮮技術(shù)，才能更好保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.4溫度對黃酮穩(wěn)定性的影響

圖4溫度對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

由圖4可以看出，在不同溫度下，滁菊茶湯都是隨著時間的延長，黃酮含量逐漸減少，只是下降的趨勢不同。其中，在室溫和60℃的條件下，黃酮含量變化不明顯，但是隨著溫度的增加，黃酮含量下降率逐漸增加，尤其是在90℃時表現(xiàn)的最為明顯。因此可以認(rèn)為，制備茶湯時，溫度越高，黃酮穩(wěn)定性越差，不宜在高溫下擺放過長時間。

2.5金屬離子對黃酮穩(wěn)定性的影響

研究了不同離子對滁菊茶湯中黃酮穩(wěn)定性的影響，由表1可以看出，向茶湯中加入不同濃度Na+、K+和Mg2+后，吸光值有小幅度波動，但對滁菊黃酮穩(wěn)定性無顯著性影響。而向茶湯中加入0.2mL Al3+，滁菊黃酮的吸光度和對照組有顯著性差異(p<0.05)，但是隨著Al3+濃度的增加，吸光度變化差異不顯著。對于Cu2+和Ca2+，在加入0.5mL后，其吸光度才和對照組有顯著性差異。加入Fe3+后，吸光度會隨著離子濃度的增加而明顯減小，吸光值變化顯著。

表1　不同金屬離子對滁菊黃酮穩(wěn)定性的影響

注：1.因不同金屬離子初始濃度不同，這里以添加體積來表示不同離子的濃度。

2.同行肩標(biāo)不同字母符號者表示有差異顯著(P<0.05)，含相同字母表示差異不顯著(P>0.05)。

由表2可見，加入一定量的Na+、K+、Mg2+、Ca2+后，茶湯顏色無明顯變化，加入Cu2+、Al3+和Fe3+會使茶湯顏色發(fā)生明顯變化。其中，加入少量Cu2+后，黃酮溶液由淺黃色變?yōu)榘迭S綠色；Al3+與滁菊黃酮反應(yīng)，溶液變?yōu)榱咙S色，這一點與綠茶飲料相似[13]，微量Fe3+使茶湯由淺黃色變?yōu)辄S黑色。變色的原因猜測可能是黃酮中的鄰二羥基與金屬離子如Cu2+、Al3+和Fe3+絡(luò)合顯色，形成有色配位物。

表2　不同金屬離子對滁菊茶湯色澤的影響

綜上，滁菊黃酮的穩(wěn)定性會隨著金屬離子濃度的改變而改變，其中Na+、K+和Mg2+對滁菊黃酮穩(wěn)定性無影響，而Cu2+、Fe3+和Al3+和Ca2+對滁菊黃酮穩(wěn)定性及色澤影響較大，需避免混入。

2.6氧化劑H2O2和檸檬酸對黃酮穩(wěn)定性的影響

按照新國標(biāo)GB2760-2014的規(guī)定，食品級的雙氧水可在各類食品加工過程中作為加工助劑使用，且殘留量不需限定。食品級雙氧水在食品、果蔬及飲料的生產(chǎn)過程中，能起到消毒、殺菌、漂白等作用。這里考察了2%以內(nèi)的雙氧水的含量對滁菊茶湯穩(wěn)定性的影響。由圖5可見，隨雙氧水濃度的增加，滁菊黃酮吸光值對黃酮的穩(wěn)定性有非常大的影響，表明雙氧水對茶湯中的黃酮具有破壞作用，這與李超等人的研究結(jié)果一致[14]。

檸檬酸既可作為飲料、果汁、果酒等的酸味調(diào)節(jié)劑，同時也是飲料、果汁、果酒等的抗氧化增效劑、護(hù)色劑。GB 2760-2011對飲料中檸檬酸含量不作限制，依據(jù)口味適當(dāng)添加。由圖5可見，檸檬酸的添加量對黃酮的穩(wěn)定性具有較大影響，檸檬酸濃度在0.5%-2.0%范圍內(nèi)，均可使茶湯的吸光值降低，使黃酮的穩(wěn)定性降低。因此在滁菊茶湯飲料加工過程中，應(yīng)避免與H2O2等氧化劑接觸，同時在保證滁菊茶湯口味良好的基礎(chǔ)上，控制檸檬酸的加入量，保證黃酮的穩(wěn)定性良好。

2.7甜味調(diào)節(jié)劑(葡萄糖和蔗糖)對茶湯中黃酮類物質(zhì)穩(wěn)定性的影響

圖5pO2和檸檬酸對滁菊茶湯穩(wěn)定性的影響

圖6葡萄糖和蔗糖對茶湯穩(wěn)定性的影響

考察了1%-20%的糖濃度對滁菊茶湯中黃酮類物質(zhì)穩(wěn)定性影響，由圖6可以看出，隨糖濃度增加，葡萄糖和蔗糖對滁菊黃酮穩(wěn)定性均有一定影響，其中，葡萄糖對滁菊黃酮穩(wěn)定性影響較蔗糖顯著。同時，當(dāng)蔗糖濃度較低(0%-5%)時，黃酮吸光度變化甚微，黃酮的穩(wěn)定性良好，因此在生產(chǎn)滁菊茶湯飲料時，為了調(diào)節(jié)其甜度，可以選擇蔗糖作為調(diào)節(jié)劑，但是不可過量添加，避免黃酮類物質(zhì)遭到破壞。

2.8還原劑Na2SO3和防腐劑山梨酸鉀對黃酮穩(wěn)定性的影響

依據(jù)《GB 2760-2011食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》，在食品安全使用的范圍內(nèi)，山梨酸鉀作為防腐劑的添加量應(yīng)控制在0.06%內(nèi)，Na2SO3的添加量應(yīng)控制在0.05%范圍內(nèi)。由表3可見，在向茶湯中添加了國標(biāo)規(guī)定使用范圍內(nèi)的山梨酸鉀和Na2SO3溶液后，滁菊茶湯吸光值有輕微波動。通過單因素方差分析可知，山梨酸鉀在0.06%添加量范圍內(nèi)對滁菊茶湯吸光值無顯著性影響(p>0.05)，而Na2SO3在0.02%和0.04%的添加量有顯著性差異，說明低濃度的Na2SO3溶液對黃酮的穩(wěn)定性無影響，而高濃度的Na2SO3溶液則會使黃酮的穩(wěn)定性降低。因此在生產(chǎn)滁菊飲料的過程中，可適當(dāng)添加少量的山梨酸鉀和Na2SO3溶液，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

表3　山梨酸鉀和Na2SO3對茶湯穩(wěn)定性的影響

3結(jié)論

(1)滁菊中黃酮類化合物在酸堿性較強(qiáng)的環(huán)境中均易受到破壞，在pH=6附近其穩(wěn)定性最佳。

(2)光照和氧氣這兩個因素對滁菊中黃酮類化合物的穩(wěn)定性均有不利影響，氧氣對黃酮的降解作用大于光照。

(3)滁菊中黃酮類化合物隨溫度的升高及時間的延長，其穩(wěn)定性降低。

(4)滁菊中黃酮類化合物的穩(wěn)定性會隨著金屬離子濃度的改變而改變，其中Na+、K+和Mg2+對滁菊黃酮穩(wěn)定性無影響，而Cu2+、Fe3+和Al3+和Ca2+對滁菊黃酮穩(wěn)定性及色澤影響較大。

(5)氧化劑(H2O2)、還原劑(Na2SO3)、酸味調(diào)節(jié)劑(檸檬酸)、甜味調(diào)節(jié)劑(葡萄糖和蔗糖)均對滁菊中黃酮類化合物的穩(wěn)定性構(gòu)成不同程度的影響，而防腐劑(山梨酸鉀)對黃酮的穩(wěn)定性則無顯著性影響。

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責(zé)任編輯：王與

A Study on the stability of flavonoids in Chuzhou Chrysanthemum tea

Ni Liangxu, Sun Yanhui, Miao Wenjuan

Abstract:UV visible spectrophotometry is used to study the impact of light, oxygen, temperature, metal ion, pH etc. on the stability of flavonoids in Chuzhou chrysanthemum tea. The results show that they all have different degrees of influence on the stability of flavonoids extracted from Chuzhou chrysanthemum. Chuzhou chrysanthemum flavonoids are easy to damage in the acid or alkali environment while it is stable at pH 6. The presence of light or oxygen could reduce the stability of flavonoids of Chuzhou Chrysanthemum. The stability of Chuzhou chrysanthemum flavonoids is decreased with increasing temperature and holding time. The presence of Na+, K+ and Mg2+has no effect on the stability of flavonoids in Chrysanthemum morifolium while Cu2+, Fe3+and Al3+and Ca2+have great influence on the stability of flavonoids in Chrysanthemum morifolium. Food additives such as H2O2, Na2SO3, citric acid, glucose and sucrose have different degree of influence on the stability of the flavonoids in Chrysanthemum morifolium while there is no significant effect of potassium on the stability of flavonoids.

Key words:Chuju Chrysanthemum morifolium; tea; flavonoids; stability

中圖分類號：Q946; TS201

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-1794(2016)02-0080-05

作者簡介：倪良旭，滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院；通訊作者：孫艷輝，滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院教授；苗文娟，滁州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院(安徽 滁州 239000)。

基金項目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201310377009)；國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201403039)

收稿日期：2015-07-28