介質(zhì)pH值對紅蔥紅色素光譜特性及穩(wěn)定性的影響

黃建蓉，邱玫僑，李慕紫，王志江，徐金瑞，王慶華

（1.廣東藥科大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，廣東中山 528453；2.廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院，廣州 510006；3.廣東藥科大學(xué)基礎(chǔ)學(xué)院，廣州 510006）

介質(zhì)pH值對紅蔥紅色素光譜特性及穩(wěn)定性的影響

黃建蓉1，邱玫僑1，李慕紫2，王志江1，徐金瑞1，王慶華3＊

（1.廣東藥科大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，廣東中山 528453；2.廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院，廣州 510006；3.廣東藥科大學(xué)基礎(chǔ)學(xué)院，廣州 510006）

從鳶尾科紅蔥中制備天然紅色素，用色差計測定紅蔥紅色素在不同pH介質(zhì)中的色差值（CIE L＊a＊b＊表色系統(tǒng)），并對不同pH介質(zhì)中紅蔥紅色素的紫外可見吸收光譜以及貯存穩(wěn)定性進行分析。結(jié)果表明：紅蔥紅色素溶液明度偏亮白，色調(diào)呈紅黃色，紫外可見吸收光譜在可見光波段無特征吸收峰。紅蔥紅色素色澤受介質(zhì)pH值影響較大，在接近中性的環(huán)境中顏色呈純正柔和的橘紅色，在偏酸或偏堿的環(huán)境中色澤有明顯變化。介質(zhì)pH對紫外和近紫外區(qū)的吸收光譜有較大影響，對可見光區(qū)的吸收強度影響較小。介質(zhì)pH對色素的貯存穩(wěn)定性影響較大，堿性環(huán)境中色素顏色迅速加深，溶液吸光度大幅上升，建議在低酸環(huán)境中貯存和使用紅蔥紅色素，有利于色素的穩(wěn)定。

紅蔥紅色素；pH值；色澤；紫外可見吸收光譜；穩(wěn)定性

鳶尾科紅蔥（EleutherineamericanaMerr.）是云南民間常用草藥，其化學(xué)成分具有多種生理活性［1，2］，而且紅蔥紅色澤純正柔和，已有研究者嘗試將其應(yīng)用在食品領(lǐng)域［3－5］。由于天然色素成分復(fù)雜，在不同的介質(zhì)環(huán)境中其呈色特性有可能會發(fā)生改變，穩(wěn)定性也會有差異。本文研究在不同pH介質(zhì)中紅蔥紅色素的色澤和吸收光譜的變化以及貯存穩(wěn)定性，可為新型天然紅色素的開發(fā)和應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鳶尾科紅蔥：由廣州白云華南生物科技有限公司提供；所用化學(xué)試劑：均為分析純。

DGX-9053B-2型干燥烘箱 上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司；SB-25-12DT型超聲清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司；V-1200型可見光分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計

北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；PHS-3C型雷磁pH計 上海精密科學(xué)儀器有限公司；SC-80C型全自動色差計 北京康光儀器有限公司。

1.2 紅蔥紅色素的制備

紅蔥紅色素在不同極性溶劑中的溶出效果不同，前期實驗對浸提溶劑進行了初步的篩選。新鮮的紅蔥鱗莖干燥粉碎過40目篩后，分別用蒸餾水、甲醇、50%乙醇、無水乙醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚浸提，觀察浸提液顏色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：50%乙醇浸提得到的色素顏色較為純正柔和。因此，本研究在干燥粉碎過篩的紅蔥粉末中加入50%乙醇（料液比1∶20），在室溫下超聲輔助提取30min，抽濾得到紅蔥紅色素粗提液，經(jīng)真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后于50℃烘箱中干燥24h得到紅蔥紅色素粉末。

1.3 pH值對紅蔥紅色素色澤的影響

用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)蒸餾水pH值，準(zhǔn)備9份pH值分別為2，3，4，5，6，7，8，9，10的水。取紅蔥紅色素粉末配制成約10mg/mL的溶液作為貯備液。按紅蔥紅色素貯備液和水為1∶49（V/V）的比例配制不同pH的紅蔥紅色素溶液，用色差計測色差值，測量結(jié)果采用CIE L＊a＊b＊表色系統(tǒng)來表示。色差計是一種常見的光電積分式測色儀器，它利用儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)光源照明被測物體，在整個可見光波長范圍內(nèi)進行一次積分測量，得到透射或反射物體色的L＊，a＊，b＊值［6］。L＊為明度指數(shù)，a＊和b＊為色品指數(shù)。L＊＝100表示白色，L＊＝0表示黑色，L＊越大說明亮度越好；＋a＊代表紅色，－a＊代表綠色；＋b＊代表黃色，－b＊代表藍色。

1.4 pH值對紅蔥紅色素紫外可見吸收光譜的影響

對不同pH值的紅蔥紅色素溶液進行紫外可見吸收全波段掃描，分析pH值對光譜特性的影響。

1.5 pH值對紅蔥紅色素貯存穩(wěn)定性的影響

紅蔥紅色素粗提物在可見光波長范圍內(nèi)無特征吸收峰，在400～500nm有較強吸收，在450nm處吸光度受pH影響較小，故本實驗選擇450nm作為色素溶液的檢測波長。不同pH的色素溶液在室溫下靜置0，2，4，6，8h，測定其在450nm處吸光度變化情況，并按下式計算色素殘留率，以殘留率評價色素的穩(wěn)定性。

式中：A為某一時刻色素溶液的吸光度，A0為色素溶液初始時刻的吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值對紅蔥紅色素色澤的影響

表1 pH值對紅蔥紅色素色澤的影響Table 1Effect of pH value on the color of red pigments fromEleutherineamericana

由表1可知，紅蔥紅色素明度偏亮白，色調(diào)為紅黃色，隨著pH值的增加，色素溶液亮度降低，紅色增強，黃色減弱。在pH 5～8范圍內(nèi)，色素溶液色澤比較接近，色調(diào)無顯著差異（P＜0.05），呈純正柔和的橘紅色。在偏酸或偏堿的環(huán)境中色澤有明顯變化，在pH 2～5范圍內(nèi)，隨酸性的增強，色素溶液顏色變透亮，由橘紅色變?yōu)殚冱S色，再到橙黃色，直至亮黃色；而在pH 8～10范圍內(nèi)，溶液顏色逐漸加深，由橘紅色到深橘紅，再到深紅色，直至暗紅色。由于pH的改變導(dǎo)致色素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化，色素顏色也會變化，花色苷類和醌類天然色素的色澤隨環(huán)境pH變化較大［7］。有文獻報道，紅蔥提取物呈紅色的部位主要成分為蒽醌類化合物［8］。在實際應(yīng)用中應(yīng)注意pH值對產(chǎn)品色澤的影響。

2.2 pH值對紅蔥紅色素紫外可見吸收光譜的影響

用紫外可見分光光度計在190～700nm處對紅蔥紅色素溶液進行全波段光譜掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：紅蔥紅色素粗提物在紫外光波長范圍內(nèi)有強吸收，峰形顯得比較雜亂，在320nm左右和336nm處各出現(xiàn)一吸收峰，在320nm處峰形略顯粗糙，在336nm處峰形光滑，在可見光波段無吸收峰，在大于500nm的波長范圍內(nèi)吸光度明顯減弱。本文主要分析300～500nm波長范圍內(nèi)的光譜特性隨pH值的變化情況。

圖1 不同pH介質(zhì)中紅蔥紅色素紫外可見吸收光譜Fig.1UV-visible spectrogram of red pigments fromEleutherineamericanaat different pH values

由圖1可知，pH的變化沒有改變紅蔥紅色素光譜在336nm處吸收峰的位置，320nm處的吸收峰位置隨著pH增大略有紅移。在300～390nm范圍內(nèi)，吸收強度隨著pH的增大明顯增強。在390～440nm范圍內(nèi)，在中性和酸性環(huán)境中（pH 7～2）色素光譜幾乎重疊，吸收強度沒有明顯的差異；在堿性條件下（pH 8～10），吸收強度隨pH增大明顯增強。在440～500nm范圍內(nèi)，吸收強度差異不大。可見介質(zhì)pH對紫外和近紫外區(qū)的吸收強度有較大影響，對可見光區(qū)影響較小。

2.3 pH值對紅蔥紅色素貯存穩(wěn)定性的影響

圖2 不同pH介質(zhì)中紅蔥紅色素貯存穩(wěn)定性Fig.2Storage stability of red pigments fromEleutherineamericanaat different pH values

由圖2可知，隨著貯存時間的延長，在pH 5～6范圍內(nèi)，紅蔥紅色素殘留率變化較小，在pH 7～10和pH 2～4范圍內(nèi)，隨時間延長色素殘留率變化較大，特別是在堿性較強的環(huán)境（pH 8～10）中，色素吸光度不減反增，以致殘留率迅速增大，色素放置2h就已經(jīng)超過110%，但增大到一定程度時趨于穩(wěn)定；不同pH條件的紅蔥紅色素在室溫下放置4h殘留率均超過100%，此時色素溶液顏色加深，可能是由于色素氧化導(dǎo)致化學(xué)組分發(fā)生變化，堿性環(huán)境對此反應(yīng)有促進作用。因此，在低酸環(huán)境中貯存和使用紅蔥紅色素比較有利于色素的穩(wěn)定。

3 結(jié)論

紅蔥紅色素溶液明度呈亮白，色調(diào)呈紅黃色，紫外可見吸收光譜在紫外光波段有強吸收，在320nm和336nm處各出現(xiàn)一吸收峰，在可見光波段無吸收峰。紅蔥紅色素色澤受介質(zhì)pH值影響較大，在pH 5～8的介質(zhì)中顏色呈純正柔和的橘紅色，在酸度或堿度較高的環(huán)境中色澤有明顯變化。介質(zhì)pH對紫外和近紫外區(qū)的吸收光譜有較大影響，吸收強度變化明顯，隨pH增加吸光度增大，吸收峰位置略有紅移；對可見光區(qū)的吸收光譜影響較小。介質(zhì)pH對色素的貯存穩(wěn)定性影響較大，在堿性較強的介質(zhì)中，溶液顏色迅速加深，建議在低酸環(huán)境中（pH 5～6）貯存和使用紅蔥紅色素，有利于色素的穩(wěn)定。

［1］王曉藝，王慶華，何云，等.紅蔥植物成分及生物活性研究現(xiàn)狀［J］.亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2015，11（5）：39-42.

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［4］Atchara N P，Supayang P V.Eleutherineamericanaas a growth promotor for infant intestinal microbiota［J］.Anaerobe，2013，20：14-19.

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［7］孫平.食品添加劑［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009：82，91.

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Effect of Medium pH Value on the Spectrum Characteristic and Stability of Red Pigments fromEleutherineamericana

HUANG Jian-rong1，QIU Mei-qiao1，LI Mu-zi2，WANG Zhi-jiang1，XU Jin-rui1，WANG Qing-hua3＊
（1.School of Food Science，Guangdong Pharmaceutical University，Zhongshan 528453，China；2.School of Traditional Chinese Medicine，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China；3.School of Basic Courses，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China）

The chromaticity（CIE L＊a＊b＊value system）of natural red pigments fromEleutherine americanaat different pH values is determined with colorimeter，and the UV-visible spectrum and storage stability are analyzed.The results show that the brightness of red pigments fromEleutherine americanais on the white side and the hue is yellow and red.The peak could not be found at the visible wave brand of the UV-visible spectrogram.The color of red pigments fromEleutherineamericanais greatly influenced by medium pH value.It shows that sterile and soft jacinth in the medium close to netrual，while its color changes markedly at rather acidity or alkalinity.Medium pH value has noticeable effect on the absorbance of UV and near UV wave brand spectrogram，while it has little effect on the visible segment.Storage stability is greatly affected by medium pH value，the color darkens quickly especially at alkaline medium and the absorbance increasessharply.The appropriate medium pH value range during storage and application is suggested as low acidity，at which the stability is acceptable.

red pigments fromEleutherineamericana；pH value；color；UV-visible spectrogram；stability

TS264.4

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.03.002

1000-9973（2017）03-0006-03

2016－09－17 ＊通訊作者

廣東省科技計劃項目（2014A020208134）

黃建蓉（1975－），女，高級工程師，博士，研究方向：食品質(zhì)量與安全；王慶華（1969－），男，教授，碩士，研究方向：生物活性成分的研究與開發(fā)。