栓皮櫟橡子殼色素理化性質(zhì)和抗氧化活性

羅 強(qiáng)，楊雪果，施寶珠，吳燁婷，蔣鵬飛，黃慧娜，韓穩(wěn)社，段旭昌,*，焦振山

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3.陜西省彬縣龍高鎮(zhèn)人民政府，陜西 咸陽(yáng) 712000）

栓皮櫟橡子殼色素理化性質(zhì)和抗氧化活性

羅 強(qiáng)1，楊雪果1，施寶珠1，吳燁婷1，蔣鵬飛1，黃慧娜1，韓穩(wěn)社2，段旭昌1,*，焦振山3

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3.陜西省彬縣龍高鎮(zhèn)人民政府，陜西 咸陽(yáng) 712000）

以秦巴山區(qū)栓皮櫟橡子殼為原料，采用定性實(shí)驗(yàn)、紫外-可見(jiàn)光譜、傅里葉變換紅外光譜及抗氧化實(shí)驗(yàn)研究了栓皮櫟橡子殼色素的提取、分離、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及抗氧化特性。結(jié)果表明：栓皮櫟橡子殼色素中含豐富的多酚類物質(zhì)，其主要成分為縮合單寧，約占總酚含量的89%；光譜分析表明該色素分子中具有分子內(nèi)氫鍵、多個(gè)苯環(huán)和酚羥基結(jié)構(gòu)；易溶于乙醇、甲醇、堿液和水，微溶于乙酸乙酯，不溶于苯，在酸性條件下穩(wěn)定，堿性條件下顏色加深，對(duì)溫度、光照有較好耐受性，遇K+、Na+、Ca2+穩(wěn)定，遇Mg2+、Zn2+、Al3+顏色基本不變，產(chǎn)生沉淀，遇氧化劑易褪色，遇還原劑較穩(wěn)定；對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力和總還原能力均強(qiáng)于VC，而對(duì)超氧陰離子清除能力弱于VC，具有較強(qiáng)的抗氧化能力。

栓皮櫟橡子殼；色素；穩(wěn)定性；抗氧化

橡子是殼斗科植物果實(shí)的總稱，全世界共有8 屬900余種，我國(guó)有6 屬301 種，其產(chǎn)量大、資源豐富，年產(chǎn)達(dá)1 000萬(wàn) t[1-2]。陜西省是我國(guó)橡子資源大省，橡子產(chǎn)量約占全國(guó)總量的50%，其中以栓皮櫟為主[3-4]。由于橡子果實(shí)含豐富的淀粉和保健功能成分，主要應(yīng)用于保健功能淀粉的加工[5-13]。每年橡子加工過(guò)程中產(chǎn)生了大量的橡子殼廢棄物，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。而橡子殼中豐富的多酚、單寧等保健功能成分具有抗氧化、抗癌變、防止心血管疾病、排除體內(nèi)重金屬的功效[14-16]，因此可作為開(kāi)發(fā)天然保健品和保健色素的良好原料。

隨著人們對(duì)合成色素安全性問(wèn)題的關(guān)注，天然色素逐漸成為研究的熱點(diǎn)[17]。目前關(guān)于橡子殼色素研究報(bào)道尚少，張志鍵等[18]對(duì)秦巴山區(qū)的栓皮櫟橡子殼色素的穩(wěn)定性做了研究，結(jié)果表明其對(duì)光、熱、氧化劑（H2O2）、還原劑（Na2SO3）及山梨酸鉀均具有良好的穩(wěn)定性，但對(duì)檸檬酸、抗壞血酸（VC）、苯甲酸的穩(wěn)定性相對(duì)較差。董孝元[19]對(duì)橡殼棕色素的穩(wěn)定性和體外抗氧化性做了研究，結(jié)果表明橡殼棕色素在酸性條件下穩(wěn)定性最好，對(duì)熱穩(wěn)定，Al3+對(duì)橡殼棕色素略具護(hù)色作用，而Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mg2+不具護(hù)色作用；氧化劑和還原劑的加入會(huì)影響橡殼棕色素的穩(wěn)定性；有機(jī)酸和糖類的存在能增加橡殼棕色素的穩(wěn)定性。毛迪銳等[20]的研究結(jié)果表明橡子殼色素的耐光性、耐氧化性和耐熱性較好，在酸性和中性條件下比較穩(wěn)定；堿性溶液和還原劑對(duì)橡子殼色素影響較大。為開(kāi)發(fā)這種富有利用價(jià)值的資源，本研究以秦巴山區(qū)栓皮櫟橡子殼為材料，研究了橡子殼色素的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和抗氧化活性，為栓皮櫟橡子殼色素的開(kāi)發(fā)應(yīng)用建立一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

栓皮櫟橡子采自陜西省商洛市山陽(yáng)縣蒼龍山森林公園，經(jīng)西北農(nóng)林科技大學(xué)吳振海、楊榮慧兩位植物分類學(xué)教授鑒定確認(rèn)為殼斗科櫟屬。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH） 梯希愛(ài)（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；抗壞血酸（VC） 成都市科龍化工試劑廠；硫酸、三氯化鐵、H2O2、Na2SO3、石油醚、氫氧化鈉、95%乙醇、鹽酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、亞硝酸鈉、鄰苯三酚等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HC-3018高速離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；DGG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 北京科偉永鑫實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備廠；真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海申生科技有限公司；UV-2550型紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；傅里葉變換紅外光譜儀 德國(guó)布魯克光學(xué)儀器公司；HH-4恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；層析柱（1.5 cm×40 cm） 北京滿倉(cāng)科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 栓皮櫟橡子殼純色素的制備

將新鮮栓皮櫟橡子洗凈后于45 ℃條件下熱風(fēng)干燥48 h，等橡子殼裂開(kāi)后，手工取橡子殼，用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)80 目篩備用。取一定質(zhì)量橡子殼粉末放入錐形瓶中，加入橡子殼粉質(zhì)量5 倍體積的50%乙醇，密封，于45 ℃、200 W超聲波儀中提取30 min后，3 000 r/min離心，收集上清液，將殘?jiān)僖粤弦罕?∶1（m/V）比例用50%乙醇采用同樣方法提取2 次，收集離心上清液，于45℃真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收乙醇，當(dāng)提取液體積濃縮至原體積1/20時(shí)，用濃縮液2 倍體積的石油醚洗滌3 次，去除脂肪后真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，即得干燥的粗栓皮櫟橡子殼色素粉，于5 ℃條件下低溫保藏備用[20]。將粗的栓皮櫟橡子殼色素粉用蒸餾水配制成質(zhì)量濃度5 mg/mL，采用D4020大孔樹(shù)脂，以流速2 BV/h、pH 3.0，按2 BV體積上樣；以70%乙醇、流速2 BV/h，按2.5 BV體積解吸，獲得栓皮櫟橡子殼純化色素液，濃縮至干，即得栓皮櫟橡子殼色素。

1.3.2 色價(jià)的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.01 g純化前后干燥的色素粉末，用40%乙醇稀釋于100 mL容量瓶中，再準(zhǔn)確吸取稀釋液10 mL，稀釋至100 mL，用分光光度計(jì)在276 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度，以40%乙醇作參照液。按式（1）計(jì)算色價(jià)E。

式中：A為稀釋后試樣的吸光度；F為橡子殼色素溶液稀釋倍數(shù)（100）；m為色素質(zhì)量/g。

1.3.3 栓皮櫟橡子殼色素成分的測(cè)定

1.3.3.1 色素成分的定性實(shí)驗(yàn)

色素成分的定性分析參照文獻(xiàn)[21]。

單寧的測(cè)定：將5 g氯化鈉與0.59 g明膠混合，定容至50 mL，配成明膠溶液，取1 mL質(zhì)量濃度為3 mg/mL的栓皮櫟橡子殼色素水溶液加入明膠溶液中，若有白色沉淀生成，則說(shuō)明有單寧存在。

縮合單寧的測(cè)定：將2 mL質(zhì)量濃度為3 mg/mL的栓皮櫟橡子殼色素水溶液與2 mL 30%稀硫酸混合后在試管中煮沸，如出現(xiàn)棕紅色沉淀，證明試樣中含有縮合單寧。

酚的測(cè)定：將3 mL質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的栓皮櫟橡子殼色素水溶液置于10 mL容量的試管中，加入1 mL 3 g/100 mL的三氯化鐵溶液，如出現(xiàn)藍(lán)色或綠色反應(yīng)，證明試樣中含有酚類物質(zhì)，如出現(xiàn)紅色反應(yīng)，證明試樣中含有羥肟酸類物質(zhì)。

黃酮的測(cè)定：在質(zhì)量濃度為3 mg/mL橡子殼色素乙醇溶液中滴加1 g/100 mL三氯化鋁乙醇溶液，如產(chǎn)生鮮黃色鋁螯合物并伴有熒光，則證明試樣中含有黃酮類物質(zhì)。

1.3.3.2 栓皮櫟橡子殼色素總酚、單寧含量的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[22]，以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)，采用福林-酚法測(cè)定橡子殼色素總酚含量，采用磷鉬鎢酸-皮粉比色法測(cè)定單寧含量。

1.3.4 栓皮櫟橡子殼色素的光譜分析

1.3.4.1 紫外光譜

取純化后的橡子殼色素用50%甲醇溶液配制成一定濃度的色素溶液，以50%甲醇為對(duì)照，在200～800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定色素的紫外-可見(jiàn)吸收光譜，依據(jù)吸收光譜分析其成分結(jié)構(gòu)。

1.3.4.2 傅里葉變換紅外光譜

采用壓片法對(duì)純化后橡子殼色素進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜測(cè)定。將0.002 g干燥的色素與0.2 g溴化鉀混勻并充分研磨后在壓片機(jī)上壓片，確認(rèn)采集參比背景光譜后，將制好的樣品壓片放入光譜儀內(nèi)進(jìn)行400～4 000 cm－1波數(shù)范圍掃描，測(cè)定色素的紅外吸收光譜，結(jié)合紫外-可見(jiàn)吸收光譜和紅外吸收光譜推測(cè)色素的組成成分。

1.3.5 栓皮櫟橡子殼色素理化特性實(shí)驗(yàn)

1.3.5.1 橡子殼色素溶解度測(cè)定

栓皮櫟橡子殼色素濃度與吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：精確稱取0.100 0 g純化色素，用蒸餾水溶解定容至100 mL，配成1 mg/mL橡子殼色素溶液，然后再用水稀釋成0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 mg/mL的色素溶液，在276 nm波長(zhǎng)處測(cè)定各色素溶液吸光度，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定栓皮櫟橡子殼色素溶液與吸光度關(guān)系。

橡子殼色素溶解度的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取8 份0.20 g純化后的色素置于8 個(gè)試管中，分別加入10 mL的水、pH 2.0 HCl溶液、pH 10.0 NaOH溶液、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯，在室溫條件下振蕩1 h后過(guò)濾（飽和溶液），用相應(yīng)的溶劑稀釋一定倍數(shù)后，以相應(yīng)溶劑為對(duì)照，在276 nm波長(zhǎng)處測(cè)定各溶液絕對(duì)吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線以及吸光度，計(jì)算不同溶劑中栓皮櫟橡子殼色素的溶解度。

1.3.5.2 pH值對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

在Tan Mingxiong等[23]的方法上做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，將5 mL質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL的橡子殼色素水溶液分別用pH 2、3、4、5、6、7、8、10、12的磷酸鹽緩沖溶液定容至10 mL，靜置30 min后，以各自緩沖溶液為對(duì)照，測(cè)定各溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，觀察顏色變化，研究pH值對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.5.3 溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

將4 份質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL的橡子殼色素水溶液25 mL分別置于25、50、75、100 ℃水浴中，2.5 h后，以水為對(duì)照，測(cè)定各溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，觀察顏色變化，研究溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.5.4 光對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

取3 份質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL的橡子殼色素水溶液25 mL置于密封的透明白色玻璃瓶中，分別于室外日光、室內(nèi)自然光、紫外光下（紫外光白天照射12 h，晚上停止照射，紫外燈距離樣品29 cm）放置1 周后，以水為對(duì)照，測(cè)定各溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，觀察顏色變化，研究光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.5.5 金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

取6 份質(zhì)量濃度1 mg/mL的橡子殼色素水溶液1 mL分別置于25 mL容量瓶中，再分別加入金屬離子濃度為0.05 mol/L的MgSO4、CaCl2、NaCl、AlCl3、ZnSO4、KCl溶液定容，于室溫條件下黑暗處放置24 h后，以各離子溶液為空白對(duì)照，測(cè)定各溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，觀察顏色變化，研究不同金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.5.6 氧化劑對(duì)橡子殼色素穩(wěn)定性的影響

取6 份1 mg/mL的橡子殼色素溶液1 mL分別放于25 mL容量瓶，加入不同量的H2O2，使H2O2定容后的體積分?jǐn)?shù)分別為0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，靜置30 min后測(cè)定各溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，觀察顏色變化，研究氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.5.7 還原劑對(duì)橡子殼色素穩(wěn)定性的影響

取6 份0.5 mg/mL的橡子殼色素溶液0.5 mL分別放于10 mL容量瓶，加入不同量Na2SO3，使其定容后質(zhì)量濃度分別為0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/100 mL，靜置30 min后測(cè)定各溶液在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，觀察顏色變化，研究還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.6 栓皮櫟橡子殼色素抗氧化性研究

1.3.6.1 栓皮櫟橡子殼色素清除DPPH自由基能力的測(cè)定

參考Kusznierewicz等[24]方法略有改動(dòng)。將橡子殼色素及VC配制成質(zhì)量濃度分別為5、10、15、20、25、30 μg/mL的水溶液，在4 mL濃度為0.2 mmol/L DPPH的95%乙醇溶液中分別加入1 mL不同濃度待測(cè)的橡子殼色素或VC溶液，振蕩混勻后，室溫避光放置30 min，在517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定各溶液吸光度，按式（2）計(jì)算各溶液對(duì)DPPH自由基清除率。

式中：A0為蒸餾水為空白對(duì)照的吸光度；A1為樣品+4 mL 95%乙醇溶液的吸光度；A為樣品+4 mL 0.2 mmol/L DPPH的95%乙醇溶液的吸光度。

1.3.6.2 栓皮櫟橡子殼色素總還原能力的測(cè)定

參考張澤生等[25]的方法，以VC做陽(yáng)性對(duì)照，測(cè)定栓皮櫟橡子殼色素的總還原能力。

1.3.6.3 栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基能力的測(cè)定

參考郭雪峰等[26]方法，略有改動(dòng)。以VC作為對(duì)照，采用鄰苯三酚法測(cè)定橡子殼色素對(duì)超氧陰離子自由基的清除能力。分別取pH 8.2的Tris-HCl緩沖液5 mL與4.7 mL蒸餾水置于10 支試管中，混勻于25 ℃水浴中保溫20 min。然后分別加入1 mL不同質(zhì)量濃度橡子殼色素或VC溶液，再加入0.3 mL 3 mmol/L鄰苯三酚溶液（于25 ℃保溫），混勻9 min后，再加入2 滴8 mol/L HCl終止反應(yīng)，于320 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，以蒸餾水做空白實(shí)驗(yàn)，以蒸餾水代替鄰苯三酚做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，按式（3）計(jì)算樣品的超氧陰離子自由基清除率。

式中：As為試樣反應(yīng)后吸光度；A0為蒸餾水代替鄰苯三酚對(duì)照實(shí)驗(yàn)吸光度；Ab為蒸餾水空白實(shí)驗(yàn)吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 栓皮櫟橡子殼色素純化前后色價(jià)的比較分析

栓皮櫟橡子殼粉經(jīng)用50%乙醇超聲波提取的粗色素得率為10.1%。栓皮櫟橡子殼粗色素的色價(jià)測(cè)定結(jié)果為127.47±1.27，經(jīng)大孔樹(shù)脂純化后的色素色價(jià)測(cè)定結(jié)果為207.67±1.40，純化后的色素色價(jià)比粗色素色價(jià)提高了62.91%。純化色素得率為粗色素的82.3%，相對(duì)橡子殼粉的得率為8.3%。

2.2 栓皮櫟橡子殼色素定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

橡子殼色素的定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表1分析可知，橡子殼色素中含有酚類物質(zhì)，且酚類物質(zhì)含有單寧成分（縮合單寧）。

表1 栓皮櫟橡子殼色素定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Qualitative analysis results of Quercus variabilis acorn shell pigment

2.3 栓皮櫟橡子殼色素中總酚、單寧含量

橡子殼色素的總酚、單寧含量測(cè)得結(jié)果見(jiàn)表2。橡子殼色素以酚類物質(zhì)為主，而其酚類物質(zhì)的主要成分為單寧，占到總酚含量的88.78%。粗色素中總酚含量為57.29%，而單寧含50.87%。純化后橡子殼色素總酚含量提高至70.04%，單寧含量提高至62.91%，單寧占總酚含量的89.82%，說(shuō)明色素成分除了單寧外還含有10%的其他酚類物質(zhì)。

表2 純化前后栓皮櫟橡子殼色素總酚、縮合單寧的含量Table 2 Total phenol and condensed tannin contents of the Quercus variabilis acorn shell pigment before and after purification

2.4 栓皮櫟色素的光譜分析

圖1 純化后的栓皮櫟橡子殼色素紫外-可見(jiàn)吸收光譜圖Fig. 1 UV-vis absorption spectrum of the purified Quercus variabilis acorn shell pigment

由圖1可知，栓皮櫟橡子殼色素分別在224 nm和276 nm波長(zhǎng)處有2個(gè)強(qiáng)吸收，且224 nm波長(zhǎng)處的吸收強(qiáng)度明顯大于276 nm處。其吸收峰位置與酚羥基在210 nm和270 nm波長(zhǎng)附近吸收帶相接近[27]，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素分子結(jié)構(gòu)中含有較多酚羥基。

圖2 純化后栓皮櫟橡子殼色素的傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 2 Fourier transform infrared spectrum of the purified pigment

由圖2可知，橡子殼色素的近紅外吸收有11 個(gè)峰，在3 423 cm－1處有一寬而強(qiáng)的振動(dòng)吸收峰，可能是色素分子形成氫鍵締合的—OH伸縮振動(dòng)吸收峰。在2 360 cm－1與2 339 cm－1處有兩個(gè)尖的吸收峰，這可能是空氣中CO2的干擾所引起的吸收。在1 720 cm－1處的尖吸收峰是非共軛羰基的特征吸收峰，在1 612、1 517、1 445 cm－1處的吸收峰是芳環(huán)骨架振動(dòng)引起的較強(qiáng)特征吸收峰。在1 368 cm－1處吸收峰是C—H伸縮振動(dòng)引起的特征吸收峰，在1 280 cm－1和1 110 cm－1處的吸收峰是C—O伸縮振動(dòng)和C—O—H面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收特征峰，說(shuō)明橡子殼色素分子中具有分子內(nèi)氫鍵結(jié)構(gòu)，同時(shí)含有多個(gè)苯環(huán)、酚羥基[28-30]。

2.5 栓皮櫟橡子殼色素的理化性質(zhì)分析

2.5.1 栓皮櫟橡子殼色素的溶解度

栓皮櫟橡子殼色素在0.01～0.07 μg/mL范圍內(nèi)其質(zhì)量濃度與吸光度之間表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，線性方程為y=13.443x+0.050 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.997 4，可以據(jù)此確定測(cè)定橡子殼色素的溶解度。

純化后的栓皮櫟橡子殼色素在不同溶劑中的溶解度測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，栓皮櫟橡子殼色素在乙醇、甲醇、堿溶液、水的中有較高的溶解性，微溶于乙酸乙酯，不溶于苯，其溶解度大小依次為乙醇＞甲醇＞堿溶液＞水＞酸溶液。

表3 栓皮櫟橡子殼色素在不同溶劑中的溶解度Table 3 Solubility of the pigment in different solvents

2.5.2 pH值對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響pH值對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。隨著溶液pH值的增加，栓皮櫟橡子殼色素溶液的吸光度增加。當(dāng)溶液顯酸性時(shí)，隨著pH值的降低，色素顏色基本保持不變，顯示淡黃色，當(dāng)溶液顯堿性時(shí)，隨著pH值的增加，色素顏色變深，由淡黃色變?yōu)樽厣俚阶睾稚?。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是因?yàn)樯胤肿又械姆恿u基在堿性條件下被氧化為羰基，助色基團(tuán)被釋放導(dǎo)致色澤加深。說(shuō)明堿性溶液對(duì)栓皮櫟橡子殼色素分子結(jié)構(gòu)影響較大，而酸性溶液對(duì)橡子殼色素分子結(jié)構(gòu)影響較小。

表4 pH值對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of pH on the stability of the pigment

2.5.3 溫度對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響溫度對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。隨著處理溫度的升高，色素溶液在276 nm波長(zhǎng)處的吸光度增加，色素顏色稍有加深，這可能是因?yàn)殡S著溫度的升高色素的氧化加速所致，說(shuō)明溫度對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性具有一定的影響。

表5 溫度對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性影響Table 5 Effect of temperature on the stability of the pigment

2.5.4 光照對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響

表6 光照對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響Table 6 Effect of light on the stability of the pigment

光照對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。栓皮櫟橡子殼色素經(jīng)不同光照處理，其吸光度變化不明顯，且栓皮櫟橡子殼色素溶液的顏色未發(fā)生明顯變化，無(wú)沉淀產(chǎn)生。這說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素對(duì)光穩(wěn)定。

2.5.5 不同金屬離子對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響

表7 金屬離子對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響Table 7 Effects of metal ions on the stability of the pigment

不同金屬離子對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。加入K+、Na+、Ca2+的色素溶液吸光度與原溶液吸光度相差不明顯，而且色素溶液透明，未見(jiàn)色素溶液顏色有明顯變化，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素對(duì)K+、Na+、Ca2+穩(wěn)定。而加入Mg2+、Zn2+、Al3+的色素溶液的吸光度比原色素溶液減小，顏色基本不變，但溶液變得較為渾濁，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素對(duì)Mg2+、Zn2+、Al3+的穩(wěn)定性較差，發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能是栓皮櫟橡子殼色素中含有的單寧與金屬離子產(chǎn)生沉淀反應(yīng)所致。

2.5.6 氧化劑對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性影響

表8 氧化劑對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響Table 8 Effect of oxidant on the stability of the pigment

氧化劑對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。隨著氧化劑H2O2體積分?jǐn)?shù)的增高，色素溶液的吸光度下降，顏色變淺，而且較低體積分?jǐn)?shù)的H2O2就有較強(qiáng)的褪色作用，表明栓皮櫟橡子殼色素對(duì)氧化劑的穩(wěn)定性較差。

2.5.7 還原劑對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性影響

表9 還原劑對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性的影響Table 9 Effect of reducing agents on the stability of the pigment

還原劑對(duì)栓皮櫟橡子殼色素穩(wěn)定性影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)見(jiàn)表9。隨著還原劑Na2SO3質(zhì)量濃度的增加，色素吸光度稍有增大，顏色變化不顯著，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素對(duì)還原劑較為穩(wěn)定。

2.6 栓皮櫟橡子殼色素的抗氧化作用分析

2.6.1 栓皮櫟橡子殼色素清除DPPH自由基能力分析

圖3 栓皮櫟橡子殼色素清除DPPH自由基能力Fig. 3 DPPH radical scavenging capacity of the pigment

以VC為對(duì)照，栓皮櫟橡子殼色素清除DPPH自由基的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，栓皮櫟橡子殼色素對(duì)DPPH自由基的清除率高于VC。經(jīng)計(jì)算，栓皮櫟橡子殼色素的半抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）為20.84 μg/mL，而VC的IC50為27.72 μg/mL，栓皮櫟橡子殼色素的IC50小于VC，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素對(duì)DPPH自由基的清除能力強(qiáng)于VC。

2.6.2 栓皮櫟橡子殼色素總還原能力分析

圖4 栓皮櫟橡子殼色素總還原能力Fig. 4 Reducing powers of the pigment

以VC作為對(duì)照，栓皮櫟橡子殼色素的總還原能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4，栓皮櫟橡子殼色素對(duì)Fe3+的還原能力高于VC，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素具有較強(qiáng)的總還原能力。

2.6.3 栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基分析

圖5 栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基能力Fig. 5 Superoxide anion radical scavenging capacity of the pigment

以VC作對(duì)照，栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5，隨著栓皮櫟橡子殼色素質(zhì)量濃度的增加，清除超氧陰離子自由基的能力增強(qiáng)。當(dāng)栓皮櫟橡子殼色素在質(zhì)量濃度低于150 μg/mL時(shí)，栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基的能力強(qiáng)于VC。當(dāng)色素質(zhì)量濃度高于150 μg/mL時(shí)，其清除超氧陰離子自由基的能力弱于VC。經(jīng)計(jì)算，栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基的IC50為226 μg/mL，VC清除超氧陰離子自由基的IC50為192 μg/mL，色素的IC50值大于VC，說(shuō)明栓皮櫟橡子殼色素清除超氧陰離子自由基的能力弱于VC。

通過(guò)栓皮櫟橡子殼色素的幾種體外抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，栓皮櫟橡子殼色素具有較強(qiáng)的抗氧化能力。

3 結(jié) 論

栓皮櫟橡子殼中含有豐富的多酚類色素成分，其主要成分為縮合單寧，約占色素多酚的90%。栓皮櫟橡子殼色素的紫外可見(jiàn)吸收在224 nm和276 nm波長(zhǎng)處有兩個(gè)強(qiáng)吸收峰，傅里葉變換紅外光譜在3 423、1 720、1 612、 1 517、1 445、1 368、1 280 cm－1和1 110 cm－1處有較強(qiáng)吸收峰，說(shuō)明橡子殼色素分子中具有分子內(nèi)氫鍵結(jié)構(gòu)，同時(shí)含有多個(gè)苯環(huán)，酚羥基。栓皮櫟橡子殼色素易溶于乙醇、甲醇、堿水、水，微溶于乙酸乙酯，不溶于苯。在酸性條件下穩(wěn)定，在堿性條件下顏色加深，對(duì)溫度、光照、K＋、Na＋、Ca2＋穩(wěn)定，遇Mg2＋、Zn2＋、Al3＋顏色基本不變但產(chǎn)生沉淀。氧化劑易引起栓皮櫟橡子殼色素褪色，而栓皮櫟橡子殼色素對(duì)還原劑較為穩(wěn)定。栓皮櫟橡子殼色素清除DPPH自由基能力、總還原能力均強(qiáng)于VC，而清除超氧陰離子自由基能力弱于VC，因此栓皮櫟橡子殼色素具有較強(qiáng)的抗氧化能力和自由基清除能力。

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Physicochemical Properties and Antioxidant Activity of Quercus variabilis Acorn Shell Pigment

LUO Qiang1, YANG Xueguo1, SHI Baozhu1, WU Yeting1, JIANG Pengfei1, HUANG Huina1, HAN Wenshe2, DUAN Xuchang1,*, JIAO Zhenshan3
(1. College of Food Science and Engineering, Northwest A & F University, Yangling 712100, China; 2. College of Natural Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, China; 3. LongGao Government of Shaanxi Binxian, Xianyang 712000, China)

Pigment was extracted from Quercus variabilis acorn shell harvested from Qinba mountain area, China and it was qualitatively analyzed and structurally characterized by ultraviolet-visible (UV-vis) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Meanwhile, the antioxidant activity was evaluated. The results showed that the pigment contained abundant polyphenols, with condensed tannins being the predominant species, accounting for up to about 89% of the total polyphenols. The UV-vis and FTIR analysis proved that the pigment molecule contained intramolecular hydrogen bonds as well as multiple benzene rings and phenolic hydroxyl groups. The pigment was easily soluble in ethanol, methanol, alkali solution and water, slightly soluble in ethyl acetate, and insoluble in benzene. The pigment exhibited good stability in acidic environments, but its color became darker with increasing pH in alkali environments. The pigment had good resistance to light and heat, and it was stable in K+, Ca2+and Na+solution and could basically retain its color although generating a precipitate in Al3+, Mg2+and Zn2+solution. The color of the pigment was obviously faded in antioxidant solution but was not changed in reducing agent solution. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging capacity and reducing power of the pigment were stronger than those of VC, while the superoxide anion scavenging capacity was slightly weaker than that of VC. Therefore, the pigment has a good antioxidant effect in vitro．

Quercus variabilis acorn shell; pigment; stability; antioxidant activity

10.7506/spkx1002-6630-201711021

TS202.3

A

1002-6630（2017）11-0128-07

羅強(qiáng), 楊雪果, 施寶珠, 等. 栓皮櫟橡子殼色素理化性質(zhì)和抗氧化活性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(11): 128-134. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711021. http://www.spkx.net.cn

LUO Qiang, YANG Xueguo, SHI Baozhu, et al. Physicochemical properties and antioxidant activity of Quercus variabilis acorn shell pigment[J]. Food Science, 2017, 38(11): 128-134. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711021. http://www.spkx.net.cn

2016-05-20

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（2016-04）

羅強(qiáng)（1993—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物分離。E-mail：luoqiang314159@163.com

*通信作者：段旭昌（1965—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物及食品加工新技術(shù)。E-mail：duanxc1965@163.com