無患子花色素理化性質(zhì)研究

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(1.浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，浙江杭州 310015; 2.杭州民生藥業(yè)有限公司質(zhì)檢中心，浙江杭州 311199;3.瑞安市人民醫(yī)院制劑室，浙江瑞安 325200)

無患子花色素理化性質(zhì)研究

錢天元1,孫亭1,李成平1,葉露2,單海峰3,饒桂維1,*

(1.浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，浙江杭州 310015; 2.杭州民生藥業(yè)有限公司質(zhì)檢中心，浙江杭州 311199;3.瑞安市人民醫(yī)院制劑室，浙江瑞安 325200)

以無患子花為原料,提取無患子花色素并研究了其理化性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明水對(duì)無患子花色素的提取能力最強(qiáng),在253 nm處存在最大吸收峰;無患子花色素適合中性溶液保存;光照會(huì)促進(jìn)無患子花色素的分解;無患子花色素在60 ℃溫度下具有較好的穩(wěn)定性;K+、Ca2+的存在對(duì)無患子花色素的穩(wěn)定性有較大影響;食品添加劑中葡萄糖、蔗糖和維生素C(VC)會(huì)破壞無患子花色素的穩(wěn)定性;此外,無患子花色素具有一定抗氧化還原的能力。這一結(jié)果可為以無患子花為原料的食品開發(fā)提供有益提示和理論基礎(chǔ)。

無患子花,理化性質(zhì),色素

無患子又名黃目樹、鬼見愁,原產(chǎn)中國長(zhǎng)江流域以南各地以及中南半島各地、印度和日本[1]。其果皮含有皂素,可代肥皂,木材可做箱板和木梳等[2-4]。根、嫩枝葉、種子:苦、微辛,寒。清熱祛痰,消積殺蟲,具有極高的應(yīng)用價(jià)值,因其種子藥用廣泛而越來越受人們關(guān)注[5-6]。同時(shí),其果皮是一種天然的非離子型表面活性劑,有優(yōu)秀的起泡性和洗滌能力,其中皂苷的含量可達(dá)42.73%可以替代傳統(tǒng)的石化產(chǎn)品原料的洗滌劑?？梢灶A(yù)見,無患子可以成為一種新型經(jīng)濟(jì)林樹種。但對(duì)無患子花的研究較少。本實(shí)驗(yàn)研究了無患子花色素的最佳提取工藝及其理化性質(zhì),并初步探討了無患子花色素的抗氧化性及還原性。隨著人民生活水平的提高,對(duì)自然、健康的食品的追求,采用天然色素替代人工色素已成為食品工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),而尋找來源方便、成本低,無毒的天然色素是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。無患子作為園林綠化樹,在我國廣泛種植,其花期短而集中,有利于收集,材料成本低、來源廣泛,但目前都作為園林廢棄物,未得到合理使用。本實(shí)驗(yàn)則是首次對(duì)無患子花進(jìn)行全面的理化性質(zhì)研究,以期為無患子花的綜合利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

無患子花 產(chǎn)地為杭州,在40 ℃和8 h條件下烘箱烘干,粉碎過篩網(wǎng)。

葡萄糖、檸檬酸和維生素C為食品級(jí)試劑;Zn2+、K+、Na+、Ca2+和Ni3+標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院);乙醇、甲醇、正丁醇、石油醚和丙酮均為分析純。

DGG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;KQ-300GVDV型三頻恒溫?cái)?shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;DF-101B集熱式磁力加熱攪拌器 金壇市國旺實(shí)驗(yàn)儀器廠;GL-20G-Ⅱ臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;UPWS超純水器 杭州永潔達(dá)凈化科技有限公司;L65紫外可見分光光度計(jì) 上海精科。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 無患子花的最大吸收波長(zhǎng)選擇 精確稱取5.000 g無患子花粉碎物,先以超純水為提取溶劑,按固液比1∶15 (g∶mL)于室溫下對(duì)無患子花粉末中的有效成分進(jìn)行提取[7-10]。4 h后將提取液離心分離(10000 r/min)10 min,取上清液于10000 r/min下再次高速離心10 min。再取上清液在紫外可見分光光度計(jì)下進(jìn)行紫外吸收波長(zhǎng)掃描,掃描波長(zhǎng)范圍為200～600 nm。讀取不同溶劑提取物的最大吸收波長(zhǎng)和最大吸收峰值。選擇峰值最大者為無患子花粉末的最佳提取溶劑。

1.2.2 無患子花的提取溶劑選擇 分別采用乙醇、甲醇、石油醚、正丁醇和丙酮各100 mL為提取溶劑,并將提取液于其最大吸收波長(zhǎng)處進(jìn)行吸光度值測(cè)定并比較。

1.2.3 無患子花色素的理化性質(zhì)

1.2.3.1 無患子花色素的酸堿穩(wěn)定性研究 用pH2～pH8的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液和pH9.1～pH10.8的碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液配制不同的無患子花粉末水提取物溶液,并將提取液于其最大吸收波長(zhǎng)處進(jìn)行吸光度值測(cè)定,以判斷不同pH環(huán)境對(duì)于無患子花色素穩(wěn)定性的影響[11-12]。

1.2.3.2 無患子花色素的光穩(wěn)定性研究 取無患子花粉末水提取物溶液,分別在最佳pH情況下,采取避光及室內(nèi)光和室外光條件下進(jìn)行保存[7]。按時(shí)間1、2、4 d分別測(cè)定其吸收值。

1.2.3.3 無患子花色素的熱穩(wěn)定性研究 最佳pH條件下,于不同溫度下加熱1～3 h,冷卻至室溫,對(duì)無患子花粉末水提取物溶液稀釋100倍后測(cè)定其紫外吸收值[13-15]。

1.2.3.4 不同金屬離子的影響 取條件相同的無患子花粉末水提取物,最佳pH條件下,分別加入1 mL 0.01 mol/L的Zn2+、K+、Na+、Ca2+和Ni3+標(biāo)準(zhǔn)溶液,待溶液體系穩(wěn)定后,于最大紫外吸收波長(zhǎng)處,測(cè)定紫外吸收值[16-17]。

1.2.3.5 食品添加劑的影響 取無患子花粉末水提取物,分別添加0.05%的VC、檸檬酸、酒石酸、20%的蔗糖和葡萄糖各1 mL,調(diào)節(jié)pH至最佳條件,待體系反應(yīng)穩(wěn)定后,于1、8、24 h時(shí)段測(cè)定其吸光度并記錄[18-19]。

1.2.3.6 抗氧化性研究 過氧化氫氧化實(shí)驗(yàn)：取無患子花粉末水提取物,分別添加0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的過氧化氫。待體系反應(yīng)穩(wěn)定后,測(cè)定其吸光度[20-21]。

DPPH·清除率測(cè)定:取4 mL無患子花粉末水提取物溶液,加入4 mL濃度為0.0002 mol/L的DPPH·溶液,搖勻,室溫下避光反應(yīng)30 min,以無水乙醇作對(duì)照,于517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光A。對(duì)照組以無水乙醇代替DPPH·溶液,與待測(cè)液混合,于517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度B,空白組以上述DPPH·溶液與無水乙醇混合后于517 nm波長(zhǎng)處的吸光度C[22-25]。按下式計(jì)算清除。

式(1)

式(1)中:A為樣品組吸光度;B為對(duì)照組吸光度;C為空白組吸光度。

羥基自由基清除率測(cè)定:取2 mL無患子花粉末水提取物溶液,置于10 mL離心管中,分別加入1 mL 9 mmol/L的硫酸亞鐵溶液,2 mL 9 mmol/L的水楊酸-乙醇溶液,混勻,加入1 mL 0.01%的過氧化氫溶液,于510 nm處測(cè)定吸光度A。對(duì)照組以超純水代替過氧化氫溶液,于510 nm處測(cè)定吸光度B,空白組以超純水代替待測(cè)液,于510 nm處測(cè)定吸光度C[26]。按下式計(jì)算清除率。

式(2)

超氧陰離子清除率的測(cè)定:采用鄰苯三酚自氧化法,取5 mL 50 mmol/L磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉溶液(pH8),置于25 ℃水浴中保溫20 min,加入2 mL無患子花粉末水提取物溶液,再加入1 mL 5 mmol/L的鄰苯三酚溶液,混勻,25 ℃水浴中反應(yīng)5 min,最后加入1 mL 10 mol/L鹽酸終止反應(yīng),在320 nm處測(cè)定吸光度,對(duì)照組以超純水代替鄰苯三酚溶液,空白組以蒸餾水代替待測(cè)液[26]。按下式計(jì)算清除率。

式(3)

1.3數(shù)據(jù)處理

本文所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)值為平均值,數(shù)據(jù)分析采用Excel2003軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1無患子花的最大吸收波長(zhǎng)選擇

使用超純水作為提取溶劑對(duì)無患子花的有效成分進(jìn)行提取,然后進(jìn)行紫外分光光度計(jì)全波長(zhǎng)掃描尋找有效點(diǎn)見圖1。

圖1 無患子花水提取液全波長(zhǎng)掃描Fig.1 Full wavelength scanning of extracst of flower of Sapindus mukurossi by water

表2 無患子花在不同pH條件下的顯色結(jié)果Table 2 Color rendering results of flower of Sapindus mukurossiin different pH value

由圖1可知,無患子花水提取溶液在253 nm處存在極高的吸收值。

2.2無患子花的提取溶劑選擇

結(jié)果表明:無患子花色素易溶于水、醇類等極性溶劑,難溶于正丁醇、石油醚等非極性溶劑,不溶于丙酮。無患子花有機(jī)溶液提取物液體在紫外區(qū)253 nm都具有非常強(qiáng)烈的吸收值。在253 nm處,不同溶劑的吸光度見表1。不同濃度乙醇對(duì)無患子花色素的提取實(shí)驗(yàn)見圖2,由圖2可見,純水溶液對(duì)于無患子花色素的提取能力最大,可能是由于無患子花色素是具有強(qiáng)極性的,根據(jù)相似相溶的原理,在水和乙醇中的溶解性更強(qiáng),故選擇水為提取試劑。

表1 不同有機(jī)溶劑無患子花色素提取液在253 nm處的吸光度Table 1 The absorbance of different solvents in the extracst of flower of Sapindus mukurossi in 253 nm

圖2 不同濃度乙醇無患子花色素提取液在253 nm處的吸光度Fig.2 The absorbance of flower of Sapindus mukurossi extracts from different ethanol concentrations at 253 nm

2.3理化性質(zhì)分析

2.3.1 不同pH溶液中的顯色情況 不同pH對(duì)無患子花色素的紫外-可見光吸收的影響見表2。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH<6時(shí),無患子花溶液顏色透明,呈淺黃色,當(dāng)pH≥6時(shí),顏色由淺黃色向淡黃色變深,變色較明顯。當(dāng)pH>9時(shí)溶液呈現(xiàn)深黃色,變色明顯,且無法測(cè)出紫外吸收波長(zhǎng),可能是受到pH影響無患子花色素在強(qiáng)堿性條件下被分解所以吸收值無法檢測(cè)到。

2.3.2 光穩(wěn)定性 在pH為中性時(shí),無患子花水提取物的吸光度隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降,下降幅度較明顯。說明無患子花水提取物成分不穩(wěn)定。在室內(nèi)光照或室外光照條件下,無患子花水提取物的吸光度值比避光條件下降低的快。說明光對(duì)無患子花色素分解有催化作用。

圖3 光照對(duì)無患子花水提取液的穩(wěn)定影響Fig.3 Effect of light on stability of flower of Sapindus mukurossiin water solution

2.3.3 溫度的影響 在pH為中性條件下,當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃以上時(shí),溶液顏色并無明顯變化,仍為淡黃色,但是吸光度值出現(xiàn)了明顯變化見圖4,說明高溫不利于無患子花水提取物的穩(wěn)定。

圖4 溫度對(duì)無患子花水提取液的穩(wěn)定影響Fig.4 Effect of temperature on the stability of flower of Sapindus mukurossiin water solution

圖5 不同金屬離子對(duì)無患子花水提取液的穩(wěn)定影響Fig.5 Effect of different metal ions on the stability of flower of Sapindus mukurossi water solution

2.3.4 金屬離子的影響 金屬離子對(duì)無患子花提取物穩(wěn)定性的影響如圖5所示。加入Na+,Zn2+后對(duì)無患子花色素影響很小,色素溶液仍呈現(xiàn)淡黃色。不過加入K+和Ni3+后,色素溶液都出現(xiàn)了變化,吸光度值明顯隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)。另加入Ca2+后短時(shí)間內(nèi)顏色褪去且最后測(cè)得吸光度值下降明顯。因此加入無患子花色素的物品應(yīng)避免與Ca2+接觸,減少與K+和Ni3+接觸。

2.3.5 不同食品添加劑的影響 由于添加物自身極性和酸堿性等的影響,使這些添加物加入后溶質(zhì)的吸收峰的波長(zhǎng)、強(qiáng)度發(fā)生了十分明顯的變化。添加VC后,在靜置的24 h內(nèi),溶液紫外吸收值基本保持不變,具有較好的穩(wěn)定性。但添加葡萄糖和蔗糖,色素直接分解殘存少量。在添加酒石酸和檸檬酸后,色素吸光度隨時(shí)間減少。

圖6 不同食品添加劑對(duì)無患子花水提取液的穩(wěn)定影響Fig.6 Effect of different food additives on the stability of flower of Sapindus mukurossi water solution

2.3.6 抗氧化能力的實(shí)驗(yàn) 由圖7看出不管過氧化氫的濃度大小,無患子花色素的吸光度均明顯下降。說明無患子花水提取液的耐氧化性比較差。

圖7 不同濃度過氧化氫對(duì)無患子花水提取液的影響Fig.7 Effect of different concentrations of hydrogen peroxide to flower of Sapindus mukurossi water solution

如圖8所示,無患子花水提取溶液對(duì)于DPPH和羥基自由基具有一定的清除能力,但對(duì)于超氧陰離子的清除能力較差。

圖8 無患子花水提取液對(duì)DPPH,羥基自由基,超氧陰離子清除能力Fig.8 Flower of Sapindus mukurossi watersolution on DPPH,hydroxyl radical,superoxide anion scavenging ability

3 結(jié)論

通過不同溶劑對(duì)無患子花中的色素進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)無患子花色素易溶于極性溶劑,難溶于非極性溶劑。其中,對(duì)于無患子花色素的提取能力最大的溶劑是水。

無患子花色素在253 nm處存在極高的吸收值。在酸性條件下為淺黃色,隨著pH增加顏色加深。在堿性條件下顏色變?yōu)樯铧S但無紫外吸收,說明堿性環(huán)境中無患子花色素穩(wěn)定性比不上酸性條件。但提取液pH不能過低,當(dāng)pH≤6時(shí),吸光度下降。通過實(shí)驗(yàn)pH為6～8時(shí)提取較為適宜。且在pH為7時(shí),溶液提取效果好及提取液穩(wěn)定性好。

無患子花色素其成分穩(wěn)定性較差。光照超過1 d吸光度有明顯下降;透光時(shí),常溫下無患子花色素具有較好的熱穩(wěn)定性。pH為中性的無患子花提取液在30～60 ℃放置，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其穩(wěn)定性有所下降，但整體變化不大，但在70、80 ℃放置，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其穩(wěn)定性迅速下降。無患子花對(duì)金屬Ca2+非常敏感,對(duì)K+、Ni3+較敏感,應(yīng)避免與這些金屬離子接觸。

通過不同濃度的過氧化氫溶液的添加以及無患子花提取液對(duì)DPPH·,超氧陰離子,羥基自由基的清除,綜合比較發(fā)現(xiàn)無患子花色素的抗氧化能力一般,應(yīng)避免與強(qiáng)氧化物接觸,存放應(yīng)注意防氧化。

[1]中國植物志編輯委員會(huì).中國植物志:47卷[M].北京:科學(xué)出版社,1998.

[2]馬麗珍.無患子皂苷提取工藝的優(yōu)化[J].日用化學(xué)工業(yè),2015,45(3):149-151.

[3]楊鶴群,韓春蕊,趙丹青,等.無患子皂素的表面活性及復(fù)配增效性能[J].化工進(jìn)展,2015,34(12):4343-4347.

[4]金秋,奚立民,張昕欣,等.無患子皂苷的抗菌活性研究[J].科技通報(bào),2014,30(3):35-38.

[5]王秋成,陳奇,馬駿,等.無患子果皮提取物清洗礦物油污的可行性研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,43(3):241-245.

[6]周露,謝文申,羅雁婕.川滇無患子提取物用于農(nóng)藥的生物活性研究[J].植物保護(hù),2010,36(5):162-164.

[7]王曉晴,王榆元,鐘敏,等.康仙花色素的提取及其理化性質(zhì)的研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2013,33(4):62-65.

[8]周幸知,曹婷婷,吳嘉璽.天然色素的研究進(jìn)展概述[J].農(nóng)技服務(wù),2015,32(9):10-13.

[9]石翠芳,孫智達(dá),謝筆鈞.沙棗果肉原花青素的提取、純化及抗氧化性能的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(3):159-161.

[10]張曉玲,楊橋,吳文惠,等.食品黑色素毛細(xì)管電泳分析新方法的建立[J].食品科學(xué),2008,29(6):372-375.

[11]易建華,朱振寶,董文賓.核桃蛋白酶解產(chǎn)物抗氧化性的研究[J].食品工業(yè)科技,2007,28(4):84-87.

[12]唐紅楓,穆婷,張雨婷,等.玫瑰色素的提取工藝優(yōu)化及其應(yīng)用[J].中國調(diào)味品,2011,36(12):111-117.

[13]李進(jìn),祝長(zhǎng)青,原惠,等.黑果枸杞色素最優(yōu)提取工藝條件研究[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,24(1):62-69.

[14]吳帥,王成忠,吳秋.大孔樹脂純化毛梾色素的研究[J].中國調(diào)味品,2016,41(9):135-140.

[15]李進(jìn),蘇小紅,原惠,等.小蠟色素穩(wěn)定性研究[J].食品科學(xué),2008,29(9):106-110.

[16]白立敏,辛秀蘭,江波,等. 樹莓紅色素的提取及穩(wěn)定性研究[J].食品工業(yè)科技,2007,28(12):179-195.

[17]孫茜,張雨婷,穆婷,等.玫瑰色素提取工藝條件優(yōu)化研究[J].化學(xué)與生物工程,2011,28(8):11-13.

[18]崔福順,金清,李鉉軍,等.興安杜鵑花色素提取及理化性質(zhì)研究[J].食品與機(jī)械,2011,27(4):61-64.

[19]海妮·巴音達(dá),阿不都拉·阿巴斯.響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化紫薯皮色素提取工藝及其穩(wěn)定性分析[J].食品科學(xué),2016,37(1):56-61.

[20]南海娟,莫海珍,顏振敏,等.槲樹葉黃酮的抗氧化特性研究[J].中國食品添加劑,2013,(2):1006-2513.

[21]蔣益花,蔣新龍,蔡成崗,等.草酸輔色黑米花色苷熱降解及抗氧化特性研究[J].中國糧油學(xué)報(bào),2015,30(7):91-96.

[22]王雅,李家寅,趙春萌,等. 沙棗黃酮提取工藝、抗氧化及抑菌活性研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34(4):273-276.

[23]謝宇奇,莫春鳳,奚文權(quán). 楓香樹葉黑色素粗產(chǎn)品清除DPPH自由基活性研究[J].糧油食品科技,2016,24(5):83-86.

[24]鄭立輝,王鵬君,李偉,等.白芷精油成分分析及清除DPPH自由基活性[J].食品科技,2014,35(15):180-184.

[25]姚文紅,李飛陽,王娟. 女貞花總黃酮提取及清除DPPH自由基作用的研究[J].食品研究與開發(fā),2016,37(14):42-45.

[26]鄭朝華,陳建秋.西洋參總黃酮的提取及其對(duì)羥基自由基清除的作用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(32):15903-15904.

StudyonthephysicochemicalpropertiesofpigmentfromflowerofSapindusmukurossi

QIANTian-yuan1,SUNTing1,LICheng-ping1,YELu2,SHANHai-feng3,RAOGui-wei1,*

(1.College of Biology and Environmental Engineering,ZhejiangShuren University,Hangzhou,310015,China;2.Hang Zhou Minsheng Pharmaceutical Co.,Ltd,Hangzhou,311199,China;3.Department of Pharmacy,The People’s Hospital of Ruian,Ruian,325200,China)

With the flower ofSapindusmukurossias raw material,the extraction conditions and physicochemical properties of flower pigments were studied. Experimental results proved that water had a strong ability of extracting effective. The pigment of flower got the maximum absorption peak in 253 nm. Experiment showed that the pigment was more stable under neutral conditions and light can promote the decomposition of the pigment and below 60 ℃ also good for storage. K+and Ca2+had great influences on color and stability of the pigment. Glucose,sucrose and vitamin C(VC)could damage the stability of the pigment. The extraction from the flower ofSapindusmukurossishowes a certain antioxidant activity.All the results will provide theoretical basis for the food development based on the pigment from the flower ofSapindusmukurossi.

flower ofSapindusmukurossi;physicochemical properties;pigment

2017-01-13

錢天元(1996-)，男，本科，研究方向：食品檢測(cè)，E-mail:52247328@qq.com。

*通訊作者:饒桂維(1979-)，男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：食品檢測(cè),E-mail:xiankelaifeng@163.com。

浙江省教育廳研究項(xiàng)目(Y201432429);浙江樹人大學(xué)中青年學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目(20154503)。

TS255.1

:B

:1002-0306(2017)17-0212-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.040