輔色劑提高石榴花色素穩(wěn)定性研究*

左光德,張錦元,羅 琴,李江麗,謝啟明

(1.德宏師范高等專科學(xué)校，云南 芒市 678400；2.云南省海外投資有限公司，云南 昆明 650501；3.楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南 楚雄 675000)

石榴花，為石榴屬植物落葉灌木或小喬木石榴的花，常為紅色，顏色鮮艷。石榴花在云南彝族地區(qū)傳統(tǒng)上就有食用石榴花的習(xí)俗，民間還用于治療鼻阻、吐血、外傷出血、白帶過(guò)多及中耳炎。因此，石榴花用于食用天然色素的開發(fā)，是安全和有價(jià)值的。

隨著時(shí)代的進(jìn)步，生活條件的提高，色素作為添加劑用于改善食品的色度，已經(jīng)在食品加工領(lǐng)域得到廣泛利用[1]。人們?yōu)榱烁纳剖称返母杏^，致力于獲取各種色素。雖然人工合成色素價(jià)格便宜、穩(wěn)定、無(wú)味，但近年來(lái)，由于人工合成色素所帶來(lái)的安全問(wèn)題引起人們對(duì)色素安全性的重視。為了解決由合成色素所帶來(lái)的安全問(wèn)題，人們把注意力轉(zhuǎn)向了優(yōu)質(zhì)的天然色素的開發(fā)[2]。

很多天然色素雖然安全，但由于穩(wěn)定性不好等因素，限制了其進(jìn)一步的開發(fā)利用。石榴花紅色素屬于天然紅色素[3]。研究表明石榴花色素色澤不穩(wěn)定，而影響石榴花穩(wěn)定性的因素較多。而天然色素的穩(wěn)定性是關(guān)系到其應(yīng)用的重要屬性，石榴花色素穩(wěn)定性的不足，影響了石榴花紅色素的開發(fā)利用[4―7]。

輔色技術(shù)及輔色劑有天然色素中的應(yīng)用，是解決天然色素穩(wěn)定性不足的有效途徑，目前對(duì)石榴花色素進(jìn)行輔色的研究尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道。我們以石榴花作為原料，用溶劑法對(duì)石榴花紅色素提取，用幾種輔色劑對(duì)其進(jìn)行輔色研究，并用正交試驗(yàn)法對(duì)輔色劑及輔色條件進(jìn)行優(yōu)化篩選。

1.材料與試劑

1.1儀器

Alpha_1502紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海譜元儀器有限公司)；HH-S2恒溫水浴鍋(江蘇環(huán)保儀器廠)；UV2401-PC紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(日本島津)；CP224C電子天平(奧豪斯儀器有限公司)。

1.2試劑

無(wú)水乙醇、95%乙醇、丁二酸、草酸、檸檬酸、抗壞血酸、硼酸、乳酸、NaOH，以上試劑均為分析純。

1.3 試樣及處理

本實(shí)驗(yàn)所用的試樣石榴花采自楚雄師范學(xué)院雁塔校區(qū)花園，新鮮的石榴花用水清洗后陰干備用。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1石榴花色素的提取工藝

陰干的石榴花→磨碎→在pH=1，95%乙醇中傾泡8個(gè)小時(shí)→過(guò)濾→石榴花色素原液[8―9]。

2.2石榴花色素的分子光譜

取一定量的石榴花色素溶液用蒸餾水稀釋3倍，用蒸餾水做參比，在紫外分光光度計(jì)400―800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描，記錄最大吸收波長(zhǎng)[9]。

2.3石榴花色素的輔色與輔色劑的影響

2.3.1不同種類的輔色劑對(duì)石榴花色素穩(wěn)定性的影響

配制pH=2的石榴花色素溶液分別裝于7支比色管中，在6支比色管中分別加入濃度為3%的輔色劑(丁二酸；草酸；檸檬酸；乳酸；抗壞血酸；硼酸)[10]至刻度線另一支用蒸餾水定容到刻度線,分別置于40℃的水浴鍋中恒溫加熱1小時(shí)后取出，在最大波長(zhǎng)處下測(cè)試液的吸光度值，并與不加輔色劑的石榴花色素液做對(duì)比記錄數(shù)據(jù)[11]。

2.3.2相同輔色劑的濃度對(duì)石榴花色素穩(wěn)定性的影響

于15支比色管中分別加入pH=2的石榴花色素溶液再分別加入濃度為0%～4%輔色劑(檸檬酸，草酸，丁二酸)至刻度線，分別置于40℃水浴鍋加熱1小時(shí)后取出，在最大波長(zhǎng)處測(cè)定試液的吸光度值分別記錄數(shù)據(jù)[11]。

2.3.3輔色與輔色劑種類對(duì)石榴花色素?zé)岱€(wěn)定性的影響

向pH=2的石榴花色素溶液，分別加入濃度為3%的三種輔色劑(草酸，檸檬酸，丁二酸)至刻度線,再分別置于30℃，60℃,90℃的水浴鍋中連續(xù)加熱3小時(shí)，每隔半小時(shí)測(cè)最大波長(zhǎng)處的吸光度值，與不加輔色劑的石榴花色素做對(duì)比，并記錄數(shù)據(jù)[12]。

2.4正交實(shí)驗(yàn)對(duì)輔色劑篩選及輔色條件優(yōu)化

從單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)得知因素草酸的濃度，溫度，pH值與石榴花色素作用最明顯，在色素的實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)碰到這幾個(gè)條件，故用草酸的濃度，溫度，pH值做正交試驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)L27(3)[13]，因素及水平設(shè)計(jì)如下表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素表

3.結(jié)果與討論

3.1確定石榴花色素在可見(jiàn)光區(qū)域的最大吸收波長(zhǎng)

波長(zhǎng)范圍在400―800nm內(nèi)掃描石榴花色素溶液圖譜如圖1所示。

圖1 石榴花色素400―800nm波長(zhǎng)掃描圖譜

由圖1所示，538nm 是pH=2的石榴花色素在波長(zhǎng)范圍400―800nm內(nèi)的最大吸收波長(zhǎng)。在研究中，對(duì)石榴花色素吸光度的測(cè)定均在538nm進(jìn)行。

3.2種類不同的輔色劑與石榴花色素穩(wěn)定性之間的關(guān)系

用六種輔色劑與石榴花色素作用，考察石榴花色素穩(wěn)定性與種類不同的輔色劑之間的關(guān)系，結(jié)果如表2。

表2 種類不同的輔色劑與石榴花色素穩(wěn)定性的關(guān)系

從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在石榴花色素液中加入丁二酸，草酸，檸檬酸，吸光度值均大于參照組，證明它們可能與石榴花色素中的成分作用增強(qiáng)了其穩(wěn)定性；抗壞血酸與石榴花色素作用效果不明顯，相反硼酸和乳酸則會(huì)導(dǎo)致吸光度值降低[14]。因此，丁二酸，草酸，檸檬酸就是最佳的石榴花色素的輔色劑，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)就選擇它們做輔色劑。

3.3濃度不同的輔色劑與石榴花色素穩(wěn)定性之間的關(guān)系

濃度不同的輔色劑與石榴花色素穩(wěn)定性之間的關(guān)系見(jiàn)表3

表3 濃度不同的輔色劑與石榴花色素穩(wěn)定性之間的關(guān)系

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著輔色劑濃度從0%～4%的遞增，色素的吸光度值也依次增大，即濃度越高吸光度越強(qiáng)，其中草酸效果最明顯。

3.4石榴花色素?zé)岱€(wěn)定性受是否添加輔色劑及輔色劑種類的影響

考察了不同溫度下輔色劑與石榴花色素?zé)岱€(wěn)定性之間的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表4―6.

表4 不同溫度下輔色的吸光度值表

由表4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，一方面吸光度值從0―3h均是逐漸減小的，隨著溫度的升高減小的幅度也變大，另一方面，相同的溫度時(shí)間條件下，添加輔色劑的石榴花色素吸光度值顯著高于沒(méi)加輔色劑的對(duì)照組?？梢?jiàn)輔色劑的加入可增強(qiáng)石榴花色素的熱穩(wěn)定性，其中草酸與石榴花色素作用最明顯大大提高了石榴花色素的穩(wěn)定性，色素含量的保留值較高，丁二酸稍差[11]。

3.5正交試驗(yàn)結(jié)果

由于pH值，溫度，輔色劑(草酸)濃度對(duì)石榴花色素穩(wěn)定性影響最突出，所以選擇酸度，溫度，輔色劑(草酸)濃度做正交試驗(yàn)，結(jié)果如表7。

表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

從正交結(jié)果可知，石榴花色素穩(wěn)定性受pH值的影響最大，受溫度及輔色劑濃度影響均小于前者，即影響程度C>B>A，最佳組合A3B1C1，所以為很好的提高石榴花色素的穩(wěn)定性要選擇草酸濃度為4%,溫度30℃，pH=1。

4.結(jié)論

(1)在石榴花色素液中加入丁二酸，草酸，檸檬酸，吸光度值均大于參照組，證明它們可能與石榴花色素中的成分作用增強(qiáng)了其穩(wěn)定性；抗壞血酸與石榴花色素作用效果不明顯，相反硼酸和乳酸則會(huì)導(dǎo)致吸光度值降低。

(2)隨著輔色劑濃度從0%―4%的遞增，色素的吸光度值也依次增大，即濃度越高吸光度越強(qiáng)，其中草酸效果最明顯。

(3)隨著溫度的升高吸光度值減小的幅度也變大，添加了輔色劑后，相同的溫度時(shí)間條件下，添加輔色劑的石榴花色素吸光度值顯著高于沒(méi)加輔色劑的對(duì)照組，可見(jiàn)輔色劑的加入可增強(qiáng)石榴花色素的熱穩(wěn)定性，其中草酸與石榴花色素作用最明顯大大提高了石榴花色素的穩(wěn)定性，色素含量的保留值較高，丁二酸稍差。

(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到了提高石榴花色素穩(wěn)定性的最佳組合即草酸濃度為4%,溫度30℃，pH=1， 有利于確保石榴花在加工過(guò)程能夠保持良好的穩(wěn)定性。