藍靛果花青素穩(wěn)定性研究

金周雨，孟展冰，郭凌霄，王金玲，韓松博，岳子香，李雨婷

（1.吉林農業(yè)大學，吉林 長春 130118；2.國藥一心制藥有限公司，吉林 長春 130031）

藍靛果作為東北特有的野生果類資源[1]，有著豐富的藥用價值和營養(yǎng)價值，可清熱降壓提升食欲，解毒清腸，提升白細胞量，抗炎癥、腫瘤，更有美容養(yǎng)顏作用[2]?；ㄇ嗨厥且环N天然的抗氧化劑，具有保護視力、清除體內自由基、螯合金屬離子、阻止病毒復制、抗過敏、分解膽固醇和增強記憶力的功效[3]?；ㄇ嗨剡€具有抗衰老、抗腫瘤、抗紫外線和防輻射等功能，已廣泛應用于食品、藥品、化妝品等領域，但作為水溶性黃酮類的熱敏性物質，其弱酸化學性質極不穩(wěn)定，穩(wěn)定性常被破壞[4-5]?；ㄇ嗨刈鳛橐环N穩(wěn)定性較差的物質[6]，對其穩(wěn)定性影響的因素有很多，如溫度[7]、pH值[8]、抗壞血酸[9]及各種金屬離子均會對花青素的穩(wěn)定性產生影響[10-13]。

近年來對天然產物的提取方法得到了越來越多的應用[14-16]，己有將超聲波輔助提取技術應用于花青素研究的報道。超聲波法有條件溫和、處理時間短的優(yōu)勢，該方法適用于花青素這類熱穩(wěn)定性較差物質的輔助提取[17]。

本試驗選用超聲波提取法對藍靛果中的花青素進行輔助提取，并選取溫度、pH值、抗壞血酸以及生活中常見的7種金屬離子研究其對藍靛果花青素穩(wěn)定性的影響，旨在為藍靛果花青素深加工提供理論數據。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 藍靛果果干由綠野山有限公司提供?；ㄇ嗨貥似酚缮虾＝鹚肷锾峁?；十二水合硫酸鐵（Ⅲ）銨、無水乙醇、95%乙醇、鹽酸、正丁醇、氫氧化鈉、氯化鈉、氯化銅、氯化鉀、氯化鋇、六水合氯化鎂、二水合氯化鈣、三氯化鐵、抗壞血酸，均是分析純。

1.1.2 試驗儀器及設備 高速萬能粉碎機：AD193型，太司特儀器；超聲波清洗機：SB-800DT，寧波新之生物科技；數顯恒溫水浴鍋：金壇福華儀器；246號電子天平，賽多利克斯儀器；722-紫外可見光分光光度計：上海托克儀器。

1.2 試驗方法

1.2.1 超聲波輔助提取 精密稱取藍靛果果干粉末，以90%乙醇為提取溶劑進行超聲波提?。涸O定料液比為1∶25，超聲溫度為40℃，超聲功率為800 W，超聲時間為40 min，超聲次數為3次。合并提取液后4 000 r/min 離心10 min，離心后取上清液濃縮冷凍干燥后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 溫度對花青素穩(wěn)定性的影響 根據冷藏、室溫和高溫設定溫度為4，20，30，40，50℃，保持3 h后測定花青素保留率，評定溫度對花青素的穩(wěn)定性影響。

1.2.3 pH值對花青素穩(wěn)定性的影響分別設定pH值為1，3，5，7，9，調整好pH值后觀察反應液顏色。原溶液pH值為3～4，顯紅棕色，酸性溶液顏色偏紅色，當pH值達到7時顏色逐漸偏向綠色，當達到強堿性范圍時顏色變?yōu)樯钏{綠色。4℃冷藏3 h后測定其吸光度并計算保留率。

1.2.4 抗壞血酸（VC）對花青素穩(wěn)定性的影響 VC為白色晶體，無色易溶于水，pH值＜7，可維護黃酮類物質的穩(wěn)定性。向花青素提取液中分別加入濃度為0.2mg/mL VC 溶液0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，連續(xù)測定3 d 保留率，根據曲線變化分析抗壞血酸對花青素的穩(wěn)定性影響。

1.2.5 金屬離子對花青素穩(wěn)定性的影響 選取常見的7種金屬離子Na＋、K＋、Ba+、Ca2＋、Cu2+、Mg2＋、Fe3＋，研究其對花青素穩(wěn)定性的影響[23-26]。配置0.1 mol/L的金屬離子溶液KCl、NaCl、CaCl2、BaCl2、MgCl2、CuCl2、FeCl3，分別設置濃度梯度為0.1，0.3，0.5 mol/L，在保存時間達到25，50，75 h時進行測定，計算保留率。

式中，C0為原始溶液濃度/（mg/mL），C1為處理后反應液濃度/（mg/mL）。

2 結果與分析

2.1 溫度對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖1可知，隨著溫度的升高，花青素保留率呈明顯的下降趨勢，以4℃冷藏保存保留率最高，達66%。說明花青素是一種熱敏性物質，遇高溫容易分解，因此，應選擇低溫凍干處理樣品和低溫保存。

圖1 溫度對藍靛果花青素保留率的影響

2.2 pH值對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，隨著pH值的升高，花青素保留率增加，當pH值為3時保留率達最高值，為85%。隨后保留率出現(xiàn)急劇下降，在pH值為8～10時保留率趨于穩(wěn)定。由于強酸強堿會使有機鍵的糖苷基及羥基和有機環(huán)上的金屬離子被轉化，導致藍靛果花青素的結構被破壞，同時導致藍靛果花青素的有效成分降解，故藍靛果花青素更適合在弱偏酸的環(huán)境提取和保存。調整pH值時也要考慮到提取過程中花青素滲出時導致提取環(huán)境的酸堿度改變。

2.3 抗壞血酸（VC）對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖3可知，隨著保存時間延長，花青素保留率逐漸降低。加入0.16mg/mL 抗壞血酸保存75 h后保留率依然為92.99%，而對照在75 h后保留率為67.43%。所以在保存藍靛果花青素時可適當加入一些抗壞血酸，不但有助于其保存，也有助于維持保存環(huán)境的弱酸性。

圖2 pH值對藍靛果花青素保留率的影響

圖3 抗壞血酸濃度對藍靛果花青素保留率的影響

2.4 Na＋對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，不同濃度的Na+對花青素的保留率有一定影響。Na+濃度為0.1 mol/L時保存25 h后花青素保留率為89.05%，高于對照；而高濃度的Na＋在整個保存期花青素保留率都低，保存75 h后各濃度的保留率分別為16.01%，9.58%，7.12%，而對照為67.43%。說明保存初期低濃度的Na+對花青素還有一定的保護作用，而高濃度Na+破壞了藍靛果花青素的穩(wěn)定性。

圖4 Na＋對藍靛果花青素保留率的影響

2.5 K＋對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖5可知，隨著K＋濃度的增加和保存時間的延長，花青素的保留率降低，50 h后各濃度的花青素保留率分別為41.18%，26.13%，8.34%；75 h后各濃度的花青素保留率分別為16.43%，8.08%，6.17%。說明K＋對藍靛果花青素穩(wěn)定性破壞很嚴重。

圖5 K＋對藍靛果花青素保留率的影響

2.6 Ba+對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖6可知，隨著Ba+濃度的增加和保存時間的延長，花青素的保留率降低，75 h后各濃度的花青素保留率分別為13%，9%，7%。3個濃度對花青素保留率的影響均呈直線下降趨勢，說明Ba＋對藍靛果花青素影響大。經觀察發(fā)現(xiàn)，該反應液底部均出現(xiàn)絮狀物，可能是花青素中的某些未知成分與金屬離子進行了絡合反應。

圖6 Ba+對藍靛果花青素保留率的影響

2.7 Ca2＋對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖7可知，不同濃度Ca2＋對藍靛果花青素的保留率影響相對較小，Ca2＋濃度為0.1 mol/L時保存25 h后花青素保留率為89%，高于對照；各濃度Ca2＋花青素下降趨勢相對較慢。說明Ca2＋對藍靛果花青素的影響相對較小，低濃度Ca2＋對花青素有一定的保護作用。

2.8 Cu2+對花青素穩(wěn)定性的影響

圖7 Ca2＋對藍靛果花青素保留率的影響

圖9 Mg2＋對藍靛果花青素保留率的影響

由圖8可知，不同濃度的Cu2+對藍靛果花青素的保留率有一定的影響，0.1 mol/L和0.3 mol/L的影響趨勢基本相同，0.5 mol/L 影響相對較大，添加0.5 mol/L Cu2+25 h后花青素保留率為18%，75 h后花青素保留率僅為2%。通過觀察發(fā)現(xiàn)反應液顏色變淺，說明Cu2+對藍靛果花青素穩(wěn)定性破壞嚴重，應避免與該離子的接觸。

圖8 Cu2+對藍靛果花青素保留率的影響

2.9 Mg2＋對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖9可知，不同濃度Mg2＋對藍靛果花青素的保留率影響相對較小，Mg2＋濃度0.1 mol/L、保存25 h，花青素的保留率為78%，且反應液顏色為正常的紅棕色；Mg2＋濃度為0.3，0.5 mol/L、保存75 h后?；ㄇ嗨乇Ａ袈史謩e為9%，6%，反應液顏色偏淺紅。說明低濃度Mg2＋有保護作用，而高濃度Mg2＋破壞了藍靛果花青素的穩(wěn)定性。

2.10 Fe3＋對花青素穩(wěn)定性的影響

由圖10可知，不同濃度的Fe3＋對藍靛果花青素的保留率影響不同，0.1 mol/L 影響較小，在保存25 h保留率為85.12%，高濃度Fe3＋影響較大且下降趨勢基本相似，F(xiàn)e3＋濃度為0.3，0.5 mol/L、保存75 h，花青素保留率分別為5%，3%，反應液顏色均偏深亞綠色，少量絮狀沉淀。說明高濃度Fe3＋破壞了其穩(wěn)定性，但低濃度卻有保護作用。

圖10 Fe3＋對藍靛果花青素保留率的影響

3 討論

分析溫度、pH值、抗壞血酸及金屬離子對藍靛果花青素穩(wěn)定性影響可知，花青素對溫度敏感，高溫會影響花青素的穩(wěn)定性；由于藍靛果花青素本身pH值約為3，具弱酸性，弱酸環(huán)境有利于花青素的保存，堿性環(huán)境對藍靛果花青素破壞嚴重；加入適量抗壞血酸有助于維持花青素的穩(wěn)定性。

高冠勇等[18]研究發(fā)現(xiàn)，花生紅衣花青素對強光有一定敏感性，在花青素的保存中應避免強光。童丹等[19]研究發(fā)現(xiàn)，食品添加劑如蔗糖、苯甲酸鈉、醋酸、淀粉對馬鈴薯中花青素影響不大，在生產中如需添加食品添加劑可以放心使用。在溫度、pH值、抗壞血酸及金屬離子等方面馬鈴薯花青素的穩(wěn)定性試驗結果與本試驗結果一致[19]。且本試驗結果與李穎暢等[20]對樹莓花色苷穩(wěn)定性研究結果基本一致，當pH值為1和3時花青素比較穩(wěn)定，pH值為5，7，9時相對不穩(wěn)定，并且食品添加苯甲酸鈉和蔗糖反而會使其花青素穩(wěn)定性增加。抗壞血酸濃度低于1 mmol/L時對穩(wěn)定性并無顯著性影響。

4 結論

穩(wěn)定性實驗結果表明：在4℃或室溫下保存藍靛果花青素穩(wěn)定性最好，溫度越高對其破壞越嚴重；當pH值為3時保留率達最高；添加抗壞血酸（VC）有利于花青素的保存；不同濃度Ca2+、Mg2+對花青素穩(wěn)定性影響相對較??；低濃度的Na2+、Fe3+初期對花青素具有一定保護作用，而在保存一段時間后低濃度與高濃度對花青素穩(wěn)定性影響無差別，F(xiàn)e3+使花青素成深亞綠色，且有少量沉淀；不同濃度K+、Ba+、Cu2+均對花青素穩(wěn)定性有較大影響，Ba+使花青素產生絮狀沉淀，Cu2+會催化花青素分解褪色。綜上所述，藍靛果花青素的生產過程中，應避免與含有Ba、K、Cu、Na、Fe 等金屬制品接觸，以防影響花青素的穩(wěn)定性。