維生素C和復合維生素中維生素C穩(wěn)定性的比較研究

劉 光 魏振承 張 雁 唐小俊 鄧媛元 張名位

（廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所 農業(yè)農村部功能食品重點實驗室廣東省農產品加工重點實驗室 廣州510610）

維生素C 又名抗壞血酸，人體不能合成維生素C，必須通過膳食補充[1]。研究表明，維生素C 具有預防動脈硬化、牙齦萎縮，治療貧血，增強免疫力和抗癌等功效，在維持生命活動，保持人體健康方面發(fā)揮著重要作用[2]。維生素C 除具有生理作用外，還具有還原性和酸性，在食品工業(yè)中常被用作營養(yǎng)強化劑、抗氧化劑和酸味劑等[3]。然而，受其組成結構影響，維生素C 在食品加工過程中易降解，而喪失其化學和生理活性，因此，探究加工條件對維生素C 穩(wěn)定性的影響，具有重要意義。

目前，有關維生素C 及其衍生物（如抗壞血酸棕櫚酸酯、3-O-乙基維生素C 等） 穩(wěn)定特性的研究已有報道[4-5]，這些研究對保持僅添加維生素C及其衍生物的食品體系中的維生素C 的穩(wěn)定性具有指導意義，然而對添加復合維生素的食品體系中的維生素C 的穩(wěn)定性變化則喪失了其指導意義。如今，眾多食品體系如嬰幼兒配方奶粉、特殊醫(yī)學用途配方食品等為滿足人體維生素需求常添加復合維生素[6-7]，而復合維生素含有的其它維生素對維生素C 的穩(wěn)定性有一定影響，因此，探究復合維生素中維生素C 在不同條件下的穩(wěn)定性，對提高特定食品體系中維生素C 的穩(wěn)定性更具現實意義。

維生素C 含量的測定有多種方法，其中熒光分析法具有抗干擾性強，準確度高，測試時間短等特點[8]。本文采用熒光法作為維生素C 含量分析方法，系統(tǒng)對比抗壞血酸標準品（VC）和復合維生素中維生素C（CVC）在不同溫度、pH 值、金屬離子、光照、氧化還原劑和碳水化合物等條件下的穩(wěn)定性差異，為復合維生素在特定食品體系中的應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

復合維生素 （抗壞血酸含量占564 mg/g），帝斯曼（中國）有限公司廣州分公司；維生素C 標準品，西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司；鄰苯二胺、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、30%過氧化氫、葡萄糖和蔗糖等均為國產分析純級試劑。

1.2 儀器與設備

InfiniteR200 Pro 多功能酶標儀，帝肯（上海）貿易有限公司；電子分析天平、PB-10 酸度計，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 維生素C 含量的測定原理及方法 采用熒光分光光度法測定維生素C 含量，其原理是抗壞血酸在活性炭存在下，氧化成脫氫抗壞血酸，后者與鄰苯二胺反后生成熒光物質，其熒光強度與抗壞血酸的濃度在一定條件下成正比，通過測定熒光強度來定量抗壞血酸。維生素C 含量測定方法參照姜成君等[9]的報道。量取5 mg/mL 樣品10 mL，用偏磷酸-乙酸溶液溶解并定容至100 mL，將該試液與2 g 酸性活性炭劇烈混合后過濾，收集濾液。分別吸取5 mL 濾液與5 mL 硼酸-乙酸鈉溶液或乙酸鈉溶液混合，定容至50 mL，作為樣品空白液或樣品測試液。將5.0 mL 0.4 mg/mL 的鄰苯二胺溶液分別加入到2 mL 空白液和測試液中，避光條件下靜置60 min，于激發(fā)波長350 nm，發(fā)射波長430 nm 條件下，測定其熒光值。按照上述方法做維生素C 定量標準曲線，其方程式為Y=9360.1ΔX（R2=0.9995），式中，ΔX——測試組和空白組熒光強度差值；Y——維生素C 含量值，μg/mL。

1.3.2 溫度對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響 稱取125 mg CVC 和VC 樣品，用蒸餾水溶解并定容至25 mL，將樣品置于4，25，60，100°C 條件下分別保存2，4，6 h，隨后按照1.3.1 所述方法測定各樣品維生素C 殘留含量值。

1.3.3 pH 值對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響 稱取125 mg CVC 和VC 樣品，用一定量的蒸餾水溶解后加入適量的0.1 mol/L HCl 或0.1 mol/L NaOH，調節(jié)樣品溶液pH 值至3.0，7.0，9.0 并定容至25 mL，樣品于25 ℃的避光條件下分別放置2，4，6 h后按照1.3.1 所述方法測定各樣品維生素C 殘留含量值。

1.3.4 過氧化氫對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響 稱取125 mg CVC 和VC 樣品，加入適量30%過氧化氫并用蒸餾水定容至25 mL，確保過氧化氫的終質量分數分別為1%，3%，5%，7%，9%，各組樣品于25 ℃的避光條件下靜置30 min 后按照1.3.1 所述方法測定維生素C 殘留含量值。

1.3.5 EGCG 對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響 稱取125 mg CVC 和VC 樣品，加入適量EGCG 并用蒸餾水定容至25 mL，確保EGCG 的終質量分數分別為0.02%，0.04%，0.08%，隨后，各組樣品于25℃的避光條件下靜置30 min 后，按照1.3.1 所述方法測定維生素C 殘留含量值。

1.3.6 光照對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響 稱取125 mg CVC 和VC 樣品，用蒸餾水溶解并定容至25 mL，將樣品分別置于日光和紫外光（波長254 nm）下處理2 h 和4 h，隨后按照1.3.1 所述方法測定各組樣品維生素C 殘留含量值。

1.3.7 金屬離子對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響 稱取125 mg CVC 和VC 樣品，加入適量Na+，Mg2+，Zn2+，Ca2+，Fe3+等金屬離子，用蒸餾水定容至25 mL，金屬離子的終濃度為0.05 mol/L，將樣品置于25 ℃的避光條件下分別放置2，4，6 h 后，按照1.3.1 所述方法測定各樣品維生素C 殘留含量值。

1.3.8 碳水化合物對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響稱取125 mg CVC 和VC 樣品，加入適量葡萄糖或蔗糖并用蒸餾水定容至25 mL，確保葡萄糖或蔗糖的終質量分數分別為1%，5%，10%，20%，隨后，樣品于25 ℃的避光條件下分別放置2，4，6 h 后，按照1.3.1 所述方法測定各樣品維生素C 殘留含量值。

1.4 數據處理

試驗所得數據均為3 次重復試驗所得平均值，維生素C 穩(wěn)定性變化以各樣品中維生素C 殘留含量的百分比計。

2 結果與分析

2.1 溫度對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響

如圖1所示，溫度對CVC 和VC 影響顯著，溫度越高，兩組的殘留率越低，與已有研究報道相符[10]。4 ℃孵育6 h 后，CVC 和VC 的殘留率分別為84%和63%，溫度升高到100 ℃后，兩者殘留率分別為56%和34%。該結果表明，CVC 比VC 具有更強的熱穩(wěn)定性。復合維生素中含有少量環(huán)糊精，維生素C 通過氫鍵作用嵌入環(huán)糊精的疏水空腔后有利于其熱穩(wěn)定性的提高[11]，這也就解釋了CVC 熱穩(wěn)定性高于VC 的原因。劉奕博等[5]采用分光光度法測定了維生素C 的熱穩(wěn)定性，結果發(fā)現維生素C 在60 ℃處理3 h 后其殘留率僅為13%，遠低于本研究結果，其原因可能與維生素C 定量方法有關。使用分光光度法僅能檢測抗化學酸含量，而采用熒光法可以同時測定維生素C 和脫氫維生素C的含量，因此，使用熒光法定量維生素C 的準確性更高。

2.2 pH 值對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響

由圖2可知，在pH 3.0 酸性條件孵育6 h 后，CVC 和VC 基本無損失，殘留率接近100%，當pH值升高到中性條件后，CVC 和VC 的殘留率仍超過80%。然而，當pH 值提高到9.0 堿性條件后，CVC 和VC 殘留率明顯降低，6 h 后分別殘留74%和49%。該結果表明，CVC 和VC 在酸性條件和中性條件下具有較好的穩(wěn)定性，堿性條件則不利于其保存[12]，另外，CVC 表現出了比VC 更高的堿性耐受性。堿性條件容易引起維生素C 氫電離，引發(fā)其降解，并引發(fā)非酶促褐變反應[13-14]。本研究中CVC 耐堿性強的原因應與其組成有關，復合維生素中的維生素B1和B6等在堿性條件下不穩(wěn)定[15]，其降低了堿性條件對維生素C 穩(wěn)定性的影響。

圖1 溫度對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.1 Effect of temperature on the stability of CVC and VC

2.3 光照對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響

圖3分別考察了太陽光和紫外光 （波長254 nm）對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響，結果表明，太陽光和紫外光對CVC 和VC 的穩(wěn)定性都有影響，隨光照時間的延長，其殘留率變低（圖3），與已有報道結果一致[5，16]。光照能夠引發(fā)自由基的產生，導致維生素C 的光氧化反應，生成無生物活性的多羰基化合物，進而降低CVC 和VC 的殘留率[1，16]。另外，從圖中還可以看出，CVC 表現出了比VC 略強的抗光照穩(wěn)定性，這可能與復合維生素中含有能夠阻止自由基形成或淬滅自由基的成分，如類胡蘿卜素和維生素E 等有關[17]。

圖2 pH 值對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.2 Effect of pH value on the stability of CVC and VC

2.4 氧化劑對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，過氧化氫（氧化劑）對CVC 和VC 影響明顯，過氧化氫濃度越大，其殘留率越低，當過氧化氫體積分數為2.7%時，CVC 和VC 的殘留率接近于零，表明兩組樣品中的維生素C 已基本被氧化降解。董月菊等[18]研究表明，維生素C 降解的主要途徑是有氧氧化，有氧降解速率高于無氧降解速率。此外，從曲線變化可以看出，過氧化氫對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響效果較為接近，無明顯差異，這可能與過氧化氫具有較高的氧化性有關。

圖3 光照對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.3 Effect of illumination on the stability of CVC and VC

圖4 過氧化氫對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.4 Effect of hydrogen peroxide on the stability of CVC and VC

2.5 抗氧化劑對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響

圖5為抗氧化劑EGCG 對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響，結果表明，增加EGCG 濃度對提高CVC 和VC 殘留率并不明顯，該結果與劉奕博等[5]的研究并不一致。劉奕博等[5]發(fā)現維生素C 損失率隨著EGCG 濃度的增大而升高，并據此推斷維生素C 對EGCG 具有反向保護作用。相比于VC，添加EGCG 對CVC 的穩(wěn)定性影響更大，EGCG 在相同濃度條件下，CVC 殘留率低于VC，這意味著CVC 對EGCG 的反向保護作用應強于VC。因此，在含有復合維生素的溶液中應盡量避免添加EGCG，以保護其中的維生素C 不被降解。

圖5 EGCG 對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.5 Effect of EGCG on the stability of CVC and VC

2.6 金屬離子對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響

如圖6所示，不同價位金屬離子對CVC 和VC 穩(wěn)定性的影響差異明顯。對于VC 而言，Na+對其殘留率影響較小，而Zn2+最大。對于CVC 來說，Mg2+和Zn2+影響較小，Fe3+和Na+則影響較大。研究發(fā)現外層構型為全充滿的離子，如Mg2+，Ca2+，Na+等不存在不成對的單電子，能量較低，化學性質較穩(wěn)定，不容易與維生素C 發(fā)生反應[19]。而像Fe2+這樣的可變價金屬離子性質較活潑，則易與其發(fā)生反應。本研究所選的5 種金屬離子皆為外層構型為全充滿的離子，然而其對CVC 和VC 的穩(wěn)定性仍表現出了不同甚至相反的影響，其主要原因可能與兩組組分存在差異有關。

2.7 葡萄糖和蔗糖對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響

如圖7所示，葡萄糖對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響與濃度有關，低葡萄糖含量（＜5%）對VC 穩(wěn)定性無明顯影響，其殘留率隨時間延長不斷降低，而低葡萄糖含量對CVC 穩(wěn)定性具有改善作用，6 h 后的殘留率與2 h 左右相當。另外，當將葡萄糖含量提高至10%以上后，其表現出了顯著提升CVC 和VC 穩(wěn)定性的效果，尤其對VC 組效果明顯，在10%和20%葡萄糖含量孵育6 h 后，CVC 和VC 殘留率接近100%。高葡萄糖含量提高CVC 和VC穩(wěn)定性的原因可能與大量葡萄糖添加后降低了溶液氧容量有關。

圖6 金屬離子對CVC（a）和VC（b）穩(wěn)定性影響Fig.6 Effect of metal ions on the stability of CVC and VC

相比于葡萄糖，蔗糖對提高CVC 和VC 穩(wěn)定性無明顯效果，高含量和低含量蔗糖對CVC 和VC 穩(wěn)定性也無顯著差異（圖8），該結果與已有研究結果相符[4]。另外，從圖8可看出，蔗糖對CVC穩(wěn)定性影響要強于VC。

圖7 葡萄糖對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.7 Effect of glucose on the stability of CVC and VC

圖8 蔗糖對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響Fig.8 Effect of sucrose on the stability of CVC and VC

3 結論

本研究比較了CVC 和VC 在不同條件下的穩(wěn)定性，結果表明，相對于VC，CVC 具有更強的耐熱性、耐堿性和抗光照穩(wěn)定性。過氧化氫顯著降低CVC 和VC 的殘留率，而不同濃度抗氧化劑EGCG 對提高CVC 和VC 穩(wěn)定性無明顯影響，且對降低CVC 含量影響效果強于VC。不同金屬離子對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響存在較大差異，Na+對VC 殘留率影響較小，而對CVC 影響最大；Zn2+對CVC 殘留率影響較小，卻對VC 影響最大。不同碳水化合物對CVC 和VC 穩(wěn)定性影響效果不一，低葡萄糖含量 （≤5%） 僅對提高CVC 穩(wěn)定性有作用，而高葡萄糖含量（≥10%）則對提高CVC 和VC 穩(wěn)定性都有促進效果；另外，不同含量的蔗糖對提高CVC 和VC 穩(wěn)定性無明顯效果。這些研究結果對需添加復合維生素的特殊醫(yī)學用途嬰幼兒食品和配方食品等食品體系，提高其中維生素C的穩(wěn)定性具有較好的指導作用。