蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性研究

陳 響，唐 寧，杜小停，姚炳旭，李艾津，賈增銘，郗艷麗 (吉林醫(yī)藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，吉林 吉林 132013)

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的綠色色素，在自然界中廣泛存在，其非對稱性碳架結(jié)構(gòu)、芳香性大環(huán)色基以及連帶的各種取代基團(tuán)形成了一類特殊的天然產(chǎn)物[1]。葉綠素的不同降解產(chǎn)物在光動(dòng)力治療、染料敏化太陽能電池、食品加工和醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[2]。目前提取葉綠素的原料來源廣泛，綠色的葉片、根莖或果實(shí)均可用于提取葉綠素[3-4]。相較于人工合成的葉綠素，天然植物提取的葉綠素毒性低，符合環(huán)境友好以及人們追求健康的要求[5]。蘋果梨又名延邊蘋果梨，為延邊朝鮮族自治州的特產(chǎn)，產(chǎn)量豐富[6]。蘋果梨果皮較厚，粗糙且含水量少，因而蘋果梨耐儲存。也正因此，在蘋果梨深加工或食用過程中，蘋果梨皮經(jīng)常被丟棄，少被食用[7]。新鮮蘋果梨果皮為綠色，隨著儲存時(shí)間延長，果皮會(huì)逐漸變成黃色[8]。對蘋果梨果皮的進(jìn)一步加工利用，可以擴(kuò)大蘋果梨的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，變廢為寶。本實(shí)驗(yàn)采用新鮮摘取的成熟蘋果梨果皮為原材料，提取葉綠素并觀察不同處理?xiàng)l件對其穩(wěn)定性的影響，為進(jìn)一步挖掘蘋果梨的經(jīng)濟(jì)價(jià)值提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘋果梨(產(chǎn)自延邊朝鮮族自治州)；AlNO3、無水乙醇和Na2SO3(國藥集團(tuán))；FeSO4和MgCl2(天津光復(fù))；NaCl和KCl(麥克林)；FeCl3(阿拉丁)；H2O2(天津市大茂化學(xué)試劑廠)。

RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；721型分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司)。

1.2 蘋果梨果皮葉綠素提取及測定

1.2.1浸提法提取蘋果梨果皮中葉綠素

蘋果梨洗凈后剝皮，刮凈內(nèi)部果肉，冷凍干燥后粉碎過篩。稱取蘋果梨果皮粉末4.0 g于250 mL燒杯中，料液比(g/mL)1∶49，92.5 ℃恒溫水浴鍋，避光提取8.29 h。搜集提取液高速離心，取上清液，以提取試劑為空白對照，663 nm測定葉綠素a的吸光度，645 nm測定葉綠素b的吸光度[9]，參考 Arnon[10]法計(jì)算葉綠素含量。

1.2.2索氏提取法提取蘋果梨果皮中葉綠素

蘋果梨洗凈后剝皮，刮凈內(nèi)部果肉，冷凍干燥后粉碎過篩。稱取4.0 g的蘋果梨皮粉末，置于索氏提取器內(nèi)，加入64%乙醇，料液比(g/mL)1∶49，92.5 ℃恒溫水浴鍋，避光提取8.29 h[11]。其余處理和測定同上。

1.3 葉綠素穩(wěn)定性測定

1.3.1氧化劑對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性的影響

取蘋果梨果皮葉綠素提取液10 mL于試管中(設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，下同)，分別加入5%、10%和15% H2O25 mL；取相同體積的葉綠素提取液于試管中(設(shè)為空白組，下同)，分別加入5 mL的蒸餾水，混勻后靜置30 min。于645 nm和663 nm波長下測定其吸光度值，計(jì)算葉綠素含量[12]。

1.3.2還原劑對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性的影響

取蘋果梨果皮葉綠素提取液10 mL于試管中，依次加入1%、2%和3%的Na2SO35 mL；取蘋果梨果皮葉綠素提取液10 mL于試管中，分別加入5 mL的水，混勻后靜置30 min。于645 nm和663 nm波長下測定其吸光度值，計(jì)算葉綠素含量[12]。

1.3.3金屬離子對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性的影響

取蘋果梨果皮葉綠素提取液10 mL于試管中，分別加入1 mol/L的MgCl2溶液、KCl溶液、FeSO4溶液、AlNO3溶液、FeCl3溶液和NaCl溶液各5 mL，混勻后靜置30 min。于645 nm和663 nm波長下測定其吸光度值，計(jì)算葉綠素含量[13]。

1.3.4不同光照對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性的影響

取蘋果梨果皮葉綠素提取液10 mL于試管中，分別把每組置于黑暗處、太陽光照下、紫外線光照下45 min后，在避光條件下，于645 nm和663 nm波長下測定其吸光度值，計(jì)算葉綠素含量[14]。

1.3.5貯藏時(shí)間對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性的影響

取蘋果梨果皮葉綠素提取液10 mL于試管中，于室溫下避光保存，于645 nm和663 nm波長下每天測定吸光度值，計(jì)算葉綠素含量[15]。

1.4 驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 結(jié) 果

2.1 蘋果梨果皮葉綠素提取含量比較

索氏提取法獲得的葉綠素含量為(0.550±0.006)mg/g，浸提法獲得的葉綠素含量(0.150±0.005)mg/g，即蘋果梨果皮葉綠素提取中索氏提取法提取率明顯優(yōu)于浸提法。

2.2 氧化劑對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

由表1可知，在所提取葉綠素溶液中加入不同劑量的氧化劑，隨著加入的氧化劑的劑量增多，實(shí)驗(yàn)組葉綠素含量隨之降低，即氧化劑對葉綠素穩(wěn)定性的破壞作用隨著劑量的增加而增加。

2.3 還原劑對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

如表2所示，在所提取葉綠素溶液中加入不同劑量的還原劑，隨著加入的還原劑的劑量增多，實(shí)驗(yàn)組葉綠素含量隨之降低，即還原劑對葉綠素穩(wěn)定性的破壞作用隨著劑量的增加而增加。

表 1 氧化劑對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

表 2 還原劑對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

2.4 金屬離子對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

如表3所示，金屬離子對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性的影響，除K+和Na+外的其他金屬離子都對葉綠素穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響，使粗提液的顏色發(fā)生了肉眼可見的變化。加入Mg2+后，葉綠素總含量明顯降低，其余金屬離子的加入均使葉綠素總含量明顯升高。

表 3 金屬離子對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

2.5 不同光照對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

對蘋果梨果皮葉綠素進(jìn)行不同光照處理。結(jié)果顯示，光照前的葉綠素總含量(0.550±0.004)mg/g；在避光條件下葉綠素總含量(0.550±0.002)mg/g，提取的葉綠素含量基本未發(fā)生變化；在太陽光及紫外線的照射下葉綠素總含量分別為(0.050±0.001)mg/g和(0.340±0.002)mg/g，含量明顯降低，且太陽光的影響明顯大于紫外線。

2.6 貯藏時(shí)間對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響

如圖1所示，對所提取葉綠素進(jìn)行不同時(shí)間貯藏，隨貯藏時(shí)間的延長，提取液中葉綠素含量逐漸降低，并且其降解速度呈先快后緩的特征。

3 討 論

通過索氏提取法和浸提法提取蘋果梨果皮葉綠素的研究結(jié)果表明，索氏提取法獲得的葉綠素含量多于浸提法。

圖 1 食品貯藏時(shí)間對葉綠素穩(wěn)定性影響

觀察H2O2對葉綠素穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)5%、10%和15%的H2O2對葉綠素的穩(wěn)定性均有影響。隨著H2O2濃度的增加，葉綠素的含量逐漸降低，這可能與H2O2具有氧化活性有關(guān)。葉綠素分子中的不飽和雙鍵，極易被氧化，造成葉綠素穩(wěn)定性變差，含量降低。這提示氧化劑H2O2對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性有破壞作用。

提取的葉綠素中加入Na2SO3，隨著Na2SO3加入量的增多，葉綠素的含量逐漸降低。Na2SO3溶液具有還原性，Na2SO3溶液使溶液呈堿性，葉綠素與OH-反應(yīng)生成沉淀，使提取液變得渾濁，從而導(dǎo)致葉綠素總含量減少。這提示還原劑Na2SO3對葉綠素的穩(wěn)定性也有明顯的破壞作用。

在研究金屬離子對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，除K+和Na+外的其他金屬離子都對葉綠素穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響，使粗提液的顏色發(fā)生了肉眼可見的變化。在Mg2+的作用下，葉綠素總含量明顯降低，這可能與葉綠素中的鎂離子有關(guān)。葉綠素分子中的鎂元素與4個(gè)吡咯環(huán)處于同一個(gè)平面上，這種結(jié)構(gòu)十分不穩(wěn)定，鎂離子極易與溶液中的金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)，使溶液的顏色產(chǎn)生變化。而加入Fe3+后，葉綠素總含量又明顯升高。該結(jié)果與張琛等[13]的研究一致。

在研究光照對其穩(wěn)定性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在避光條件下，提取的葉綠素含量基本未發(fā)生變化，但是在經(jīng)紫外線照射后，提取液的葉綠素含量減少，說明紫外線能破壞葉綠素的穩(wěn)定性。在太陽光照射下，提取的葉綠素含量急劇減少，這可能是由于太陽光中可見光和紅外線可產(chǎn)生熱量，提高溫度，從而加快對其結(jié)構(gòu)的破壞。同時(shí)長時(shí)間光照會(huì)導(dǎo)致葉綠素光敏氧化，降解為無色產(chǎn)物，導(dǎo)致葉綠素含量急劇減少，這說明太陽光能破壞提取的葉綠素穩(wěn)定性。

研究貯藏時(shí)間對穩(wěn)定性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨貯藏時(shí)間的延長，提取液中葉綠素降解速度呈先快后緩的特征。這可能與降解的葉綠素分子并未完全分解有關(guān)，并且隨貯藏時(shí)間的延長，提取液的顏色由黃綠色變?yōu)榈S色。這提示葉綠素提取后，以溶液的狀態(tài)不能長時(shí)間貯存。

本研究探討蘋果梨果皮葉綠素的提取及穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)索氏提取法提取蘋果梨果皮葉綠素的效果優(yōu)于浸提法。而氧化劑、還原劑、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、太陽光照及紫外線照射均會(huì)對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性造成影響。但K+和Na+對蘋果梨果皮葉綠素穩(wěn)定性無較大影響。此外，常溫下隨著貯存時(shí)間的延長，提取的葉綠素含量的減少也呈現(xiàn)出先快后緩的趨勢。此次研究推動(dòng)了蘋果梨果皮的廢物利用并增加了其利用價(jià)值，有利于開拓蘋果梨產(chǎn)業(yè)的新方向。