非洲菊黃色素穩定性

劉曉東 李 鵬

(東北林業大學，哈爾濱，150040)

天然色素的穩定性在壓花藝術中起著重要的作用。壓花飾品的色彩，主要來源于植物體內的天然色素，而它們的穩定性差，極易受到外界不利條件——氧氣、紫外線、潮濕的破壞，使壓花的壽命降低。常見的植物材料變色現象有:褐變、褪色、顏色遷移、顏色由淺變深、微生物促進花材變色等［1］。

非洲菊(Gerbera jamesonii)，菊科，扶郎花屬。常用作切花，花色豐富，有白、黃、紅、橙、粉和橘黃等色。花瓣中主要色素為類胡蘿卜素［2］。共軛多烯鏈是類胡蘿卜素分子的特征性結構，這一結構也導致其具有極大的不穩定性。類胡蘿卜素分子非常容易被空氣中的氧或過氧化物氧化，在加熱、遇光或遇到某些化學試劑時，容易發生幾何異構化［3］。魏亞冉［4］研究油菜花黃色素對光熱比較穩定，發現黃色素的抑菌性;陳存社等［5］對郁金香黃色素研究表明，郁金香黃色素在強堿環境下不穩定，Vc等食品添加劑對其有一定的影響;金寧等［6］發現多種金屬離子對檸檬黃色素穩定性產生不良影響。通過本試驗可了解非洲菊黃色素理化性質，以及常用的添加劑對其穩定性的影響，在未來的非洲菊壓花保色方面探索出一條適合的道路。

1 材料與方法

試驗所用非洲菊為黑心黃色系品種‘陽光海岸’，購買后插入水中保存，試驗試劑以二丁基羥基甲苯(BHT)和叔丁基對苯二酚(TBHQ)為食品級，其他試劑為分析純。

稱取一定質量的新鮮花瓣，用90%乙醇，恒溫水浴鍋50℃提取30 min，提取液保存于干燥、密閉、避光的棕色試劑瓶中待用［7］。

非洲菊黃色素吸收光譜的測定:取一定量的非洲菊黃色素提取液，用VARIAN Cary 100 UV－VIS紫外—可見光分光光度計在波長200～800 nm掃描得到其吸收光譜。

非洲菊黃色素理化性質的研究:對非洲菊黃色素提取液在溫度(30～100℃)、光照(自然光、紫外線、避光)、酸堿液(pH 為1～12)、氧化劑(H2O2)、還原劑(Na2SO3)條件下進行理化性質的研究，試驗處理后，將提取液用紫外分光光度計測定其最大吸收波長(A440)處的吸光值。

糖和有機酸對非洲菊黃色素保存率的影響:在非洲菊提取液中加入不同種類的糖、有機酸，在室內自然光下放置48 h，用紫外分光光度計測定其最大吸收波長(A440)處的吸光值，計算其保存率。保存率=A0/A×100%(式中:A0表示加入添加劑48 h后的吸光度值，A表示色素原液的吸光度值)。

幾種常用添加劑對非洲菊黃色素穩定性的影響:取非洲菊黃色素提取液，加入不同質量分數的防腐劑、絡合劑、保色劑、抗氧化劑［8］，另設一個不含添加劑的對照組，在室內自然光下放置6 h，用紫外分光光度計測定其最大吸收波長(A440)處的吸光值，并以保存率為穩定性指標。

試驗結果采用SPSS軟件統計，進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 黃色素提取液的紫外—可見光光譜

非洲菊黃色素提取液的紫外—可見光光譜如圖1所示，圖1顯示出類胡蘿卜素的特征吸收峰，最大吸收波長為440 nm。故在穩定性試驗中采用440 nm處波長吸光值作為參考值。

圖1 非洲菊黃色素提取液紫外—可見光光譜

2.2 非洲菊黃色素的理化性質

2.2.1 光照對非洲菊黃色素穩定性的影響

從表1中可以看出，非洲菊黃色素在光照條件下，色素變化較為明顯，隨著光照時間的增加，色素吸光度值逐漸降低，自然光條件下色素提取液吸光度值24 h內變化不大，30 d較最初下降了15.3%;紫外線照射條件下，24 h內其吸光度值下降了9.1%;但色素提取液在避光條件下能得以較好的保存。因此，應注意盡量在暗處保存該色素，不宜長時間接受光照。

表1 光照對非洲菊黃色素吸光度的影響

2.2.2 不同pH值對黃色素穩定性的影響

從表2中可以看出，pH值對非洲菊黃色素穩定性的影響較為顯著，黃色素隨著pH值的逐漸增大，顏色發生明顯的變化，目測溶液顏色，酸性越強，色素的顏色越淺，堿性越強，色素顏色越深。在pH值為4～10時，色素穩定性較好，說明此色素在強酸條件下是不穩定的。

表2 pH值對黃色素穩定性的影響

2.2.3 溫度對色素穩定性的影響

將色素提取液置于水浴鍋密閉條件下加熱，分別在30～100℃條件下測定其吸光度值，結果表明:溫度對非洲菊黃色素的影響較為顯著，隨著溫度的升高，色素在波長440 nm處的吸光度值下降。而在60℃以下時，色素提取液的吸光度值下降較為緩慢，較對比下降了0.17%;溫度升高到100℃時，提取液吸光度下降了10.5%。說明該色素對溫度有較好的熱穩定性。

2.2.4 氧化劑和還原劑對色素穩定性的影響

從表3可以看出，氧化還原劑對色素的影響十分顯著。隨著氧化劑濃度的增加，吸光度值升高，說明色素分子在氧化劑作用下不穩定，分子結構被破壞;隨著還原劑濃度的增加，色素提取液中產生沉淀，吸光度值升高，說明色素分子在還原劑作用下不穩定。

表3 氧化劑和還原劑對黃色素穩定性的影響

2.3 糖和有機酸對非洲菊黃色素保存率的影響

如表4所示，選用糖為蔗糖、葡萄糖和麥芽糖，對非洲菊黃色素保存率的研究結果表明:蔗糖、葡萄糖和麥芽糖與對照相比均增加了非洲菊黃色素的保存率，除麥芽糖外，隨著其余的糖類質量分數的增加，黃色素的保存率有增加的趨勢。選用的有機酸為草酸、檸檬酸、酒石酸、醋酸、乳酸和蘋果酸，對非洲菊黃色素保存率的研究結果表明:草酸、乳酸、蘋果酸與對照相比降低了非洲菊黃色素的保存率;檸檬酸、酒石酸、醋酸與對照相比均增加了黃色素的保存率，并且隨著有機酸質量分數的增加，保存率有下降的趨勢。

2.4 幾種添加劑對非洲菊黃色素穩定性的影響

2.4.1 防腐劑對非洲菊黃色素穩定性的影響

如表5所示，選用的防腐劑為山梨酸和苯甲酸，對非洲菊黃色素保存率研究結果表明:山梨酸和苯甲酸均增加了黃色素的保存率，隨著其質量分數的升高，色素的保存率有下降的趨勢。在試驗質量分數范圍內，山梨酸和苯甲酸對非洲菊黃色素穩定性的影響均不顯著。在壓花保色中可添加，以延遲微生物生長或化學變化引起的腐敗，延長壓花色彩的壽命。

表4 糖和有機酸對色素保存率的影響

2.4.2 絡合劑對非洲菊黃色素穩定性的影響

如表5所示，選用的絡合劑為EDTA，對非洲菊黃色素保存率的研究結果表明:EDTA能增加色素保存率，并且隨著絡合劑質量分數的升高，保存率有下降的趨勢。在試驗質量分數范圍內，EDTA對黃色素穩定性影響為顯著。絡合劑可以與色素提取液中的金屬離子和堿土離子形成穩定的配合物，因而，可以改變離子的性質從而減小離子對黃色素的影響［3］。

2.4.3 抗氧化劑對非洲菊黃色素穩定性的影響

如表5所示，選用的抗氧化劑為BHT、TBHQ和抗壞血酸(Vc)，對非洲菊黃色素保存率的研究結果表明:除0.1%的Vc外，其余的抗氧化劑均能提升色素的保存率，并且在試驗質量分數范圍內，低質量分數的抗氧化劑保存效果較好。TBHQ非常顯著地提高了黃色素的穩定性。BHT和質量分數為0.1%的Vc雖然也提高了色素的保存率，但效果不如TBHQ，原因可能是TBHQ和BHT均屬于酚抗氧化劑，可以提供氫原子與氧化過程中產生的自由基結合，使自由基變為穩定的化合物，而TBHQ比BHT在對位上多了1個羥基，因而其抗氧化活性比BHT高。在密閉系統中，Vc很容易與氧作用，從而起到清除自由基的作用，但在一些條件下也具有促氧化作用［9］，二者的作用使其抗氧化活性不如TBHQ。

2.4.4 護色劑對非洲菊黃色素穩定性的影響

如表5所示，選用食品常用護色劑硝酸鈉和亞硝酸鈉，對非洲菊黃色素保存率的研究結果表明:硝酸鈉和亞硝酸鈉均未能提高色素保色率，并且隨著質量分數的升高，黃色素的保存率有下降的趨勢。在試驗質量分數范圍內，硝酸鈉和亞硝酸鈉對非洲菊黃色素穩定性的影響不顯著。硝酸鈉和亞硝酸鈉的護色機理是與血紅蛋白作用生成亞硝酰肌紅蛋白，其有抑制微生物的作用，因而，在色素提取液中加入此護色劑，效果較差［12］。

表5 不同添加劑對非洲菊黃色素穩定性的影響

3 結束語

非洲菊黃色素紫外吸收光譜呈類胡蘿卜素的特征吸收，其主要成分屬類胡蘿卜素，由于存在共軛雙鍵發色團，即多烯鏈，故類胡蘿卜素具有顯著的吸光性，類胡蘿卜素分子結構中具有發色團使其結晶或溶液在可見光下具有十分絢麗的紅、橙或黃色［10］。高溫、光照、強酸、氧化劑和還原劑對非洲菊黃色素穩定性的影響較顯著，高溫可導致非洲菊黃色素分子的幾何異構化;在酸性條件下，色素分子的環氧化物發生呋喃環重排，結構發生變化，在堿性條件下相對穩定;氧化劑可使色素分子結構中的多烯體系極易被氧化降解;還原劑導致色素分子中的醛基被還原，使得化合物具有初級醇的結構;而分子中的酮基和羧基也可以被還原劑作用，生成相應的醇結構［8］。在以后的保色試驗中應注意消除以上因素對色素穩定性的影響。

糖類物質和有機酸都能提高色素的保存率，前者通過提供膠體的狀態結構而減少非洲菊黃色素失水;而后者保色作用可能是提供了一個弱酸環境，保護細胞中蛋白的穩定性，防止過多的游離氨基酸的產生，同時抑制酚酶將酚氧化成醌類物質聚合物［11］，可以應用于保色試驗中，配制成適合的保色劑，以延長壓花藝術品中花色的保存時間。

絡合劑和抗氧化劑能有效地提高色素的保存率，保色試驗中，可以與保色劑同時使用，以減少保色過程中氧化和金屬離子對色素的破壞;防腐劑雖然不能提高色素的保存率，但對色素沒有破壞性作用，可抑制微生物。

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