石楠葉片紅色素特性

郭金耀， 楊曉玲

（淮海工學院 海洋學院，江蘇 連云港 222005）

由于天然色素較合成色素安全性高、色澤自然，所以對天然色素的開發性研究課題吸引了眾多科技工作者。目前，在植物花色素的提取分離、穩定性、抗氧化性和抑菌性等諸多方面已取得了較大的研究進展，并呈現出了良好的發展前景[1-3]。石楠（Photinia serrulata）系薔薇科石楠屬常綠灌木或小喬木，葉片光綠，初春嫩葉紫紅，春末白花點點，秋日紅果累累，極富觀賞價值，是著名的庭院綠化樹種，且葉根可入藥。Hou Jie等[4]研究了石楠葉精油的化學成分、細胞毒性和抗氧化活性；吳麗麗等[5]研究了稀土Eu3+對不同光強下紅葉石楠色素含量及PAL活性的影響；崔曉靜等[6]研究了不同遮光處理對紅葉石楠葉色表現的影響。目前，對紅葉石楠葉片中花色苷特性研究較少[7]。為了促進對石楠葉片紅色素的開發利用，筆者對石楠葉片紅色素的穩定性、抗氧化性和抑菌性進行了探索，現將結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

石楠（Photinia serrulata）葉片，2012 年春于淮海工學院校園采集（觀賞石楠的紫紅嫩葉）。

金黃色葡萄球菌（Staphyloccus aureus）、大腸桿菌 （Escherichia coli） 和 枯 草 芽 孢 桿 菌 （Bacillus subtilis），由淮海工學院海洋學院微生物實驗室提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 色素的提取分離 稱取石楠紫紅嫩葉片40 g，加少量體積分數1%酸化乙醇研磨成糊狀，再加2倍量的體積分數1%酸化乙醇攪拌浸提，然后經單層濾紙過濾至100 mL的容量瓶中。濾渣再反復浸提2次，合并濾液，定容至100 mL，即為色素提取液。

將色素提取液減壓干燥，去除酸化乙醇，加入少量蒸餾水溶解，再加入質量分數5%醋酸鉛20 mL，抽濾去除濾液，收集沉淀。將沉淀轉移至燒杯中，加入質量分數8%酸化水，過濾去除沉淀，收集濾液，即為較為純凈的色素溶液。將此溶液濃縮干燥稱重后，用pH 2的水定容在200 mL容量瓶中，即為本實驗所用的石楠葉片紅色素原液，其質量濃度為0.4 mg/mL。取色素原液適量，用pH 2的水稀釋成質量濃度分別為 0，0.08，0.16，0.24，0.32 mg/mL 的色素溶液，用于實驗。

1.2.2 色素的吸收光譜測定 取質量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液，在360～600 nm的波長范圍內，測定色素溶液的吸光度，確定色素的吸收光譜與最大吸收峰。

1.2.3 pH對色素穩定性影響的實驗 取質量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液9份，每份5 mL裝于試管中，分別調 pH 為 1，2，3，4，5，6，7，8，9，室溫靜置2 h后，在波長450～600 nm的范圍內分別測定各pH色素溶液的吸光度，并觀察顏色變化。

1.2.4 光照對色素穩定性影響的實驗 取質量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液于具塞試管中，分別置直射陽光下和黑暗中， 在 0、1、2、3、4、5、6、7、8 h 后分別測定溶液的吸光度，記錄顏色變化，以吸光度的相對變化計算色素保存率。

1.2.5 溫度對色素穩定性影響的實驗 取質量濃度為0.24 mg/mL的色素溶液于試管中，分別在0、20、40、60、80、100 ℃的不同溫度下保溫 2 h 后，測定溶液的吸光度，以吸光度的相對變化計算色素保存率。

1.2.6 色素的抗氧化性實驗 參照呂春茂等[8]的方法測定色素的抗氧化性。分別檢測質量濃度為0.08，0.16，0.24，0.32 mg/mL 的 4 種溶液對羥基自由基和超氧陰離子的清除作用，以石楠葉片紅色素溶液的清除率大小表示抗氧化性的強弱。

1.2.7 色素的抑菌性實驗 在瓊脂平板培養基上分別接種金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌菌懸液各0.2 mL，涂布均勻，然后將直徑8 mm的滅菌濾紙片平貼在培養基上，每皿放5片，再在每一濾紙片上滴加色素溶液5 μL。色素溶液質量濃度分 0，0.08，0.16，0.24，0.32 mg/mL 共 5 種， 重復 3次。將處理好的培養皿置37℃培養箱中培養24 h后，觀察統計抑菌圈大小。

2 結果與分析

2.1 石楠葉片紅色素的吸收光譜

石楠葉片紅色素提取液呈現紅色，在360～600 nm范圍內的吸收光譜見圖1。

由圖1可知，石楠葉片紅色素提取液在測定范圍內存在2個吸收峰，在橙紅光區的最大吸收波長λmax=526 nm。符合花色苷色素的特征。

2.2 pH對石楠葉片紅色素穩定性的影響

在不同pH條件下，石楠葉片紅色素呈現不同顏色（表1），吸收光譜也各不相同（圖2）。

圖1 石楠葉片紅色素的吸收光譜Fig.1 Absorption spectrum of pigment from Photinia serrulata

表1 石楠葉片色素在不同pH水溶液中的顏色Table 1 Color of pigment from Photinia serrulata under different pH of the aqueous solution

圖2 pH對石楠紅色素穩定性的影響Fig.2 pH’s in fluence on Photinia serrulata pigment stability

由表1和圖2可見，石楠葉片紅色素在pH小于4的酸性條件下較穩定，溶液呈現紅色；隨著pH的增大，石楠葉片紅色素原有的吸收峰逐漸向長波方向移動；當pH大于5時，石楠葉片紅色素原有的吸收峰完全消失，色素失去原有色澤，變為褐色。說明石楠葉片紅色素在pH大于5時已不穩定，宜在pH小于4的酸性條件下使用。

2.3 溫度對石楠葉片紅色素穩定性的影響

在不同溫度下保溫2 h后，石楠葉片紅色素的保存率如圖3所示。

由圖3可知，在溫度小于60℃時，隨著溫度升高，石楠葉片紅色素的保存率均在99%以上，顏色仍為紅色，說明石楠葉片紅色素在60℃以下熱穩定性很好。當溫度升為80℃時，石楠葉片紅色素的保存率降為86%，溫度到100℃時，石楠葉片紅色素的保存率降至80%。說明石楠葉片紅色素在60℃以上溫度下穩定性下降，宜在60℃以下使用。

圖3 溫度對石楠紅色素穩定性的影響Fig.3 Temperature in fluence on stability of pigment from Photinia serrulata

2.4 光照對石楠葉片紅色素穩定性的影響

光照對石楠葉片紅色素穩定性的影響如圖4所示。

圖4 光照對石楠紅色素穩定性的影響Fig.4 Light in fluenced on the stability of pigment from Photinia serrulata

由圖4可見，石楠葉片紅色素在太陽光直射及黑暗條件下，色素保存率均隨著時間的延長而逐漸下降。但到8 h時，黑暗中石楠葉片紅色素的保存率仍為97.1%，日光下石楠葉片紅色素的保存率仍為94.5%，色素溶液顏色仍均為紅色。說明石楠葉片紅色素具有一定的耐光性。

2.5 石楠葉片紅色素的抗氧化性

石楠葉片紅色素對羥基自由基和超氧陰離子的清除作用如圖5所示。

由圖5可見，石楠葉片紅色素對羥基自由基和超氧陰離子都具有較強的清除作用，且隨著石楠葉片紅色素溶液質量濃度的提高，清除率不斷上升。在石楠葉片紅色素質量濃度為0.32 mg/mL時，色素對羥基自由基和超氧陰離子的清除率分別為89.66%和74.71%。石楠葉片紅色素清除羥基自由基和超氧陰離子的半數效應濃度 （EC50）分別為0.08 mg/mL和0.20 mg/mL。說明石楠葉片紅色素可增強細胞的抗氧化性，具有一定的保健功效。

圖5 石楠紅色素對活性氧的消除作用Fig.5 Scavenging effectofpigmentfrom Photinia serrulata to active oxygen

2.6 石楠葉片紅色素的抑菌性

觀察石楠葉片紅色素在不同質量濃度下的抑菌效果，結果如圖6所示。

圖6 石楠葉片紅色素的抑菌性Fig.6 Bacteriostasis of pigment from Photinia serrulata

由圖6可見，不同質量濃度的石楠葉片紅色素對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌均有抑制作用，且隨著石楠葉片紅色素溶液質量濃度的提高，抑菌圈直徑不斷增大。石楠葉片紅色素對3種菌的抑制作用不同，抑菌性從大到小依次是大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌。石楠葉片紅色素對不同的細菌表現出不同的抑菌效果可能與細菌的代謝途徑不同有關。石楠葉片紅色素的抑菌性表明它具有一定的防腐性能。

3 結語

植物花色苷是自然界中最龐大的一類水溶性色素，它使植物呈現由紅、紫紅到藍等不同顏色。石楠葉片紅色素溶于水，在不同pH條件下呈現不同顏色，pH 2的水溶液呈現紅色，其吸收光譜具有花色苷色素的特征，說明石楠葉片紅色素系花色苷類，屬黃酮類化合物[9]。一般認為，花色苷在低溫下穩定性較好，隨著溫度的上升穩定性下降[10]。石楠葉片紅色素耐pH小于4的酸性，耐60℃以下溫度，并具有一定的耐光性，優于觀賞紫稻花色苷等色素[11]。

花色苷未配對電子易與活性氧發生反應，能有效清除多種活性氧自由基[12]。花色苷不僅對植物自身有保護作用，并且具有促進人類健康和防治疾病的作用。目前，已有眾多對食用植物花色苷特性的研究報道[13-14]，為保健功能性食品的開發提供了一定的理論基礎。本課題研究表明，石楠葉片紅色素能有效清除系統中的羥基自由基和超氧陰離子，且清除效果與色素質量濃度正相關。在石楠葉片紅色素質量濃度為0.32 mg/mL時，對羥基自由基和超氧陰離子的清除率可分別達到89.66%和74.71%。這與孟憲軍等以藍莓為材料的研究結果一致[15]。

植物花色苷有多種生物活性。研究表明，石楠葉片紅色素對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的生長均有明顯抑制效果，且色素質量濃度越大，抑菌性越強。說明石楠葉片紅色素還具有一定的防腐性能。植物花色苷在功能食品、保健品和醫藥領域存在較大應用潛力。

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