蘿卜紅色素的穩定性和抗氧化性研究

程 威，周 亮，吳正奇

（湖北工業大學輕工學部食品與制藥學院，湖北武漢 430068）

蘿卜紅色素的穩定性和抗氧化性研究

程 威，周 亮，吳正奇

（湖北工業大學輕工學部食品與制藥學院，湖北武漢 430068）

蘿卜紅色素具有良好的穩定性，自然光和紫外光下均能保持穩定。低于80℃色素分解緩慢，100℃時色素分解明顯加快，4h損失率達到50%。低pH值有利于色素的穩定，能耐更高的溫度。金屬離子對色素的穩定性影響顯著，其中Fe2＋和Fe3＋有利于色素的穩定，但是容易和色素產生絡合沉淀，Zn2＋、Cu2＋、Al3＋使色素穩定性下降，促進色素的分解，Mg2＋對色素的影響則不明顯?？寡趸瘜嶒灠l現色素具有良好的清除自由基能力，對超氧陰離子、OH·和DPPH·的半自由基清除率（IC50）分別為0.31g／L、0.13g／L和9mg／L，總體抗氧化能力略強于抗壞血酸。

紅心蘿卜；蘿卜紅色素；穩定性；抗氧化性

花青素廣泛存在于高等植物的葉、花和果實等組織中，并使植物器官呈現鮮艷多姿的顏色，是人類食用歷史最悠久的一種天然色素。蘿卜紅是紅心蘿卜中花青素的總稱，系類黃酮類化合物，以C6－CC6為基本骨架。蘿卜紅生理活性突出，具有多種生理功能，備受人們的關注。它具有良好的抗氧化性，抗突變及抗腫瘤能力，具有減輕肝機能障礙，預防心血管疾病和糖尿病等功能［1－3］。蘿卜紅在成熟紅心蘿卜中的含量非常高，且紅心蘿卜在我國種植廣泛，單位產量高，廉價易得，是提取蘿卜紅的理想來源。蘿卜紅以其自然的色澤、天然無毒性、良好的抗氧化性等優點，越來越受到人們的青睞［4－5］。本實驗以紅心蘿卜作為原料，用酸水作為介質，對蘿卜紅色素進行提取，并探討蘿卜紅色素的穩定性和抗氧化性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅心蘿卜，武漢綠孚有限公司；X-5大孔吸附樹脂，滄州寶恩化工公司；DPPH（分析純），阿拉丁試劑（上海）有限公司；鄰苯三酚、鄰二氮菲、30%過氧化氫、檸檬酸、抗壞血酸、Tris（均為分析純），國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

UV-2000紫外可見分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司；DK-S22電熱恒溫水浴鍋，北京卓信偉業科技有限公司；R-3旋轉蒸發儀，瑞士步琦有限公司；Thermo Modulyo冷凍干燥機，賽默飛世爾（上海）儀器有限公司；FE20-FiveEasy pH計，梅特勒－托利多國際股份有限公司；FY50反壓高溫蒸煮鍋上海三中器械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蘿卜紅的制備

1）蘿卜紅的提取 取紅心蘿卜薄片40g，用pH 1.0的鹽酸水溶液按料液比1∶4提取1h。過濾收集濾液，濾渣按以上步驟二次提取，合并濾液［6-7］。

2）蘿卜紅樹脂純化［8］：取X-5樹脂20mL，預處理后裝柱，將提取液沿柱壁緩慢倒入，控制流速，至蘿卜紅吸附完全后用60℃蒸餾水沖洗柱子3遍，70%乙醇洗脫色素。洗脫液旋蒸濃縮去乙醇后冷凍干燥。

1.3.2 蘿卜紅含量的測定 采用pH示差法［1］，將色素凍干粉末稀釋至一定濃度（吸光度控制在0.2～0.8之間），分別調pH值至1.0和4.5并測量其在最大吸收峰處（512nm）和700nm處的吸光度，計算花青素的含量

式中：A為吸光度，且A＝（Amax－A700）pH1.0－（Amax－A700）pH4.5；V為稀釋后的色素體積，L；DF為稀釋倍數；Mr為Pel－3－glu的相對分子質量，433.2；ε為Pel－3－glu的消光系數，31 600；m為凍干粉末的質量，g。

1.3.3 蘿卜紅的穩定性研究

1）對自然光的穩定性 取20mL蘿卜紅樣液于具塞試管中，115℃高壓滅菌后于光照處放置，每5d測量一次吸光度，連續測量30d。

2）對紫外光的穩定性取20mL蘿卜紅樣液于試管中，置于60W紫外燈下0.5m處，每1h測量一次吸光度。

3）對溫度的穩定性 取20mL樣液于具塞試管中，通氮排空氣后封口，分別置于60℃、80℃和100℃水浴鍋中加熱1h、2h、3h和4h后測512 nm吸光度。

4）pH值對色素穩定性的影響 用檸檬酸配置pH值為2.0、3.0、5.0、7.0和9.0的蘿卜紅樣液，于100℃水浴鍋中加熱，每隔1h測量吸光度，折算損失率。

5）金屬離子對色素穩定性的影響 取20mL蘿卜紅樣液于具塞試管中，分別向試管中加入0.1 mol／L的金屬離子（Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Al3＋、Zn2＋、Mg2＋），調節pH值至3.0后于100℃下加熱，每隔1h測量色素吸光度。

1.3.4 蘿卜紅的抗氧化性研究

1）OH·清除能力的測定 分別向試管中加入1mL 9mmol／L FeSO4、1mL 9mmol／L的水楊酸－乙醇溶液和1mL樣品，再加入1mL 8.8 mmol／L的H2O2，放入37℃水浴中反應0.5h。以蒸餾水作參比，空白組以蒸餾水代替樣品，對照組以抗壞血酸代替樣品。在512nm處測定吸光度，計算清除率。

式中，A0、A1分別為空白與樣品的吸光度。

2）DPPH·清除能力的測定 配制濃度為250 μmol／L的DPPH·標準液（現用現配），0～4℃避光保存。將2mL不同濃度的樣品溶液與2mL DPPH·標準液混合，避光反應30min，于517nm處測定吸光度值；以蒸餾水代替樣品作為對照組；以無水乙醇代替DPPH·作為空白組，分別于517 nm處測定吸光度值，式中，Ac、A0和Ai分別為對照組、空白組和樣品組在517nm處的吸光度。

3）超氧陰離子自由基清除能力測定 取0.05 mol／L的Tris-HCI（pH 8.2）緩沖溶液4.5mL，置于25℃水浴中預熱20min，分別加1mL樣品和0.5 mL 25mmol／L的鄰苯三酚溶液，混勻后于25℃水浴中反應5min，再加8mol／L的HCl溶液1mL終止反應。以Tris-HCl緩沖溶液作為參照，空白組以純水代替樣品，對照組以抗壞血酸代替樣品。在425nm處測吸光度，按下列公式計算清除率：

式中，A0、A1分別為空白組和樣品組在425nm處的吸光度。

2 結果與討論

2.1 蘿卜紅含量的測定

分別對pH 1.0和4.5的色素進行全波段光譜掃描，如圖1所示，色素在512nm處有最大吸收峰，峰值分別為0.276和0.036，在700nm處的吸光度分別為0.005和0.003。已知凍干粉質量為0.1g，稀釋后的體積為100，稀釋倍數為50。帶入公式計算可得色素質量分數為16.3%。

圖1 pH1.0和ph4.5蘿卜紅光譜掃描

2.2 蘿卜紅的穩定性研究

2.2.1 對自然光的穩定性 自然光照下放置1個月后，色素吸光度如圖2所示，吸光度僅下降了5.5%，說明色素在自然光下的穩定性良好，在室溫下即可長期保持。

圖2 自然光對色素的影響

2.2.2 對紫外光的穩定性 在紫外燈下照射4h后，色素吸光度如圖3所示，吸光度下降了10.5%，說明紫外對色素有一點影響。

圖3 紫外光對色素的影響

2.2.3 對溫度的穩定性 如圖4所示，色素在60℃水浴鍋中基本穩定，幾乎不發生分解，80℃時開始緩慢分解，加熱4h，色素分解了9.3%，當溫度提升到100℃時，色素分解明顯加快，加熱4h，約一半色素被分解。

圖4 溫度對色素的影響

2.2.4 pH值對色素穩定性的影響 如圖5所示，當處于強酸環境（pH值為2.0和3.0）時，色素加熱3h分別分解了28.7%和43.5%，弱酸環境下（pH 5.0）色素分解明顯加快，中性和弱堿性環境下，色素加熱1h基本分解完全，說明色素在酸性環境下較穩定，且pH值越低越穩定，所以色素應在酸性環境下保存。

圖5 pH值對色素的影響

2.2.5 金屬離子對色素穩定性的影響 如圖6所示，不同的金屬離子對色素穩定性的影響差異顯著，Al3＋、Zn2＋、Cu2＋能使色素穩定性下降，從而促進色素的分解，其中Zn2＋、Cu2＋的促分解能力較明顯。

圖6 金屬離子對色素的影響

Fe3＋、Fe2＋能增加色素的穩定性，降低色素分解速率，加熱一段時間后色素溶液吸光度大幅度增加，推測應為鐵離子與色素發生絡合沉淀所致。含Mg2＋色素溶液的吸光度曲線與對照重合，說明Mg2＋對色素的穩定性沒有影響。

2.3 蘿卜紅的抗氧化性研究

2.3.1 羥自由基清除能力測定 如圖7所示。蘿卜紅清除羥基自由基達到50%的濃度（IC50）為0.13g／L，而抗壞血酸清除羥基自由基達到50%的濃度為0.25g／L，蘿卜紅清除羥基自由基的能力強于抗壞血酸，清除率顯著高于抗壞血酸。

圖7 不同濃度下蘿卜紅和抗壞血酸清除羥自由基的能力

2.3.2 DPPH·清除能力的測定 如圖8所示，蘿卜紅色素有較強的DPPH·清除能力，當色素濃度為25mg／L時，清除率達到81.4%，50%清除率的色素濃度為9mg／L，DPPH·50%清除率的抗壞血酸濃度為7mg／L，可見蘿卜紅的DPPH·清除能力低于抗壞血酸。

圖8 不同濃度下蘿卜紅和抗壞血酸清除DPPH自由基的能力

2.3.3 超氧陰離子自由基清除能力測定 如圖9所示，當濃度較低時，蘿卜紅清除自由基的能力強于抗壞血酸，隨著濃度的上升，其清除能力逐漸被抗壞血酸趕上，兩者的半自由基清除率（IC50）分別為0.25g／L和0.32g／L，可見兩者對超氧陰離子自由基清除能力相差不大。

圖9 不同濃度下蘿卜紅和抗壞血酸清除超氧陰離子自由基的能力

3 結論

蘿卜紅的穩定性受自然光照影響比較小，紫外光下分解亦非常緩慢，室內自然光下放置一個月和60W紫外光下照射4h損失量分別為5.5%和10.5%，穩定性明顯優于其他種類色素［9－10］。色素溶液易滋生細菌，瞬間滅菌技術能使色素更好地保存。蘿卜紅的熱穩定性良好，60℃下基本不分解，80℃下緩慢分解，當溫度增加到100℃時分解明顯加快。研究還發現，低pH值環境下蘿卜紅穩定性更好，且pH越低越穩定。金屬離子對色素的穩定性影響顯著，其中Fe2＋和Fe3＋有利于色素的穩定，但是在高溫下容易和色素產生絡合沉淀，Al3＋、Zn2＋、Cu2＋能使色素穩定性下降，從而促進色素的分解，Mg2＋對色素的影響則不明顯。花青素在體外抗氧化實驗中表現出相當強的還原力和清除自由基能力，并且隨著濃度的增加而增加。其對超氧陰離子、OH·和DPPH·自由基的半自由基清除率（IC50）分別為0.31g／L、0.13g／L和9 mg／L，總體抗氧化能力略強于抗壞血酸。

［1］ 張曉光.蘿卜紅色素的提取純化及制備技術研究［D］.蘇州：蘇州大學，2009.

［2］ 程 琤，劉 超，賀 煒，等.紫甘薯花青素的穩定性及抗氧化性研究［J］.營養學報，2011，33（03）：291－296.

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［4］ Norio S.Acylated cyanidin glycosides in the purplered flowers of bletilla striata［J］.Pergamon，1995，40（05）：1 523－1 529.

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［7］ 陳海華.紅心蘿卜色素提取工藝的研究［J］.中國調味品，2009，34（07）：113－115.

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［9］ 董 全，李洪軍，尚永彪，等.食用天然色素—蘿卜紅研究進展［J］.保鮮與加工，2004，4（06）：9－11.

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［責任編校：張 眾］

Stability and Antioxidant Activity of Radish Red Pigment

CHENG Wei，ZHOU Liang，WU Zheng－qi
（College of Food and Pharmaceuticals，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China）

Stability studies show that radish red pigment can remain stable under natural light and ultraviolet light.When it is below 80℃，pigment decomposed slowly.pigment decomposition accelerated significantly at 100℃.Loss rate reached 50%after 4hours’heating.Low pH is conducive to the stability of pigment and the capability of higher temperature.Metal ions are significant to the stability of pigment，among which Fe2＋and Fe3＋are conducive to the stability of pigment，but they are easy to produce complex precipitation with pigment；Zn2＋，Cu2＋，Al3＋decrease the pigment stability and promote the pigment decomposition；Mg2＋has no effect on pigment.Antioxidant activity studies indicate that pigment has a good ability to scavenge free radicals.Half scavenging of superoxide anion，OH·and DPPH·radical（IC50）are 0.31mg／mL，0.13mg／mL and 9μg／mL，the antioxidant capacity is slightly stronger than ascorbic acid.

red radish；radish red pigment；stability；Antioxidant

TS201.1

A

1003－4684（2014）02-0113-04

2014－03－09

程 威（1987－），男，湖北天門人，湖北工業大學碩士研究生，研究方向為食品加工學基礎

吳正奇（1966—），男，湖北工業大學教授，研究方向為蛋白質資源利用和食品加工新技術與新工藝