烏飯葉色素的穩定性研究

王 芳，張慶慶，趙森妙，呂文珍，王鳳麟

（浙江師范大學化學與生命科學學院，浙江 金華321004）

烏飯樹（Vaccinium bracteatum Thunb.），又名南燭，為杜鵑花科越橘屬的常綠或落葉灌木，是一種藥食同源植物，主要分布在長江流域以南山區地帶，野生資源豐富[1-2]。研究表明，烏飯葉中除含有豐富的糖、維生素、果膠、多酚類物質外，還含有大量的微量元素以及氨基酸[3-4]，具有輕身養顏、黑發明目、延緩衰老、改善血液微循環、抑菌抗癌、抗氧化等保健作用和藥用價值[5-8]。

江浙、福建一帶多以烏飯樹嫩葉浸漬染米制作烏飯，因其為天然物質，人們可放心食用。因此，烏飯樹又是一種不可多得的天然色素提取原料[9]。目前，天然色素的開發利用仍存在許多問題，如提取難度大，提取效率不高，以及在加工和保存過程中不穩定，易受環境pH、溫度、光照、還原劑、氧化劑、食品添加劑和金屬離子等因素的影響[10-11]。因此，通過單因素試驗設計研究不同的提取條件（光照、溫度、pH、金屬離子、甜味劑、氧化劑和還原劑）對烏飯樹葉片色素穩定性的影響，旨在為烏飯葉色素保存和加工等方面提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 供試材料 供試的新鮮烏飯樹葉于2013年5月中旬購自金華農貿市場，將新鮮烏飯樹葉自然陰干，粉碎后冷藏備用，試驗于2013年下半年進行。氫氧化鈉、鹽酸、氯化鉀、氯化鈉、三氯化鋁、亞硫酸鈉、30%H2O2等實驗所用試劑均為國產分析純。

1.1.2 主要儀器 UV-1000 紫外可見分光光度計（上海天美科學儀器有限公司）；BT224S 型電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；SC-5A 型超級恒溫槽（寧波海曙億恒儀器有限公司）；DHG-9140A 型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；RE-52 AAB 型旋轉蒸發器（溫州奧利生物醫學儀器廠）；冷凍干燥機（北京博醫實驗儀器有限公司）；FE20 型pH 計（梅特勒·托利多儀器有限公司）；智能生化培養箱（寧波海曙賽福實驗儀器廠）。

1.2 試驗方法

1.2.1 烏飯葉色素的溶解性與光譜特性 稱取1.0 g 烏飯葉干粉，分別加入等體積的蒸餾水、0.5%鹽酸-75%乙醇、75%乙醇、0.5%檸檬酸，混勻后于室溫避光浸提1 h，過濾離心，取上清液用提取溶劑定容至100 mL，在200～800 nm 的波段內掃描[12]，確定最大吸收波長以及最佳提取溶劑。

1.2.2 烏飯葉色素穩定性研究 （1）光照對色素穩定性的影響：用蒸餾水將9.0 mL 色素提取液稀釋至180 mL，分別取兩份烏飯葉色素溶液各30.0 mL，并將其分別置于自然光和黑暗條件下，每隔24 h 測其A312，觀察并記錄變化趨勢。（2）溫度對色素穩定性的影響：取5.0 mL色素提取液用蒸餾水稀釋至100 mL，避光置于不同溫度[室溫（25～30℃）、40℃、60℃、80℃、100℃]的恒溫水浴鍋中加熱處理，每隔2 h 取樣冷卻至室溫測其A312。（3）pH 對色素穩定性的影響：取9.0 mL 色素提取液分別加入到pH 值為1、3、5、7、9、11、13 的200.0 mL 溶液中（用0.1 mol/L HCl 和0.1 mol/L NaOH 配置），混勻，在室溫下避光放置，每隔24 h 測其A312，并觀察顏色變化。（4）金屬離子對色素穩定性的影響：分別配制濃度為0.005、0.010、0.050、0.100 mol/L 的 Na+、Ca2+、Fe3+、K+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe2+金屬離子溶液，吸取各種金屬離子溶液200.0 mL，添加9.0 mL 烏飯葉色素提取液，充分混勻，室溫下避光放置，每隔24 h 測其A312，并觀察變化趨勢。（5）氧化劑與還原劑對色素穩定性的影響：分別配制0.01%、0.05%、0.10%、0.20%的H2O2和0.01、0.05、0.10、0.20 mg/mL 的Na2SO3溶液各200 mL，添加9.0 mL 色素提取液中，充分混勻，室溫下避光放置，每隔24 h 測其A312，觀察變化趨勢。（6）甜味劑對色素穩定性的影響：分別配制濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的葡萄糖、蔗糖、果糖溶液各200.0 mL，添加9.0 mL 色素提取液中，充分混勻，室溫下避光放置，每隔24 h 測其A312，觀察變化趨勢。以上每個處理均重復3 次，最終結果取3 次數據的平均值。

2 結果與分析

2.1 烏飯葉色素的溶解性與光譜特性

烏飯葉色素的溶解性試驗結果顯示，烏飯葉色素易溶于水、乙醇等極性溶劑。由圖1 可知，4種溶劑提取得到的烏飯葉色素提取液均在312 nm 處有最大吸收峰，且蒸餾水提取液的A312大于其它溶劑。因此，選擇蒸餾水作為烏飯葉色素的提取溶劑，具體操作：稱取10.0 g烏飯葉干粉，加入500.0 mL 蒸餾水，常溫浸提1.0 h，抽濾，取濾液，即烏飯葉色素提取液，用于色素穩定性研究，色素定量波長為312 nm。

圖1 不同溶劑中的烏飯葉色素掃描吸收光譜

2.2 光照、溫度和pH 對色素穩定性的影響

由圖2A 可知，隨著時間的延長，光照和避光條件下的色素溶液在312 nm 處的吸光值均有所下降；光照條件下，放置0 和96 h 時，烏飯葉色素的A312分別為1.176和1.440，兩者無顯著性差異，這說明光照對色素穩定性影響不大。從圖2B 中可以看出，烏飯葉色素對溫度不敏感，即使在100℃的高溫下保存4 h，其A312為1.497，與保存0 h 時的吸光度值無顯著差異，且在處理過程中，色素溶液的顏色沒有發生明顯變化，這表明該色素熱穩定性較好，能很好地適應加工和儲存過程中的溫度變化。從圖2C 中可以看出，在不同的pH 值環境下，烏飯葉色素同樣表現出較好的穩定性。放置96 h 時，pH 值為1、7、13 的處理，烏飯葉色素的A312分別為1.227、1.151、1.268，均與放置0 h 的吸光度無顯著差異，說明烏飯葉色素在pH 值1～13 的環境下均較穩定。

圖2 光照、溫度和pH 對烏飯葉色素穩定性的影響

2.3 金屬離子對色素穩定性的影響

由圖3 可知，在整個測定范圍內，與對照組（蒸餾水）相比，K+、Na+、Al3+和Ca2+四種金屬離子的存在對烏飯葉色素溶液的吸光值并沒有顯著變化，保存96 h 后，其吸光值均大于對照組，這說明K+、Na+、Al3+和Ca2+四種離子對烏飯葉色素有一定的保護作用。而添加Cu2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+的處理，烏飯葉色素溶液均產生明顯黃褐色沉淀，并且表現出離子濃度越高沉淀越多的趨勢，這說明烏飯葉色素對這四種金屬離子較敏感，加工貯存時應注意避免與其接觸。

圖3 金屬離子對烏飯葉色素穩定性的影響

2.4 氧化劑與還原劑對色素穩定性的影響

如圖4A 所示，低濃度的氧化劑（0.01%～0.05%的H2O2）對烏飯葉色素溶液沒有明顯的影響，但當氧化劑濃度增大到0.10%～0.20%時，烏飯葉色素溶液的吸光值明顯下降，顯著低于對照組；經0.20%的H2O2溶液處理96 h 后，烏飯葉色素的吸光值比處理0 h 的下降了82.1%，其下降幅度遠大于對照組（34.7%）。如圖4B 所示，添加還原劑Na2SO3對烏飯葉色素溶液的吸光值無明顯影響，反而表現出一定的護色效果。這可能與烏飯葉色素中含有豐富的多酚類物質有關[13]。

圖4 氧化劑、還原劑對烏飯葉色素穩定性的影響

2.5 甜味劑對色素穩定性的影響

從圖5 中可以看出，相較對照組，加入不同質量分數的葡萄糖、果糖后，烏飯葉色素溶液的吸光值降幅變小，其穩定性有所增強。當蔗糖質量分數為0.5%～1.5%時，色素溶液吸光值下降趨勢相對平緩，而蔗糖濃度為2.0%時，放置96 h 后，烏飯葉色素溶液的吸光值由1.516下降至0.711，降幅較大。由此可知，隨著保存時間的延長，在一定范圍內，蔗糖質量分數越大，烏飯葉色素的吸光值越小。這說明烏飯葉色素對高濃度的蔗糖較敏感， 使用時應注意。

圖5 甜味劑對烏飯葉色素穩定性的影響

3 結論

烏飯葉色素的溶解性與光譜特性試驗結果表明，該色素易溶于水、乙醇等極性溶劑；經紫外-可見光譜測定可知，該色素在312 nm 處有最大吸收峰。烏飯葉色素穩定性試驗結果表明，該色素有良好的光穩定性和熱穩定性，適應的pH 使用范圍較廣；K+、Na+、Al3+、Ca2+四種金屬離子對烏飯葉色素穩定性影響不大，還表現出一定的護色效果，而Fe3+、Mg2+、Cu2+和Fe2+四種金屬離子可使色素沉淀變色，使用時應注意避開；Na2SO3和低濃度H2O2與色素共存時無不良影響，而高濃度H2O2對色素影響較大；葡萄糖、果糖和低濃度蔗糖對烏飯葉色素影響較小，高濃度蔗糖不利于色素保存。

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