三種天然果蔬色素穩(wěn)定性研究

魏 俊，陳義倫，李 毓，時藝翡

(山東農業(yè)大學食品科學與工程學院，山東泰安 271018)

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三種天然果蔬色素穩(wěn)定性研究

魏 俊，陳義倫，李 毓，時藝翡

(山東農業(yè)大學食品科學與工程學院，山東泰安 271018)

以新鮮菠菜、橘皮、番茄為原料，采用溶劑萃取法提取葉綠素、橘黃素、番茄紅素，以吸光度為判斷指標，研究了溫度、光照、pH及金屬離子對3種天然色素穩(wěn)定性的影響。結果表明：橘皮色素穩(wěn)定性較好，較耐熱和耐光，pH穩(wěn)定性較好；葉綠素耐熱性和耐光性較差，酸性條件下較穩(wěn)定；番茄紅素穩(wěn)定性最差，有一定的耐熱性，不耐光，光照和紫外光下都易分解，不耐酸堿，酸性條件更不穩(wěn)定。3種色素抗Mg2+、Na+、Ca2+等3種金屬離子干擾能力較強，Cu2+、Fe3+對3種色素穩(wěn)定性影響較大。

葉綠素；橘黃素；番茄紅素；提取；穩(wěn)定性

天然著色劑多為植物色素，絕大部分來自植物組織，特別是水果和蔬菜。食品原料乃至食品添加劑的選擇趨向于天然、健康、具有生物活性的材料[1，2]。目前，制約天然色素發(fā)展的一個重要原因是天然色素的穩(wěn)定性差、天然色素化學活性大、對光和熱不穩(wěn)定[3]。

本文以新鮮菠菜、橘皮、番茄為原料，采用溶劑萃取法提取葉綠素、橘黃素、番茄紅素，研究了溫度、光照、pH及金屬離子對3種天然色素穩(wěn)定性的影響，以期為拓展3種天然色素在食品、化妝品等中的應用和原料利用提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 主要材料和試劑

主要材料：新鮮菠菜、新鮮橘子、新鮮番茄。

試劑：乙醇、無水硫酸鈉、乙酸乙酯、無水氯化鈉、鹽酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、硫酸鎂、三氯化鐵、硫酸銅、氯化鈣。

1.2 主要儀器設備

紫外分光光度計(T6新世紀)、超聲波儀器、數顯恒溫水浴鍋 HH-2、超凈工作臺(紫外光室)SW-CJ-IF、電子天平FA2104A、循環(huán)水式多用真空泵 SHB-III。

1.3 試驗方法

1.3.1 色素的提取

(1)葉綠素的提取[4]：稱取20 g新鮮菠菜，剪碎放入研缽中加入適量NaCl粉末進行研磨，邊研邊加40 mL95%的乙醇，研磨充分后進行抽濾，抽濾兩次(用20 mL酒精沖洗研缽及玻璃棒)，抽濾結束后加無水硫酸鈉，靜置0.5h。將上清液倒入錐形瓶中加150 mL乙醇，用分光光度計測定吸光值并計算葉綠素含量。

葉綠素含量=8.02*A645+20.02*A665

(1)

(2)橘黃素的提取[5-9]：用乙酸乙酯提取橘皮中的色素，m(橘皮)∶v(乙酸乙酯)=1∶2，按試驗所需用量確定橘皮和乙酸乙酯的量，將稱好的橘皮剪碎，放入錐形瓶中與乙酸乙酯按比例混合，用保鮮膜封口，超聲萃取20 min，功率為400 W抽濾，得到色素溶液，過濾除雜，用分光光度計測定吸光值(波長為535 nm)。

(3)番茄紅素的提取[10,11]：用乙酸乙酯提取番茄中的色素，m(番茄)∶v(乙酸乙酯)=1∶5，按試驗所需用量確定番茄和乙酸乙酯的量，將番茄洗凈后擦干水分，用榨汁機將番茄磨成漿，稱取所需的番茄漿與乙酸乙酯按比例混合，用保鮮膜封口超聲萃取20 min，功率為400 W，抽濾，得到色素溶液，過濾除雜，用分光光度計測定吸光值(波長為480 nm)。

1.3.2 穩(wěn)定性研究

(1)溫度對色素穩(wěn)定性影響：測色素溶液的初始值，記錄數據。每組取25mL色素溶液，共分3組，分別放在4℃下，室溫下和50℃下，30 min測1次吸光度，記錄數據。(2)光照對色素穩(wěn)定性影響：測色素溶液的初始值，記錄數據。每組取25 mL色素溶液，共3組，分別放在自然光下，避光條件下和紫外線燈下，每30 min測1次吸光度，記錄數據。(3)pH對色素穩(wěn)定性影響：測色素溶液的初始值，記錄數據。配置pH=3、6、7、8的緩沖液，取試管各加10 mL色素溶液，不同試管中加不同pH的緩沖液，每組加5 mL緩沖液，2組加去離子水作空白對照。30 min測1次吸光度，記錄數據。(4)金屬離子對色素溫度性影響：配置濃度為0.2 mL/L[CuSO4、FeCl3、Mg(NO3)2、CaCl2、NaCl]金屬鹽溶液，各加5 mL色素溶液于試管中，不同試管中加不同的金屬離子溶液1 mL，每個體積做2次平行，1 h后測吸光度。

1.3.3 數據處理 數據用SPSS Statistics 20軟件處理分析。

2 結果與分析

2.1 溫度對3種色素穩(wěn)定性的影響

2.1.1溫度對葉綠素穩(wěn)定性的影響 由圖1可以看出，葉綠素在不同溫度下吸光度的變化波動均較大，30 min后不同溫度下葉綠素含量隨時間增加均下降，而50℃時含量下降較其他溫度顯著，耐熱性較差。

圖1 不同溫度下葉綠素含量隨時間的變化曲線

2.1.2 溫度對橘黃素穩(wěn)定性的影響 由圖2可以看出，在各溫度條件下橘黃素吸光度無明顯波動，熱穩(wěn)定性較好。0℃條件下在0～30 min之間吸光度有所下降，可能是由于突然進入高溫環(huán)境色素分解導致的。

圖2 不同溫度下橘黃素吸光度隨時間的變化曲線

2.1.3 溫度對番茄紅素穩(wěn)定性的影響 由圖3中可以看出，50℃條件下處理后吸光度最低，番茄紅素受熱分解。番茄紅素在三種條件下，短時間內吸光度都有所下降，但是50℃時下降較其他溫度顯著，說明番茄紅素耐熱性較差，儲藏時應避免溫度過高。

圖3 不同溫度下番茄紅素吸光度隨時間的變化曲線

2.2 光照對3種色素穩(wěn)定性的影響

2.2.1 光照對葉綠素穩(wěn)定性的影響 由圖4可以看出，在不同光處理條件下，隨時間的延長，葉綠素吸光度總體呈現下降趨勢，耐光性較差，紫外線對色素影響較大，避光條件下色素的穩(wěn)定性較強。葉綠素適宜避光加工保存，或在深色容器中加工保存。

圖4 不同光照下葉綠素含量隨時間的變化曲線

2.2.2 光照對橘黃素穩(wěn)定性的影響 由圖5分析，橘黃素在避光下最穩(wěn)定，色素吸光度幾乎無變化，在室光和紫外光下橘黃素吸光度值略有變化，但變化不明顯，肉眼觀察橘皮色素溶液顏色無明顯變化。在不同光照條件下，橘黃素光穩(wěn)定性較好。

圖5 不同光照下橘黃素吸光度隨時間的變化曲線

2.2.3 光照對番茄紅素穩(wěn)定性的影響 由圖6中可以看出，番茄紅素對光十分敏感，在室內光和紫外光條件下處理后，色素溶液吸光度明顯下降，而番茄紅素在暗處的損失率較低，番茄紅素光穩(wěn)定性不良，尤其是燈光和紫外光下。

圖6 不同光照下番茄紅素吸光度隨時間的變化曲線

2.3 pH對3種色素穩(wěn)定性的影響

2.3.1 pH對葉綠素穩(wěn)定性的影響 由圖7分析，隨時間的延長不同pH下色素含量均呈現下降趨勢，在酸性條件下相對穩(wěn)定，堿性條件下葉綠素含量下降明顯，葉綠素堿性條件不穩(wěn)定。

圖7 不同pH下葉綠素含量隨時間的變化曲線

2.3.2 pH對橘黃素穩(wěn)定性的影響 由圖8分析，0～30 min可能由于色素分解吸光度降低。橘黃素在酸性和弱酸性條件下吸光度值較小，弱酸性條件下最小。橘黃素在堿性條件下吸光度值較大，后隨時間延長有上升趨勢。在試驗時觀察色素溶液在酸性條件下為黃色，顏色變化不大，但在在堿性條件下色素溶液顏色變深。說明橘黃素在酸性條件下較穩(wěn)定，在堿性條件下色素不太穩(wěn)定，可能是色素結構發(fā)生變化。

圖8 不同pH下橘黃素吸光度隨時間的變化曲線

2.3.3 pH對番茄紅素穩(wěn)定性的影響 由圖9中可以看出，在酸性和弱酸性條件下，番茄紅素吸光度隨時間下降，酸和堿均對番茄紅素有破壞作用，酸性條件下對維持番茄紅素的穩(wěn)定性更為不利，番茄紅素的耐酸性較差。堿性環(huán)境下番茄紅素溶液吸光度下降不大，番茄紅素在堿性條件下相對比在酸性條件穩(wěn)定。

圖9 不同pH下番茄紅素吸光度隨時間的變化曲線

2.4 金屬離子對三種色素穩(wěn)定性的影響

2.4.1 對葉綠素穩(wěn)定性的影響 由圖10可以看出，Mg2+、Na+、Ca2+加入色素溶液中后，吸光度無明顯變化。Cu2+、Fe3+加入后，吸光度明顯變大，原因可能是這些離子本身帶有顏色，或者可以與葉綠素反應形成更為穩(wěn)定的絡合物。葉綠素耐Cu2+、Fe3+的能力較差，葉綠素抗Mg2+、Na+、Ca2+這3種金屬離子的干擾能力較強。

圖10 不同金屬離子對葉綠素含量的影響

2.4.2 對橘黃素穩(wěn)定性的影響 由圖11看出，加入Cu2+、Fe3+后色素吸光度有上升、Fe3+對橘皮色素的影響較大，在試驗過程中，加入Fe3+后色素溶液顏色變淺，色素吸光度變大，可能是Fe3+與色素溶液中的物質反應生產沉淀物質。Mg2+、Na+、Ca2+對色素的穩(wěn)定性也有一定影響，使橘黃素吸光度下降，但與空白對照無明顯差異。橘黃素抗Mg2+、Na+、Ca2+的干擾能力較強。

圖11 不同金屬離子對橘黃素吸光度的影響

2.4.3 金對番茄紅素穩(wěn)定性的影響 由圖12可以看出，加入Mg2+、Na+、Ca2+后色素溶液吸光度有所下降，但變化不大，加入Cu2+、Fe3+后色素溶液吸光度明顯下降。Mg2+、Na+、Ca2+對番茄紅素穩(wěn)定性影響不大，Cu2+、Fe3+造成番茄紅素較大損失，影響其穩(wěn)定性。番茄紅素保存時避免接觸Cu2+和Fe3+。

圖12 不同金屬離子對番茄紅素吸光度的影響

3 結論與討論

試驗結果表明，光照、溫度、pH、金屬離子都能在一定程度上影響色素穩(wěn)定性，其中光照對菠菜色素和番茄紅素的穩(wěn)定性均有所影響；溫度對菠菜色素和番茄紅素的穩(wěn)定性影響較大；pH對3種色素穩(wěn)定性影響均較大；金屬離子對3種色素穩(wěn)定性也有一定影響，Cu2+、Fe3+對3種色素穩(wěn)定性影響較大。

3種色素相比，橘皮色素穩(wěn)定性較好，較耐熱和耐光，pH穩(wěn)定性較好；葉綠素耐熱性和耐光性差，酸性條件下較穩(wěn)定，與橘黃素相比，在紫外光和室內光下都易分解，但光照下色素的分解比番茄紅素少；3種色素中番茄紅素穩(wěn)定性最差，雖有一定的耐熱性，但比橘黃素和葉綠素耐熱性都差，不耐光，光照和紫外光下都易分解，不耐酸堿，酸性條件更不穩(wěn)定。3種色素抗Mg2+、Na+、Ca2+3種金屬離子干擾能力較強，Cu2+、Fe3+對3種色素穩(wěn)定性影響較大，貯存及應用應避免與Cu2+、Fe3+接觸。總體上，橘黃素穩(wěn)定性較好，有良好的耐光性、耐熱性和pH穩(wěn)定性，可應用于食品、化妝品等產品的范圍更廣。◇

[1]闞建全.食品化學[M].北京：中國農業(yè)大學出版社，2008.

[2]曹雁平.我國天然食用色素現狀研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(1)：80-81.

[3]鐘秋，謝建春，孫寶國.天然色素來源制備及應用[J].食品研究與開發(fā)，2008，29(2)：174-176.

[4]張志強，楊清香.三葉草中葉綠素提取方法的研究[J].中國食品添加劑，2008，5(88)：126.

[5]文赤夫，向小奇，劉旋，等.銀杏葉黃色素提取及穩(wěn)定性研究[J].食品科技，2010，31(8)：43-45.

[6]李佑稷，李智娟.橘皮黃色素提取工藝研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，28(11)：28-32.

[7]陳玉，鄭水養(yǎng)，陳進發(fā).橘皮色素的提取及穩(wěn)定性[J].食品研究與開發(fā)，2011，9：253-256.

[8]劉強.橘皮色素超聲波提取及特性研究[D].長春：吉林大學，2010.

[9]李云燕，宋光森.超聲波協助提取板栗殼色素的研究[J].食品科技，2003，28(8)：57-58，65.

[10]歐陽玉祝，石愛華，陳小東，等.花椒油的超聲提取及成分分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(3)：133-135.

[11]成堅，曾慶孝.番茄紅色的性質及生理功能研究進展[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，1999，26(2)：75-79.

(責任編輯 李燕妮)

Stability of Three Kinds of Natural Pigments

WEI Jun，CHEN Yi-lun，LI Yu，SHI Yi-fei(College of Food Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Taian 271018，China)

Using absorbance as the judgement index, the factors including temperature，light，pH and metal ions on the stability of three kinds of natural pigments，which extracted from spinach，orange peel and tomato by solvent extraction，Results showed that the orange pigment had good stability in a strong heat，light and pH resistance，chlorophyll was weak in light and heat resistance，it had good stability in acidic conditions，the lycopene had worst stability，which was stable to heat，but the light and pH have significantly affect to its stability，that was easy to break down on light and ultraviolet light and especially unstable in acidic conditions.Na+，Mg2+，Ca2+were less effect on the stability of three kinds of pigments，but Cu3+，Fe3+have significantly affect to their stability.

chlorophyll；orange pigment；lycopene；extraction；stability

魏俊(1993— )，女，學士，研究方向：食品科學。

陳義倫(1966— )，男，博士，教授，博士生導師，研究方向：果蔬加工技術。