無患子花色素理化性質研究

, ,, ,,,*

(1.浙江樹人大學生物與環境工程學院，浙江杭州 310015; 2.杭州民生藥業有限公司質檢中心，浙江杭州 311199;3.瑞安市人民醫院制劑室，浙江瑞安 325200)

無患子花色素理化性質研究

錢天元1,孫亭1,李成平1,葉露2,單海峰3,饒桂維1,*

(1.浙江樹人大學生物與環境工程學院，浙江杭州 310015; 2.杭州民生藥業有限公司質檢中心，浙江杭州 311199;3.瑞安市人民醫院制劑室，浙江瑞安 325200)

以無患子花為原料,提取無患子花色素并研究了其理化性質。實驗結果證明水對無患子花色素的提取能力最強,在253 nm處存在最大吸收峰;無患子花色素適合中性溶液保存;光照會促進無患子花色素的分解;無患子花色素在60 ℃溫度下具有較好的穩定性;K+、Ca2+的存在對無患子花色素的穩定性有較大影響;食品添加劑中葡萄糖、蔗糖和維生素C(VC)會破壞無患子花色素的穩定性;此外,無患子花色素具有一定抗氧化還原的能力。這一結果可為以無患子花為原料的食品開發提供有益提示和理論基礎。

無患子花,理化性質,色素

無患子又名黃目樹、鬼見愁,原產中國長江流域以南各地以及中南半島各地、印度和日本[1]。其果皮含有皂素,可代肥皂,木材可做箱板和木梳等[2-4]。根、嫩枝葉、種子:苦、微辛,寒。清熱祛痰,消積殺蟲,具有極高的應用價值,因其種子藥用廣泛而越來越受人們關注[5-6]。同時,其果皮是一種天然的非離子型表面活性劑,有優秀的起泡性和洗滌能力,其中皂苷的含量可達42.73%可以替代傳統的石化產品原料的洗滌劑。可以預見,無患子可以成為一種新型經濟林樹種。但對無患子花的研究較少。本實驗研究了無患子花色素的最佳提取工藝及其理化性質,并初步探討了無患子花色素的抗氧化性及還原性。隨著人民生活水平的提高,對自然、健康的食品的追求,采用天然色素替代人工色素已成為食品工業的發展趨勢,而尋找來源方便、成本低,無毒的天然色素是當前的研究熱點。無患子作為園林綠化樹,在我國廣泛種植,其花期短而集中,有利于收集,材料成本低、來源廣泛,但目前都作為園林廢棄物,未得到合理使用。本實驗則是首次對無患子花進行全面的理化性質研究,以期為無患子花的綜合利用提供依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

無患子花 產地為杭州,在40 ℃和8 h條件下烘箱烘干,粉碎過篩網。

葡萄糖、檸檬酸和維生素C為食品級試劑;Zn2+、K+、Na+、Ca2+和Ni3+標準溶液(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院);乙醇、甲醇、正丁醇、石油醚和丙酮均為分析純。

DGG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司;KQ-300GVDV型三頻恒溫數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;DF-101B集熱式磁力加熱攪拌器 金壇市國旺實驗儀器廠;GL-20G-Ⅱ臺式高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠;UPWS超純水器 杭州永潔達凈化科技有限公司;L65紫外可見分光光度計 上海精科。

1.2實驗方法

1.2.1 無患子花的最大吸收波長選擇 精確稱取5.000 g無患子花粉碎物,先以超純水為提取溶劑,按固液比1∶15 (g∶mL)于室溫下對無患子花粉末中的有效成分進行提取[7-10]。4 h后將提取液離心分離(10000 r/min)10 min,取上清液于10000 r/min下再次高速離心10 min。再取上清液在紫外可見分光光度計下進行紫外吸收波長掃描,掃描波長范圍為200～600 nm。讀取不同溶劑提取物的最大吸收波長和最大吸收峰值。選擇峰值最大者為無患子花粉末的最佳提取溶劑。

1.2.2 無患子花的提取溶劑選擇 分別采用乙醇、甲醇、石油醚、正丁醇和丙酮各100 mL為提取溶劑,并將提取液于其最大吸收波長處進行吸光度值測定并比較。

1.2.3 無患子花色素的理化性質

1.2.3.1 無患子花色素的酸堿穩定性研究 用pH2～pH8的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液和pH9.1～pH10.8的碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液配制不同的無患子花粉末水提取物溶液,并將提取液于其最大吸收波長處進行吸光度值測定,以判斷不同pH環境對于無患子花色素穩定性的影響[11-12]。

1.2.3.2 無患子花色素的光穩定性研究 取無患子花粉末水提取物溶液,分別在最佳pH情況下,采取避光及室內光和室外光條件下進行保存[7]。按時間1、2、4 d分別測定其吸收值。

1.2.3.3 無患子花色素的熱穩定性研究 最佳pH條件下,于不同溫度下加熱1～3 h,冷卻至室溫,對無患子花粉末水提取物溶液稀釋100倍后測定其紫外吸收值[13-15]。

1.2.3.4 不同金屬離子的影響 取條件相同的無患子花粉末水提取物,最佳pH條件下,分別加入1 mL 0.01 mol/L的Zn2+、K+、Na+、Ca2+和Ni3+標準溶液,待溶液體系穩定后,于最大紫外吸收波長處,測定紫外吸收值[16-17]。

1.2.3.5 食品添加劑的影響 取無患子花粉末水提取物,分別添加0.05%的VC、檸檬酸、酒石酸、20%的蔗糖和葡萄糖各1 mL,調節pH至最佳條件,待體系反應穩定后,于1、8、24 h時段測定其吸光度并記錄[18-19]。

1.2.3.6 抗氧化性研究 過氧化氫氧化實驗：取無患子花粉末水提取物,分別添加0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的過氧化氫。待體系反應穩定后,測定其吸光度[20-21]。

DPPH·清除率測定:取4 mL無患子花粉末水提取物溶液,加入4 mL濃度為0.0002 mol/L的DPPH·溶液,搖勻,室溫下避光反應30 min,以無水乙醇作對照,于517 nm波長處測定吸光A。對照組以無水乙醇代替DPPH·溶液,與待測液混合,于517 nm波長處測定吸光度B,空白組以上述DPPH·溶液與無水乙醇混合后于517 nm波長處的吸光度C[22-25]。按下式計算清除。

式(1)

式(1)中:A為樣品組吸光度;B為對照組吸光度;C為空白組吸光度。

羥基自由基清除率測定:取2 mL無患子花粉末水提取物溶液,置于10 mL離心管中,分別加入1 mL 9 mmol/L的硫酸亞鐵溶液,2 mL 9 mmol/L的水楊酸-乙醇溶液,混勻,加入1 mL 0.01%的過氧化氫溶液,于510 nm處測定吸光度A。對照組以超純水代替過氧化氫溶液,于510 nm處測定吸光度B,空白組以超純水代替待測液,于510 nm處測定吸光度C[26]。按下式計算清除率。

式(2)

超氧陰離子清除率的測定:采用鄰苯三酚自氧化法,取5 mL 50 mmol/L磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉溶液(pH8),置于25 ℃水浴中保溫20 min,加入2 mL無患子花粉末水提取物溶液,再加入1 mL 5 mmol/L的鄰苯三酚溶液,混勻,25 ℃水浴中反應5 min,最后加入1 mL 10 mol/L鹽酸終止反應,在320 nm處測定吸光度,對照組以超純水代替鄰苯三酚溶液,空白組以蒸餾水代替待測液[26]。按下式計算清除率。

式(3)

1.3數據處理

本文所有實驗進行三次平行實驗,數據值為平均值,數據分析采用Excel2003軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1無患子花的最大吸收波長選擇

使用超純水作為提取溶劑對無患子花的有效成分進行提取,然后進行紫外分光光度計全波長掃描尋找有效點見圖1。

圖1 無患子花水提取液全波長掃描Fig.1 Full wavelength scanning of extracst of flower of Sapindus mukurossi by water

表2 無患子花在不同pH條件下的顯色結果Table 2 Color rendering results of flower of Sapindus mukurossiin different pH value

由圖1可知,無患子花水提取溶液在253 nm處存在極高的吸收值。

2.2無患子花的提取溶劑選擇

結果表明:無患子花色素易溶于水、醇類等極性溶劑,難溶于正丁醇、石油醚等非極性溶劑,不溶于丙酮。無患子花有機溶液提取物液體在紫外區253 nm都具有非常強烈的吸收值。在253 nm處,不同溶劑的吸光度見表1。不同濃度乙醇對無患子花色素的提取實驗見圖2,由圖2可見,純水溶液對于無患子花色素的提取能力最大,可能是由于無患子花色素是具有強極性的,根據相似相溶的原理,在水和乙醇中的溶解性更強,故選擇水為提取試劑。

表1 不同有機溶劑無患子花色素提取液在253 nm處的吸光度Table 1 The absorbance of different solvents in the extracst of flower of Sapindus mukurossi in 253 nm

圖2 不同濃度乙醇無患子花色素提取液在253 nm處的吸光度Fig.2 The absorbance of flower of Sapindus mukurossi extracts from different ethanol concentrations at 253 nm

2.3理化性質分析

2.3.1 不同pH溶液中的顯色情況 不同pH對無患子花色素的紫外-可見光吸收的影響見表2。

實驗發現當pH<6時,無患子花溶液顏色透明,呈淺黃色,當pH≥6時,顏色由淺黃色向淡黃色變深,變色較明顯。當pH>9時溶液呈現深黃色,變色明顯,且無法測出紫外吸收波長,可能是受到pH影響無患子花色素在強堿性條件下被分解所以吸收值無法檢測到。

2.3.2 光穩定性 在pH為中性時,無患子花水提取物的吸光度隨存放時間的延長而逐漸下降,下降幅度較明顯。說明無患子花水提取物成分不穩定。在室內光照或室外光照條件下,無患子花水提取物的吸光度值比避光條件下降低的快。說明光對無患子花色素分解有催化作用。

圖3 光照對無患子花水提取液的穩定影響Fig.3 Effect of light on stability of flower of Sapindus mukurossiin water solution

2.3.3 溫度的影響 在pH為中性條件下,當溫度達到70 ℃以上時,溶液顏色并無明顯變化,仍為淡黃色,但是吸光度值出現了明顯變化見圖4,說明高溫不利于無患子花水提取物的穩定。

圖4 溫度對無患子花水提取液的穩定影響Fig.4 Effect of temperature on the stability of flower of Sapindus mukurossiin water solution

圖5 不同金屬離子對無患子花水提取液的穩定影響Fig.5 Effect of different metal ions on the stability of flower of Sapindus mukurossi water solution

2.3.4 金屬離子的影響 金屬離子對無患子花提取物穩定性的影響如圖5所示。加入Na+,Zn2+后對無患子花色素影響很小,色素溶液仍呈現淡黃色。不過加入K+和Ni3+后,色素溶液都出現了變化,吸光度值明顯隨時間呈下降趨勢。另加入Ca2+后短時間內顏色褪去且最后測得吸光度值下降明顯。因此加入無患子花色素的物品應避免與Ca2+接觸,減少與K+和Ni3+接觸。

2.3.5 不同食品添加劑的影響 由于添加物自身極性和酸堿性等的影響,使這些添加物加入后溶質的吸收峰的波長、強度發生了十分明顯的變化。添加VC后,在靜置的24 h內,溶液紫外吸收值基本保持不變,具有較好的穩定性。但添加葡萄糖和蔗糖,色素直接分解殘存少量。在添加酒石酸和檸檬酸后,色素吸光度隨時間減少。

圖6 不同食品添加劑對無患子花水提取液的穩定影響Fig.6 Effect of different food additives on the stability of flower of Sapindus mukurossi water solution

2.3.6 抗氧化能力的實驗 由圖7看出不管過氧化氫的濃度大小,無患子花色素的吸光度均明顯下降。說明無患子花水提取液的耐氧化性比較差。

圖7 不同濃度過氧化氫對無患子花水提取液的影響Fig.7 Effect of different concentrations of hydrogen peroxide to flower of Sapindus mukurossi water solution

如圖8所示,無患子花水提取溶液對于DPPH和羥基自由基具有一定的清除能力,但對于超氧陰離子的清除能力較差。

圖8 無患子花水提取液對DPPH,羥基自由基,超氧陰離子清除能力Fig.8 Flower of Sapindus mukurossi watersolution on DPPH,hydroxyl radical,superoxide anion scavenging ability

3 結論

通過不同溶劑對無患子花中的色素進行提取,發現無患子花色素易溶于極性溶劑,難溶于非極性溶劑。其中,對于無患子花色素的提取能力最大的溶劑是水。

無患子花色素在253 nm處存在極高的吸收值。在酸性條件下為淺黃色,隨著pH增加顏色加深。在堿性條件下顏色變為深黃但無紫外吸收,說明堿性環境中無患子花色素穩定性比不上酸性條件。但提取液pH不能過低,當pH≤6時,吸光度下降。通過實驗pH為6～8時提取較為適宜。且在pH為7時,溶液提取效果好及提取液穩定性好。

無患子花色素其成分穩定性較差。光照超過1 d吸光度有明顯下降;透光時,常溫下無患子花色素具有較好的熱穩定性。pH為中性的無患子花提取液在30～60 ℃放置，隨著時間的延長，其穩定性有所下降，但整體變化不大，但在70、80 ℃放置，隨著時間的延長，其穩定性迅速下降。無患子花對金屬Ca2+非常敏感,對K+、Ni3+較敏感,應避免與這些金屬離子接觸。

通過不同濃度的過氧化氫溶液的添加以及無患子花提取液對DPPH·,超氧陰離子,羥基自由基的清除,綜合比較發現無患子花色素的抗氧化能力一般,應避免與強氧化物接觸,存放應注意防氧化。

[1]中國植物志編輯委員會.中國植物志:47卷[M].北京:科學出版社,1998.

[2]馬麗珍.無患子皂苷提取工藝的優化[J].日用化學工業,2015,45(3):149-151.

[3]楊鶴群,韓春蕊,趙丹青,等.無患子皂素的表面活性及復配增效性能[J].化工進展,2015,34(12):4343-4347.

[4]金秋,奚立民,張昕欣,等.無患子皂苷的抗菌活性研究[J].科技通報,2014,30(3):35-38.

[5]王秋成,陳奇,馬駿,等.無患子果皮提取物清洗礦物油污的可行性研究[J].浙江工業大學學報,2015,43(3):241-245.

[6]周露,謝文申,羅雁婕.川滇無患子提取物用于農藥的生物活性研究[J].植物保護,2010,36(5):162-164.

[7]王曉晴,王榆元,鐘敏,等.康仙花色素的提取及其理化性質的研究[J].林產化學與工業,2013,33(4):62-65.

[8]周幸知,曹婷婷,吳嘉璽.天然色素的研究進展概述[J].農技服務,2015,32(9):10-13.

[9]石翠芳,孫智達,謝筆鈞.沙棗果肉原花青素的提取、純化及抗氧化性能的研究[J].農業工程學報,2006,22(3):159-161.

[10]張曉玲,楊橋,吳文惠,等.食品黑色素毛細管電泳分析新方法的建立[J].食品科學,2008,29(6):372-375.

[11]易建華,朱振寶,董文賓.核桃蛋白酶解產物抗氧化性的研究[J].食品工業科技,2007,28(4):84-87.

[12]唐紅楓,穆婷,張雨婷,等.玫瑰色素的提取工藝優化及其應用[J].中國調味品,2011,36(12):111-117.

[13]李進,祝長青,原惠,等.黑果枸杞色素最優提取工藝條件研究[J].新疆師范大學學報:自然科學版,2005,24(1):62-69.

[14]吳帥,王成忠,吳秋.大孔樹脂純化毛梾色素的研究[J].中國調味品,2016,41(9):135-140.

[15]李進,蘇小紅,原惠,等.小蠟色素穩定性研究[J].食品科學,2008,29(9):106-110.

[16]白立敏,辛秀蘭,江波,等. 樹莓紅色素的提取及穩定性研究[J].食品工業科技,2007,28(12):179-195.

[17]孫茜,張雨婷,穆婷,等.玫瑰色素提取工藝條件優化研究[J].化學與生物工程,2011,28(8):11-13.

[18]崔福順,金清,李鉉軍,等.興安杜鵑花色素提取及理化性質研究[J].食品與機械,2011,27(4):61-64.

[19]海妮·巴音達,阿不都拉·阿巴斯.響應面實驗優化紫薯皮色素提取工藝及其穩定性分析[J].食品科學,2016,37(1):56-61.

[20]南海娟,莫海珍,顏振敏,等.槲樹葉黃酮的抗氧化特性研究[J].中國食品添加劑,2013,(2):1006-2513.

[21]蔣益花,蔣新龍,蔡成崗,等.草酸輔色黑米花色苷熱降解及抗氧化特性研究[J].中國糧油學報,2015,30(7):91-96.

[22]王雅,李家寅,趙春萌,等. 沙棗黃酮提取工藝、抗氧化及抑菌活性研究[J].食品工業科技,2013,34(4):273-276.

[23]謝宇奇,莫春鳳,奚文權. 楓香樹葉黑色素粗產品清除DPPH自由基活性研究[J].糧油食品科技,2016,24(5):83-86.

[24]鄭立輝,王鵬君,李偉,等.白芷精油成分分析及清除DPPH自由基活性[J].食品科技,2014,35(15):180-184.

[25]姚文紅,李飛陽,王娟. 女貞花總黃酮提取及清除DPPH自由基作用的研究[J].食品研究與開發,2016,37(14):42-45.

[26]鄭朝華,陳建秋.西洋參總黃酮的提取及其對羥基自由基清除的作用[J].安徽農業科學,2012,40(32):15903-15904.

StudyonthephysicochemicalpropertiesofpigmentfromflowerofSapindusmukurossi

QIANTian-yuan1,SUNTing1,LICheng-ping1,YELu2,SHANHai-feng3,RAOGui-wei1,*

(1.College of Biology and Environmental Engineering,ZhejiangShuren University,Hangzhou,310015,China;2.Hang Zhou Minsheng Pharmaceutical Co.,Ltd,Hangzhou,311199,China;3.Department of Pharmacy,The People’s Hospital of Ruian,Ruian,325200,China)

With the flower ofSapindusmukurossias raw material,the extraction conditions and physicochemical properties of flower pigments were studied. Experimental results proved that water had a strong ability of extracting effective. The pigment of flower got the maximum absorption peak in 253 nm. Experiment showed that the pigment was more stable under neutral conditions and light can promote the decomposition of the pigment and below 60 ℃ also good for storage. K+and Ca2+had great influences on color and stability of the pigment. Glucose,sucrose and vitamin C(VC)could damage the stability of the pigment. The extraction from the flower ofSapindusmukurossishowes a certain antioxidant activity.All the results will provide theoretical basis for the food development based on the pigment from the flower ofSapindusmukurossi.

flower ofSapindusmukurossi;physicochemical properties;pigment

2017-01-13

錢天元(1996-)，男，本科，研究方向：食品檢測，E-mail:52247328@qq.com。

*通訊作者:饒桂維(1979-)，男，碩士，實驗師，研究方向：食品檢測,E-mail:xiankelaifeng@163.com。

浙江省教育廳研究項目(Y201432429);浙江樹人大學中青年學術團隊資助項目(20154503)。

TS255.1

:B

:1002-0306(2017)17-0212-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.040