蘋果酸酰化對黑果枸杞花青素穩(wěn)定性改善的研究

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(1.青海大學農(nóng)牧學院,青海西寧 810016;2.青海大學省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點實驗室,青海西寧 810016)

蘋果酸酰化對黑果枸杞花青素穩(wěn)定性改善的研究

古明輝1,陳虎1,李希羽1,高慶超1,王樹林1，2，*

(1.青海大學農(nóng)牧學院,青海西寧 810016;2.青海大學省部共建三江源生態(tài)與高原農(nóng)牧業(yè)國家重點實驗室,青海西寧 810016)

由于黑枸杞花青素的穩(wěn)定性較差,在食品及藥品中的應用受到限制。為了提高其穩(wěn)定性,對黑枸杞花青素進行蘋果酸酰基化改性。酰化后在pH3.5體系下以90 ℃水浴下酰化花青素提高保留率為指標，通過單因素實驗探討蘋果酸與花青素的質量比、攪拌時間和反應溫度對酰化效果的影響,采用正交實驗優(yōu)化酰化反應工藝條件,并用紫外可見和傅里葉紅外吸收光譜法驗證。研究了酰基化花青素的光、熱穩(wěn)定性,同時建立并驗證酰基化花青素熱降解動力學模型。結果表明,當黑枸杞花青素與蘋果酸的質量比為1∶3.5,攪拌5 h,反應溫度50 ℃時,花青素的酰化提高保留率可達26.39%,與非酰化花青素相比,光穩(wěn)定性增加17%。未酰化花青素預測模型:t=(lnρ0-lnρ1)/(0.3765exp(-742.7/T));酰化花青素預測模型:t=(lnρ0-lnρ1)/(0.2640exp(-685.8/T))。在80 ℃條件下應用熱降解模型分別預測未酰化和酰化黑果枸杞花青素的半衰期,其結果分別為15.09和18.32 h,測定其保留率分別為53.2%和48.7%,接近初始值的一半,熱降解動力學模型有效。實驗表明蘋果酸酰化花青素方法切實可行,產(chǎn)物酰化花青素的穩(wěn)定性得到提升。

酰基化,黒果枸杞花青素,蘋果酸,穩(wěn)定性

野生黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr)主要分布在青海、西藏、新疆、寧夏、甘肅等省,是一種具有極大開發(fā)潛力的野生漿果資源[1-3]。隨著人們對黑枸杞保健及食用價值的認可,人工種植黑枸杞的面積急劇增加,黑枸杞產(chǎn)量逐漸增加,急需后續(xù)深加工處理。黑果枸杞食用部位為干燥的果實,果實中含有大量花青素[4]。花青素(Anthocyanidin)屬多酚類黃酮化合物,是一類在天然植物中廣泛存在的天然水溶性色素。目前已知的花青素有20種左右,且大多以糖苷的結構形式存在,很少以游離形式存在[5-7]。

黑果枸杞花青素因有酚羥基具有很高的活性,是重要的天然抗氧化物質。同時,它具有吸收有害放射性物質、保護器官免受輻射損傷的作用[8-9]。花青素分子基團因天然缺電子性而具有高活性,但同時對溫度和光照變化敏感,阻礙在食品藥品行業(yè)中的應用。

為了使天然提取的花青素更穩(wěn)定,拓展其應用范圍,人們采用不同的方法對其性質進行改進,如:加鰲合劑、抗氧化劑、輔色劑、微膠囊包埋以及化學改性修飾等方法[10-12]。黑果枸杞花青素的酰基化能使有機酸與糖鏈相連,形成“三明治”構型,有效地提高其穩(wěn)定性[13-15]。我國學者盧曉蕊等從紅心蘿卜中提取得到花青素,用丁二酸酐進行了酰化處理得到酰化花青素,并依據(jù)酰化前后得到的花青素紅外光譜進行對比分析,討論了酰基化的修飾位置[16];李路寧等用沒食子酸對藍莓花青素進行酰基化處理并證明其抗氧化性得到了明顯提高[17]。目前,應用化學手段合成酰化黑果枸杞花青素卻鮮有報道。本實驗利用蘋果酸對黑枸杞花青素進行酰基化改性,采用單因素和正交實驗探討影響酰基化反應的因素及其酰化反應工藝,并研究酰基化黑果枸杞花青素的穩(wěn)定性,解決黑果枸杞系列產(chǎn)品開發(fā)中花青素不穩(wěn)定的技術難題,這對進一步開發(fā)利用黑果枸杞花青素具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑果枸杞花青素(粗品,W≥20.0%) 青海康元藥用資源開發(fā)有限公司;蘋果酸(AR,W≥99.5%) 西隴化工股份有限公司;無水吡啶(AR,W≥99.5%) 上海中秦化學試劑有限公司;溴化鉀(AR,W≥99.5%) 天津市北辰方正試劑廠;鹽酸(36.0～38.0%)及氯化鉀(AR,W≥99.5%) 上海之臻化工有限公司;氫氧化鈉(AR,W≥96.0%) 天津博迪化工有限公司。

UV-2600紫外-可見光分光光度計 日本島津公司;BIO-BAD EXAL-IBURFTS 3000型紅外光譜儀 北京中西遠大有限公司;RE2000A型旋轉蒸發(fā)儀 鄭州艾特儀器設備有限公司;101-0AB型電熱鼓風干燥箱 天津泰斯特儀器有限公司;FD-1C-50型真空冷凍干燥機 上海比朗儀器有限公司;FA2004電子分析天平 上海析域儀器設備有限公司;PHS-3C型酸度計 上海雷磁儀器廠;HH-6型電熱恒溫水浴鍋 上海比朗儀器有限公司;98-2型磁力攪拌器 上海錦賦實驗儀器設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 改性黑果枸杞花青素的制備 準確稱取175 mg蘋果酸、5 mL吡啶和50 mg花青素粗品溶于40 mL乙醇(50%)溶液,50 ℃下磁力攪拌器攪拌反應4.5 h,反應結束后用旋轉蒸發(fā)器50 ℃減壓除去吡啶和乙醇,真空冷凍干燥制得酰化花青素[17]。酰化后在pH3.5體系下，以90 ℃水浴下酰化花青素提高保留率為指標說明其酰化效果。

1.2.2 黑果枸杞花青素保留率的測定

1.2.2.1 色素最大吸收波長的確定 用紫外-可見光分光光度計,在200～700 nm內對黑果枸杞色素和改性枸杞花青素進行光譜掃描,每種花青素測定3次,確定改性和未改性黑枸杞色素的最大吸收波長。

1.2.2.2 保存率的測定 采用pH示差法測定花青素的含量[18],并通過含量比計算提高保留率。

Y=ρ1/ρ0×100

式(1)

式中:Y:花青素的保留率(%);ρ1:已被處理物質的花青素含量(nmol/g);ρ0:未被處理物質的花青素含量(nmol/g)。

提高保留率(%)=Y1-Y0

式(2)

式中:Y1:酰化花青素的保留率(%);Y0:未酰化花青素的保留率(%)。

1.2.3 單因素實驗

1.2.3.1 花青素與蘋果酸質量比對改性效果的影響 分別取100、175、250、325 mg四組蘋果酸,將蘋果酸和50 mg花青素粗品、5 mL吡啶溶于40 mL乙醇(50%)溶液,50 ℃反應4.5 h,反應結束后用旋轉蒸發(fā)器減壓除去吡啶和乙醇,真空干燥制得酰化花青素。酰化花青素溶于80 mL蒸餾水中在90 ℃下加熱3、5、7 h,用pH示差法測定花青素含量,計算保留率,并與未酰化花青素作對照計算提高保留率,確定最佳質量比。

1.2.3.2 酰化反應溫度對改性效果的影響 在確定蘋果酸添加量的基礎上,保持吡啶、花青素粗品及乙醇(50%)量不變,分別在30、40、50、60 ℃下反應4.5 h,測定花青素含量,同上計算提高保留率值,確定最佳反應溫度。

1.2.3.3 不同攪拌時間對改性效果影響 在確定蘋果酸添加量及酰化反應溫度的基礎上,將蘋果酸、5 mL吡啶和40 mg花青素粗品溶于40 mL乙醇(50%),在固定溫度下分別攪拌3.5、4.5、5.5、6.5 h,測定花青素含量,同上計算提高保留率值作圖,確定最佳反應時間。

1.2.4 酰化反應正交實驗設計 為確定改性反應的最佳條件,在單因素實驗的基礎上以花青素90 ℃加熱3 h的保留率為指標,選取花青素與蘋果酸質量比(A)、反應溫度(B)、攪拌時間(C)為實驗因素,保留1列空列,設計L9(34)正交實驗,實驗因素水平表見表1。方案中實驗重復3次,保持pH(3.5)、溶液體積(50 mL)不變。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Table of factors and levels of orthogonal

1.2.5 改性黑果枸杞的光譜驗證

1.2.5.1 紫外-可見光色譜掃描 將反應液稀釋40倍在200～700 nm范圍內用紫外-可見分光光度計掃描吸收色譜,根據(jù)色譜中吸收峰的差異判斷改性結果。

1.2.5.2 改性黑果枸杞花青素結構紅外光譜表征 準確稱取2 mg未改性的和改性的黑果枸杞花青素,用KBr進行壓片處理,然后用傅里葉紅外光譜儀在4000～400 cm-1的范圍內進行紅外吸收光譜掃描。

1.2.6 優(yōu)化條件下穩(wěn)定性測定

1.2.6.1 酰化花青素與未酰化花青素的熱穩(wěn)定性比較 將已稀釋的黑枸杞花青素及其酰化產(chǎn)物各取一份,分別溶于50 mL蒸餾水中,放入45、60、75、90 ℃的水浴鍋中,加熱3、5、7 h時,用pH示差法測定花青素含量,計算其提高保留率值。

1.2.6.2 酰化花青素與未酰化花青素的光穩(wěn)定性比較 將已稀釋的枸杞花青素及其酰化產(chǎn)物各取一份,分別溶于50 mL蒸餾水并密封保存,在采光良好處自然光光照。在10、15、20 d時,用pH示差法測定花青素含量,計算保留率。

1.2.7 黑果枸杞花青素的熱降解動力學研究 食品中絕大多數(shù)組成成分在貯藏加工過程中都會受到各種因素的影響而降解,這些成分發(fā)生降解反應的動力學模型基本上符合零級或一級動力學反應模型[19-21]。根據(jù)Arrhenius方程[20-24]計算黑果枸杞花青素熱降解反應的速率常數(shù)k及活化能Ea,推出熱降解動力學模型。最后通過半衰期tl/2進行模型驗證。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理 各處理均設3次重復,并計算平均值,以SPSS 13.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 不同花青素與蘋果酸質量比對改性效果的影響 不同的花青素與蘋果酸質量比對改性黑枸杞花青素保留率的影響見圖1。

圖1 不同花青素與蘋果酸質量比對黑枸杞花青素保留率的影響Fig.1 Effect of different mass ratio of anthocyanins to malic acid on retention ratios of anthocyanins

由圖1可看出,當花青素與蘋果酸質量比由1∶2增加到1∶3.5時,改性花青素保留率提高值逐漸增加,這是因為隨著蘋果酸含量的增加,有更多的花青素被蘋果酸改性。當繼續(xù)增大花青素與蘋果酸質量比時,花青素保留率提高值逐漸降低,這可能是因為過多的蘋果酸對改性花青素“三明治”構型具有一定的破壞作用,不利于花青素的改性[15]。花青素與蘋果酸最優(yōu)質量比為1∶3.5,保留率提高20.0%左右。

2.1.2 反應溫度對改性效果影響 不同反應溫度對改性黑枸杞花青素保留率的影響實驗結果見圖2。

圖2 不同反應溫度對花青素保留率的影響Fig.2 Effect of different reaction temperature on retention ratios of anthocyanins

由圖2可知,隨著反應溫度的上升,酰化花青素提高保留率先增高后降低,在50 ℃的時候達到峰值。這可能是因為升高溫度有利于花青素分子中的共軛體系破壞,游離的花青素單體更利于酰化改性。但超過50 ℃時提高保留率下降,可能由于花青素極易氧化分解,使酰化效果降低,同時可能高溫下分子熱運動加劇,相互碰撞劇烈,不利于改性。

2.1.3 攪拌時間對改性效果的影響 攪拌時間對酰化花青素保留率的影響實驗結果見圖3。

圖3 攪拌時間對反應影響Fig.3 Effect of different stirring time

由圖3可知,在酰化反應中,隨著攪拌處理時間的延長,花青素提高保留率先增高后降低,在4.5 h的時候達到峰值。這可能是因為一定的反應時間水分子通過氫鍵與酰基形成穩(wěn)定的絡合物,有利于花青素改性反應的充分進行,但是熱處理時間太長氫鍵受到一定破壞使酰化效果降低[28-29]。

由圖1～圖3可知,在三個單因素的實驗中均選取了90 ℃加熱3、5、7 h進行穩(wěn)定性實驗,均為加熱3 h保留率的提高值最高,因此正交實驗選取90 ℃加熱3 h保留率為指標,有利于優(yōu)化實驗結果的比較。

2.2 酰化反應工藝的正交實驗結果

酰化反應條件篩選的正交實驗結果見表2。

表2 正交實驗設計及結果分析Table 2 Orthogonal design and results

通過表2可以看出,影響花青素酰化的因素依次為:反應時間>反應溫度>花青素與蘋果酸質量比。正交實驗花青素保留率提高率最高的實驗組為A2B2C3(實驗5)。極差分析得到的最佳工藝組合為A2B3C3,根據(jù)單因素實驗結果可知溫度過高,反應時間過長,酰化效果降低,實際生產(chǎn)中過高溫度及較長反應時間會增加生產(chǎn)成本,增加生產(chǎn)操作的難度,綜合考慮,選取A2B2C3為適宜的工藝組合,按此工藝條件進行酰化改性驗證實驗,多次重復實驗得到提高保留率與正交實驗結果吻合。因此適宜的酰化工藝為花青素與蘋果酸比例為1∶3.5,在50 ℃攪拌5 h。

正交實驗方差分析結果見表3。由表3可以看出,花青素與蘋果酸比例、反應溫度及時間3個因素對花青素的保留率均有顯著影響(p<0.01)。

表3 正交實驗結果方差分析和顯著性檢驗Table 3 Analysis of variance and significance test for the experimental results of orthogonal design

注:**表示在0.01水平上差異顯著,*表示在0.05水平上差異顯著。

2.3 酰基化反應結果的光譜驗證

2.3.1 黑果枸杞花青素的紫外可見光圖譜 黑果枸杞花青素(A)和改性枸杞花青素(B)的紫外可見光掃描圖譜見圖4。

圖4 黑果枸杞花青素(A)和改性枸杞花青素(B)的紫外掃描圖譜Fig.4 UV-scanning illustrative plates of Lycium Ruthenicum anthocyanins(A)and modification Lycium Ruthenicum anthocyanins(B)

用紫外-可見光分光光度計在200～700 nm范圍內掃描黑果枸杞花青素及改性黑果枸杞花青素溶液,觀察在290～330 nm處是否出現(xiàn)吸收峰,如果出現(xiàn)吸收峰則證明花青素含有酰基[25]。由圖1可見,未酰化黑果枸杞花青素在310 nm有吸收峰,酰化黑果枸杞花青素在309 nm有吸收峰,兩者在290～330 nm范圍均有吸收峰說明黑果枸杞花青素本身具有一定程度的酰基化,兩者290～330 nm范圍吸收峰位置有差別說明兩種花青素分子酰基化程度有差異,改性黑枸杞花青素吸光值增高說明蘋果酸改性之后花青素的酰化度更高。改性花青素在256 nm處亦有顯著吸收峰,說明花青素的結構發(fā)生了變化,這說明采用蘋果酸改性實現(xiàn)了黑枸杞花青素的酰基化。

2.3.2 黑果枸杞花青素的紅外光譜 黑果枸杞花青素和改性枸杞花青素的紅外光掃描圖譜見圖5。

圖5 黑果枸杞花青素和改性黑果枸杞花青素的紅外掃描圖譜Fig.5 FT-IR spectrum of Lycium Ruthenicum anthocyanins and modification Lycium Ruthenicum anthocyanins

與未改性黑果枸杞花青素相比較,改性黑果枸杞花青素紅外光譜圖中有3個區(qū)域的吸收峰出現(xiàn)較明顯的位置及強弱變化。第一個是在3500～3300 cm-1的范圍內,未改性黑果枸杞花青素和改性黑果枸杞花青素出現(xiàn)締合羥基吸收峰的波數(shù)分別為3336.44、3403.01 cm-1,改性后黑果枸花青素羥基伸縮振動吸收峰明顯增強;第二個區(qū)域是1700～1600 cm-1范圍內,該區(qū)域內改性黑果枸杞花青素與未改性黑果枸杞花青素峰值相比較,有明顯波動增強,未改性黑果枸杞花青素和改性黑果枸杞花青素出現(xiàn)羰基振動峰的波數(shù)分別為1696.16、1714.11 cm-1,其在1714.11 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰可能是羧酸的二締合體。第三個區(qū)域是1278.22～1074.28 cm-1的C-O的特征振動區(qū)域,改性黑果枸杞花青素出現(xiàn)了5個吸收峰,而未改性黑果枸杞花青素只有4個吸收峰,其中1239.66 cm-1處的吸收峰為新增吸收峰,是由鄰近C-O的偶合效應造成的,說明黑果枸杞花青素改性后引入了C-O。由此可說明黑果枸杞花青素改性后引入了蘋果酸殘基。關于相似峰與前人的研究報道一致[26-27]。

2.4 酰化花青素穩(wěn)定性研究

2.4.1 酰化花青素熱穩(wěn)定性實驗結果 酰化花青素的熱穩(wěn)定性實驗結果見圖6。

圖6 優(yōu)化條件下酰化花青素與未酰化花青素的熱穩(wěn)定性Fig.6 The thermal stability of acylated anthocyanin and non-acylated anthocyanin under optimized conditions

由圖6可以看出,隨著溫度的上升酰化黑果枸杞花青素提高保留率逐漸增加,溫度越高提高效果越明顯。在pH3.5體系下,酰化的花青素溶液經(jīng)過45、60、75、90 ℃熱降解花青素的保留率分別平均提高4.5%、8.3%、14.1%、24.5%。以上結果表明,以蘋果酸改性黑果枸杞花青素可以有效的提高花青素的熱穩(wěn)定性。

2.4.2 優(yōu)化條件下酰化花青素與未酰化花青素的光穩(wěn)定性比較 酰化花青素與未酰化花青素的光穩(wěn)定性比較結果如圖7所示。

圖7 優(yōu)化條件下酰化花青素與未酰化花青素的光穩(wěn)定性Fig.7 The light stability of acylated anthocyanin and non-acylated anthocyanin under optimized conditions

由圖7可以看出,在相同的光照條件下,酰化黑果枸杞花青素溶液樣品的花青素保留率明顯高于未酰化對照樣品。在pH3.5體系下,與未酰化花青素相比,在室外自然光照射下經(jīng)過10、15、20 d的照射,酰化花青素溶液中花青素的保留率分別提高15.21%、17.37%、17.30%。以上結果表明,以蘋果酸改性黑果枸杞花青素可以有效的提高花青素的光穩(wěn)定性。

2.5 黑果枸杞花青素熱降解動力學

2.5.1 反應級數(shù)(n)確定 以花青素含量保留率對數(shù)的負值-ln(ρt/ρ0)為縱坐標(ρ0為開始加熱時黑果枸杞花青素的含量,ρt為經(jīng)過時間t后黑果枸杞花青素的含量)對加熱時間t作圖。為了排除因傳熱引起的誤差,分別以45、60、75、90 ℃ 條件下花青素水浴3.0 h的含量為起始值,結果如圖8、圖9所示。分別進行線性回歸,得回歸方程和決定系數(shù),可知-ln(ρt/ρ0)和t成明顯線性關系,未改性黑果枸杞花青素在45、60、75、90 ℃條件下決定系數(shù)R2分別為0.9680、0.998、0.9600和0.9911;酰化黑果枸杞花青素在45、60、75、90 ℃條件下決定系數(shù)R2分別為0.9716、0.9875、0.9975和0.9873。由公式lnρ1=-k×t+lnρ0可知其反應級數(shù)均為1,即黑果枸杞花青素的熱降解符合一級反應模型。

圖8 未酰化花青素不同溫度下加熱時間對-ln(ρt/ρ0)的擬合方程Fig.8 Fitting equation of heating time on-ln(ρt/ρ0) at different temperatures of non-acylated anthocyanins

圖9 酰化花青素不同溫度下加熱時間對-ln(ρt/ρ0)的擬合方程Fig.9 Fitting equation of heating time on-ln(ρt/ρ0)at different temperatures of acylated anthocyanins

2.5.2 黑果枸杞花青素熱降解動力學參數(shù)的確定 由公式lnρ1=-k×t+lnρ0及圖8、圖9可知,其所得直線的斜率即為該溫度時的熱降解反應常數(shù)k。由公式k=k0exp(-Ea/RT)可得,根據(jù)不同溫度時的k值,以lnk對1/T作線性回歸。由直線的斜率-Ea/R和截距l(xiāng)nk0,即可求出活化能Ea和方程常數(shù)k0,具體參數(shù)如表4、表5所示。

表4 未酰化花青素熱降解動力學參數(shù)Table 4 Kinetic parameters of non-acylated anthocyanin thermal degradation

表5 酰化黑果枸杞花青素熱降解動力學參數(shù)Table 5 Kinetic parameters of acylated anthocyanin thermal degradation

2.5.3 黑果枸杞花青素熱處理過程中含量變化的預測模型 根據(jù)黑果枸杞花青素在加熱過程中含量的變化,由公式lnρ1=-kt+lnρ0、k=k0exp(-Ea/RT)可得:

lnρ1-lnρ0=-k×t=-k0exp(-Ea/RT)×t

式(1)

則:t=(lnρ0-lnρ1)/(k0×exp(-Ea/RT))

式(2)

將未酰化黑果枸杞花青素活化能Ea=6.17 kJ/mol、反應常數(shù)k0=3.765×10-1;酰化黑果枸杞花青素活化能Ea=5.70 kJ/mol、反應常數(shù)k0=2.640×10-1、R=8.314 J/(mol·K)帶入可得:

未酰化花青素熱降解的預測模型:t=(lnρ0-lnρ1)/(0.3765exp(-742.7/T))

酰化花青素熱降解的預測模型:t=(lnρ0-lnρ1)/(0.2640×exp(-685.8/T))

2.5.4 動力學模型的驗證 在80 ℃條件下應用熱降解動力學模型分別預測未酰化黑果枸杞花青素和酰化黑果枸杞花青素的半衰期,結果為15.09、18.32 h。分別將定量的未酰化黑果枸杞花青素溶液和酰化黑果枸杞花青素溶液在80 ℃水浴加熱,在第15 h和第18.5 h測定其花青素保留率為53.2%、48.7%,接近初始值的一半,表明熱降解動力學模型和真實觀測結果符合較好,即熱降解動力學模型有效。

3 結論

以蘋果酸為酰化劑,吡啶為催化劑,在酸性條件下酰化黑果枸杞花青素。采用正交實驗,確定酰化黑果枸杞花青素的最佳工藝是花青素與蘋果酸質量比為1∶3.5,50 ℃攪拌5 h。相同的加熱及光照降解條件下,與非酰化黑果枸杞花青素相比,光穩(wěn)定性增加17%。在pH3.5體系下,酰化的花青素溶液經(jīng)過45、60、75、90 ℃熱降解花青素的提高保留率分別為4.5%、8.3%、14.1%、24.5%。未酰化花青素和酰化花青素熱降解的預測模型分別為:t=(lnρ0-lnρ1)/(0.3765×exp(-742.7/T));t=(lnρ0-lnρ1)/(0.2640×exp(-685.8/T))。本研究提供了一種黑果枸杞花青素改性方法,可以顯著地提高其穩(wěn)定性,不僅為黑果枸杞產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化提供共性技術,也為富含難溶性或敏感性生物活性物質的高端產(chǎn)品研究開發(fā)提供新思路及方法,在食品工業(yè)中具有較好的應用前景。

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StudyofimprovementonstabilityofanthocyaninmodifiedbymalicacidacylationfromLyciumruthenicum

GUMing-hui1,CHENHu1,LIXi-yu1,GAOQing-chao1,WANGShu-lin1,2,*

(1.Agriculture and Animal Husbandry College of Qinghai University,Xining 810016,China;2.State Key Laboratory of Plateau Ecology and Agriculture,Qinghai University,Xining 810016,China)

Due to the poor stability of natural anthocyanins fromlyciumruthenicum,its application in the food and medical industry is limited. In order to improve its stability,the anthocyanins oflyciumruthenicum were modified by malic acid. In the pH3.5 system,improving retention rate of acylated anthocyanin under 90 ℃ water bath was as the effect of indicators. The single factor experiment designs were used in order to investigate the effect of mass ratio of malic acid to anthocyanins,the stirring time and reaction temperature on acylation. The orthogonal experiment was used to optimize the acylation reaction conditions,and the results of acylation were proved by FT-IR spectrum and ultraviolet absorption spectroscopy. The photochemical and thermal stability of acylated anthocyanins were studied. Finally,the kinetic model of thermal degradation about the anthocyanin was constructed and verified. The optimization reaction conditions were gotten as follows. It is showed that the ratio of malic acid to anthocyanins was 1∶3.5,and stirring time was 5 h under 50 ℃. The retention rate oflyciumruthenicum anthocyanin was increased by 26.39%. The light stability of acylated anthocyanins was increased by 17% comparing to anthocyanins. Prediction model of thermal degradation is t=(lnρ0-lnρ1)/(0.3765exp(-742.7/T))for anthocyanins. Prediction model of thermal degradation of acylated anthocyanin is t=(lnρ0-lnρ1)/(0.2640exp(-685.8/T)). The half-lives of anthocyanin and acylated anthocyanin were 15.09 and 18.32 h,respectively,predicted by thermal degradation kinetics model at 80 ℃. The retention rates of anthocyanins were 53.2% and 48.7%,respectively,close to the half of prediction value predicted thermal degradation kinetics model. Experiments show that acylation by malic acid is practicable for improving stability of anthocyanin fromlyciumruthenicum.

acylation;lyciumruthenicum anthocyanins;malic acid;stability

2017-05-02

古明輝(1994-)，男，本科，研究方向：功能性食品，E-mail：904469878@qq.com。

*通訊作者:王樹林(1970-)，男，博士，教授，研究方向：青藏高原特色食品資源開發(fā),E-mail：wangsl1970@163.com。

TS255.1

A

1002-0306(2017)23-0058-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.013