輔色劑提高石榴花色素穩定性研究*

左光德,張錦元,羅 琴,李江麗,謝啟明

(1.德宏師范高等專科學校，云南 芒市 678400；2.云南省海外投資有限公司，云南 昆明 650501；3.楚雄師范學院化學與生命科學學院，云南 楚雄 675000)

石榴花，為石榴屬植物落葉灌木或小喬木石榴的花，常為紅色，顏色鮮艷。石榴花在云南彝族地區傳統上就有食用石榴花的習俗，民間還用于治療鼻阻、吐血、外傷出血、白帶過多及中耳炎。因此，石榴花用于食用天然色素的開發，是安全和有價值的。

隨著時代的進步，生活條件的提高，色素作為添加劑用于改善食品的色度，已經在食品加工領域得到廣泛利用[1]。人們為了改善食品的感觀，致力于獲取各種色素。雖然人工合成色素價格便宜、穩定、無味，但近年來，由于人工合成色素所帶來的安全問題引起人們對色素安全性的重視。為了解決由合成色素所帶來的安全問題，人們把注意力轉向了優質的天然色素的開發[2]。

很多天然色素雖然安全，但由于穩定性不好等因素，限制了其進一步的開發利用。石榴花紅色素屬于天然紅色素[3]。研究表明石榴花色素色澤不穩定，而影響石榴花穩定性的因素較多。而天然色素的穩定性是關系到其應用的重要屬性，石榴花色素穩定性的不足，影響了石榴花紅色素的開發利用[4―7]。

輔色技術及輔色劑有天然色素中的應用，是解決天然色素穩定性不足的有效途徑，目前對石榴花色素進行輔色的研究尚無文獻報道。我們以石榴花作為原料，用溶劑法對石榴花紅色素提取，用幾種輔色劑對其進行輔色研究，并用正交試驗法對輔色劑及輔色條件進行優化篩選。

1.材料與試劑

1.1儀器

Alpha_1502紫外可見分光光度計(上海譜元儀器有限公司)；HH-S2恒溫水浴鍋(江蘇環保儀器廠)；UV2401-PC紫外-可見分光光度計(日本島津)；CP224C電子天平(奧豪斯儀器有限公司)。

1.2試劑

無水乙醇、95%乙醇、丁二酸、草酸、檸檬酸、抗壞血酸、硼酸、乳酸、NaOH，以上試劑均為分析純。

1.3 試樣及處理

本實驗所用的試樣石榴花采自楚雄師范學院雁塔校區花園，新鮮的石榴花用水清洗后陰干備用。

2.實驗方法

2.1石榴花色素的提取工藝

陰干的石榴花→磨碎→在pH=1，95%乙醇中傾泡8個小時→過濾→石榴花色素原液[8―9]。

2.2石榴花色素的分子光譜

取一定量的石榴花色素溶液用蒸餾水稀釋3倍，用蒸餾水做參比，在紫外分光光度計400―800nm波長范圍內掃描，記錄最大吸收波長[9]。

2.3石榴花色素的輔色與輔色劑的影響

2.3.1不同種類的輔色劑對石榴花色素穩定性的影響

配制pH=2的石榴花色素溶液分別裝于7支比色管中，在6支比色管中分別加入濃度為3%的輔色劑(丁二酸；草酸；檸檬酸；乳酸；抗壞血酸；硼酸)[10]至刻度線另一支用蒸餾水定容到刻度線,分別置于40℃的水浴鍋中恒溫加熱1小時后取出，在最大波長處下測試液的吸光度值，并與不加輔色劑的石榴花色素液做對比記錄數據[11]。

2.3.2相同輔色劑的濃度對石榴花色素穩定性的影響

于15支比色管中分別加入pH=2的石榴花色素溶液再分別加入濃度為0%～4%輔色劑(檸檬酸，草酸，丁二酸)至刻度線，分別置于40℃水浴鍋加熱1小時后取出，在最大波長處測定試液的吸光度值分別記錄數據[11]。

2.3.3輔色與輔色劑種類對石榴花色素熱穩定性的影響

向pH=2的石榴花色素溶液，分別加入濃度為3%的三種輔色劑(草酸，檸檬酸，丁二酸)至刻度線,再分別置于30℃，60℃,90℃的水浴鍋中連續加熱3小時，每隔半小時測最大波長處的吸光度值，與不加輔色劑的石榴花色素做對比，并記錄數據[12]。

2.4正交實驗對輔色劑篩選及輔色條件優化

從單因素實驗的基礎得知因素草酸的濃度，溫度，pH值與石榴花色素作用最明顯，在色素的實際應用中都會碰到這幾個條件，故用草酸的濃度，溫度，pH值做正交試驗，設計實驗L27(3)[13]，因素及水平設計如下表1。

表1 正交實驗因素表

3.結果與討論

3.1確定石榴花色素在可見光區域的最大吸收波長

波長范圍在400―800nm內掃描石榴花色素溶液圖譜如圖1所示。

圖1 石榴花色素400―800nm波長掃描圖譜

由圖1所示，538nm 是pH=2的石榴花色素在波長范圍400―800nm內的最大吸收波長。在研究中，對石榴花色素吸光度的測定均在538nm進行。

3.2種類不同的輔色劑與石榴花色素穩定性之間的關系

用六種輔色劑與石榴花色素作用，考察石榴花色素穩定性與種類不同的輔色劑之間的關系，結果如表2。

表2 種類不同的輔色劑與石榴花色素穩定性的關系

從以上實驗數據可以看出，在石榴花色素液中加入丁二酸，草酸，檸檬酸，吸光度值均大于參照組，證明它們可能與石榴花色素中的成分作用增強了其穩定性；抗壞血酸與石榴花色素作用效果不明顯，相反硼酸和乳酸則會導致吸光度值降低[14]。因此，丁二酸，草酸，檸檬酸就是最佳的石榴花色素的輔色劑，后續的實驗就選擇它們做輔色劑。

3.3濃度不同的輔色劑與石榴花色素穩定性之間的關系

濃度不同的輔色劑與石榴花色素穩定性之間的關系見表3

表3 濃度不同的輔色劑與石榴花色素穩定性之間的關系

從上述實驗結果可以看出，隨著輔色劑濃度從0%～4%的遞增，色素的吸光度值也依次增大，即濃度越高吸光度越強，其中草酸效果最明顯。

3.4石榴花色素熱穩定性受是否添加輔色劑及輔色劑種類的影響

考察了不同溫度下輔色劑與石榴花色素熱穩定性之間的關系，結果見表4―6.

表4 不同溫度下輔色的吸光度值表

由表4的實驗數據來看，一方面吸光度值從0―3h均是逐漸減小的，隨著溫度的升高減小的幅度也變大，另一方面，相同的溫度時間條件下，添加輔色劑的石榴花色素吸光度值顯著高于沒加輔色劑的對照組。可見輔色劑的加入可增強石榴花色素的熱穩定性，其中草酸與石榴花色素作用最明顯大大提高了石榴花色素的穩定性，色素含量的保留值較高，丁二酸稍差[11]。

3.5正交試驗結果

由于pH值，溫度，輔色劑(草酸)濃度對石榴花色素穩定性影響最突出，所以選擇酸度，溫度，輔色劑(草酸)濃度做正交試驗，結果如表7。

表5 正交實驗結果表

從正交結果可知，石榴花色素穩定性受pH值的影響最大，受溫度及輔色劑濃度影響均小于前者，即影響程度C>B>A，最佳組合A3B1C1，所以為很好的提高石榴花色素的穩定性要選擇草酸濃度為4%,溫度30℃，pH=1。

4.結論

(1)在石榴花色素液中加入丁二酸，草酸，檸檬酸，吸光度值均大于參照組，證明它們可能與石榴花色素中的成分作用增強了其穩定性；抗壞血酸與石榴花色素作用效果不明顯，相反硼酸和乳酸則會導致吸光度值降低。

(2)隨著輔色劑濃度從0%―4%的遞增，色素的吸光度值也依次增大，即濃度越高吸光度越強，其中草酸效果最明顯。

(3)隨著溫度的升高吸光度值減小的幅度也變大，添加了輔色劑后，相同的溫度時間條件下，添加輔色劑的石榴花色素吸光度值顯著高于沒加輔色劑的對照組，可見輔色劑的加入可增強石榴花色素的熱穩定性，其中草酸與石榴花色素作用最明顯大大提高了石榴花色素的穩定性，色素含量的保留值較高，丁二酸稍差。

(4)通過實驗找到了提高石榴花色素穩定性的最佳組合即草酸濃度為4%,溫度30℃，pH=1， 有利于確保石榴花在加工過程能夠保持良好的穩定性。