稠李屬果實色素理化性質研究

王振宇，任 健，張 寧，郝秀梅

(1. 東北林業大學林學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2. 哈爾濱工業大學食品科學與工程學院，黑龍江 哈爾濱 150090)

稠李屬果實色素理化性質研究

王振宇1,2，任 健1，張 寧1，郝秀梅1

(1. 東北林業大學林學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2. 哈爾濱工業大學食品科學與工程學院，黑龍江 哈爾濱 150090)

研究紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素的光譜特性和理化性質，結果表明，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素對光、熱有較好的耐受性，對pH值、氧化劑、還原劑較為敏感。相對而言，紫葉稠李小果色素的耐光、耐熱和耐氧化還原能力強于紫葉稠李大果和稠李果色素；而稠李果色素耐氧化還原能力強于紫葉稠李大果色素，但耐光能力不如紫葉稠李大果色素。除Fe2+、Fe3+、Cu2+外，其余金屬離子對3種色素均無不良影響。食品添加劑中檸檬酸對3種色素有增色作用，抗壞血酸和苯甲酸鈉有減色作用，蔗糖和葡萄糖對3種色素無明顯影響。

紫葉稠李；稠李；色素；理化性質

色素可以分為天然色素和人工合成色素。人工合成色素大多屬于偶氮類型化合物，其中有些在人體內可代謝生成β-萘胺和α-氨基-萘酚，對人體有很大毒副作用[1]。因此，不少合成色素在各國允許使用的程度被大大限制，尤其是在食品、醫藥和化妝品行業中，越來越多的國家開始禁止使用合成色素[2-3]。與合成色素相比，天然色素具有以下突出優點[4]：1)絕大多數天然色素無毒副作用。2)一般天然色素保留了很多天然物質，具有一定的營養價值和保健功能。3)天然色素的著色比較自然，更接近于天然物質的顏色等。目前，我國允許使用的食品天然色素僅有40余種[4]，尚有大量的天然色素未被研究，因此開發天然色素已經成為世界實用色素發展的總趨勢。

稠李(Padus racemosa)和紫葉稠李(Padus virginiana)，為薔薇科(Rosaceae)稠李屬植物，果熟期為7～8月，味澀，微甜[5-6]。稠李果近球形，較小，徑約0.7～0.8cm，成熟時呈紫黑色；紫葉稠李小果球形，徑約0.5～0.6cm，成熟時呈紫紅色；紫葉稠李大果，徑約1～1.2cm，成熟時呈紫黑色。稠李果、紫葉稠李小果和紫葉稠李大果均含有大量天然紅色素。目前，對稠李的研究多為稠李葉片的成分和稠李苗木繁育方面[7-9]，而對其果實豐富的色素資源的開發和研究卻未

見報道。本實驗對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素的理化性質進行研究，旨在為稠李屬果實色素的開發利用提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫葉稠李小果、紫葉稠李大果、稠李果于2009年8月采于黑龍江省松花江完達山脈，－40℃速凍保存。

無水乙醇、檸檬酸、葡萄糖、蔗糖、苯甲酸鈉、抗壞血酸、Na2SO3、Na2HPO4等均為分析純。

1.2 儀器與設備

HR1707榨汁機 飛利浦公司；DK-98-11A型電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司；FA2004電子分析天平 上海天平儀器廠；PHS-3C精密pH計 上海雷磁儀器廠；T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析儀器公司；光照培養箱 哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司。

1.3 方法

1.3.1 色素的提取

紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果解凍后打漿，用體積分數為60%的乙醇溶液(pH2)作提取溶劑，料液比1:4(m/V)常溫提取兩次，第2次提取溶劑用量減半，每次提取24h，提取液抽濾后合并，50℃減壓濃縮得各色素濃縮液(均約為所用溶液的1/4)。

1.3.2 色素的可見光譜特性比較

取各色素濃縮液，分別用pH2.0檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液稀釋到適當濃度。用紫外-可見分光光度計在可見光波長范圍內掃描，分別記錄3種色素溶液的吸收光譜及最大吸收波長(λmax)。

1.3.3 pH值對色素穩定性的影響

分別配制pH1的鹽酸-氯化鉀緩沖液、pH2～6、pH7、pH9的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液[10-11]、pH11、pH13的磷酸氫二鈉-氫氧化鈉緩沖液。取1mL各色素濃縮液，以pH2緩沖溶液稀釋色素濃縮液使其在最大吸收波長下的吸光度接近0.800，以其他pH值緩沖溶液配制的稀釋液都與同種果以pH2緩沖溶液配制的稀釋液的稀釋倍數相同。得3種色素各pH值等量色素溶液，觀察其顏色變化。

1.3.4 光照對色素穩定性的影響

取各色素濃縮液，分別用pH2.0檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液稀釋到一定濃度，測定在最大吸收波長處的吸光度，使得3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度接近0.800[10]，作為各色素稀釋液(以下各小節色素稀釋液的配制方法與此相同)。將各色素稀釋液置于光照培養箱中，直射光(10000lx)下照射1～5d，記錄每天各色素溶液在最大吸收波長處的吸光度。

1.3.5 溫度對色素穩定性的影響

取適量各色素稀釋液分別置于20、40、60、80℃和100℃下恒溫水浴鍋中2.5h，每隔30min取樣一次，冷卻至室溫后，測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度[12-15]。

1.3.6 氧化劑對色素穩定性的影響

取各色素稀釋液，分別加入與稀釋液等體積不同體積分數的H2O2溶液，每隔10min測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度。

1.3.7 還原劑對色素穩定性的影響

取各色素稀釋液，分別加入與稀釋液等體積不同質量濃度的Na2SO3溶液，每隔10min測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度。

1.3.8 金屬離子對色素穩定性的影響

取各色素稀釋液分別加入與稀釋液等體積0.1mol/L的不同金屬離子溶液，在1h和24h后測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度，并觀察溶液顏色變化。

1.3.9 抗壞血酸對色素穩定性的影響

取各色素稀釋液分別加入與稀釋液等體積不同質量濃度的抗壞血酸溶液，在1h和24h后測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度。

1.3.10 檸檬酸對色素穩定性的影響

取各色素稀釋液分別加入與稀釋液等體積不同質量濃度的檸檬酸溶液，在1h和24h后測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度。

從眾，有三類情況：一是與大家的意見、觀點一致，所以贊成，舉手，鼓掌，同意；二是對于大多數人的意見、觀點并不贊成，也跟著舉手、鼓掌，表示贊成或同意；三是本身沒有主見，不知是非，人云亦云，好吃懶做隨大幫，屎殼郎跟著屁瞎哄哄。后一種人，不值一議。

1.3.11 其他常用食品添加劑對色素穩定性的影響

取各色素稀釋液分別加入與稀釋液等體積5mg/mL苯甲酸鈉、200mg/mL蔗糖和200mg/mL葡萄糖溶液，在1h和24h后測定3種色素溶液在最大吸收波長處的吸光度。

2 結果與分析

2.1 色素的可見光譜特性比較

圖1 紫葉稠李小果色素、紫葉稠李大果色素和稠李果色素光譜特性比較Fig.1 Visible absorption spectra of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素在pH2.0的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液中的可見光譜見圖1。

由圖1可見，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和紫葉稠李果色素在波長400～600nm之間有一個明顯的吸收峰，最大吸收波長均為513nm。

2.2 pH值對色素穩定性的影響

按1.3.3節的方法，配制不同pH值的緩沖溶液，記錄紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素在不同pH值溶液中的顏色變化，結果見表1。

表1 pH值對色素穩定性的影響Table 1 pH stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

由表1可知，紫葉稠李小果色素在pH1～5時呈橙紅色，隨著pH值升高顏色逐漸變淺。紫葉稠李大果和稠李果色素在pH1～3時呈鮮紅色，pH4～5時由粉紅過渡到淺粉紅。當pH≥6時，3種色素顏色均由桃紅向墨綠轉變。由此可見，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素在pH≤3的酸性介質中能夠保持色素本身的顏色，可用于一些酸性食品如果汁、果酒的著色。

2.3 光照對色素穩定性的影響

按1.3.4節的方法，配制紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素稀釋液。3種色素稀釋液經不同時間的直射光照射后在最大吸收波長處的吸光度如圖2所示。

圖2 光照對色素穩定性的影響Fig.2 Light stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從圖2可以看出，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素隨光照時間的延長吸光度逐漸下降，但下降幅度不大。相對而言，在直射光照射的相同時間內色素吸光度由大到小為，紫葉稠李小果＞紫葉稠李大果＞稠李果。從降解速率來看，3種色素均在直射光照射0～3d降解較慢，但稠李果色素的降解速率要大于紫葉稠李小果和紫葉稠李大果；3～5d內3種色素均降解較快，且降解速率差別不大。 由此可見，光穩定順序為，紫葉稠李小果＞紫葉稠李大果＞稠李果。

2.4 溫度對色素穩定性的影響

按1.3.5節的方法，測定溫度對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響，3種色素稀釋液經不同溫度恒溫水浴加熱不同時間冷卻后，分別測定其在最大吸收波長處的吸光度，如圖3所示。

圖3 溫度對色素穩定性的影響Fig.3 Temperature stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從圖3可以看出，加熱溫度不超過60℃對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素的穩定性影響不明顯。當加熱溫度為80℃時，3種色素隨時間的延長吸光度明顯降低，色素的顏色均變淺；在加熱相同時間內色

素的熱穩定性順序為，紫葉稠李小果＞稠李果＞紫葉稠李大果；從降解速率來看，3種色素均在1.5h內降解最快，色素的降解速率由小到大為，紫葉稠李小果＜稠李果＜紫葉稠李大果。當加熱溫度為100℃時，3種色素的吸光度隨時間的延長均低于同時間80℃時色素的吸光度；在加熱相同時間內色素的熱穩定性順序為；紫葉稠李小果＞紫葉稠李大果＞稠李果；從降解速率來看，紫葉稠李小果色素在0.5h和1.5～2h內降解最快；紫葉稠李大果和稠李果色素在2h內降解最快。

2.5 氧化劑對色素穩定性的影響

按1.3.6節的方法，測定不同體積分數H2O2溶液對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響。3種色素在不同體積分數H2O2溶液中存放不同時間后，測定其在最大吸收波長處的吸光度，如圖4所示。

圖4 H2O2對色素穩定性的影響Fig.4 Oxidative stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從圖4可以看出，隨著H2O2體積分數的提高和時間的延長，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素吸光度均逐漸下降，溶液顏色逐漸變淺。加入不同體積分數的H2O2(體積分數≥0.5%)溶液后，3種色素溶液在10min后吸光度快速下降；10～60min的同時間內，H2O2體積分數越高，色素吸光度越低，吸光度的下降速率越小。加入相同體積分數H2O2(體積分數≥0.5%)溶液后，隨著時間的延長，色素的吸光度和吸光度的下降速率均逐漸減小。以上兩種情況下，色素吸光度由大到小均為，紫葉稠李小果＞稠李果＞紫葉稠李大果；色素吸光度的下降速率均為，紫葉稠李小果最小，其他兩種色素相差不大。在加入0.1%H2O2后，10min內3種色素吸光度下降均不明顯，10～60min內，3種色素的吸光度勻速下降，吸光度的下降速率由小到大為，紫葉稠李小果＜稠李果＜紫葉稠李大果。由此可見，3種色素的耐氧化性順序為，紫葉稠李小果＞稠李果＞紫葉稠李大果。因此，3種色素在生產應用中應盡量避免與氧化劑接觸。

2.6 還原劑對色素穩定性的影響

按1.3.7節的方法，測定不同質量濃度Na2SO3溶液對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響。3種色素在不同質量濃度Na2SO3溶液中存放不同時間后，測定其在最大吸收波長處的吸光度，如圖5所示。

圖5 Na2SO3對色素穩定性的影響Fig.5 Reducing stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從圖5可以看出，加入Na2SO3溶液后，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素吸光度在10min后迅速下降，加入的Na2SO3溶液質量濃度越大，色素的吸光度越低，色素顏色越淺。相對而言，3種色素在加入相同質量濃度Na2SO3溶液后的吸光度由大到小為，紫葉稠李小果＞稠李果＞紫葉稠李大果。因此，3種色素的耐還原能力順序為，紫葉稠李小果＞稠李果＞紫葉稠李大果。在加入不同質量濃度的Na2SO3溶液10～60min內，3種色素的吸光度均基本維持不變，說明Na2SO3對色素的影響非常迅速。紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果在生產應用中應盡量避免與還原劑的接觸。

2.7 金屬離子對色素穩定性的影響

按1.3.8節的方法，測定0.1mol/L不同金屬離子對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響。3種色素在不同金屬離子溶液中存放1h和24h后，測定其在最大吸收波長處的吸光度，見表2。

表2 金屬離子對色素穩定性的影響Table 2 Effects of metal ions on the stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從表2可以看出，向3種色素溶液加入Al3+1h后，紫葉稠李小果和紫葉稠李大果色素吸光度上升，24h后吸光度基本不變，溶液顏色略有加深，說明Al3+對該兩種色素有護色作用，但對稠李果色素無明顯影響；加入Ba2+1h后，紫葉稠李小果色素的吸光度上升，24h后下降，說明有Ba2+存在時紫葉稠李小果色素不穩定，但對紫葉稠李大果和稠李果色素無明顯影響；Fe2+、Fe3+、Cu2+均改變3種色素溶液的顏色，所以在制取和使用這3種色素的過程中應避開鐵、銅器。其他金屬離子對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素均無明顯影響。

2.8 抗壞血酸對色素穩定性的影響

按1.3.9節的方法，測定不同質量濃度抗壞血酸溶液對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響。3種色素在不同質量濃度抗壞血酸溶液中存放1h和24h后，測定其在最大吸收波長處的吸光度，見表3。

表3 抗壞血酸對色素穩定性的影響Table 3 Effect of ascorbic acid on the stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

由表3可以看出，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素在加入不同質量濃度的抗壞血酸24h后的的吸光度均低于對應1h后的吸光度，抗壞血酸質量濃度越大，色素吸光度越低，肉眼所見色素的顏色越淺。因此，向該3種色素加入抗壞血酸時要盡量降低添加濃度。相對而言，在加入相同質量濃度的抗壞血酸24h后，紫葉稠李小果和稠李果色素吸光度相差不多，均高于紫葉稠李大果色素吸光度。因此，3種色素中紫葉稠李大果色素在有抗壞血酸的存在下穩定性最差。

2.9 檸檬酸對色素穩定性的影響

按1.3.10節的方法，測定不同質量濃度檸檬酸溶液對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響。3種色素在不同質量濃度檸檬酸溶液中存放1h和24h后，測定其在最大吸收波長處的吸光度，見表4。

表4 檸檬酸對色素穩定性的影響Table 4 Effect of citric acid on the stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從表4可以看出，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素在1h和24h的吸光度均隨添加檸檬酸質量濃度的增大而逐漸升高，肉眼所見3種色素的顏色均逐

漸加深。但在加入相同質量濃度的檸檬酸后，3種色素在24h的吸光度和1h的吸光度相比均變化不大，且3種色素間吸光度差異也不大，說明檸檬酸對3種色素增色迅速，增色效果相似。

2.10 其他常用食品添加劑對色素穩定性的影響

按1.3.11節的方法，測定不同食品添加劑對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素穩定性的影響。3種色素在不同食品添加劑中存放1h和24h后，測定其在最大吸收波長處的吸光度，見表5。

表5 食品添加劑對色素穩定性的影響Table 5 Effects of food additives on the stability of the pigments from the fruits of Padus racemosa and large-fruit and small-fruit species of Padus virginiana

從表5可以看出，苯甲酸鈉對3種色素均有一定減色作用，對3種色素的減色程度差異不明顯。蔗糖和葡萄糖對3種色素的穩定性影響不大。因此，為保持色素的穩定性要盡量避免3種色素與苯甲酸鈉接觸。

3 結 論

在pH≤3時，紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素能保持色素本身的顏色，分別呈橙紅色、鮮紅色和鮮紅色。pH2時，3種色素在可見光處的最大吸收波長均為513nm。光照和溫度不超過60℃時，3種色素較穩定，但對氧化劑和還原劑較為敏感。相對而言，紫葉稠李小果色素的耐光、耐熱和耐氧化還原能力強于紫葉稠李大果和稠李果色素；而稠李果色素耐氧化還原能力強于紫葉稠李大果色素，但耐光能力不如紫葉稠李大果色素。Fe2+、Fe3+、Cu2+對3種色素穩定性有不良影響，Al3+對紫葉稠李小果和紫葉稠李大果色素有增色作用，Ba2+存在時紫葉稠李小果色素不穩定，其他金屬離子對3種色素無明顯影響。食品添加劑中檸檬酸對3種色素有增色作用，抗壞血酸和苯甲酸鈉有減色作用，蔗糖和葡萄糖對3種色素無明顯影響。

本實驗對紫葉稠李小果、紫葉稠李大果和稠李果色素理化性質的研究，為該3種色素的開發利用提供了可供參考的條件?？梢钥闯觯?種色素在自然條件下，如自然光照，中低溫度，酸性溶液中保存、應用的穩定性較好，是一種優良的色素資源，可添加或用于食品、藥物、化妝品、生物制品等方面。由此可見，稠李和紫葉稠李不僅具有較高的觀賞價值，是園林綠化的優良樹種，其果實中富含的大量紅色素也是潛在的天然著色劑和理想色素來源。

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Physico-chemical Properties of the Pigments from the Fruits of Padus L. Plants

WANG Zhen-yu1,2，REN Jian1，ZHANG Ning1，HAO Xiu-mei1
(1. School of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China；2. School of Food Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China)

The spectral and physico-chemical properties of the pigments extracted from the fruits of Padus racemosa and largefruit and small-fruit species of Padus virginiana were investigated in order to offer helpful

for the development and utilization of these pigments. The results showed that the all these pigments from different Padus L. plants had good resistance to light and heat but were sensitive to pH value, oxidants and reductants. The pigment from Padus racemosa exhibited higher resistance to oxidation and reduction but poorer resistance to light when compared with that from large-fruit species of Padus virginiana, while the resistance of both of them to light, heat, oxidation and reduction was weaker than that of the pigment from small-fruit species of Padus virginiana. Except Fe2+, Fe3+and Cu2+, other metal ions including Na+, Ca2+, Zn2+, Al3+, Mg2+, NH4+, Ba2+and Mn2+had no adverse effect on all these pigments. Citric acid as a common food additive had hyperchromic effect on them, while two others, ascorbic acid and sodium benzoate had hypochromic effect. Sucrose and glucose had no significant effect.

Padus racemosa；Padus virginiana；pigment；physico-chemical properties

TS255.1

A

1002-6630(2010)17-0092-06

2010-04-25

王振宇(1957—)，男，教授，博士，研究方向為功能性食品。E-mail：wzy219001@yahoo.com.cn