紅菜苔紅色素的穩(wěn)定性研究

李 偉，張 赟

(1.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000)

紅菜苔紅色素的穩(wěn)定性研究

李 偉1,2，張 赟1

(1.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000)

目的：通過研究不同環(huán)境條件對(duì)紅菜苔紅色素在可見光區(qū)的穩(wěn)定性的影響，分析紅菜苔紅色素的穩(wěn)定性。方法：采用pH2的酸性75%乙醇溶液作為提取溶劑，對(duì)色素提取液在400～700nm范圍內(nèi)進(jìn)行掃描獲得3個(gè)吸收峰，而后分別探討溫度、pH值、H2O2、VC、蔗糖、金屬離子對(duì)色素3個(gè)吸收峰的影響。結(jié)果：該色素的3個(gè)吸收峰波長(zhǎng)分別為416、527、658nm；紅菜苔紅色素對(duì)熱較穩(wěn)定，可耐受一定高溫；pH值對(duì)其影響較大，需在低酸性條件下使用；H2O2、VC對(duì)其有一定的破壞作用；蔗糖可使其穩(wěn)定性增加，大多數(shù)金屬離子對(duì)其無(wú)影響，而Fe3+可使色素褪色。

紅菜苔；紅色素；穩(wěn)定性

Abstract：Objective: The effects of different environmental conditions on the stability of the red pigment from Brassica campestris L. were studied. Methods: The stem bark of Brassica campestris L. was extracted with 75% acidic alcohol, pH 2. The red pigment obtained was scanned in the range of 400－700 nm and its stability under different environmental conditions was reflected by absorbance values at maximum absorption wavelengths. Results: The red pigment had good thermal stability and could endure high temperature. It was greatly affected by pH and presented good stability under low acidic conditions. H2O2and VC could make the red pigment fade, but sugar could improve its stability. Fe3+had hypochromic effect on the red pigment, while Na+, Cu2+, Ca2+, Mg2+and Al3+had hyperchromic effect.

Key words：Brassica campestris L.；red pigment；stability

紅菜苔是十字花科蕓苔屬蕓苔種白菜亞種的一個(gè)變種，別名紅油菜苔、紅油菜、蕓苔菜等，學(xué)名為Brassica campestris L.，莖皮紫紅。紅菜苔在我國(guó)南方具有廣泛的種植面積、已有近千年的栽培歷史。目前人們對(duì)紅菜苔的研究主要集中在其分子遺傳性及生態(tài)學(xué)方面[1-3]，關(guān)于對(duì)其色素的研究，僅有黃紹華[4]、欽傳光等[5]進(jìn)行過530nm波長(zhǎng)處的穩(wěn)定性研究。本實(shí)驗(yàn)在此研究基礎(chǔ)上，對(duì)紅菜苔莖皮的紅色素在可見光區(qū)所有的吸收峰均進(jìn)行研究，以期更好的評(píng)價(jià)該色素在不同條件下的穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料

紅菜苔購(gòu)于湖北省恩施市某超市。

1.2 儀器與設(shè)備

DS-1高速組織搗碎機(jī) 上海標(biāo)本模型廠；UV1900PC紫外-可見光分光光度計(jì) 上海亞津電子科技有限公司；PH BJ-260型便攜式pH計(jì) 上海精科雷磁廠；DL6MB真空冷凍離心機(jī) 長(zhǎng)沙科威實(shí)業(yè)有限公司；HH-4型恒溫水浴鍋 江蘇全壇新一佳儀器廠；RE-52真空旋轉(zhuǎn)濃縮設(shè)備 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 色素的提取工藝流程

1.3.2 最佳浸提溶劑的選擇

稱取5g紅菜苔莖皮，破碎后，分別加入40mL pH2.0的75%酸性乙醇溶液(配制體積分?jǐn)?shù)75%乙醇溶液，而后用鹽酸調(diào)pH2)、乙醚、丙酮和酸性水(用鹽酸調(diào)pH2.0)，在室溫下浸提30min，并不停的攪拌，離心取上清液并觀察浸提液顏色的差異。

1.3.3 紅菜苔紅色素的光譜特征

稱取新鮮紅菜苔莖皮50g，放入磨漿機(jī)中磨漿，用最佳溶劑提取30min后，過濾、離心，然后取上清液在400～700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行紫外掃描，從而得到紅菜苔色素的吸收峰。

1.3.4 紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的研究

紅菜苔色素在特征吸收峰波長(zhǎng)處測(cè)定各種環(huán)境條件下的吸光度，以吸光度大小變化，即色素保存率來(lái)衡量紅菜苔色素的穩(wěn)定性，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.4.1 溫度對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

準(zhǔn)確量取10mL紅菜苔色素溶液，料液比為1:15(m/V)置于不同溫度的恒溫水浴中，加熱30min后，取出快速冷卻至室溫，于416、527、658nm波長(zhǎng)處測(cè)定色素的吸光度，計(jì)算色素保存率。

1.3.4.2 pH值對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

準(zhǔn)確量取10mL紅菜苔色素溶液，料液比為1:15，用NaOH溶液調(diào)成pH2、3、4、6、8、10[6]的溶液，充分振蕩后在400～700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。

1.3.4.3 蔗糖對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

準(zhǔn)確量取10mL紅菜苔色素溶液，料液比為1:15，分別加入0、0.01、0.03、0.05g/mL蔗糖，攪拌使蔗糖完全溶解，而后在不同時(shí)間測(cè)定其在416、527、658nm波長(zhǎng)處的吸光度，計(jì)算色素保存率。

1.3.4.4 H2O2對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

以H2O2作為氧化劑，配制體積分?jǐn)?shù)分別為0、0.002%、0.004%、0.006%、0.010%的H2O2溶液，分別吸取H2O2溶液1mL，加入10mL色素溶液中使H2O2的體積分?jǐn)?shù)分別為0、0.0002%、0.0004%、0.0006%、0.0010%，充分振蕩后，分別于不同的時(shí)間測(cè)定其在416、527、658nm波長(zhǎng)處的吸光度，計(jì)算色素保存率。

1.3.4.5 VC對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

以VC作為還原劑，配制質(zhì)量濃度分別為0、0.005、0.010、0.015、0.020g/mL的溶液，分別吸取VC溶液1mL，加入10mL色素溶液，使色素溶液中VC的質(zhì)量濃度分別為0、0.0005、0.0010、0.0015、0.0020g/mL，充分振蕩后，在不同時(shí)間測(cè)定其在416、527、658nm波長(zhǎng)處的吸光度，計(jì)算色素保存率。

1.3.4.6 金屬離子對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

配制 0.5mg/mL 的 Na+、Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Al3+溶液，取色素溶液10mL，分別加入金屬離子溶液1mL，充分振蕩后，于不同時(shí)間測(cè)定其在416、527、658nm波長(zhǎng)處的吸光度，計(jì)算色素保存率。

1.3.5 色素保存率計(jì)算[7]

式中：At為t時(shí)刻色素溶液的吸光度；A0為初始色素溶液的吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳提取溶劑的確定

表1 紅菜苔紅色素最佳提取溶劑的確定Table 1 Selection of extraction solvents for extracting red pigment from Brassica campestris L.

由表1可知，75%酸性乙醇溶液的提取效果最好。盡管以水作為提取劑或溶劑最為經(jīng)濟(jì)，但由于用酸性水提取色素的同時(shí)還會(huì)使果實(shí)中的糖類、有機(jī)酸、果膠等雜質(zhì)也溶于色素溶液中，因此酸性水不能作為最佳提取劑。

2.2 紅菜苔紅色素的光譜特征

圖1 紅菜苔紅色素的特征吸收光譜Fig.1 Visible absorption spectrum of the red pigment from Brassica campestris L.

如圖1所示，紅菜苔在75%酸性乙醇溶液中的提取物有3個(gè)吸收峰，波長(zhǎng)分別為416、527、658nm。因波長(zhǎng)527nm處的吸收峰遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他兩處的吸收峰，說明紅菜苔色素浸提液主要含有紅色的色素物質(zhì)，但因掃描圖譜中還有波長(zhǎng)416nm和658nm兩處吸收峰，故浸提液可能還含有其他的色素物質(zhì)。因此本實(shí)驗(yàn)測(cè)定紅菜苔色素溶液在這3個(gè)吸收峰波長(zhǎng)處的吸光度，以衡量外界環(huán)境條件對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

2.3 溫度對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

表2 溫度對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of temperature on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表2可以看出，對(duì)酸性的紅菜苔紅色素而言，溫度對(duì)其基本上沒有影響，這與朱文學(xué)等[8]對(duì)牡丹花的研究、以及楊永利[9]、李進(jìn)等[10]研究的溫度對(duì)不同色素的影響結(jié)果一致，但與陳旭丹等[11]及其他研究的結(jié)果有所偏差[12]，其原因有可能是酸性條件的存在增加了花色苷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此這種酸性的紅菜苔色素適合應(yīng)用在需要高溫處理的食品中。

2.4 pH值對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

圖2 pH值對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of pH on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

如圖2所示，pH值對(duì)色素的穩(wěn)定性影響非常大，隨著pH值的增加，527nm波長(zhǎng)處的吸收峰逐漸消弱，增加到pH8.0時(shí)吸收峰完全消失；在pH2.0～6.0范圍內(nèi)，416nm波長(zhǎng)處的吸收峰基本保持不變，但在pH8.0時(shí)吸收峰消失，吸光度卻在增加，在pH10.0時(shí)出現(xiàn)一個(gè)很大的吸收峰，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可見光區(qū)的吸收峰；同時(shí)，pH8.0在618nm波長(zhǎng)處出現(xiàn)一新的吸收峰，這在其他pH值條件下不存在，主要原因可能是紅菜苔色素溶液中的主要色素物質(zhì)結(jié)構(gòu)為花色素，隨著pH值增加至8.0時(shí)，由于花色素物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致其吸收峰的變化。而658nm波長(zhǎng)處的吸收峰變化不太大。伴隨著色素吸收峰的變化，紅菜苔色素的顏色由pH2.0的亮紅色向pH10的黃褐色轉(zhuǎn)變。此結(jié)果符合pH值對(duì)花色苷穩(wěn)定性的影響，與一些研究結(jié)果一致[13-15]。

2.5 蔗糖對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

表3 蔗糖對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of sucrose on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表3可知，蔗糖對(duì)527nm波長(zhǎng)處的吸收峰具有一定的增色效應(yīng)，且隨著蔗糖質(zhì)量濃度的增加，增色效應(yīng)加強(qiáng)；對(duì)416nm波長(zhǎng)處的吸收峰而言，蔗糖同樣具有增色效應(yīng)，只是增色的程度略低于527nm的；但是蔗糖對(duì)658nm波長(zhǎng)處的吸收峰確有破壞效應(yīng)，但是此破壞效應(yīng)與蔗糖質(zhì)量濃度之間無(wú)明顯的效應(yīng)關(guān)系。

2.6 氧化劑對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

表4 H2O2對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of hydrogen peroxide on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表4可知，H2O2對(duì)紅菜苔紅色素有明顯的降解作用，且隨體積分?jǐn)?shù)的增高，其降解作用加強(qiáng)。H2O2對(duì)527nm波長(zhǎng)處的吸收峰影響最大，0.0010% H2O2處理后紅菜苔紅色素的保存率僅有6.835%，基本上完全破壞了；而416nm波長(zhǎng)處的吸收峰值也發(fā)生了不同程度的下降，但下降程度要低于527nm波長(zhǎng)處的；H2O2對(duì)658nm波長(zhǎng)處的吸收峰基本上沒有影響，相反有一定程度的增加效應(yīng)。這說明紅菜苔紅色素的抗氧化能力較弱。

表6 金屬離子對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響Table 6 Effect of metal ions on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

2.7 還原劑對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

表5 VC對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響Table 5 Effect of VC on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表5可知，VC對(duì)紅菜苔紅色素有一定的消色作用，但是VC的添加可以減緩紅菜苔紅色素在527nm處的損失速度，而658、416nm波長(zhǎng)處的色素保存率均隨著VC質(zhì)量濃度的增加而下降，具有輕微的劑量效應(yīng)關(guān)系；從色素保存率來(lái)看，VC對(duì)527nm波長(zhǎng)處吸收峰的影響最為明顯，而對(duì)658nm波長(zhǎng)處的吸收峰影響輕微。此結(jié)果與郭松年[16]的研究結(jié)果略有差異。

2.8 金屬離子對(duì)紅菜苔紅色素穩(wěn)定性的影響

由表6可知，在紅菜苔紅色素溶液中加入各種金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性有一定的影響。Fe3+對(duì)色素溶液各個(gè)吸收峰均有一定的減色效應(yīng)，其他所選用的金屬離子均有不同程度的增色效應(yīng)，對(duì)527nm波長(zhǎng)處的吸收峰而言，增色效應(yīng)強(qiáng)弱的順序依次是Na+＞Ca2+＞Al3+＞Cu2+＞Mg2+；對(duì)3個(gè)吸收峰而言增色效應(yīng)最明顯的是658nn波長(zhǎng)處的吸收峰，Ca2+、Cu2+、Al3+均可使此吸收峰的吸光度增加一半。

3 結(jié) 論

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，pH2.0的75%乙醇溶液是紅菜苔紅色素最佳的浸提溶劑，416、527、658nm是紅菜苔紅色素的3個(gè)吸收峰。紅菜苔紅色素在pH2.0～6.0范圍內(nèi)保持吸收峰基本上不變，且溫度對(duì)pH2.0的紅菜苔紅色素基本上沒有影響，H2O2和VC均有一定程度的減色效應(yīng)，蔗糖相對(duì)具有一定的增色效應(yīng)，除Fe3+外，實(shí)驗(yàn)所選擇的其他金屬離子基本上具有增色效應(yīng)。

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Stability of the Red Pigment from Brassica campestris L.

LI Wei1,2，ZHANG Yun1
(1. School of Biological Science and Technology, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China；2. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei University for Nationallities, Enshi 445000, China)

TS201.2

A

1002-6630(2010)15-0135-04

2010-03-25

李偉(1974—)，男，講師，碩士，研究方向?yàn)樯镔Y源的開發(fā)與利用。E-mail：hexulicheng@yahoo.com.cn