羽衣甘藍中葉黃素的分布及穩定性研究

摘要：為有效的開發羽衣甘藍中的葉黃素，試驗研究了羽衣甘藍不同部位的葉黃素含量，考察了光、熱、pH、金屬離子、氧化劑和還原劑對羽衣甘藍中葉黃素的穩定性影響。結果表明，中等葉片葉黃素含量最高位，為129.4 mg·kg-1，其次是完全葉，老葉和幼葉中含量較低，莖稈含量最低，僅為7.4 mg·kg-1。羽衣甘藍葉黃素的穩定性隨溫度的升高而降低，隨pH的增加而升高，在pH 10~12時穩定性較高。光照、金屬離子、過氧化氫和維生素C引起葉黃素含量下降，其中 Fe3+和 Cu2+比 Na＋和 Zn2+引起的下降幅度大，陽光比日光燈引起的下降幅度大。

關鍵詞：羽衣甘藍；葉黃素；穩定性

中圖分類號：S635.9文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.01.001

The Lutein Distribution of Ornamental Cabbage and Stability Research

YU You-wei， ZHANG Shao-ying， WANG Xiang-dong

(College of Engineering， Shanxi Normal University， Linfen， Shanxi 041004， China)

Abstract：In order to develop the lutein of ornamental cabbage， the content of lutein in different part was studied in this paper. What’s more， the influence of light， heat， pH， metal ion， oxidizing and reducing agent on lutein stability of ornamental cabbage was investigated. The results showed that the lutein content of middle size leaves containing 129.4 mg·kg-1 was the highest in all kinds of leaves. The next was complete leaves， and the young leaves or old leaves was lower. While the caulis pole， which was only 7.4 mg·kg-1， was lowest in all kinds of leaves. The lutein stability of ornamental cabbage degraded with the ascent of temperature， and enhanced withthe increase of pH. The lutein was more stable in pH range of 10~12. Shining， metal ion， H2O2 and vitamin C gave rise to lutein fallen. Fe3+ or Cu2+ ，compared to Na+ or Zn2+ ，aroused of descending range greatly， sunlight than fluorescent lamp aroused of descending range more greatly.

Key words: ornamental cabbage; lutein; stability

羽衣甘藍(Brassic oleracea var. acephala DC.)原產歐洲，為二年生草本植物，喜陰涼氣候，極耐寒，可忍受多次短暫的霜凍，耐熱性也很強，生長勢強，栽培容易，在中國北方地區秋末、冬、早春可利用保護地生產，滿足周年供應[1]。羽衣甘藍是一種營養全面的蔬菜，尤以維生素C、粗蛋白和礦物元素鈣、鐵、鉀的含量最為突出，纖維素和胡蘿卜素含量也比較高[2]。特別是其含豐富的葉黃素，引起了人們的極大關注。葉黃素是一種廣泛存在于蔬菜、花卉、水果等植物中的天然物質，屬于“類胡蘿卜素”族物質。它可分為游離態和酯化態，游離態葉黃素可被人體直接吸收利用，葉黃素酯必須在體內水解成游離葉黃素才能被吸收[3]。葉黃素具有多種功能，它能吸收對視網膜有損害作用的藍光，同時具有抗氧化作用，因此，在老年性黃斑退化病和白內障疾病防治方面具有重要的作用。此外，葉黃素還具有預防心血管疾病、抗癌和提高機體免疫力等作用[4]。研究發現，羽衣甘藍中含有大量游離態葉黃素，因此可作為葉黃素的植物源[5]。目前，人們多從萬壽菊中提取葉黃素，萬壽菊一般只有花期可采摘，有季節性限制[6-7]，而羽衣甘藍可以周年栽培，是一種非常有開發潛力的葉黃素資源。且羽衣甘藍作為一種蔬菜，既可用于提取葉黃素的原料，又可直接食用，發揮葉黃素的保健功能。葉黃素結構式見圖1。

本試驗研究了羽衣甘藍中各部位葉黃素的含量，考察了其在光、熱、pH、金屬離子、氧化劑和還原劑等常見食品加工條件下的穩定性，為羽衣甘藍功能食品的開發和葉黃素的提取提供借鑒，以便改善羽衣甘藍的營養價值，提高加工者的經濟效益。關于羽衣甘藍中葉黃素的分布和穩定性的研究，目前國內外未見報道。

1材料和方法

1.1 材料與試劑

羽衣甘藍，山西師范大學園藝場提供，品種為阿培達；正己烷、丙酮、乙醇、苯、氫氧化鉀、甲醇、氯化鈉、硫酸銅、硫酸鋅、硫酸鐵、氫氧化鈉均為分析純；過氧化氫為 30% 水溶液，抗壞血酸（Vc）為生化試劑。

1.2 儀器與設備

BS110S電子天平，北京賽多利斯儀器系統有限公司； LSY電熱恒溫水浴鍋，北京醫療設備廠；722分光光度計，上海第三分析儀器廠；PHS-3E 數字式pH酸度計，江蘇電分析儀器公司；FZ102 微型植物粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 羽衣甘藍原料預處理

將下午從園藝場采摘的新鮮羽衣甘藍的幼葉、完全葉、中等葉、衰老葉和莖稈洗凈晾干，-18 ℃預凍2 h；隨后在板溫 40 ℃，冷阱-50 ℃，真空度40~60 Pa下冷凍干燥至含水5%以下；然后用粉碎機粉碎，過250 μm篩，得羽衣甘藍粉末。

1.4 葉黃素含量的測定[8]

分別準確稱取羽衣甘藍的幼葉、完全葉、中等葉、衰老葉，莖稈的粉末 1.0 g，放入50 mL的三角瓶，加入30 mL提取劑（正己烷∶丙酮∶乙醇∶苯＝10∶7∶6∶7），然后加3至4滴水，劇烈搖動1 min，用移液管加入2 mL 40% KOH-CH3OH，再振動1 min，于 50 ℃恒溫水浴鍋中加熱20 min，4 000 r·min-1離心10 min，上清液加入分液漏斗中，再依次加入5 mL的石油醚和8 mL的50%乙醇溶液，充分搖勻后靜置分層，將下層液加入另一分液漏斗中，繼續萃取，直至石油醚層無色。合并萃取液，旋轉蒸發除去溶劑(30 ℃)，得到葉黃素粘稠膏體。用無水乙醇溶解粘稠膏體，用棕色容量瓶定容至50 mL。將試樣分析液置于1 cm 石英池中，用可見分光光度計在 445 nm 處測定吸光度A，以無水乙醇作為空白對照。

葉黃素(C40 H56O2)(以總胡蘿卜素計）的計算公式為：

X (mg·kg-1)＝ (A×50×1 000)/(m×2 550)

式中：A為葉黃素乙醇溶解液的吸光度；50為稀釋倍數，1 000為單位換算系數，m為試樣質量，單位為g，2 550 為總類胡蘿卜素百分吸光系數。

1.5 羽衣甘藍葉黃素穩定性的研究

將羽衣甘藍的完全葉冷凍干燥，制備成粉末，如1.4的方法制取上清液。然后分別在不同溫度、光照、pH條件下存放2 h，在不同金屬離子、H2O2濃度、維生素C濃度下存放24h，測其葉黃素含量。

1.6 數據分析

所有的試驗重復3次，數據采用 DPS7.0 統計軟件進行分析。用TURKEY法進行多重比較，在5%內進行顯著性分析。

2結果與分析

2.1 羽衣甘藍不同部位葉黃素的含量

由圖2知，羽衣甘藍的中等葉葉黃素含量最高，為129.4 mg·kg-1；其次是完全葉，為116.2 mg·kg-1；而在幼葉和衰老葉中較少，在莖稈中含量最低，僅為7.4 mg·kg-1，是中等葉的 1/17。吳正云等[9]研究認為，較低的CN 比有利于葉黃素的積累。羽衣甘藍幼葉尚未形成真正意義上的功能葉片，故葉黃素含量較低；從中等葉長成至完全葉，直至衰老葉，可能氮素的積累有一個先增加后轉移的過程，所以中等葉的葉黃素比完全葉和衰老葉的高；莖稈中的葉黃素只是植物體的少量積累而已，在理論上幾乎不會合成。

2.2 溫度和光照對羽衣甘藍葉黃素穩定性的影響

由圖3（A）知，羽衣甘藍中的葉黃素在不同溫度下貯存2 h，其含量隨著溫度的升高而降低。在15 ℃，貯存2 h 后的含量是 114.9 mg·kg-1，在100 ℃時的含量為101.2 mg·kg-1，比15 ℃時減少11.9%。由圖3（B）知，光照條件對葉黃素的影響非常大，在暗處葉黃素含量最高，日光燈照射2 h，比暗處減少了23.7%。而陽光照射（臨汾9月中旬，晴天9:00—11:00）的提取液葉黃素下降最多，比暗處存放的減少32.6%。究其機理，葉黃素中有不飽和鍵，高溫或光照下促進葉黃素發生氧化反應，陽光的能量比日光燈高，故反應的快些，致使其葉黃素減少得多[10]。

2.3 pH和金屬離子對羽衣甘藍葉黃素穩定性的影響

由圖4（A）知，隨著pH從2到10，羽衣甘藍的葉黃素穩定性逐漸增加(P<0.05)，pH達到10以后，葉黃素的穩定性沒有顯著變化(P>0.05)。羽衣甘藍的葉黃素在pH 10的條件下作用2 h比pH 2的條件下高75.7%。羽衣甘藍在pH大于7的條件下比較穩定，在7以下易發生降解，這與李大婧等[11]人的研究結果基本一致。可能在酸性條件下，H+與葉黃素的羥基發生反應，致使葉黃素發生降解，而在堿性條件下，OH-有助于穩定羥基，使得葉黃素的穩定性提高。

由圖4（B）知，不同金屬離子(濃度為0.5 g·L-1)對葉黃素的穩定性具有一定差異。Fe3+和 Cu2+對葉黃素的影響比較大，二者作用24 h后，與CK相比約減少15%，而 Na＋和 Zn2+僅比CK減少1.4%。Fe3+和Cu2+位于元素周期表第四周期，二者的最外層電子排布為 3d5 和3d9，皆未達到3d10飽和狀態，氧化性較強，導致葉黃素損失較多；而 Na＋和Zn2+的最外層為2p6和3d10，皆達到飽和狀態，氧化性和還原性都相對弱一些，故對葉黃素的穩定性影響較小[12]。

2.4過氧化氫和維生素 C 對羽衣甘藍葉黃素穩定性的影響

由圖5（A）可知，葉黃素隨著過氧化氫濃度的升高而降低，未加過氧化氫的存放24 h 后，含量為 114.5 mg·kg-1，而0.9% H2O2的為104.1 mg·kg-1，比未加的下降了9.1%。由圖5（B）知，維生素 C 對葉黃素的穩定性也有一定的影響，羽衣甘藍中的葉黃素隨維生素C的濃度增大一直呈現下降趨勢。葉黃素在維生素C濃度為2.4 g·L-1 的情況下存放24 h，其濃度比未加的低4.8%。維生素C引起的下降幅度總體上比過氧化氫弱一些。H2O2為強氧化劑，將葉黃素的不飽和雙鍵氧化，導致其含量下降。關于維生素C對葉黃素的影響，可能是維生素C的羥基電離產生少量H+，在較低pH下葉黃素不穩定，發生降解[13]。

3 討 論

本試驗中，我們考察了羽衣甘藍不同部位的葉黃素的含量，并研究了對熱、光、pH、金屬離子、氧化劑和還原劑條件下的穩定性，這對開發羽衣甘藍的葉黃素具有非常重要的指導意義。在提取葉黃素時，盡量在避光、較高pH、小于80 ℃的條件下提取，同時盡量避免Fe3+、Cu2+的干擾。另外，在開發羽衣甘藍產品時，為有效保持其功能營養物質葉黃素，選取原料時，不要等到葉片完全長成再采收，而是在兼顧產量的同時盡量在中等葉片時采收；在加工、包裝、貯運中盡量避免H+、Fe3+等不利條件，氧化類和還原類的食品添加劑的濃度要合理選取，以便更多的保持其營養功效，發揮最佳保健效果。

4 結 論

羽衣甘藍不同部位的葉黃素差異顯著(P<0.05)，中等葉片中含量最高，為129.4 mg·kg-1，其次為完全葉，含量為116.2 mg·kg-1，幼葉和衰老葉中含量較低，莖稈中含量最低。羽衣甘藍葉黃素的穩定性隨溫度的升高而降低，隨pH的升高而增加，在pH大于10的條件下較穩定；在暗處的穩定性較高，陽光和日光燈照射引起葉黃素下降，陽光照射比日光燈照射下降幅度大；Fe3+和Cu2+對葉黃素的穩定性影響較大，而 Na＋和 Zn2+對其影響較小；葉黃素隨H2O2和維生素C濃度的增大穩定性降低，維生素引起的下降程度比H2O2稍微小一些。

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