“黑美人”馬鈴薯色素穩定性的研究

曹 竑，丁學海，王愛國

(西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730030)

“黑美人”馬鈴薯色素穩定性的研究

曹 竑，丁學海，王愛國

(西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州730030)

“黑美人”馬鈴薯是由蘭州隴神航天育種研究所歷經三載選育成功的土豆新品種，其中富含具有顯著抗氧化作用的保健型天然花色苷色素。該色素在酸性條件下性質穩定;光照、高溫加快色素降解;在實驗添加范圍內，金屬離子K+、Ca2+、Al3+對色素無影響，Na+、Mg2+對色素有增色作用，而Fe3+、Cu2+有不良影響，改變色素溶液的顏色;添加劑如蔗糖、檸檬酸、苯甲酸鈉等對色素無影響;H2O2、Na2SO3對色素的穩定性有顯著影響。

“黑美人”馬鈴薯，色素，穩定性

1.1 材料與儀器

“黑美人”馬鈴薯 購于甘肅省蘭州市蔬菜市場，產于隴南市;鹽酸、乙醇、A12(SO4)3·18H2O、FeC13·6H2O、MgCl2·6H2O、CuS04·5H20、CaCl2、KCl、NaCl、蔗糖、苯甲酸鈉、檸檬酸、磷酸氫二鈉、過氧化氫、亞硫酸鈉 均為市售分析純。

JA2003N型分析天平 上海精密科學儀器有限公司;DK-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;PB-10型酸度計、精密型pH計 北京賽多利斯儀器系統有限公司;P723型可見分光光度計上海光譜儀器有限公司;A-1000S型水流抽氣機，N-10001型旋轉蒸發儀 上海愛郎儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 馬鈴薯色素的提取

1.2.2 色素含量的計算 花青素含量主要有兩種表示方法:色價和代入消光系數用公式計算。在新鮮的植物提取物中，因為很少含有在花色苷的最大吸收區發生吸收的干擾物質，可直接用花青素在可見區最大吸收波長處吸光度的大小來評定色素含量。本實驗采用Fuleki方法［11］并加以修改來計算色素提取量。

表1 pH對色素穩定性的影響

表2 光照對色素穩定性的影響

式中:CX-果實中總色素質量分數(mg/kg);M-果實質量(g);A-吸光值(以溶劑作參比液，于1cm比色皿中，在最大波長處用分光光度計測定吸光度);V-樣品提取液定容體積(mL);98.2-花色苷色素在最大波長處平均消光系數。

1.2.3 色素殘存率 取適量待測色素溶液，將溶劑稀釋至一定體積，以色素的最大吸收波長為測定波長，測定其各實驗條件前后的吸光度，并按下式分別計算色素殘存率，以此作為考查色素在不同條件下穩定性的指標。

式中:R-色素殘存率;AO-樣品的起始吸光度; Ax-樣品處理后的吸光度。

1.2.4 色素穩定性的測定［9-10］

1.2.4.1 pH對色素穩定性的影響 分別吸取1.25mL色素提取液置于7支25mL刻度試管中，利用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液調節色素液的酸堿度，配制成不同pH(pH=2.0～8.0)的色素液，搖勻后測定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析pH對色素穩定性的影響。

1.2.4.2 溫度對色素穩定性的影響 分別吸取1.25mL色素提取液置于5支25mL刻度試管中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻后測定色素溶液的吸光度，分別置于20、40、60、80、100℃的水浴中加熱1h，迅速冷卻至室溫，再次測定色素溶液的吸光度，計算色素殘存率R，以色素殘存率的大小分析溫度對色素穩定性的影響。

1.2.4.3 光照對色素穩定性的影響 取色素提取液5mL置于100mL容量瓶中，用蒸餾水定容至100mL，搖勻后測定色素溶液的吸光度，分別置于暗處、室內自然光下，分別在1、2、3、4、5d同一時間取樣，測定色素溶液的吸光度，計算色素殘存率R，以色素殘存率的大小分析光照對色素穩定性的影響。

1.2.4.4 金屬離子對色素穩定性的影響 先配制濃度分 別 為 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10mol/L 的Al2(SO4)3、FeCl3、MgCl2、CaCl2、CuSO4、KCl、NaCl溶液。分別吸取1.25mL色素提取液置于35支25mL刻度試管中，分別用不同金屬離子濃度的溶液定容至刻度，搖勻后測定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析金屬離子對色素穩定性的影響。

1.2.4.5 常用添加劑對色素穩定性的影響 先配制濃度為1%、2%、3%、4%、5%的蔗糖、檸檬酸溶液，濃度為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%的苯甲酸鈉溶液。分別吸取1.25mL色素提取液置于15支25mL刻度試管中，分別用不同濃度的添加劑溶液定容至刻度，搖勻后測定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析常用添加劑對色素穩定性的影響。

1.2.4.6 氧化劑對色素穩定性的影響 實驗以過氧化氫為氧化劑研究對該色素穩定性的影響。分別吸取1.25mL色素提取液置于5支25mL刻度試管中，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL濃度為3%的H2O2溶液，用蒸餾水定容至刻度，搖勻后測定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析氧化劑對色素穩定性的影響。

1.2.4.7 還原劑對色素穩定性的影響 實驗以亞硫酸鈉為還原劑，研究對該色素穩定性的影響。分別吸取1.25mL色素提取液置于5支25mL刻度試管中，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL濃度為0.8%的Na2SO3溶液，用蒸餾水定容至刻度，搖勻后測定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析還原劑對色素穩定性的影響。

2 結果與分析

2.1 pH對色素穩定性的影響

從表1可見，當pH為1～5時，吸光度變化不大，當pH＞6時，色素溶液的吸光度明顯下降。說明酸性條件對“黑美人”馬鈴薯色素的穩定保存起保護作用，而堿性環境可破壞色素的穩定性，應在酸性條件下提取。一般食品、飲料均呈偏酸性［15］，故該色素適宜作為食品色素，而且在使用過程應避免接觸堿性物質，以防褪色。

2.2 光照對色素穩定性的影響

表2結果顯示，在暗藏條件下，“黑美人”馬鈴薯色素溶液能夠穩定保存，而光照可加快色素的分解。色素溶液在暗藏條件下放置5d后，外觀無明顯變化，色素的保存率仍有92.23%，說明“黑美人”馬鈴薯色素在暗藏條件下可以穩定存在。在室內自然光下放置5d后，色素顏色幾乎褪至無色，保存率僅為13.95%。因此在使用和儲藏時，應盡量注意避免強光照射，最好避光保存。

2.3 溫度對色素穩定性的影響

從表3可知，“黑美人”色素經加熱處理，色素吸光度均有不同程度的損失，并隨溫度的升高色素的保存率不斷下降。45℃加熱1h，色素的保存率為92.93%，而90℃處理1h，其色素保存率僅為54.59%。由此可知，在實驗范圍內，當溫度低于60℃時，該色素溶液具有良好的熱穩定性，當溫度達90℃時，對該色素的穩定性有顯著影響。因此該色素在使用時應注意避免高溫，不宜用于需經過高溫處理的食品中。

表4 金屬離子對色素穩定性的影響

表5 常用添加劑對色素穩定性的影響

表3 溫度對色素穩定性的影響

2.4 金屬離子對色素穩定性的影響

由表4可知，K+、Ca2+、Al3+離子的加入，色素溶液的吸光度基本保持不變，說明該離子對“黑美人”土豆色素的影響不大;Na+、Mg2+離子的加入，使色素吸光度有所增加，說明這種金屬離子對色素有增色作用;Cu2+、Fe3+離子的加入對色素溶液的影響較大。Cu2+的加入，雖然色素溶液的吸光度沒有變化，但是改變了色素溶液的顏色，使其變為棕紅色;Fe3+離子的加入不僅使色素的吸光度變小，而且使色素液呈現淺黃色。因此，在“黑美人”土豆色素的生產及使用過程中應盡量避免與銅、鐵接觸。

2.5 常用添加劑對色素穩定性的影響

從表5可知，各種添加劑的加入，對“黑美人”馬鈴薯色素的性質無明顯影響，可以放心使用。其中蔗糖、檸檬酸的加入使色素的吸光度增加，有微弱的增色作用;苯甲酸鈉的加入對色素的吸光度無明顯變化。

2.6 氧化劑對色素穩定性的影響

從表6可知，隨著H2O2濃度的增加，色素溶液的吸光度逐漸減小。在靜置1h后，色素溶液的吸光度明顯的下降，說明氧化劑對該色素的穩定性影響很大，在使用時應注意避免與氧化劑接觸。

表6 氧化劑對色素穩定性的影響

2.7 還原劑對色素穩定性的影響

從表7可知，隨著Na2SO3濃度的增加，色素溶液的吸光度逐漸減小。在靜置1h后，色素溶液的顏色變為乳白色并有少量的絮狀物出現導致吸光度明顯增加，說明還原劑對該色素的穩定性影響很大，在使用時應注意避免與還原劑接觸。

表7 還原劑對色素穩定性的影響

3 結論

3.1 “黑美人”馬鈴薯色素在可見光區545nm處有強烈的吸收峰，具有一般花青素類的色素特征。

3.2 色素產品生產出來以后，它的穩定性將直接影響到它在利用、運輸、保存中的各個環節，直接影響到它的使用范圍和開發前景。

穩定性實驗結果表明:“黑美人”馬鈴薯色素在酸性環境中具有較好的穩定性，適合用于酸性飲料和食品的著色，安全性高;蔗糖、檸檬酸、苯甲酸鈉和K+、Ca2+、Al3+、Na+、Mg2+對色素溶液的穩定性無明顯影響。“黑美人”馬鈴薯色素有一定的開發和利用價值，是一種理想的天然食用色素;光照、高溫、氧化劑、還原劑及金屬離子Fe3+、Cu2+、對其穩定性有顯著影響。因此，在綜合開發利用“黑美人”馬鈴薯色素產品時應盡量避免這些因素的影響。

3.3 本實驗僅對“黑美人”馬鈴薯色素的穩定性做了初步研究，對于色素的純化、濃縮干燥的條件及使用等還有待于進一步研究。

［1］吳興壯，李利峰，朱華.馬鈴薯的綜合利用研究概述及前景預測［J］.食品研究與開發，2004，25(2):27-29.

［2］段光明，劉加，李霞.馬鈴薯糖苷生物堿的生物學作用及開發利用［J］.資源開發與市場，1995，11(2):61-65，96.

［3］吳正楠.“黑美人”土豆有望產業化［J］.甘肅經濟日報，2007:2.

［4］董愛文，向中，李立君，等.爬山虎紅色素的定性定量分析［J］.無錫輕工大學學報，2003，22(6):99-102.

［5］朱玉昌，周大寨，彭輝，等.陽荷紅色素的提取及穩定性研究［J］.食品科學，2008，29(8):293-297.

［6］趙宇瑛，張漢鋒.花青素的研究現狀及發展趨勢［J］.安徽農業科學，2005，33(5):904-905，907.

［7］顧林，朱洪梅，顧振新.花青素的生物合成和成色機理及提高其穩定性的途徑［J］.食品工業科技，2007(11):240-243.

［8］方忠祥，倪元穎.花青素生理功能研究進展［J］.廣州食品工業科技，2001，17(3):60-62.

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Study on the stability of“Black Beauty”potato pigment

CAO Hong，DING Xue-hai，WANG Ai-Guo
(Life Science and Engineering Department，Northwest Minorities University，Lanzhou 730030，China)

“Black Beauty”potato was a new variety of potato which was successfully chosen and cultivated by Long Shen Institute of Space Breeding in Lanzhou using 3 years.It contained healthy and natural anthocyanin pigment which had an obvious function of antioxidant.The quality of that pigment was stable in the acid environment.Light and heat would speed up the degradation of that pigment;Within the scope of test add，metalion K+，Ca2+，Al3+did’t influence the pigment.Na+，Mg2+would deepen the color of it.What was more，Fe3+，Cu2+would change the color of the pigment solution.Additives liked sucrose，citric acid，sodium benzoate，ect，did’t influence the pigment，and H2O2，Na2SO3influenced the stability of the pigment obviously.

“Black Beauty”potato;pigment;stability

TS202.3

B

1002-0306(2011)09-0354-03

馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)又名洋芋、土豆、山藥蛋，它是一種營養豐富、易于消化吸收、適應性強、用途廣，耐貯藏、糧菜兼用的高產茄科作物，是世界十大營養食品之一［1-2］。“黑美人”馬鈴薯外形與普通土豆無異，但表皮和內部均為黑紫色，是采用雜交育種育成的土豆新品種。經有關專家鑒定，該品種除營養豐富，鈣、鉀含量高以外，還含有花青素等一些普通土豆所沒有的元素［3］。長期食用有減肥美容、養顏護眼、和中養胃、健脾利濕、解毒消炎、寬腸通便、降糖降脂等功效。天然食用色素的安全性較高，還有一定的營養和藥理作用，并且在著色時色調更能接近天然自然的顏色［4］，其開發已成為熱門研究課題之一［5］。花青素作為一種天然食用色素，安全、無毒、資源豐富［6］。主要以糖苷的形式廣泛存在于植物表皮細胞的液泡內，屬于黃酮類化合物［7］，具有抗氧化、抗突變、保護肝臟、預防心血管疾病等功效［8］。本實驗以“黑美人”馬鈴薯為原料提取花青素，并對該色素的穩定性進行研究，以期為該色素的開發和利用提供科學依據，也為“黑美人”馬鈴薯的深加工提供理論依據。

1 材料與方法

2010-07-16

曹竑(1962-)，男，教授，主要從事食品科學與工程的教學與科研工作。