抗壞血酸及抗壞血酸棕櫚酸酯的穩定性研究

劉奕博，任國譜

(中南林業科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙410004)

維生素C類添加劑在飲料、快餐食品、肉制品、乳制品等食品中應用十分廣泛，抗壞血酸(AA)和抗壞血酸棕櫚酸酯(AP)是GB2760-2011中允許添加的兩種形式。抗壞血酸能為一系列生化反應提供還原力，它參與肉毒堿、組胺及其他腎上腺類固醇類激素的生物合成;通過為酶提供電子而使羥脯氨酸和賴氨酸羥基化，是膠原蛋白及結締組織合成的必需物質［1］。在生物體液中它是具有保護作用的抗氧化劑，清除血漿中的自由基，保護細胞免遭活性氧損害［2］。流行病學數據顯示，富含VC的食物能在一定程度上抑制喉癌、食道癌、胃癌等癌癥［3-6］及冠心病、白內障等慢性疾病［7］。抗壞血酸棕櫚酸酯保留了抗壞血酸的生理活性，并與抗壞血酸一同用作食品抗氧化劑，兼具營養性、無毒、高效、使用安全等優點［8］。丁健樺等［9］利用高效液相色譜較為全面的研究了存放時間、日照、氧化劑等對抗壞血酸穩定性的影響。P ?piclin 等［10］關注了溶劑類型、初始濃度、溶氧量、儲藏條件對抗壞血酸棕櫚酸酯的影響。本文系統對比研究兩種添加劑在不同條件下的穩定性，旨在為生產加工中進一步合理應用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

AA、AP Sigma-aldrich公司;無水乙醇、雙氧水(30%)、氯化鈉、氯化鎂、氯化錳、氯化鈣、氯化鐵、氯化銅、鹽酸、氫氧化鈉、維生素E(VE)、葡萄糖、蔗糖。

電子分析天平、UV-1800紫外分光光度計 日本島津公司;DELTA 320 pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;數顯恒溫水浴鍋 北京永光明醫療器械公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 AA、AP溶液的制備 稱取適量AA、AP，分別溶于蒸餾水、95%乙醇配成濃度約為2%的AA水溶液、AP乙醇溶液。

1.2.2 AA及AP的紫外光譜特性 將兩種溶液用紫外可見分光光度計在200～300nm波長范圍內掃描，測定其特征吸收光譜。

1.2.3 穩定性影響因素

1.2.3.1 光照的影響 將兩種溶液分別在黑暗、日光燈、日光下放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.3.2 溫度的影響 將溶液于25、40、60℃恒溫水浴鍋中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.3.3 pH的影響 用適當濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液調節溶液的pH約為3、7、10。黑暗中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.3.4 氧化劑的影響 配制濃度分別為0.024%、0.048%、0.096%、0.24%、0.48%、0.96%的雙氧水溶液，并分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1混合均勻，黑暗中放置30min后在最佳測定波長處測定吸光度并扣除氧化劑本身的吸光度。

1.2.3.5 抗氧化劑的影響 將濃度為0.02%、0.04%、0.08%的VE乙醇溶液分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1混合均勻，黑暗中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度并扣除VE本身的吸光度。

1.2.3.6 金屬離子的影響 配制0.2%的Na+、Mg2+、Mn2+、Ca2+水溶液，0.002% 的 Cu2+、Fe3+水溶液，各金屬離子溶液分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1均勻混合，黑暗下放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度并扣除金屬離子本身的吸光度。

1.2.3.7 糖類的影響 配制濃度為1.0%、2.0%、4.0%、10.0%、20.0%的葡萄糖、蔗糖水溶液，分別與4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以體積比1∶1均勻混合，黑暗下放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度。

1.2.4 吸光度殘留率的計算 吸光度殘留率(%)=Abs2/Abs1×100，其中Abs2為不同時刻的吸光度，Abs1為初始吸光度。

實驗過程中所有樣品均盛放在具塞容器中，所有實驗均重復三次，結果取平均值。穩定性以吸光度變化、吸光度殘留率來描述。

2 結果與討論

2.1 最佳測定波長的選擇

由圖1可知:200～300nm波長掃描范圍內，AA水溶液、AP乙醇溶液的最大吸收峰波長分別為246.6、246.1nm，因此選擇246nm為最佳測定吸收波長。

圖1 AA和AP的紫外吸收光譜Fig.1 UV absorption curve of AA and AP

2.2 光照對AA和AP穩定性的影響

從圖2可以看出，光會加速兩種物質的破壞，AP的光穩定性強于AA。黑暗、日光燈下AA及AP較穩定，6h后的殘留率分別在70%、85%以上。日光對AP的影響相對較小，6h后殘留率在80%以上，但會造成AA顯著的損失。光對維生素的破壞主要通過光氧化作用形成單線態氧，進一步作用于分子中的烯二醇結構生成多羰基化合物，吸收日光中的紫外線引發降解［11］。

圖2 光對AA和AP穩定性的影響Fig.2 Effect of light on stability of AA and AP

2.3 溫度對AA和AP穩定性的影響

圖3的結果表明，AA和AP的穩定性都隨溫度升高而降低。25℃、3h時AA、AP殘留率為79.09%、95.60%，當溫度上升至60℃時，AA及AP的殘留率僅為13.05%和48.94%。但AP的熱穩定性明顯強于AA，常溫下幾乎不受影響。

圖3 溫度對AA和AP的影響Fig.3 Effect of temperature on stability of AA and AP

2.4 pH對AA和AP穩定性的影響

從圖4可以看出，在pH3、pH7時，AA和AP差異不大。酸性環境下，兩者都非常穩定;中性及堿性環境下，兩者都有不同程度的損失。堿性條件可以促進氫離子的電離，從而加速AA、AP的損失，并且由圖觀察發現損失主要集中在30min內，可見破壞作用發生迅速，然而反應到一定程度后，殘留率不會隨時間增長而明顯降低。

圖4 pH對AA和AP穩定性的影響Fig.4 Effect of pH value on stability of AA and AP

2.5 氧化劑對AA和AP穩定性的影響

由圖5得到，H2O2對AA影響較大。隨濃度升高，AA殘留率急劇下降，當濃度為0.48%，30min后AA損失約90%。相同條件下AP損失約為25%，說明H2O2對AP穩定性也會產生作用，但效果有限。

圖5 H2O2對AA和AP穩定性的影響Fig.5 Effect of H2O2on stability of AA and AP

2.6 抗氧化劑對AA和AP穩定性的影響

從圖6可以得到，對于AA，VE添加量越大，AA損失越快;反之，一定時間內AP則隨著VE添加量增大，損失減少。從而推測:在水醇互溶的體系下，AA對VE起到保護作用;在醇溶液中，VE可以有效保護AP，從而降低其損失。

圖6 VE對AA和AP穩定性的影響Fig.6 Effect of VEon stability of AA and AP

2.7 金屬離子對AA和AP穩定性的影響

圖7 結果顯示，Na+、Mg2+、Ca2+、Fe3+對 AP 的穩定性幾乎沒有影響。Mn2+影響較顯著，3h后殘留率約為50%，可能與Mn2+外層電子構型為半充滿有關［12］。相比 AP而言，金屬離子對 AA的影響較明顯。如圖8所示，Na+、Ca2+影響較小，3h后殘留率在70%以上;Mn2+、Fe3+對AA產生影響較大，3h后殘留率只有50%;Mg2+在3h后造成AA約70%的損失，但原因有待進一步研究。

圖7 金屬離子對AP穩定性的影響Fig.7 Effect of metal ions on stability of AP

如表1所示，Cu2+對AA穩定性有很大影響，濃度為0.001%，10min后就基本上使 AA完全損失。AP則相對穩定很多，隨時間增加只有微小的損失。

2.8 糖類對AA和AP穩定性的影響

圖8 金屬離子對AA穩定性的影響Fig.8 Effect of metal ions on stability of AA

從表2～表3中得到，葡萄糖、蔗糖基本不會對AA、AP穩定性產生影響，但觀察到隨蔗糖濃度提高，AP吸光度值有輕微上升，可能與高濃度糖會降低氧氣溶解度有關。

表1 銅離子對AA和AP穩定性的影響Table 1 Effect of Cu2+on stability of AA and AP

表2 葡萄糖對AA和AP穩定性的影響Table 2 Effect of glucose on stability of AA and AP

表3 蔗糖對AA和AP穩定性的影響Table 3 Effect of sucrose on stability of AA and AP

3 結論

3.1 日光、高溫會加速AA及AP的破壞。AP的穩定性強于AA:日光下6h后殘留率約是AA的2.5倍;AP穩定性常溫下幾乎不受影響，3h后的殘留率達95.60%。

3.2 酸性環境中AA及AP都非常穩定，中性及堿性環境下，兩者會有不同程度的損失。AA及AP在酸性、中性環境下表現差異不大，堿性環境下AA的穩定性較差。

3.3 過氧化氫對AA穩定性影響顯著，對AP的影響不大。VE可以有效保護AP，但在水醇混合的體系中表現為AA保護VE。糖類基本不會對兩者穩定性產生影響。

3.4 微量的銅離子就會引起AA較大的損失，鐵離子、錳離子也會對AA穩定性造成一定影響。AP對常見金屬離子均非常穩定，只有錳離子的影響較為顯著，可能與其分子構型有關。

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