西紅花苷-1的穩(wěn)定性研究

付小梅，王崢濤*

(1.江西中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，江西 南昌 330004；2.上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究所，上海 201203；3.中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院，江蘇 南京 210009)

西紅花苷-1的穩(wěn)定性研究

付小梅1，王崢濤2,3,*

(1.江西中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，江西 南昌 330004；2.上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究所，上海 201203；3.中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院，江蘇 南京 210009)

采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究pH值、溫度、光照、初始質(zhì)量濃度對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：西紅花苷-1在溶液中的降解反應(yīng)為表觀一級(jí)反應(yīng)， pH 值、溫度、光照、初始質(zhì)量濃度均能夠影響其穩(wěn)定性，在pH6.0～7.0之間時(shí)最穩(wěn)定，在自然光照射下的反應(yīng)速率較紫外光更快，對(duì)溫度極其敏感，但反應(yīng)速率常數(shù)與其初始反應(yīng)質(zhì)量濃度無(wú)關(guān)，其在溶液中降解反應(yīng)活化能Ea為45.36kJ/mol。

西紅花苷-1；穩(wěn)定性；化學(xué)動(dòng)力學(xué)

梔子黃色素是常用的天然食用色素，廣泛用于糖果、糕點(diǎn)、飲料及酒類等的調(diào)色。梔子黃色素在酸性、堿性環(huán)境下不穩(wěn)定，而且受光照、溫度、氧化劑等的影響也較大[1-6]。梔子黃色素的主要成分為以西紅花苷-1為主的西紅花苷類成分，具有利膽、抗炎、抗氧化、抗腫瘤等作用[7-9]，是梔子黃色素的主要成分。西紅花苷-1為水溶性類胡蘿卜素類成分(分子結(jié)構(gòu)見圖1)，分子中具有多個(gè)共軛雙鍵，導(dǎo)致其穩(wěn)定性差。本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究西紅花苷-1的化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，建立西紅花苷-1化學(xué)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系，為梔子黃色素的生產(chǎn)、應(yīng)用、貯藏等提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 西紅花苷-1的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of crocin-1

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

西紅花苷-1為實(shí)驗(yàn)室自制，梔子果實(shí)經(jīng)醇提后，濃縮成浸膏，加硅藻土拌樣，用乙酸乙酯、甲醇抽提。甲醇抽提部分上ODS柱，用水、20%、40%、60%、80%甲醇洗脫，60%甲醇洗脫得西紅花苷-1粗品，甲醇反復(fù)重結(jié)晶得西紅花苷-1，經(jīng)高效液相色譜測(cè)定其純度大于98%。

乙腈、甲酸(色譜醇) 德國(guó)Merck公司；其他試劑均為分析純，均購(gòu)自上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

Agilent 1100型高效液相色譜儀(四元泵、真空在線脫氣機(jī)、二極管陣列紫外檢測(cè)器和自動(dòng)進(jìn)樣器) 美國(guó)Agilent公司；Milli-Q System超純水制備器 美國(guó)Millipore公司。

1.2 HPLC測(cè)定條件及方法學(xué)考察

色譜柱Agilent Zorbax SB-C18(3.0mm×150mm，3.5μm)，流動(dòng)相乙腈(A)-水(B)洗脫，0～5min 20% A；6～12min 23% A；13min 30% A；25min 35% A。平衡時(shí)間 10min；流速 1.0mL/min；進(jìn)樣量10μL；柱溫30℃；DAD檢測(cè)器，采集范圍：190～700nm；檢測(cè)波長(zhǎng)440nm。

精密稱取西紅花苷-1適量，置10mL容量瓶中，加入50%甲醇適量，使溶解，并用50%甲醇稀釋至刻度。精密吸取上述西紅花苷-1儲(chǔ)備液(1.10mg/mL)各0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.5mL，置5mL容量瓶中，分別用50%甲醇釋至刻度，搖勻，濾過(guò)。各取上述溶液10μL注入高效液相色譜儀，分別以峰面積為縱坐標(biāo)，西紅花苷-1的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，獲得西紅花苷-1的線性方程為Y=43.196X－152.48(r=0.9990)，西紅花苷-1在11～330μg/mL，有良好的線性關(guān)系，且精密度實(shí)驗(yàn)RSD值小于2%。

1.3 pH值對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

取10份西紅花苷-1樣品，各1.5mg，精密稱定，置25mL具塞離心管中，分別精密加入pH1.6～9.5的水溶液(0.1mol/L HCl或NaOH調(diào)節(jié)pH值)10mL，溶解，搖勻。稱質(zhì)量，置室溫放置12h，在這12h內(nèi)每隔2h取樣，稱質(zhì)量，分別用適當(dāng)溶液補(bǔ)足失質(zhì)量，過(guò)濾，分別取濾液10μL注入高效液相色譜儀，測(cè)定。

1.4 溫度對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

取3份西紅花苷-1樣品，各1.5mg，精密稱定，置25mL具塞離心管中，分別精密加入pH 7.0的水溶液各10mL，溶解，搖勻，稱質(zhì)量。分別置不同溫度(40～60℃) 水浴中加熱3h，每隔0.5h取樣置冰浴中終止反應(yīng)，稱質(zhì)量，用pH7.0的水溶液補(bǔ)足失質(zhì)量，過(guò)濾，分別取濾液10μL注入高效液相色譜儀，測(cè)定。

1.5 光照對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

取2份西紅花苷-1樣品，各5mg，精密稱定，置10mL容量瓶中，用pH7.0的水溶液適量溶解，并稀釋至刻度，搖勻，稱質(zhì)量。置自然光下照射3d(每天照射10h)，每天取樣，濾過(guò)，各取10μL注入高效液相色譜儀，測(cè)定。置紫外光下照射12h，每隔2h取樣，稱質(zhì)量，分別用適當(dāng)溶液補(bǔ)足減失質(zhì)量，過(guò)濾，分別取濾液10μL注入高效液相色譜儀，測(cè)定。

1.6 初始質(zhì)量濃度對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

精密稱取西紅花苷-1適量，分別用水配成不同初始質(zhì)量濃度的溶液，稱質(zhì)量，置室溫(25℃)放置，12h后取出，置冰浴中終止反應(yīng)，稱質(zhì)量，用水補(bǔ)足失質(zhì)量，過(guò)濾，各取10μL注入高效液相色譜儀，測(cè)定。

1.7 對(duì)西紅花苷-1的穩(wěn)定性研究

對(duì)西紅花苷-1的穩(wěn)定性研究可看作西紅花苷-1在溶液中的降解反應(yīng)[10]，可表示為：

當(dāng)t=0h時(shí)，[A]的質(zhì)量濃度為ρ0，當(dāng)t=th時(shí)，[A]的質(zhì)量濃度為ρt，若按一級(jí)反應(yīng)處理(n=1)，則：

以ln(ρt/ρ0)-t作圖，若為線性，則證明反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，該直線的斜率為速率常數(shù)K。若為一級(jí)反應(yīng)，根據(jù)：

計(jì)算西紅花苷-1的半衰期。

若測(cè)定得到不同溫度下的速率常數(shù)，可根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)中阿累尼烏斯經(jīng)驗(yàn)公式：

其對(duì)數(shù)形式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

表1 不同pH值條件下西紅花苷-1的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 1 Kinetic parameters for chemical reaction of crocin-1 in different pH conditions at 25 ℃

由表1可知，在pH1.6～9.0的條件下，室溫(25℃)放置條件下的反應(yīng)為表觀一級(jí)反應(yīng)。西紅花苷-1在pH7.0的溶液中半衰期最長(zhǎng)，說(shuō)明其在此pH值條件下最穩(wěn)定，即在中性條件中最穩(wěn)定。而隨著pH值的增大或減小，t1/2均減小，說(shuō)明隨著pH值的增加或減小，西紅花苷-1的反應(yīng)速率加快，越來(lái)越不穩(wěn)定，即其在酸性或堿性條件下均不穩(wěn)定，在溶液顏色上表現(xiàn)為由黃紅色漸變?yōu)榈S色，最后完全褪色。

2.2 溫度對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

表2 不同溫度條件下西紅花苷-1的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2 Kinetic parameters of crocin-1 in pH 7.0 at different temperatures

由表2可知，當(dāng)加熱溫度為40～60℃時(shí)，西紅花苷-1為表觀一級(jí)反應(yīng)。但西紅花苷-1對(duì)溫度非常敏感，在加熱40℃條件中，半衰期僅為7.34h，并且隨著加熱溫度的升高，半衰期縮短，反應(yīng)加快。根據(jù)公式3，用lgK-1/T作圖，得 lgK=－2369.4 1/T+ 6.5452(R2= 0.9999)，得到西紅花苷-1 在pH 7.0的溶液中降解反應(yīng)活化能Ea為45.36kJ/mol。一般化學(xué)反應(yīng)活化能在40～100kJ/mol，小于40kJ/mol為快反應(yīng)，西紅花苷-1 在pH7.0的溶液中降解反應(yīng)活化能Ea為45.36kJ/mol，接近快反應(yīng)，說(shuō)明溫度對(duì)西紅花苷的穩(wěn)定性影響較大。實(shí)驗(yàn)同時(shí)考察了西紅花苷-1在70～90℃條件下的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在此加熱條件下西紅花苷-1迅速被破壞。

2.3 光照對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

表3 不同光照條件下西紅花苷-1的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 3 Kinetic parameters of crocin-1 in solution under sunlight and UV light

由表3可知，西紅花苷-1在自然光中的半衰期要小于在紫外光照射下，說(shuō)明西紅花苷-1在自然光照射下的反應(yīng)速率更快。

2.4 初始質(zhì)量濃度對(duì)西紅花苷-1穩(wěn)定性的影響

由表4可知，隨著初始反應(yīng)質(zhì)量濃度的增加，反應(yīng)速率常數(shù)近似相等，也就是說(shuō)反應(yīng)速率常數(shù)與西紅花苷-1的初始反應(yīng)質(zhì)量濃度無(wú)關(guān)，進(jìn)一步證明西紅花苷-1在溶液中的降解反應(yīng)是擬一級(jí)反應(yīng)。

表4 不同初始質(zhì)量濃度條件下西紅花苷-1的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 4 Kinetic parameters of crocin-1 at different initial concentrations

3 討 論

許多國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)梔子黃色素的穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)其主要成分西紅花苷-1的穩(wěn)定性研究很少。本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究了溫度、pH值、光照和初始質(zhì)量濃度等因素對(duì)西紅花苷-1的化學(xué)穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，西紅花苷-1對(duì)溫度、pH值、自然光及紫外光均比較敏感。西紅花苷-1在溫度40℃條件下，半衰期僅為7.34h，隨著溫度的升高，半衰期縮短，反應(yīng)加快，僅在室溫下穩(wěn)定；在酸性環(huán)境pH值(pH＜5)或堿性環(huán)境pH值(pH＞8)條件下均易發(fā)生降解反應(yīng)，而在中性條件下即pH6.0～7.0之間最穩(wěn)定；在自然光、紫外光照射下半衰期分別為9.07、25.35h，西紅花苷-1溶液的顏色由黃紅色較快變?yōu)榈S色，甚至褪色，其原因可能是西紅花苷-1含有多個(gè)不飽和共軛雙鍵，易受破壞，導(dǎo)致褪色現(xiàn)象。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[4-12]，梔子黃色素受pH值影響較小，但受溫度和光照的影響較大，應(yīng)避免高溫加熱及強(qiáng)光照射，這與本研究的結(jié)果是一致的，因此可以推測(cè)，以西紅花苷-1為主的西紅花苷類的穩(wěn)定性決定了梔子黃色素的穩(wěn)定性。

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An Investigation into the Stability of Crocin-1

FU Xiao-mei1，WANG Zheng-tao2,3,*
(1. College of Pharmacy, Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang 330004, China；2. Institute of Chinese Materia Medica, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China；3. College of Pharmacognosy, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China)

The effects of pH, temperature, sunlight, UV light and initial concentration on the stability of crocin-1 were studied by chemical kinetics. The results suggested the degradation reaction of crocin-1 in solution could be fitted by pseudo-first-order reaction. The stability of crocin-1 was effect by pH, temperature, sunlight, UV light and initial concentration. Crocin-1 was sensitive to temperature, and is prone to degradation. The activation energy of croin-1 in solution was 45.36 kJ/mol.

crocin-1；stability；chemical kinetics

TS201.2

A

1002-6630(2012)05-0071-03

2011-02-24

付小梅(1976—)，女，副教授，博士，研究方向?yàn)橹兴幤焚|(zhì)評(píng)價(jià)。E-mail：smilefxm@163.com

*通信作者：王崢濤(1956—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)橹兴幉馁Y源、鑒定、活性成分與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。E-mail：wangzht@hotmail.com