復綠海帶中葉綠素穩定性研究

潘柯伊，芮漢明，張立彥

（華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640）

復綠海帶中葉綠素穩定性研究

潘柯伊，芮漢明*，張立彥

（華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640）

研究了光照、溫度、pH、金屬離子、抗氧化劑、常用食品添加劑及絡合劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響情況。結果表明：日光、高溫、酸、堿、Fe3+和Cu2+對海帶葉綠素的穩定性具有顯著性破壞作用，蔗糖、食鹽和葡萄糖對葉綠素穩定性影響不顯著，而抗氧化劑及絡合劑對葉綠素的穩定性具有保護作用。

復綠海帶，葉綠素，穩定性

海帶素有“海上之蔬”、“含碘冠軍”的美譽，是一種保健、長壽的食品[1]。它隸屬褐藻門、褐子綱、海帶目、海帶科，植物體由多細胞構成，細胞中有核和多數粒狀的色素體，色素體中含有各種色素。海帶色素大致可分為兩部分：葉綠素和類胡蘿卜素。其中，葉綠素是決定綠色蔬菜色澤的主要因素[2]。海帶產品呈現出的鮮嫩草綠色在貯存過程中，容易受到光照，酶，酸，溫度等影響而導致葉綠素發生脫植醇、脫鎂反應，從而呈黃褐色，這影響到顧客對海帶產品的購買欲。為維持海帶的鮮嫩綠色，通常用鋅離子取代鎂離子生成相應的葉綠素鋅離子絡合物而恢復綠色[3]，因此研究該復綠海帶并采取一定的防護措施提高復綠海帶產品葉綠素的穩定性非常有必要。本論文以復綠海帶為材料，通過研究葉綠素在不同條件下的穩定性變化情況，為海帶制品的保藏提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

干海帶 購自華南理工大學后勤集團；95%丙酮、HCl溶液、醋酸鋅、氫氧化鈉、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵、氯化鉀、硫酸銅、TBHQ、BHT、VC、VE、蔗糖、食鹽、葡萄糖、EDTA、雙乙酸鈉 均為分析純。

NJ96-IIN超聲波細胞粉碎儀 上海繼錦化學科技有限公司；752型紫外可見分光光度計 上海現科分光儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預處理 用水清洗掉海帶上的泥砂和鹽分，將海帶在水中充分浸泡（0.5h）后，通過前期的預實驗比較，將海帶在1.0mmol/L的Zn（Ac）2溶液中浸泡5min，得出復綠海帶。將復綠海帶瀝干加入95%丙酮，并采用超聲波細胞粉碎儀超聲10min抽提，棄去初提液。再加入適量丙酮提取，收集提取液。取相同量并定容于50mL棕色容量瓶中。

1.2.2 光線對海帶葉綠素提取液的作用 避光處理組A儲于棕色容量瓶中；室內自然光組B儲于無色透明瓶中，置于室內桌面上；自然光直射組C儲于無色透明容量瓶中，置于朝北的窗臺上；紫外光輻射組D儲于無色透明容量瓶中，置于紫外光燈下。每隔一定時間測定660nm[4]波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

1.2.3 溫度對海帶葉綠素提取液的作用 不同溫度處理組密封后分別置于0、20、40、60、80℃溫度條件下，每隔一定時間測定660nm波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

1.2.4 pH對海帶葉綠素提取液的作用 用HCl和NaOH調配不同pH處理組（2、4、5、6、7、8、9、10、12）密封后分別置于20℃溫度條件下，每隔一定時間測定660nm波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

1.2.5 金屬離子對海帶葉綠素提取液的作用 加入常見的離子Mg2+（硫酸鎂）、Ca2+（氯化鈣）、Al3+（氯化鋁）、Fe2+（硫酸亞鐵）、Fe3+（三氯化鐵）、K+（氯化鉀）、Cu2+（硫酸銅），濃度為10mmol/L。密封后分別置于20℃溫度條件下，每隔一定時間測定660nm波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

1.2.6 抗氧化劑對海帶葉綠素提取液的作用 加入TBHQ、BHT、VC、VE，使其濃度分別為0.01%、0.01%、1%、1%，另設一個不含添加劑的對照組，密封后分別置于20℃溫度條件下，每隔一定時間測定660nm波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

1.2.7 常用食品調味劑對海帶葉綠素提取液的作用 取相同量復綠海帶色素提取液用95%的丙酮溶解，并定容于50mL棕色容量瓶中。加入蔗糖、食鹽、葡萄糖，使其濃度分別為10%、3%、2%，另設一個不含添加劑的對照組，密封后分別置于20℃溫度條件下，每隔一定時間測定660nm波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

1.2.8 絡合劑對海帶葉綠素提取液的作用 加入常見的離子Fe3+（三氯化鐵）濃度為10mmol/L三份，其中一份作為對照組，另兩份加入EDTA、雙乙酸鈉，使其濃度為0.01%。密封后分別置于20℃溫度條件下，每隔一定時間測定660nm波長下的吸光值，吸光值的變化反映葉綠素鋅含量的變化。

2 結果與討論

2.1 光線對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

由圖1可以看出，光線對海帶葉綠素的穩定性影響很大。日光對葉綠素的破壞作用最顯著，只能保存20d；紫外光照射的破壞作用次之，能保存30d；室內自然光對葉綠素也有一定的破壞作用，90d內還基本維持綠色狀態；而放置在暗處對海帶葉綠素影響很小。這可能是由于紫外光照射具有催化產生自由基的作用，而室內紫外光含量相對較少，所以室內光破壞速率相對較低；但日光中的可見光及紅外光可以產生熱量，提高溫度，從而加速自由基等氧化性強的物質對葉綠素的破壞作用，同時長時間的光照也會導致葉綠素光敏氧化，降解成無色產物[5-6]。張亮等[7]對大葉黃楊葉綠素穩定性研究也表明，室外光對葉綠素穩定性的影響最大，室內光對葉綠素的破壞程度最小。因此海帶產品在貯存和運輸過程中應盡量避免光照射。

圖1 光線對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.1 Effect of sunlight on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

2.2 溫度對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

高溫條件下，葉綠素分解產生自由基，在高溫及氧的催化下，海帶葉綠素被迅速降解。由圖2可以看出，海帶葉綠素在較低溫度下對熱較穩定，如在0、20、40℃下色素的吸光度降低不顯著，這可能是因為低溫抑制了細菌及葉綠素內部酶對葉綠素的破壞作用，相對延長了葉綠素的穩定時間，所以低溫是保證葉綠素質量的一個重要條件，這與溫度對新鮮玉蘭葉片提取的葉綠素穩定性影響研究一致[8]。當溫度超過40℃，在60℃及80℃下，葉綠素含量隨著溫度的提高而顯著降低。曾家豫等對紫堇葉綠素穩定性分析研究也表明[9]，紫堇葉綠素在5～60℃范圍內都較為穩定，在高溫條件下穩定性降低。因此應避免高溫長時間加熱，產品在室溫下避光可較長時間貯存。

圖2 溫度對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.2 Effect of temperature on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

2.3 pH對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

圖3 pH對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.3 Effect of pH on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

由圖3可以看出，在各pH下經自然光照射，葉綠素的顏色均逐漸減褪，但pH不同，減褪速率不同。當pH＜6或pH＞9時，褪色速率相對較快且反應隨溶液的酸性增加而加快；當pH在6～9之間，葉綠素相對比較穩定，其中當處于微堿狀態，即pH為8時最穩定。這可能是由于處于酸性條件中，H+容易置換出葉綠素中的Zn2+而失去綠色且酸性條件下氧化電勢，提高葉綠素的卟啉環易被破壞；而堿性條件下，葉綠素被轉化為較穩定綠色的植醇和葉綠酸鹽，因不發生脫鋅或碳環裂解反應，而能保持相對穩定的色澤。但隨著堿性的提高，可能皂化分解了某些物質產生強氧化性物質破壞色素，同時會加快脫酯反應速率，使葉綠素分解[10]，且由于Zn（OH）2具有較低的離解常數及OH－濃度的提高，使Zn2+易從葉綠素析出而生成較不穩定的葉綠素鈉鹽導致被破壞褪色。孫鶴[2]等對綠色蔬菜汁中葉綠素的穩定性研究也表明，葉綠素在pH為中性偏微酸（堿）時最穩定。因此，在海帶產品中可加入適量磷酸鹽保持微堿性或中性，可增強葉綠素的穩定性。

2.4 金屬離子對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

圖4 金屬離子對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.4 Effect of metal ions on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

葉綠素的多不飽和雙鍵很不穩定，易被氧化降解[9]。由于Fe3+具有強氧化性，而Cu2+能誘導催化脂質分解產生自由基而起氧化破壞作用，圖4顯示，Fe3+和Cu2+對海帶葉綠素的破壞最顯著；Fe2+和Al3+具弱氧化性，它們的破壞作用居其次；Mg2+、Ca2+和K+對葉綠素的破壞作用不顯著。所以在海帶產品的生產貯存過程中應避免接觸鐵器、銅器和鋁器。

2.5 抗氧化劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

葉綠素在光氧化、自由基氧化條件下會進一步降解成各種無色的小分子物質[3]。在P.Baardseth的實驗中[11]研究了菠菜在漂燙過程中添加抗氧化劑，能夠在菠菜儲藏過程中降低脂肪氧化，從而提高葉綠素的保持率。張慜等也證實過綠色蔬菜在干燥過程中的褪色主要是由于自由基引起的[12]。TBHQ和BHT均屬于酚類抗氧化劑，可以提供氫原子與氧化過程中產生的自由基結合，使自由基轉變成較穩定的化合物。

圖5 抗氧化劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.5 Effect of antioxidant on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

由圖5可以看出，與對照組相比，抗氧化劑TBHQ、BHT、VC、VE的添加都能顯著地提高葉綠素的穩定性。而且TBHQ比BHT在對位上多一個羥基，因而其抗氧化活性比BHT高。VC很容易與氧作用，從而起到氧清除劑的作用，但在一些條件下也具有促氧化作用[13]，使其抗氧化活性不如BHT、TBHQ的高。因此海帶產品加工過程中可根據效益性加入BHT、TBHQ或考慮營養性的加入VC、VE提高產品質量。

2.6 常用食品調味劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

由圖6可以看出，蔗糖、食鹽和葡萄糖對葉綠素穩定性影響不顯著，常用的食品調味劑可根據需要添加入海帶產品中。對烏拉爾甘草色素的穩定性研究也表明[14]，NaCl對烏拉爾甘草色素的吸收光譜無明顯影響；蔗糖的加入對色素溶液有一定的降解作用；相反，葡萄糖的加入則具有一定的增色作用。

圖6 常用食品調味劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.6 Effect of food addiitive on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

2.7 絡合劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響

圖7 絡合劑對復綠海帶葉綠素穩定性的影響Fig.7 Effect of complexing agent on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

如圖7所示，EDTA與雙乙酸鈉都能通過結合金屬離子而有效地保護海帶葉綠素免受Fe3+破壞。如海帶加工過程中需較多的接觸鐵器、銅器等可以通過添加絡合劑減少金屬離子對葉綠素的破壞作用。

3 結論

本實驗結果表明，光、溫度、pH、Fe3+、Cu2+、BHT、TBHQ、VC、VE對海帶葉綠素穩定性影響顯著，海帶在加工貯存過程中應盡量避光，pH控制在6～9之間，避免接觸鐵器、銅器、鋁器。為進一步提高海帶葉綠素的穩定性，保護海帶產品色澤，可適量加入BHT、TBHQ、VC、VE，并低溫保藏。

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Study on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria

PAN Ke-yi，RUI Han-ming*，ZHANG Li-yan
（College of Light Industry and Food Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）

The effect of sunlight，temperature，pH，metal ions，antioxidant，food addiitive and complexing agent on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria were investigated.The results showed that the stability of chlorophyll in laminaria was siginificantly affected by sunlight，high temperature，acid，alkaline，Fe3+and Cu2+，while the stability of chlorophyll in laminaria was not notably affected by sucrose，salt and glucose.However，antioxidant and complexing agent had protective effects on the stability of chlorophyll in laminaria.

green-recovering laminaria；chlorophyll；stability

TS254.1

A

1002-0306（2012）01-0141-04

2011－01－17 *通訊聯系人

潘柯伊（1987-），女，研究生，研究方向：食品加工與保藏。