梔子紅色素穩定性的研究*

陳 峰，陳劍鋒

(1.寧德師范學院化學系，福建 寧德 352100;2.福州大學生物科學與工程學院，福建 福州 350001)

梔子紅色素是一種極易溶于水的純天然食用紅色素［1］。它是從梔子果實中提取出梔子苷 (梔子苷是一種環烯醚萜苷化合物，它既是多種藥品的有效單體，又是生產梔子藍、梔子紅的中間體)，梔子苷經脫酯和酸化后生成京尼平酸，該京尼平酸用酶水解從其糖苷鍵上脫去一分子蔗糖，脫去蔗糖后的殘基與氨基酸進行顯色反應得到的［2—4］。梔子紅色素具有顏色鮮艷，染色性能好，安全無毒，無異味，不潮解等特點，再加上在天然食用色素中，水溶性的天然紅色素很少，因此，梔子紅色素在國內外市場上都很暢銷，是一種具有廣闊開發前景的食品添加劑，廣泛用于食品、飲料、日用化工等領域［5—7］。有研究報道，梔子紅色素在日本已實現商業化，但在我國梔子紅色素的研究開發至今還不成熟，規模生產尚屬空白［8，9］。因此，對梔子紅色素的穩定性進行考察，可以為開發利用梔子紅色素資源提供參考依據。

1.材料、試劑與儀器

1.1 實驗材料和試劑

梔子紅色素 (E1%1cm(525nm)=90，河南潤誠化工產品有限公司);磷酸氫二鈉、檸檬酸、碳酸鈉、碳酸氫鈉、過氧化氫、亞硫酸鈉、蔗糖、山梨酸鉀等均為分析純。

1.2 主要儀器

BS224S型電子分析天平，賽多利斯(北京)公司;UV－1700型紫外可見分光光度計，日本島津公司;HH－6型數顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司;PHS－3C型pH計，上海精密科學儀器有限公司。

2.實驗方法

2.1 梔子紅色素吸收光譜的掃描

將一定量的梔子紅色素粉末，用蒸餾水溶解配制成一定濃度的稀釋液。以蒸餾水做參比，在400—800 nm區間內進行可見光譜掃描，測試并分析其掃描圖譜。

2.2 溫度對梔子紅色素穩定性的影響

配制等體積、同濃度的梔子紅色素稀釋液，在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃恒溫水浴中保溫，分別放置0.5 h、1 h、4 h。

2.3 pH值對梔子紅色素穩定性的影響

配制等體積、同濃度的梔子紅色素稀釋液，用磷酸氫二鈉 (0.2 mol/L)－檸檬酸 (0.1 mol/L)緩沖溶液和碳酸鈉－碳酸氫鈉緩沖溶液 (0.1 mol/L)將其pH值分別調至2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，于室溫下分別放置1h、6h、24h。

2.4 金屬離子對梔子紅色素穩定性的影響

在等體積、同濃度的梔子紅色素稀釋液中分別加入一定量的濃度均為5 mmol/L的各種金屬離子，室溫下分別靜置0.5 h、1 h、4 h。

2.5 氧化劑、還原劑對梔子紅色素穩定性的影響

以H2O2為氧化劑，配置濃度為0.25%、0.5%、1%、1.5%、2%的H2O2，分別加入到等體積、同濃度的梔子紅色素稀釋液中，于室溫下分別放置1 h、6 h、12 h。

以Na2SO3為還原劑，配置濃度為0.1mg/mL、0.25mg/mL、0.5mg/mL、1mg/mL的Na2SO3，分別加入到等體積、同濃度的梔子紅色素稀釋液中，于室溫下分別放置1 h、6 h、12 h。

2.6 光照對梔子紅色素穩定性的影響

配制同濃度的梔子紅色素稀釋液，將其平均分成4份，在室內避光處、室內散射光、室外自然光及紫外光四種條件下，分別放置1、2、3、4、5、6、7d。

2.7 防腐劑對梔子紅色素穩定性的影響

以山梨酸鉀為防腐劑，配置濃度為1mg/mL、2.5mg/mL、5mg/mL的山梨酸鉀，分別加入到等體積、同濃度的梔子紅色素稀釋液中，在室溫下分別靜置1、2、3、4、5、6、7d。

2.8 食品添加劑對梔子紅色素穩定性的影響

配置濃度為0.1%、0.5%、1%的蔗糖和檸檬酸，分別加入到同濃度的梔子紅溶液中，室溫下分別靜置1、2、3、4、5、6、7d。

根據2.2至2.8進行的單因素實驗，在室溫下測定梔子紅溶液在其最大吸收波長處的吸光值后，均要計算梔子紅色素的殘留率，并以殘留率為指標來評價單因素對梔子紅色素穩定性的影響。其公式為:

其中，A后:實驗結束后的梔子紅溶液在最大吸收波長處的吸光值;

A前:實驗前的梔子紅溶液在最大吸收波長處的吸光值。

3.結果與分析

3.1 梔子紅色素吸收峰對應波長的確定

按2.1方法測得結果見圖1。從可見掃描圖譜可知，在525nm波長處梔子紅色素有最大吸收，因此，實驗時選用此最大吸收波長來測定吸光值。

3.2 溫度對梔子紅色素穩定性的影響

按2.2方法測得結果見圖2。當溫度低于60℃時，梔子紅溶液的色澤、透明度和吸光度隨著保溫時間的變化無明顯影響，色素殘留率均保持在90%以上。但當溫度超過60℃時隨著保溫時間的延長，溶液有一定的褪色，吸光值迅速下降，導致色素殘留率也迅速下降。當溫度為100℃，放置4h后，色素殘留率降低到61%。但有研究報道，保溫時間為2h時，溫度對色素沒有不良影響［9］。

圖1 梔子紅色素的可見吸收光譜Fig.1 Visible absorption spectra of GRP

圖2 溫度對梔子紅色素穩定性的影響Fig.2 Effect of temperature on the stability of GRP

3.3 pH值對梔子紅色素穩定性的影響

按2.3方法測得結果見圖3。梔子紅色素在pH＜3的溶液中，隨著酸度的加大和時間的延長，會出現少許絮狀沉淀，但吸光值變化不大，色素殘留率仍保持在94%左右。在pH=3～11區間內，色素殘留率變化不大，保持在96%以上。這表明，pH值對梔子紅色素穩定性無不良影響。

圖3 PH對梔子紅色素穩定性的影響Fig.3 Effect of PH value on the stability of GRP

圖4 金屬離子對梔子紅色素穩定性的影響Fig.4 Effect of metal ion on the stability of GRP

3.4 金屬離子對梔子紅色素穩定性的影響

按2.4方法測得結果見圖4。Cu2+、Fe3+對梔子紅色素的穩定性影響較大，尤其是Cu2+。加入Cu2+之后，隨著時間的延長，產生沉淀，溶液褪色迅速，放置4 h后梔子紅殘留率降低到10%以下。而其他的金屬離子對梔子紅色素穩定性影響不大，梔子紅殘留率均在90%以上。但有研究報道，Al3+對梔子紅色素的穩定性影響也較大［9］。

3.5 氧化劑、還原劑對梔子紅色素穩定性的影響

按2.5方法測得結果見圖5、圖6。由圖5可知，梔子紅色素抗氧化能力良好。在含2%H2O2的條件下，梔子紅色素放置12h，殘留率仍在80%以上。由圖6可知，Na2SO3對梔子紅色素的穩定性影響很大，在含0.5%mg/mlNa2SO3的條件下，梔子紅色素放置12h，溶液幾乎褪色，殘留率低于10%。

圖5 H2O2對梔子紅色素穩定性的影響Fig.5 Effect of H2O2on the stability of GRP

圖6 Na2S03對梔子紅色素穩定性的影響Fig.6 Effect of Na2S03on the stability of GRP

3.6 光照對梔子紅色素穩定性的影響

按2.6方法測得結果見圖7。在上述四種光照射條件下，放置7d后，梔子紅色素色調無變化，殘留率均保持在90%以上。這表明，梔子紅色素耐光性良好。

3.7 防腐劑對梔子紅色素穩定性的影響

按2.7方法測得結果見圖8。在含5mg/mL山梨酸鉀的條件下，放置7d后，梔子紅色素幾乎不褪色，殘留率仍保持在95%以上。這表明，防腐劑山梨酸鉀對梔子紅色素穩定性沒有不良影響。

圖7 光照對梔子紅色素穩定性的影響Fig.7 Effect of light on the stability of GRP

圖8 山梨酸鉀對梔子紅色素穩定性的影響Fig.8 Effect of potassium sorbate on the stability of GRP

3.8 食品添加劑對梔子紅色素穩定性的影響

按2.8方法測得結果見圖9和圖10。由圖9可知，蔗糖對梔子紅色素的穩定性沒有不良影響。在含1%蔗糖的條件下，放置7d后，梔子紅色素幾乎不褪色，殘留率仍保持在90%以上。由圖10可知，檸檬酸對梔子紅色素穩定性也沒有不良影響，當添加1%的檸檬酸時，放置7d后，梔子紅色素也幾乎不褪色，殘留率保持在85%以上。這表明蔗糖、檸檬酸作為食品添加劑，均可以和梔子紅色素一起添加使用。

圖9 蔗糖對梔子紅色素穩定性的影響Fig.9 Effect of sucrose on the stability of GRP

圖10 檸檬酸對梔子紅色素穩定性的影響Fig.10 Effect of citric acid on the stability of GRP

4.結論

梔子紅色素具有良好的耐酸堿性、耐光性。氧化劑 (H2O2)、防腐劑 (山梨酸鉀)、食品添加劑(蔗糖、檸檬酸)對其沒有不良影響;溫度對其有一定的影響;金屬離子 (Cu2+、Fe3+)、還原劑(Na2SO3)對其有較大影響。

［1］凌關庭.食品添加劑手冊 (第四版)［M］.北京：化學工業出版社，2013.

［2］吳拾荊，李華.結晶梔子苷的研究［J］.中國食品添加劑，2006，2(75)：54—56.

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［5］張慶華，朱向東，張寶，等.大孔樹脂法精制梔子紅色素［J］.食品工業科技，2009，30(6)：229—231.

［6］李炳根，趙博謙.磷酸鹽、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉、加熱對梔子紅色素色價的影響［J］.現代食品科技，22(4)：99—103.

［7］韓沖，胡先望，喻曉燕，等.酶法制取梔子紅色素的研究報告［J］.甘肅科技情報，1995，11(3)：11—13.

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