紅花刺槐紅色素穩定性的研究

摘要：采用分光光度法研究了紅花刺槐[Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.]紅色素的穩定性和理化性質。結果表明，紅花刺槐紅色素屬花色苷類，最大吸收波長為548 nm，溶于水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于石油醚、油脂等非極性溶劑；顏色在酸性條件下（pH<4）呈紅色，堿性條件下（pH>8）呈綠色；耐光性、耐熱性較好，蔗糖、抗壞血酸、蘋果酸、檸檬酸等添加劑對其影響很小，苯甲酸鈉、H2O2、Na2SO3對紅色素有一定的破壞作用。金屬離子Na+對紅色素穩定性無影響，Mg2+、Zn2+、Al3+對其有增色效果，Cu2+、Fe2+對紅色素影響較小，Fe3+可使紅色素變為棕色。

關鍵詞：紅花刺槐[Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.]；紅色素；理化特性；穩定性

中圖分類號：S792.27；Q946.83 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）21-5299-04

Studies on Stability of Red Pigment from Flowers of Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.） Voss.

WANG Jin-ting，LI Qiu-feng

（Dongchang College of Liaocheng University，Liaocheng 252000，Shandong，China）

Abstract： Using the spectrophotometry determination， the stability and chemical and physical properties of red pigment were studied from flowers of Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.） Voss. The results showed that the red pigment was a kind of anthocyanin， and its maximum absorption wavelength was 548 nm. The red pigment can be dissolved in water， alcohol， acetone， ethyl acetate and other polar solvents freely， yet not dissoluble in petroleum ether， oil and other non-polar solvents. Its absorbance peak was changed under different pH values. It was red in acidic solutions（pH<4）， and green in alkaline solutions（pH﹥8）. It was sensitive to sodium benzoate， H2O2， Na2SO3， and was stable to light， heat， sucrose， VC， malic acid， citric and acid. Na+ had no effect on the red pigment. Mg2+，Zn2+ and A13+ could protect the extracted colorant. Cu2+ and Fe2+ had little effect on the red pigment， but Fe3+ could make it brown.

Key words： Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.； red pigment； chemical and physical properties； stability

紅花刺槐[Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.]是刺槐的種間雜種（R. pseudoaeaeia × R. viseose） 安比刺槐（R. ambigua）的一個栽培變種，是近幾年的引進樹種，在我國南京、北京、大連、沈陽、上海、山東等地有栽培[1]。紅花刺槐用于園林綠化，不僅具有吸附灰塵、凈化空氣、減弱噪音、改善環境的作用，而且其生長迅速、外形美觀，是良好的速生觀賞喬木[2，3]。紅花刺槐鮮枝葉粗蛋白含量為21.08%，富含多種維生素、微量元素及氨基酸，無刺、適口性好，可以作為飼用樹種廣泛推廣[4]。在山東地區5月開花，花色艷麗，色素含量較高。有關紅花刺槐紅色素的研究未見報道。筆者在前期響應面法優化紅花刺槐紅色素（red flower robinia pigments，RFRP）提取工藝[5]研究的基礎上，首次對該色素的理化性質和穩定性進行了研究，為其開發應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

紅花刺槐由聊城大學生命科學學院黃勇教授鑒定，2012年5—6月在聊城市區收集紅花刺槐落花，風干、去雜、粉碎、過60目篩備用。

TU1800型紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）、722E型可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）、AR1140型電子天平（上海美國奧豪斯儀器有限公司）、MG08S-2B型連續微波處理器（南京匯研微波系統工程有限公司）、RE-52A型旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）、PHS-3C型酸度計（上海雷磁儀器廠）、FD-1B-50型真空冷凍干燥機（北京博醫康實驗儀器有限公司）。

所用試劑均為分析純，除特殊指出均用雙蒸水配制。

1.2 方法

1.2.1 紅花刺槐紅色素的光譜吸收特征和溶解性 紅花刺槐干花經前期處理后，以酸乙醇[0.1 mol/L HCl∶95%乙醇=1∶99（V∶V）]為溶劑，按室溫（25 ℃左右）、料液比1∶30（g/mL）、微波功率500 W、時間40 s的條件，提取2次，合并濾液，旋蒸、濃縮、冷凍干燥至恒重，得到紅色素粉末備用。

準確稱取紅色素0.100 g，用0.1 mol/L HCl溶解定容至100 mL，TU1800型紫外可見分光光度計在400～600 nm范圍內掃描，確定最大吸收波長。分別取1.0 mL RFRP溶液，在室溫條件下（20 ℃）分別用9.0 mL蒸餾水、95%乙醇、甲醇、丙酮、石油醚、乙醚、大豆油為溶劑稀釋，放置12 h，觀察其溶液的溶解性。

1.2.2 不同因素對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

1）溫度：取RFRP溶液10 mL，分別置于20、30、40、50、60、70 ℃恒溫水浴鍋中保溫，在30 min和60 min后迅速冷卻，以0.1% HCl作參比溶液，測定溶液A548 nm并計算色素相對保存率，保存率按如下公式計算：

色素相對保存率=■×100%

2）光照：取色素醇溶液10 mL裝入具塞試管中，置于自然光下7 d，每天定時測定溶液A548 nm，觀察其顏色變化。

3）pH：各取9.0 mL不同pH（1～12）的緩沖溶液，分別加入1.0 mL色素醇溶液，以相應pH值溶液為參比，1.0 h后測定混合溶液A548 nm并觀察顏色變化。

4）苯甲酸鈉、蔗糖和抗壞血酸：配制0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 g/100 mL苯甲酸鈉，配制2、4、6、8、10 g/100 mL蔗糖和抗壞血酸溶液，以雙蒸水為對照，分別和色素醇溶液等體積混合，以相應濃度的添加劑溶液為參比，60 min后測定混合溶液A548 nm并計算色素相對保存率。

5）氧化劑和還原劑：配制0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%H2O2和Na2SO3溶液，分別和色素醇溶液等體積混合，以相應溶液為參比，分別在0、30、60、90 min測定混合液體A548 nm并計算色素相對保存率。

6）有機酸：準確配制0.1 mol/L蘋果酸和0.1 mol/L檸檬酸溶液，分別和色素醇溶液等體積混合，以相應有機酸溶液為參比，在0、1、2、3、4 h分別測定混合溶液A548 nm并計算色素相對保存率。

7）無機鹽：準確配制0.50%和1.00%的NaCl、CuSO4、ZnSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3、MgSO4、Al2（SO4）3溶液，和色素醇溶液等體積混合，以相應鹽溶液為參比，2.0 h后測定混合溶液A548 nm并觀察試驗現象。

2 結果與分析

2.1 紅花刺槐紅色素的光吸收特征和溶解性

對紅花刺槐紅色素溶液的光吸收特征和溶解性進行測定，在400～600 nm范圍內，紅花刺槐紅色素溶液在548 nm處有吸收峰（圖1），是典型的花色苷類色素[6]。紅色素溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯，不溶于石油醚和大豆油。

2.2 光照和溫度對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

光照對紅花刺槐紅色素穩定性的影響結果如表1所示，紅色素水溶液在室內自然光下顏色保持鮮紅色，吸光度變化很小，第七天色素相對保存率仍高達84.63%，表明該色素對光照不敏感，具有較強的耐光性。圖2結果表明，在20～70 ℃范圍內，紅色素溶液隨著溫度升高和加熱時間的延長，顏色變化不明顯，70 ℃保溫60 min，色素相對保存率仍在90%以上，表明該色素對溫度具有較好的穩定性。這與研究結果在較低pH、較低溫度下花色苷的熱穩定性較好是一致的[8]。

2.3 pH對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

紅花刺槐紅色素醇溶液顏色隨pH變化而變化（表2），在酸性條件下（pH<4）呈紅色，pH為1～2時顏色最為鮮紅，堿性條件下pH>8時呈綠色。花色苷隨pH變化發生結構上的轉換，在pH<2時花色苷主要以紅色的花色烊陽離子形式存在，當pH為3～6時主要以無色的甲醇假堿和查爾酮假堿的形式存在，顏色變淺[7]。

2.4 苯甲酸鈉、蔗糖和抗壞血酸對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

如表3所示，防腐劑苯甲酸鈉對紅花刺槐紅色素有一定影響，當苯甲酸鈉溶液濃度超過0.5 g/100 mL，時更為明顯，1.0 g/100 mL的苯甲酸鈉使紅色素的相對紅保存率降為67.1%。不同濃度的蔗糖、抗壞血酸對紅色素有護色作用，試驗過程中溶液始終呈現鮮紅色，說明蔗糖和抗壞血酸對紅色素穩定性無明顯影響。

2.5 氧化劑和還原劑對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

如表4所示，H2O2和Na2SO3對紅花刺槐紅色素均有一定的破壞作用，隨著溶液濃度的升高和時間的延長破壞作用更明顯。濃度較低時，Na2SO3比H2O2對紅色素的影響較大；濃度較高時，H2O2比Na2SO3對紅色素的影響較大；H2O2和Na2SO3濃度為3.0%、處理90 min后，紅色素相對保存率分別為62.40%和69.36%。氧化劑和還原劑對紅色素影響較大，可能是加入H2O2后，H2O2進攻花色苷的C2位，使花色苷開環生成查爾酮，從而進一步降解為無色的酯和香豆酸衍生物[9]；對于Na2SO3，可能是其亞硫酸氫根作用于花色苷C4位生成了無色復合物[10]。

2.6 有機酸對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

如圖3所示，使用0.1 mol/L蘋果酸和0.1 mol/L檸檬酸處理紅花刺槐紅色素，其吸光度隨時間變化不大，說明這兩種有機酸對紅花刺槐紅色素有護色作用，無不良影響，該紅色素可以和這兩種有機酸混合使用。

2.7 常見無機鹽對紅花刺槐紅色素穩定性的影響

供試的7種金屬離子對紅花刺槐紅色素穩定性的影響結果如表5所示：Na+對紅色素無影響，Mg2+、Zn2+、Al3+有增色效果。加入Fe2+、Cu2+鹽后紅色素溶液由淺紅色變為淺黃色，隨著溶液濃度加大透明度降低，說明Fe2+、Cu2+對紅色素也有一定的影響；加入Fe3+鹽后紅色素溶液迅速變渾濁，呈棕色，說明Fe3+對色素的穩定性影響很大。

3 結論

紅花刺槐花紅色素溶液在548 nm處有最大吸收峰。色素溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯，不溶于石油醚和大豆油。紅色素溶液顏色在酸性條件下（pH<4）呈紅色，pH為1～2時顏色最為鮮紅，在堿性條件下（pH>8）呈綠色。該紅色素耐光性、耐熱性較好，蔗糖、抗壞血酸、蘋果酸、檸檬酸等添加劑對其穩定性影響較小，苯甲酸鈉、H2O2、Na2SO3對紅色素具有一定的破壞作用。金屬離子Na+、Mg2+、Zn2+、Al3+對紅色素穩定性無影響，Cu2+、Fe2+和Fe3+可使色素溶液變色，尤其是Fe3+影響最為明顯，因此在使用和貯藏過程中應避免與Fe3+接觸或共存。

參考文獻

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