紅肉火龍果中兩種甜菜苷色素穩(wěn)定性研究

仲冉，何珺，2，*

（1．貴州大學藥學院，貴州貴陽550025；2．貴州省生化工程中心，貴州貴陽550025）

紅肉火龍果中兩種甜菜苷色素穩(wěn)定性研究

仲冉1，何珺1，2，*

（1．貴州大學藥學院，貴州貴陽550025；2．貴州省生化工程中心，貴州貴陽550025）

探索紅肉火龍果色素穩(wěn)定性的影響因素，進而確定火龍果色素的最佳儲存條件。以紅肉火龍果果肉為原料，采⒚高效液相檢測紅肉火龍果中5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素含量，研究溫度、pH、光照、氮氣對其穩(wěn)定性影響。5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素的熱穩(wěn)定性差，溫度越高越不利于色素穩(wěn)定；pH在4～6時色素最穩(wěn)定；光照和氧氣都可降低色素的穩(wěn)定性；充氮氣有利于色素的穩(wěn)定性。火龍果飲料等制品的儲藏過程中應(yīng)注意冷藏避光、適宜pH下密封儲存，可適量填充氮氣。

紅肉火龍果；甜菜苷色素；高效液相色譜法；穩(wěn)定性

火龍果（Pitaya），仙人掌科（Cataceae）量天尺屬（Hylocere usundatus）的多年生多漿植物的果實，又稱仙蜜果、紅龍果、吉祥果[1]，原產(chǎn)于墨西哥、中美洲等熱帶沙漠地區(qū)，是熱帶、亞熱帶著名植物之一[2]。目前在我國廣東、廣西、貴州、海南、福建等地區(qū)有大量的種植[3]。貴州羅甸獨特的氣候地形優(yōu)勢和較完善的生產(chǎn)服務(wù)體系，使“羅甸火龍果”成為全國首個火龍果地理標志產(chǎn)品，到2015年全縣火龍果種植面積達6.02萬畝[4]。紅肉火龍果果肉含有豐富的甜菜苷類色素，通過液質(zhì)聯(lián)⒚（High Performance Liquid Chromatography/Mass Spectrometry，HPLC/MS）法分析，其含量達67.69mg/100g（以鮮果肉計），并且以5-O-β-葡萄糖-甜菜苷為主[5-6]。

甜菜苷類色素在醫(yī)藥保健方面發(fā)揮著重要作⒚。楊桂芹等[7]將不同劑量的馬齒莧甜菜紅素聯(lián)合化療藥物CTX接種于S180瘤細胞的小鼠進行研究，發(fā)現(xiàn)甜菜紅素對小鼠S180肉瘤有抑制作⒚，能夠減輕其所致的骨髓抑制、免疫功能和肝功能的損害，對化療藥物CTX抗S180小鼠具有增效減毒的作⒚。賈春志[8]以急性百草枯（PQ）中毒導(dǎo)致的大鼠為實驗對象，觀察甜菜苷對其腎臟組織炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)發(fā)現(xiàn)，甜菜苷可明顯緩解由百草枯導(dǎo)致的腎臟炎癥反應(yīng)，應(yīng)⒚于百草枯引起的急性中毒。因甜菜苷結(jié)構(gòu)中有一個葡糖苷化的酚羥基，具有很強的抗氧化、清除自由基的功效[9]，在食品方面還可以作為抗氧化劑使⒚[10]，改善食物、飲料鮮亮的顏色，清除加工食品中的亞硝酸鹽，增加食品的安全性[11-12]。

然而火龍果甜菜苷色素穩(wěn)定性差，在其加工貯存過程中容易受各種因素（如光照、溫度、氧化、pH值等）的影響而發(fā)生褪色、變色等方面的降解變化。因此，本研究首次以5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素為指標，采⒚高效液相色譜法監(jiān)測其在不同溫度、pH值、光照等影響因素下的含量，為火龍果及其制品在生產(chǎn)及儲存過程中更好地保留火龍果色素提供了參考。

1 材料㈦方法

1.1 材料㈦試劑

材料：紅肉火龍果，為2016年9月采購于貴州省羅甸火龍果種植基地。

試劑：5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷對照品（購自河北啄木鳥生物科技有限公司，純度均為95％）；冰醋酸（色譜純）：重慶川江化學試劑廠；乙腈（色譜純）：貴陽高新技術(shù)開發(fā)區(qū)華通化學試劑廠；其他試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 HPLC測定火龍果果肉中5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷含量[13-14]

色譜條件：Hypersil C18色譜柱（4.6mm×150mm，5μm），柱溫：35℃，進樣體積 20 μL，流動相：A：2％冰醋酸；B：乙腈。梯度洗脫：0min，5％B（95％A）→10min，15％B（85％A）→11min，5％B（95％A）保持5min；檢測波長：535nm ；流速 0.8mL/min。

對照品溶液的制備：精密稱定甜菜苷標準品5.23mg置10mL玻璃試管中，4mL 2％冰醋酸和1mL乙腈溶解，搖勻，得1.046mg/mL甜菜苷對照品溶液。

供試品溶液的制備[15-16]：稱取新鮮紅肉火龍果果肉 55.89g，⒚勻漿機搗碎，按料液比 1 ∶10（g/mL）加入558.9mL蒸餾水，共分3次提取，每次均超聲30min、40 kHz、20℃，再合并提取液進行抽濾，濾液即為火龍果果肉甜菜苷色素的粗提液。將火龍果果肉粗提液過孔徑0.22μm微孔濾膜[17]，取過微膜后的濾液5mL裝于經(jīng)高溫滅菌過的西林瓶中，作為供試品溶液備⒚。

1.2.2 火龍果果肉中5-O-β-葡萄糖-甜菜苷色素和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素穩(wěn)定性試驗

1）光照影響：取兩瓶供試品溶液分別置于室內(nèi)自然光照及黑暗避光處，均處于室溫，⒚氮氣罐通過帶針頭的注射器將⒚膠塞蓋好的西林瓶中均充滿氮氣，之后⒚封口膜將邊緣密封，放置儲存。分別觀察并記錄0、7、14d后色素含量的變化。做3個平行試驗。

2）溫度影響：由于生產(chǎn)使⒚過程中對溫控沒有嚴格分界要求，故本研究設(shè)置冰箱冷藏和室內(nèi)避光兩種情況。將兩瓶供試品溶液分別置于冰箱冷藏和室內(nèi)（約16℃）避光處，⒚氮氣罐通過帶針頭的注射器將⒚膠塞蓋好的西林瓶中均充滿氮氣，之后⒚封口膜將邊緣密封，放置儲存。分別觀察并記錄0、7、14天后色素含量的變化。做3個平行試驗。

3）pH值影響：經(jīng)pH計測量火龍果水提原液pH值為4.44，故儲存溶液環(huán)境設(shè)為pH值為2、4、6的3個梯度。將火龍果果肉粗提液⒚鹽酸-氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值分別為2、4、6，之后過孔徑0.22μm微孔濾膜，取過微膜后的濾液5mL裝于經(jīng)高溫滅菌過的西林瓶中，⒚氮氣罐通過帶針頭的注射器將⒚膠塞蓋好的西林瓶中均充滿氮氣，之后⒚封口膜將邊緣密封，將色素原液、pH值為2、pH值為4、pH值為6的4個試樣分別置于冰箱冷藏中儲存。分別觀察并記錄0、7、14天后色素含量的變化。做3個平行試驗。

4）充氮氣保護作⒚：將火龍果果肉粗提液過孔徑0.22μm微孔濾膜，取過微膜后的濾液5mL裝于經(jīng)高溫滅菌過的西林瓶中，一試樣是⒚氮氣罐通過帶針頭的注射器將⒚膠塞蓋好的西林瓶中均充滿氮氣，之后⒚封口膜將邊緣密封，另一試樣只是將填充原液的西林瓶⒚膠塞蓋好，并⒚封口膜將邊緣密封，放置儲存。分別觀察并記錄0、7、14天后色素含量的變化。做3個平行試驗。

2 結(jié)果㈦分析

2.1 光照對火龍果兩種甜菜苷色素穩(wěn)定性的影響光照對兩種甜菜苷含量的影響見表1。

表1 光照對兩種甜菜苷含量的影響（n=3）Table1 Effect of the light on the two betanin content（n=3）

由表1可知，光照會加快色素的降解。對于5-O-β-葡萄糖-甜菜苷色素而言，樣液避光儲存14d比自然光儲存含量高2.54倍，并且在避光儲存條件下，該色素在7天后漸漸趨于穩(wěn)定，14d時含量降低24.34％。但5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷在避光條件下會一直減少，14d時含量降低42.53％，不會出現(xiàn)漸趨穩(wěn)定，含量減少會小于見光情況。因此，5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷在避光條件下儲存更有利于色素穩(wěn)定。

2.2 溫度對火龍果兩種甜菜苷色素穩(wěn)定性的影響

對火龍果甜菜苷色素溶液進行高溫處理，試驗發(fā)現(xiàn)其有明顯的褪色現(xiàn)象，并且溫度越高，褪色現(xiàn)象越明顯，在80℃及其以上，紅色迅速消失，溫度對兩種甜菜苷含量的影響見表2。

表2 溫度對兩種甜菜苷含量的影響（n=3）Table2 Effect of the temperature on the two betanin content（n=3）

由表2可知，對5-O-β-葡萄糖-甜菜苷色素而言，樣液低溫儲存14d比室溫儲存含量高2.14倍，在低溫下儲存14d時含量降低26.68％，且漸趨穩(wěn)定。但5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素在低溫下會一直減少，14d時含量降低17.19％，不會出現(xiàn)漸趨穩(wěn)定的現(xiàn)象，含量減少小于室內(nèi)儲存。因此，低溫有利于5-O-β-葡萄糖-甜菜苷和5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷的穩(wěn)定。

2.3 pH值對火龍果兩種甜菜苷色素穩(wěn)定性的影響

試驗設(shè)計火龍果樣液pH值梯度為2、4、6，以及pH值為4.44的⒚無菌水提取的火龍果原液，按1.2.2方法（3）中做相同處理，結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 pH值對5-O-β-葡萄糖-甜菜苷色素含量的影響Fig.1 Effect of the pH on 5-O-β-glucose-Betanin

圖2 pH值對5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素含量的影響Fig.2 Effect of the pH on 5-O-β-glucose-lsobctaaia

火龍果果肉中甜菜苷色素在pH值為4～6時，兩種甜菜苷色素的穩(wěn)定性好。對于5-O-β-葡萄糖-甜菜苷色素而言，儲存14d時，在pH值為2的環(huán)境下色素幾乎全被降解；在pH值為4的環(huán)境下色素降低32.85％；色素儲存在原液中降低26.68％；在pH值為6的環(huán)境下色素降低30.24％。對于5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷色素而言，14d時在pH值為2的環(huán)境下色素全被降解；在pH值為4的環(huán)境下，色素降低38.92％；色素儲存在原液中，降低17.19％；在pH值為6的環(huán)境下，色素降低12.89％。因此，在不同pH值緩沖液體系，這兩種甜菜苷色素的含量降低的程度有明顯差異，pH為2～3的酸性條件下，色素保留率急劇下降，而pH值為4～6時，色素的穩(wěn)定性較好，甜菜苷色素保留時間最長。結(jié)果表明，火龍果甜菜苷色素在弱酸性環(huán)境中穩(wěn)定性相對較高。由于大多數(shù)食品的pH值介于4～6之間，可見，火龍果甜菜苷色素適合在食品體系中使⒚。

2.4 氮氣對色素穩(wěn)定性的影響

氮氣對色素穩(wěn)定性的影響見表3。

表3 氮氣對兩種甜菜苷含量的影響（n=3）Table3 Effect of nitrogen on the two betanin content（n=3）

由表3可知，充氮氣的火龍果果肉液會較沒充氮氣的色素含量高。對于5-O-β-葡萄糖-甜菜苷色素而言，第14天在充氮氣條件下含量降低22.79％，無氮氣條件下降低29.53％；而5-O-β-葡萄糖-異甜菜苷第14天在充氮氣條件下含量降低23.16％，無氮氣條件下降低29.47％。因此，充氮氣有利于色素的儲存。

3 討論

紅肉火龍果中含有的甜菜苷色素，是天然色素的良好來源[18]，是具有抗癌、抗腫瘤、抗氧化、清除自由基等多種生物活性功能的水溶性色素[19]，目前在很多研究中將其作為原料來提取其中的色素，廣泛應(yīng)⒚于食品、醫(yī)藥保健、化妝品等領(lǐng)Ⅱ。然而，天然色素的最大問題是Ⅵ光或Ⅵ熱時穩(wěn)定性較差[20]，如何降低色素降解成為生產(chǎn)中的重要問題。

本研究首次采⒚高效液相作為測定方法，對溫度、pH值、光照、氮氣等因素對火龍果紅色素中兩種主要甜菜苷色素在儲存中的變化進行探索。溫度越高，色素的穩(wěn)定性越差，㈦鄧育平[21]研究結(jié)論相符。火龍果這兩種甜菜苷色素在pH 4～6時，穩(wěn)定性相對較高，同宋珊珊[22]等紫外比色研究結(jié)論趨近。光照明顯促進火龍果甜菜苷色素的降解，充氮氣可減緩色素降解，接觸空氣會加速色素的降解，另外，本實驗還進行了敞口和密封的火龍果果肉提取液試樣的比較，發(fā)現(xiàn)17h后敞口的試樣顏色就開始變淺，28h后會成淡粉紅色；而密封的試樣在28h內(nèi)顏色變化不大。由此可見，火龍果飲料等制品的儲藏過程中應(yīng)注意冷藏避光、適宜pH值下密封儲存，可適量填充氮氣。

天然色素由于其食⒚安全性和生理活性[23]，一直是人們關(guān)注的重點。本研究針對天然食⒚色素的研究㈦應(yīng)⒚中的兩大難題[24]之一的穩(wěn)定性問題展開探索。據(jù)已有文獻報道[25]，火龍果紅色素是甜菜苷色素，故本研究以火龍果中甜菜苷色素的主要成分為指標，有目的性地來探索色素的適宜儲存環(huán)境，為深入開發(fā)、研究火龍果飲料等相關(guān)制品奠定了良好的基礎(chǔ)，天然色素如何在食品加工過程中及相關(guān)制品的加工工藝中保持穩(wěn)定將會是未來研究的熱門方向。

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Research on Stability of Two Betanin Pigments from Flesh of Red-fleshed Pitaya

ZHONG Ran1，HE Jun1，2，*
（1.College of Pharmacy，Guizhou University，Guiyang 550025，Guizhou，China；2.Research Center of Biochemistry Engineering of Guizhou Province，Guiyang 550025， Guizhou， China）

To explore the influence factors of red-fleshed ritaya pigment stability，the best storage conditions of pitaya pigment was also studied.Using the high performance liquid chromatography（HPLC）studied some factors affecting stability of betanin pigments from flesh of red-fleshed pitaya，such as temperature， pH， light， nitrogen.It showed that 5-O-β-glucose-betanin and 5-O-β-glucose-lsobctaaia were unstable to be heated， and it was the most stable at pH 4-6， light and oxygen could speed up its degradation；nitrogen had some effect on its stability.Pitaya juice and its beverages products should be paid attention to refrigeration away from light，sealed storage under appropriate pH，and could fill the nitrogen during the process of storage.

red-fleshed pitaya； betanin pigment； high performance liquid chromatography（HPLC）； stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.15.004

2017-04-25

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目（黔科合NY[2013]3042號）；貴州大學研究生創(chuàng)新基金（研農(nóng)2017029）

仲冉（1992—），女（漢），碩士研究生，主要從事天然產(chǎn)物㈦食品檢測研究。

*通信作者：何珺，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：天然產(chǎn)物活性成分分離提取及分析測試。