水蜡树果实中天然花青素的稳定性

史晓晶，于春艳，詹小丹，赵美莲

（忻州师范学院 生物系，山西 忻州 034000）

水蜡树果实中天然花青素的稳定性

史晓晶*，于春艳，詹小丹，赵美莲

（忻州师范学院 生物系，山西 忻州 034000）

水蜡树果实的天然花青素含量丰富，为了更好地利用这一资源，文章研究了pH、光、温度、金属离子、氧化剂、还原剂和食品添加剂对天然花青素稳定性的影响.试验发现,水蜡树果实花青素在pH=3～8下稳定性较好;自然光、较高温度、高浓度Na2SO3、H2O2和Cu2+可破坏花青素；K+、Na+、Fe3+、较低浓度（10 mg/L和25 mg/L）Na2SO3、蔗糖、葡萄糖和麦芽糖对花青素稳定性影响较小；可溶性淀粉可减弱色度，Zn2+、Al3+、Mg2+和柠檬酸可起到增色作用.为了保证水蜡树果实花青素的稳定性,应避光保存，避免温度超过50℃.

水蜡树果实；花青素；稳定性

水蜡树（Ligustrum obtusifoliumSieb.et Zuce.）是木犀科女贞属中的一种落叶灌木[1]，原产于中国，抗寒、抗旱、抗风、耐盐碱及耐修剪能力较强，对于城市环境具有较强的适应性，因此在我国很多城市中均有栽培[2].作为城市绿化植物，水蜡树的观赏价值主要集中于树形、树干、枝条及叶片上[2]，而紫黑色的果实成熟时缀满枝头，数量甚多，却无人对其进行采集和利用，任其自然脱落.

随着人们食品安全意识的提高，对食品中添加剂的使用提出了更多的质疑，尤其是化学合成色素的添加.所以，从健康的角度出发，天然色素成为了人们的关注焦点，实际应用中的需求也越来越多[3-5].天然色素是一类从植物、微生物、动物中提取得到的着色物质[6]，但其稳定性较差.水蜡树果实中含有大量的天然花青素类色素，若将其提取出来，加以开发利用，不但可以变废为宝，还可为我国食品业带来巨大收益.但如果作为色素使用的话，其稳定性是实际应用中的重要指标之一[8]，其好坏将直接影响食品的色泽和品质[9].田喜强等[10]发现高温、光照、氧化剂均会破坏紫甘蓝花青素.程琤等[11]发现自然光和紫外光照对紫甘薯花青素稳定性影响较小，高温对花青素稳定性影响较大；pH值对花青素稳定性影响非常大，低pH有利于花青素的保留.鉴于此，本文详细地研究了水蜡树果实花青素的稳定性，以便更好地开发利用该色素.

1 材料、仪器与方法

1.1 材料与仪器

水蜡树果实采集于忻州市云中河公园（2014年秋）；UV-2550紫外可见分光光度计（岛津（中国）有限公司）；KQ3200DV数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；HH-ZK8型恒温水浴锅（巩义市予华仪器有限责任公司）；FA2004N型电子天平（上海菁海仪器有限公司）.试验所用化学试剂均为分析纯.

1.2 方法

1.2.1 水蜡树果实花青素的提取与测定

将干燥的水蜡树果实碾碎，过80目筛.取1 g水蜡树果实粉末，加入30 mL提取剂，超声20 min，过滤，滤液定容至50 mL，即得提取液.将体积分数为20%、40%、60%和80%的乙醇提取液在200～800 nm波长内扫描光谱，最佳吸收波长为526 nm，且提取液色素OD由小到大，其中体积分数60%和80%乙醇溶液提取花青素的颜色与OD相差无几.为节约成本，将体积分数60%的乙醇溶液作为最佳提取剂，按照上述的方法制备花青素粗提液，并在526 nm波长下测定各种条件对水蜡树果实花青素的影响.

1.2.2 pH对水蜡树果实花青素的影响

取1 mL花青素粗提液若干份，加入约8 mL的体积分数60%乙醇溶液，然后将它们的pH值分别调至3、4、5、6、7、8、9、10、11、12，并定容至10 mL，混匀，以加入未调pH值的体积分数60%乙醇溶液为调零，观察颜色变化并测定OD526，计算色素保留率（处理OD526/对照OD526×100%）.试验重复3次.

1.2.3 光照对水蜡树果实花青素的影响

取25 mL花青素粗提液若干份，连续6 d测定OD526，期间每天光照8 h（从8：00到16：00），重复5次.

1.2.4 温度对水蜡树果实花青素的影响

将花青素粗提液:蒸馏水按1∶9的体积比例混合，分别于30、50、70、90℃下水浴，每隔1 h测定OD526，试验重复3次.

1.2.5 金属离子对水蜡树果实花青素的影响

分别配制质量浓度为0.25 mg/mL的不同金属离子溶液（Zn2+、Al3+、Na+、Fe3+、Mg2+、K+、Cu2+），处理组为按1∶9的体积比例混合花青素粗提液和金属离子溶液，对照组为按1∶9的体积比例混合花青素粗提液和蒸馏水，其中，处理以1∶9的体积比例混合蒸馏水和相应金属离子溶液调零，对照以蒸馏水调零.测定处理和对照的OD526，计算色素保留率，试验重复3次.

1.2.6 氧化剂、还原剂和食品添加剂对水蜡树果实花青素的影响

分别配制氧化剂H2O2溶液（质量分数为0.3%、0.6%、0.9%、1.5%、3.0%）、还原剂Na2SO3溶液（质量浓度为10、25、50、250和500 mg/L）和物质的量的浓度为5mmol/L食品添加剂溶液（柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、可溶性淀粉、麦芽糖），按1∶9的体积比例混合花青素粗提液和以上溶液，以1∶9的体积比例混合花青素粗提液和蒸馏水调零，每隔2 h测定OD526，计算色素保留率，试验重复3次.

2 结果与分析

2.1 pH对水蜡树果实花青素的影响

由图1可知，pH对花青素的稳定性有明显影响.刚调节好溶液pH值时，在pH=3～8范围内花青素为紫红色，由深至浅，花青素稳定性好；pH=9～10和pH=11～12下花青素的保留率在93%以上，但颜色发生变化，分别为浅墨蓝色和浅墨绿色；保持12 h和24 h后，pH=3～8为紫红色，由深至浅，花青素稳定性好，pH=9～12为黄褐色，且出现沉淀物，花青素保留率分别降至79.5%～71.1%和71.2%～64.3%，稳定性变差.因此，可在pH=3～8下使用水蜡树果实花青素，应避免在pH=9及以上碱性环境中使用，并且可通过调节pH值得到紫红色系的不同颜色.

图1 pH对水蜡树果实花青素的影响Fig.1 Effect of pH on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.2 光照对水蜡树果实花青素的影响

由图2可知，随着光照时间越长，花青素OD值明显都降低（P<0.05），颜色逐渐变浅（1～6 d的颜色依次为紫红、葡萄红、红褐、黄褐、黄褐和浅黄褐）.试验说明花青素对光敏感，长时间暴露在自然光下，花青素稳定性会降低，故应该注意避光.

图2 光照对水蜡树果实花青素的影响Fig.2 Effect of light on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.3 温度对水蜡树果花青素稳定性的影响

由图3可知，温度为30℃和50℃时，加热1～5 h，对水蜡树果实花青素无明显影响（P>0.05），表明热的稳定性较好；温度为70℃和90℃时，保持1 h，对花青素无显著影响（P>0.05），但从第2 h开始，OD显著下降（P<0.05），说明花青素对温度的耐受力有范围限制.故所以应避免在50℃以上的温度中长时间加热.

图3 温度对水蜡树果实花青素的影响Fig.3 Effect of temperature on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.4 金属离子对水蜡树果实花青素的影响

由表1可知，刚混入金属离子溶液时，K+对花青素无影响（P>0.05），而其余金属离子都能显著提高花青素OD（P<0.05），使花青素保留率增加；放置12 h时，Fe3+、Mg2+、K+和Na+对花青素无影响（P> 0.05），而其余离子亦可显著提高OD（P<0.05），增加色素的保留率；放置24～48 h时，K+、Na+和Fe3+对花青素无影响（P>0.05），Zn2+、Al3+、Mg2+仍可明显提高OD（P<0.05）增加色素的保留率，含Cu2+的花青素溶液出现少量沉淀，色素保留率降低.试验说明Cu2+能破坏花青素，K+、Na+和Fe3+不影响花青素色泽，Zn2+、 Al3+和Mg2+金属离子具增色作用

表1 金属离子对水蜡树果实花青素的影响Tab.1Effect of mental ion on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

2.5 氧化剂、还原剂和食品添加剂对水蜡树果实花青素的影响

由图4可知，花青素刚接触氧化剂时，溶液虽均为紫红色，但与对照相比，花青素OD明显下降，且H2O2浓度越高，OD下降越明显（P<0.05）；放置2～8 h，随着H2O2浓度的增高，颜色也渐变为无色，花青素OD明显下降（P<0.05），在8 h时OD全部降至0.1以下.故H O的氧化性对花青素具有破坏作用.

图4 H2O2对水蜡树果实花青素的影响Fig.4 Effect of H2O2on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

由图5可知，Na2SO3能显著降低花青素OD，且浓度越高，OD下降越明显（P<0.05）；但低质量浓度下（9和22.5 mg/L），溶液颜色未发生变化，为紫红色，而在质量浓度为45、225和450 mg/L时，溶液变为墨绿色.放置1～4 h，各Na2SO3质量浓度对花青素OD的影响未出现显著下降的现象（P>0.05，图5）.因此，较低质量浓度的Na2SO3溶液不会破坏花青素，而高质量浓度的Na2SO3溶液则可破坏花青素.

由图6可知，柠檬酸显著增强色素的保留率（P< 0.05），有增色作用；淀粉可明显降低色素的保留率青素则无明显影响（P>0.05）.

图5 Na2SO3对水蜡树果实花青素的影响Fig.5 Effect of Na2SO3on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

图6 食品添加剂对水蜡树果实花青素的影响Fig.6 Food additives effect on anthocyanin from fruit of Ligustrum obtusifolium

3 结论与讨论

天然色素多数无毒副作用，且含有人体所需的营养物质或维生素类物质，还有一些具有药理作用，如抗氧化、镇痛、降压等[12-13]，并且由于其源自于大自然，深受广大消费者的喜爱，有一定的使用价值和经济价值.虽然天然色素具备如此之多的优势，但它也有着自身的缺陷，如稳定性低，对保存环境要求相对较高[13-14].因此，本文通过分光光度法探讨了水蜡树果实花青素的稳定性.它在pH≥3的酸性环境、中性环境和弱碱性环境中的稳定性较好，对环境酸碱度的变化表现出较好的适应性.K+、Na+、Fe3+、≤25 mg/L（ω/υ）Na2SO3、蔗糖、葡萄糖和麦芽糖对花青素的稳定性亦无影响，而Zn2+、Al3+、Mg2+和柠檬酸可起到增色作用.淀粉溶液由于本身呈乳白色，因此减弱了水蜡树果实花青素的色泽.另外，该色素对高温不耐受，应避免在50℃以上的温度中长时间加热，pH≥9碱性环境、高浓度Na2SO3、H2O2和Cu2+可破坏花青素，因此不易在这些环境中使用；同时还需注意避光，自然光会破坏花青素，可能与其中紫外线的作用有关.

虽然水蜡树果实中花青素的稳定性存在一定缺陷，但只要恰当使用，其独特的色泽亦会受到人们的青睐.在今后中，将进一步研究其生理功能及使用范畴，为其应用提供理论依据.

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责任编辑：刘 红

Study on Stability of Anthocyanin from Fruit of Ligustrum obtusifolium

SHI Xiaojing*，YU Chunyan，ZHAN Xiaodan，ZHAO Meilian
（Department of Biology，Xinzhou Normal University，Xinzhou034000，China）

The effect of pH,light,temperature,metal ions,H2O2,Na2SO3,and food additives on the stability of anthocyanin from fruit ofLigustrum obtusifoliumis studied for the rich resources of privet（Ligustrum obtusifolium）fruit and high con⁃tents of anthocyanin on the fruit.The results show that the anthocyanin from fruit ofLigustrum obtusifoliumcan be used in pH=3～8,and it can be destroyed by light,H2O2,higher temperature,high Na2SO3concentration.Cu2+.TK+,Na+,Fe3+,10 mg/L Na2SO3,25 mg/L Na2SO3,sucrose,glucose,and maltose have less effects to the stability of anthocyanin.,tarch weaks its color,and Zn2+,Al3+,Mg2+,and citric acid enhance its color.Thus it should be kept in dark place,and avoid to be heated above 50℃for stability.

fruit ofLigustrum obtusifolium；anthocyanin；stability

TQ 617.1

：A

：1674-4942（2016）04-0401-04

10.12051/j.issn.1674-4942.2016.04.009

2016-08-08

2016年国家级大学生创新创业训练计划项目（201610124003）；2016年山西省高等学校大学生创新创业训练计划重点项目（2016383）；2015-2016忻州师范学院大学生科技创新项目（自然科学类201588124）

*通讯作者