不同温度、pH、光照条件对栀子黄色素稳定性研究

邹立君 杨昆忠 邓 浩 杨莉莉

(1.江西中医药高等专科学校，江西 抚州 334000；2.江西有色地质测试研究院，江西 南昌 330201；3.广州科广企业管理咨询有限公司，广东 广州 510000)

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

1.1.1 材料与试剂

本次研究主要材料与试剂有：栀子黄色素(江苏科乐生物有限公司，食品级)、柠檬酸(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、碳酸氢二钠(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、无水乙醇(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、蒸馏水(自制)等。

1.1.2 主要实验仪器与设备

本次研究主要实验仪器和设备有：电子天平(品牌：天津欧诺仪器仪表公司，型号：EL104)、电热式恒温水浴锅(品牌：上海丙林电子科技有限公司，型号：DH系列)、紫外可见分光光度计(品牌：上海仪表集团供销有限公司；型号：N4)、电热恒温干燥箱(品牌：上海丙林电子科技有限公司，型号：DPG系列)、智能光照培养箱(品牌：上海丙林电子科技有限公司，型号：ZGZ系列)等。

1.2 方法

1.2.1 栀子黄色素稳定性判定指标选择

本研究选择色素损失率作为栀子黄色素稳定性评价指标，栀子黄色素损失率=(处理前栀子黄色素溶液最大波长吸光值—处理后栀子黄色素溶液最大波长吸光值)/处理前栀子黄色素溶液最大波长吸光值×100%。

1.2.2 栀子黄色素吸收波长检测方法

依据GB7912-2010检测方法，准确称取0.10g经恒温干燥箱干燥后的栀子黄色素，在100mL容量瓶中用蒸馏水均匀定容为1mg/L标准溶液。以蒸馏水作为空白对照样，通过紫外可见分光光度计对所配置标准溶液进行全波长扫描来获取栀子黄色素最大吸收波值。

1.2.3 温度对栀子黄色素稳定性的影响

准确移取3.0mL栀子黄色素标准溶液(1mg/L)置于玻璃试管中，后在室温(25℃)、50℃、80℃、100℃水浴条件下于0、3、6、9、12h测定计算栀子黄色素色素损失率，每组实验重复3次，结果取无异样平均。

1.2.4 pH对栀子黄色素稳定性的影响

准确称量0.10g经恒温真空干燥的栀子黄色素粉末，分别用碳酸二氢钠/柠檬酸缓冲溶液均匀定容至100mL，静置。在0、3、6、9、12h用与之相对应的pH缓冲液作为参比液，测定计算不同pH条件(pH=3、5、7、9、11)下栀子黄色素色素损失率，每组实验重复3次，结果取无异样平均值。

1.2.5 光照对栀子黄色素稳定性的影响

准确移取3.0mL栀子黄色素标准溶液(1mg/L)置于玻璃试管中，后置于太阳直射环境、室内自然光环境和室内避光环境的智能光照培养中，分别于0、3、6、9、12h测定计算栀子黄色素色素损失率，每组实验重复3次，结果取无异样平均。

1.3 数据处理

本研究所得数据通过Excel软件进行统计分析，使用LSD和SPPSS19.0对时间结果进行多重比较、显著性分析和方差分析。

2 结果

2.1 栀子黄色素特征吸收波长检测

经紫外可见分光光度计扫描，栀子黄色素水溶液在236nm、326nm、442nm处出现3个特征吸收峰，分别为栀子苷、绿原酸、藏花素和藏花酸三类物质对应的特征吸收峰。其中442nm处藏花素和藏花酸特征吸收峰吸收强烈，与GB7912—2010中藏花素和藏花酸特征吸收峰(440±5)nm结果保持一致性，因此本次研究中采用442nm作为栀子黄色素特征波长，并用于各实验组色素损失率的计算。

2.2 温度对栀子黄色素稳定性的影响

通过LSD和SPPSS19.0处理温度对栀子黄色素色素损失率的影响相关数据，结果显示温度和处理时间对色素损失率影响显著(P<0.05)，藏花素和藏花酸化学稳定性相对较差，长时间处于高温条件下将会加快其分解。

表1 温度对栀子黄色素稳定性的影响

2.3 pH对栀子黄色素稳定性的影响

由下表可知，栀子黄色素在本实验所选pH范围(3-11)内色素损失率均低于20%，其中pH在5-9范围内栀子黄色素色素损失率低于10%。实验过程中观察不同pH值下栀子黄色素溶液颜色，结果表明中性和碱性条件下溶液呈本色，其中碱性颜色更为明显，酸性条件下溶液呈橙黄色。因此可知，碱性条件下栀子黄色素稳定性和颜色更适用于其作为食品添加剂进行加工生产。绝大多数天然色素都有色移特性，如花苷类色素在碱性、中性和酸性条件下分别呈蓝色、紫色及红色。栀子黄色素化学结构中含有多个不饱和共轭双键，易被亲电试剂(H+)氧化成饱和烃，由此发生色移和褪色反应。酸性条件下，溶液中含有大量H+，栀子黄色素易被氧化，导致其稳定性下降，颜色减退。此外，随着时间的增长色素损失率提高，合理控制栀子黄色素在碱性条件下的时间可以起到有效保护其稳定性和色度作用。在实际生产中，栀子黄色素往往通过缩短碱处理时间和控制反应环境酸碱度来提高稳定性和色度稳定性，这与本研究结论保持一致性。

表2 pH对栀子黄色素稳定性的影响

2.4 光照对栀子黄色素的影响

由下表可知，栀子黄色素溶液处于太阳直射光条件下12h后色素损失率达到23.5%，而室内自然光和避光条件下栀子黄色素色素损失率较为接近，在9.7%左右，色素损失率较低。由此可说明太阳光直射直接影响栀子黄色素的稳定性，实际生产中应该避免栀子黄色素被太阳光直射。通过LSD和SPPSS19.0进行数据分析可知，时间和太阳光直射对栀子黄色素色素损失的影响显著(P<0.05)，因此栀子黄色素实际生产过程中除了要避免太阳光直射外，还需要控制曝光时间。

表3 光照对栀子黄色素稳定性的影响

3 讨论

栀子黄色素作为一种天然黄色素，在食品和印染纺织等诸多领域应用广泛。作为食品添加剂和染料的栀子黄色素，其稳定性直接关乎到最终产品的价值，因此在生产和应用栀子黄色素时须严格控制条件，保证其稳定性和颜色。本研究以栀子黄色素为材料，改变温度、pH和光照条件，通过计算比较色素损失率来判定不同条件对栀子黄色素稳定性的影响。研究表明，温度的提高和太阳光直射会降低栀子黄色素稳定性。栀子黄色素在酸性条件下会变成橘红色，相比之下碱性 条件更利于栀子黄色素保有本色。因此，为了保证栀子黄色素的高纯度提取生产和使用中颜色和稳定性，应将其控制在适宜温度、弱碱性及避免环境中。