氧化还原剂及金属离子对栀子黄色素稳定性的影响研究

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

本研究所用主要材料与试剂有：栀子黄色素(江苏科乐生物有限公司，食品级)、H2O2(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、亚硫酸钠(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、硫酸铜(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、氯化铁(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、氯化钠(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、氯化钙(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)、氯化亚铁(天津市致远化学试剂有限公司，AR)、硫酸锌(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

本研究所用主要实验仪器与设备有：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)等。

1.2 方法

1.2.1 栀子黄色素稳定性判定指标选择

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GB 7912-2010检测方法，准确称取0.10 g经恒温干燥箱干燥后的栀子黄色素，在100 mL容量瓶中用蒸馏水均匀定容为1 mg/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 金属对栀子黄色素稳定性的影响

分别准确称取5份经恒温真空干燥的栀子黄色素0.10 g，分别用0.2%(M/V)的氯化铁、氯化钠、氯化钙、硫酸铜、硫酸锌金属盐溶液均匀定容至100 mL，在0h、3h、6h、9h、12h用与之相对应的金属盐溶液作为参比液，测定计算栀子黄色素色素损失率，每组实验重复3次，结果取无异样平均值。

1.2.4 食品中常见氧化剂对栀子黄色素稳定性的影响

准确称取0.10 g经恒温真空干燥后的栀子黄色素，分别用含量0.1%、0.2%、0.3%的双氧水和次氯酸钠溶液均匀定容至100 mL，在0h、3h、6h、9h、12h用与之相对应浓度的双氧水和次氯酸钠溶液作为参比液，测定计算栀子黄色素色素损失率。

1.2.5 食品中常见还原剂对栀子黄色素稳定性的影响

准确称取0.10g经恒温真空干燥后的栀子黄色素，分别用0.1%、0.2%、0.3%的亚硫酸钠、亚硝酸钠溶液浓度定容至100 mL，在0h、3h、6h、9h、12h用与之相对应浓度的亚硫酸钠和亚硝酸钠溶液作为参比液，测定计算栀子黄色素色素损失率。

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 金属对栀子黄色素稳定性的影响

栀子黄色素多数情况下用于食品生产中，氯化钠、氯化钙、硫酸铜、硫酸锌及氯化铁为食品加工中常用的添加剂，因此主要考虑上述几种金属离子对栀子黄色素稳定性的影响。如下表所示，氯化钠、氯化钙、硫酸铜和硫酸锌对栀子黄色素稳定性影响不大，色素损失率值介于6.0%～7.0%之间，由此说明Na+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、SO42-、Cl-离子对栀子黄色素稳定性影响不大。而氯化亚铁和氯化铁对栀子黄色素影响较为显著，0.2%浓度下12 h后栀子黄色素色素损失率分别为69.3%、78.3%，由此表明Fe3+和Fe2+对栀子黄色素稳定性有较大影响。因此在栀子黄色素提取生产加工、产品运输及使用过程中要避免与铁制设备接触，可用无毒塑料产品和非金属设备进行加工生产及包装。当然，为了保护栀子黄色素的稳定性，实际生产和使用栀子黄素的时候还可以通过添加铁金属螯合剂来达到保护作用。

表1 不同金属离子(0.2%)对栀子黄色素稳定性的影响

2.2 食品中常见氧化剂对栀子黄色素稳定性的影响

由下表可知，栀子黄色素在浓度为0.3%的双氧水和次氯酸钠条件12 h下，色素损失率接近20%，而在氧化剂浓度为0.1%、0.2%条件下，色素损失率差异不显著。研究表明，栀子黄色素分子结构中含有特殊共轭双键，具有一定抗氧化能力，由此直接决定栀子黄色素具有抗疲劳和抗衰老的生物特性，在中药、食品及保健品等领域有一定的应用价值。即便如此，栀子黄色素实际生产和使用中也需要注意要避免与高浓度氧化剂接触，在不改变其理化性质前提下，可适当添加食品级弱氧化剂。

表2 双氧水对栀子黄色素稳定性的影响

表3 次氯酸钠对栀子黄色素稳定性的影响

2.3 食品中常见还原剂对栀子黄色素稳定性的影响

由下表可知，栀子黄色素在浓度为0.1%、0.2%、0.3%的亚硫酸钠和亚硝酸钠还原剂12 h条件下，色素损失率约为15%。实验数据经统计学软件SPSS19.0分析可知，亚硫酸钠和亚硝酸钠两种还原剂浓度和处理时间对栀子黄色素色素损失率的影响不显著，无统计学意义(P>0.05)。由上表明，栀子黄色素在弱还原剂条件下保持良好的稳定性，这可能与处于还原剂条件下可以减少栀子黄色素被氧化的概率有关。

表4 亚硫酸钠对栀子黄色素稳定性的影响

表5 亚硝酸钠对栀子黄色素稳定性的影响

3 讨论

栀子黄色素是一种易溶于水，化学性质相对稳定，色泽鲜艳的天然黄色素，其主要成分为藏花素和藏花酸。栀子黄色素作为天然色素常用于食品、印染纺织等行业，建议用量为0.3 g/kg。研究表明栀子黄色素稳定性和颜色保真度受多重因素影响，本研究以食品中常见氧化还原剂和金属离子作为变量，探讨其对栀子黄色素稳定性的影响。研究表明栀子黄色素在食品中常见氧化还原剂条件下稳定性较好，颜色保真效果优良；铁离子对栀子黄色素影响较大，会大大提高色素损失率。因此，在栀子黄色素提取生产过程、运输及应用等过程中要避免使用铁制设备与容器，以保证栀子黄色素稳定性和颜色保真。