乌饭叶色素的稳定性研究

王 芳，张庆庆，赵森妙，吕文珍，王凤麟

（浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江 金华321004）

乌饭树（Vaccinium bracteatum Thunb.），又名南烛，为杜鹃花科越橘属的常绿或落叶灌木，是一种药食同源植物，主要分布在长江流域以南山区地带，野生资源丰富[1-2]。研究表明，乌饭叶中除含有丰富的糖、维生素、果胶、多酚类物质外，还含有大量的微量元素以及氨基酸[3-4]，具有轻身养颜、黑发明目、延缓衰老、改善血液微循环、抑菌抗癌、抗氧化等保健作用和药用价值[5-8]。

江浙、福建一带多以乌饭树嫩叶浸渍染米制作乌饭，因其为天然物质，人们可放心食用。因此，乌饭树又是一种不可多得的天然色素提取原料[9]。目前，天然色素的开发利用仍存在许多问题，如提取难度大，提取效率不高，以及在加工和保存过程中不稳定，易受环境pH、温度、光照、还原剂、氧化剂、食品添加剂和金属离子等因素的影响[10-11]。因此，通过单因素试验设计研究不同的提取条件（光照、温度、pH、金属离子、甜味剂、氧化剂和还原剂）对乌饭树叶片色素稳定性的影响，旨在为乌饭叶色素保存和加工等方面提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 供试材料 供试的新鲜乌饭树叶于2013年5月中旬购自金华农贸市场，将新鲜乌饭树叶自然阴干，粉碎后冷藏备用，试验于2013年下半年进行。氢氧化钠、盐酸、氯化钾、氯化钠、三氯化铝、亚硫酸钠、30%H2O2等实验所用试剂均为国产分析纯。

1.1.2 主要仪器 UV-1000 紫外可见分光光度计（上海天美科学仪器有限公司）；BT224S 型电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；SC-5A 型超级恒温槽（宁波海曙亿恒仪器有限公司）；DHG-9140A 型电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司）；RE-52 AAB 型旋转蒸发器（温州奥利生物医学仪器厂）；冷冻干燥机（北京博医实验仪器有限公司）；FE20 型pH 计（梅特勒·托利多仪器有限公司）；智能生化培养箱（宁波海曙赛福实验仪器厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 乌饭叶色素的溶解性与光谱特性 称取1.0 g 乌饭叶干粉，分别加入等体积的蒸馏水、0.5%盐酸-75%乙醇、75%乙醇、0.5%柠檬酸，混匀后于室温避光浸提1 h，过滤离心，取上清液用提取溶剂定容至100 mL，在200～800 nm 的波段内扫描[12]，确定最大吸收波长以及最佳提取溶剂。

1.2.2 乌饭叶色素稳定性研究 （1）光照对色素稳定性的影响：用蒸馏水将9.0 mL 色素提取液稀释至180 mL，分别取两份乌饭叶色素溶液各30.0 mL，并将其分别置于自然光和黑暗条件下，每隔24 h 测其A312，观察并记录变化趋势。（2）温度对色素稳定性的影响：取5.0 mL色素提取液用蒸馏水稀释至100 mL，避光置于不同温度[室温（25～30℃）、40℃、60℃、80℃、100℃]的恒温水浴锅中加热处理，每隔2 h 取样冷却至室温测其A312。（3）pH 对色素稳定性的影响：取9.0 mL 色素提取液分别加入到pH 值为1、3、5、7、9、11、13 的200.0 mL 溶液中（用0.1 mol/L HCl 和0.1 mol/L NaOH 配置），混匀，在室温下避光放置，每隔24 h 测其A312，并观察颜色变化。（4）金属离子对色素稳定性的影响：分别配制浓度为0.005、0.010、0.050、0.100 mol/L 的 Na+、Ca2+、Fe3+、K+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe2+金属离子溶液，吸取各种金属离子溶液200.0 mL，添加9.0 mL 乌饭叶色素提取液，充分混匀，室温下避光放置，每隔24 h 测其A312，并观察变化趋势。（5）氧化剂与还原剂对色素稳定性的影响：分别配制0.01%、0.05%、0.10%、0.20%的H2O2和0.01、0.05、0.10、0.20 mg/mL 的Na2SO3溶液各200 mL，添加9.0 mL 色素提取液中，充分混匀，室温下避光放置，每隔24 h 测其A312，观察变化趋势。（6）甜味剂对色素稳定性的影响：分别配制浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的葡萄糖、蔗糖、果糖溶液各200.0 mL，添加9.0 mL 色素提取液中，充分混匀，室温下避光放置，每隔24 h 测其A312，观察变化趋势。以上每个处理均重复3 次，最终结果取3 次数据的平均值。

2 结果与分析

2.1 乌饭叶色素的溶解性与光谱特性

乌饭叶色素的溶解性试验结果显示，乌饭叶色素易溶于水、乙醇等极性溶剂。由图1 可知，4种溶剂提取得到的乌饭叶色素提取液均在312 nm 处有最大吸收峰，且蒸馏水提取液的A312大于其它溶剂。因此，选择蒸馏水作为乌饭叶色素的提取溶剂，具体操作：称取10.0 g乌饭叶干粉，加入500.0 mL 蒸馏水，常温浸提1.0 h，抽滤，取滤液，即乌饭叶色素提取液，用于色素稳定性研究，色素定量波长为312 nm。

图1 不同溶剂中的乌饭叶色素扫描吸收光谱

2.2 光照、温度和pH 对色素稳定性的影响

由图2A 可知，随着时间的延长，光照和避光条件下的色素溶液在312 nm 处的吸光值均有所下降；光照条件下，放置0 和96 h 时，乌饭叶色素的A312分别为1.176和1.440，两者无显著性差异，这说明光照对色素稳定性影响不大。从图2B 中可以看出，乌饭叶色素对温度不敏感，即使在100℃的高温下保存4 h，其A312为1.497，与保存0 h 时的吸光度值无显著差异，且在处理过程中，色素溶液的颜色没有发生明显变化，这表明该色素热稳定性较好，能很好地适应加工和储存过程中的温度变化。从图2C 中可以看出，在不同的pH 值环境下，乌饭叶色素同样表现出较好的稳定性。放置96 h 时，pH 值为1、7、13 的处理，乌饭叶色素的A312分别为1.227、1.151、1.268，均与放置0 h 的吸光度无显著差异，说明乌饭叶色素在pH 值1～13 的环境下均较稳定。

图2 光照、温度和pH 对乌饭叶色素稳定性的影响

2.3 金属离子对色素稳定性的影响

由图3 可知，在整个测定范围内，与对照组（蒸馏水）相比，K+、Na+、Al3+和Ca2+四种金属离子的存在对乌饭叶色素溶液的吸光值并没有显著变化，保存96 h 后，其吸光值均大于对照组，这说明K+、Na+、Al3+和Ca2+四种离子对乌饭叶色素有一定的保护作用。而添加Cu2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+的处理，乌饭叶色素溶液均产生明显黄褐色沉淀，并且表现出离子浓度越高沉淀越多的趋势，这说明乌饭叶色素对这四种金属离子较敏感，加工贮存时应注意避免与其接触。

图3 金属离子对乌饭叶色素稳定性的影响

2.4 氧化剂与还原剂对色素稳定性的影响

如图4A 所示，低浓度的氧化剂（0.01%～0.05%的H2O2）对乌饭叶色素溶液没有明显的影响，但当氧化剂浓度增大到0.10%～0.20%时，乌饭叶色素溶液的吸光值明显下降，显著低于对照组；经0.20%的H2O2溶液处理96 h 后，乌饭叶色素的吸光值比处理0 h 的下降了82.1%，其下降幅度远大于对照组（34.7%）。如图4B 所示，添加还原剂Na2SO3对乌饭叶色素溶液的吸光值无明显影响，反而表现出一定的护色效果。这可能与乌饭叶色素中含有丰富的多酚类物质有关[13]。

图4 氧化剂、还原剂对乌饭叶色素稳定性的影响

2.5 甜味剂对色素稳定性的影响

从图5 中可以看出，相较对照组，加入不同质量分数的葡萄糖、果糖后，乌饭叶色素溶液的吸光值降幅变小，其稳定性有所增强。当蔗糖质量分数为0.5%～1.5%时，色素溶液吸光值下降趋势相对平缓，而蔗糖浓度为2.0%时，放置96 h 后，乌饭叶色素溶液的吸光值由1.516下降至0.711，降幅较大。由此可知，随着保存时间的延长，在一定范围内，蔗糖质量分数越大，乌饭叶色素的吸光值越小。这说明乌饭叶色素对高浓度的蔗糖较敏感， 使用时应注意。

图5 甜味剂对乌饭叶色素稳定性的影响

3 结论

乌饭叶色素的溶解性与光谱特性试验结果表明，该色素易溶于水、乙醇等极性溶剂；经紫外-可见光谱测定可知，该色素在312 nm 处有最大吸收峰。乌饭叶色素稳定性试验结果表明，该色素有良好的光稳定性和热稳定性，适应的pH 使用范围较广；K+、Na+、Al3+、Ca2+四种金属离子对乌饭叶色素稳定性影响不大，还表现出一定的护色效果，而Fe3+、Mg2+、Cu2+和Fe2+四种金属离子可使色素沉淀变色，使用时应注意避开；Na2SO3和低浓度H2O2与色素共存时无不良影响，而高浓度H2O2对色素影响较大；葡萄糖、果糖和低浓度蔗糖对乌饭叶色素影响较小，高浓度蔗糖不利于色素保存。

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