張 智，宋 靜，王振宇，趙 鑫，王宇嘉

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040)

輔色對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

張 智，宋 靜，王振宇*，趙 鑫，王宇嘉

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040)

天然色素的穩(wěn)定性始終是制約其發(fā)展的瓶頸，以藍(lán)靛果為原料，研究了添加酸、金屬鹽、糖類和氨基酸等輔色素對藍(lán)靛果中花色苷穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸的添加使得花色苷在吸收光譜中發(fā)生紅移并產(chǎn)生增色效應(yīng)，且在連續(xù)高溫光照后保存率依然較高。通過單因素實驗選取三者最佳濃度，然后采用三因素三水平響應(yīng)面分析，依據(jù)回歸分析確定最佳條件為:對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸添加的質(zhì)量濃度分別為0.063%、0.041%和0.039%，測得藍(lán)靛果花色苷保存率為88.01%，而不加輔色素保存率僅為48.97%，穩(wěn)定性提高了1.8倍，為藍(lán)靛果花色苷天然色素的應(yīng)用和發(fā)展提供了有利條件，有一定的開發(fā)利用價值。

藍(lán)靛果，花色苷，輔色素，穩(wěn)定性，響應(yīng)面

藍(lán)靛果忍冬(Lonicera edulis Turcz)是忍冬科(Caprifoliaceae)忍冬屬(Lonicera)植物，落葉灌木，果實為漿果，果汁為鮮艷的深玫瑰色，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，具有較高的保健及藥用價值，特別是其活性成分花色苷，近年來倍受國內(nèi)外研究人員的青睞［1－3］。花色苷是纖維素植物最重要的色素，安全無毒副作用，作為水溶性天然著色劑有著廣泛的應(yīng)用［4］。但作為天然色素，花色苷同樣存在很多問題，一般情況下為水溶性，受pH影響會變色，對光、溫度、氧等均敏感，其應(yīng)用被限制在花色苷的相對不穩(wěn)定性和低提取率上［5］。有研究表明，添加輔色素可以模擬植物體內(nèi)生化環(huán)境，是提高花色苷穩(wěn)定性的有效手段［6］。輔色素通常是無色的，但與花色苷溶液混合發(fā)生相互作用產(chǎn)生增色效應(yīng)，并在吸收光譜中發(fā)生紅移(紫外－可見光區(qū)域)。輔色素可以是黃酮、生物堿、氨基酸、有機酸、核苷酸、多糖、金屬或者其它花色苷［7］。文中選用多種輔色素檢測其對藍(lán)靛果中花色苷穩(wěn)定性的影響，從中選出穩(wěn)定效果較好的輔色素，采用響應(yīng)面設(shè)計方法，確定最佳配比，從而提高藍(lán)靛果中花色苷的穩(wěn)定性，拓展其應(yīng)用范圍。

表1 實驗因素水平表

表2 酸類對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍(lán)靛果 采摘于大興安嶺;草酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸、結(jié)晶三氯化鋁、水楊酸鈉、硫酸錳、甘氨酸、鹽酸羥胺、蔗糖等 均為國產(chǎn)分析純。

HPG－280B光照培養(yǎng)箱 哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司;TU－1810PC紫外可見分光光度計北京普析通用儀器責(zé)任有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 藍(lán)靛果花色苷的制備 將藍(lán)靛果清洗除雜，勻漿離心，通過大孔樹脂AB－8初步純化，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 輔色素對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響 花色苷是水溶性色素，根據(jù)比爾定律，溶液的濃度與其吸光度A成正比［8］，可用紫外－可見分光光度法測定總花色苷的含量。添加輔色素后穩(wěn)定一段時間，在200～700nm掃描波長，隨后通過連續(xù)光照和高溫來檢測添加輔色素對吸光值的影響，進(jìn)而通過保存率得出輔色素對花色苷穩(wěn)定的影響。

1.2.2.1 酸對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響 吸取一定量的花色苷濃縮液加入到50mL的容量瓶中，分別配制質(zhì)量濃度為1%的草酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸、三氯乙酸、水楊酸、冰乙酸、丁二酸、丁二酸酐溶液，取5mL加到容量瓶中，用蒸餾水定容，以不加酸的花色苷溶液為對照。

由于十四酸和月桂酸在水中的溶解度很低，取2mL乙醇萃取的藍(lán)靛果花色苷濃縮液，用乙醇稀釋至50mL，分別添加0.05g十四酸和月桂酸，以不加酸的花色苷溶液為對照。

1.2.2.2 金屬鹽對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響 分別配制質(zhì)量濃度為1%的乙酸鋅、乙二胺四乙酸二鈉、乙酸鈉、無水氯化鋇、水楊酸鈉、無水氯化鈣、硫酸錳溶液，取5mL加到裝有一定量花色苷的50mL容量瓶中，用蒸餾水定容，以不加金屬鹽的花色苷溶液為對照。

1.2.2.3 其它輔色素對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

分別配制質(zhì)量濃度為1%的甘氨酸、L－賴氨酸、L－酪氨酸、N－亞甲基雙丙烯酰胺、鹽酸羥胺、蔗糖、葡萄糖、D－果糖溶液，取5mL加到裝有一定量花色苷的50mL容量瓶中，用蒸餾水定容，以不加金屬鹽的花色苷溶液為對照。

1.2.3 輔色素濃度對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響選取穩(wěn)定效果較好的輔色素，配制成質(zhì)量濃度為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的花色苷溶液，比較在不同濃度下吸光值的大小，確定最佳濃度。

1.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化輔色素對花色苷穩(wěn)定性的影響

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇對花色苷穩(wěn)定性影響較顯著的對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸，通過Box－Behnken實驗設(shè)計，以保存率為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

從表2可以看出，草酸對藍(lán)靛果花色苷起到減色作用;鄰苯二甲酸和對羥基苯甲酸的添加使得藍(lán)靛果花色苷的最大吸收峰紅移，吸光值增大;其余酸類對花色苷的穩(wěn)定性也有不同程度的影響。在光照和高溫的作用下，吸光值逐漸降低，在72h后對羥基苯甲酸的保存率最高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未添加的空白樣，說明對羥基苯甲酸對提高藍(lán)靛果花色苷的穩(wěn)定性有較好效果，可以作為穩(wěn)定條件進(jìn)一步研究。

十四酸和月桂酸在乙醇提取的花色苷溶液中，添加和不添加的三組花色苷的最大吸收峰均為530nm，穩(wěn)定并未提高，降低的趨勢和空白樣一致。

2.2 金屬鹽對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

從表3可以看出，金屬鹽的添加對花色苷的最大吸收峰和吸光值均有不同程度的影響。硫酸錳使得最大吸收峰紅移的程度最大，但增色及穩(wěn)定效果均不好;無水氯化鈣使得最大吸收峰藍(lán)移，吸光值及保存率有所提高;水楊酸鈉使得最大吸收峰紅移，吸光值增大，保存率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空白組，對藍(lán)靛果花色苷起到較好的穩(wěn)定作用。

2.3 其它輔色素對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

從表4可知，糖類對花色苷的影響不顯著，保存率并未有顯著提高;氨基酸中，甘氨酸影響比較顯著，最大吸收峰有紅移，且穩(wěn)定性有較大的提高;添加維生素B1的花色苷穩(wěn)定性降低;添加兩種胺類后，吸光值明顯降低，對花色苷具有減色作用。

2.4 輔色素濃度對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

根據(jù)上述實驗，選擇對花色苷穩(wěn)定性影響較大的輔色素對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸，進(jìn)一步檢測輔色素不同濃度對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響。

表3 金屬鹽對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

表4 其它輔色素對藍(lán)靛果花色苷穩(wěn)定性的影響

由圖1可知，開始隨著對羥基苯甲酸濃度的增大，吸光值逐漸增大，濃度高于0.06%時，趨于穩(wěn)定;甘氨酸在小于0.04%時吸光值逐漸增大，在高于0.04%時，略有降低隨后又增大，但增大趨勢不是很明顯;隨水楊酸鈉濃度增大，吸光值也不斷增大，0.04%時達(dá)到最大值。綜合考慮，確定對羥基苯甲酸最佳濃度為0.06%，水楊酸鈉和甘氨酸濃度均為0.04%。

圖1 輔色素濃度對花色苷穩(wěn)定性的影響

2.5 響應(yīng)面法優(yōu)化輔色素對花色苷穩(wěn)定性的影響

2.5.1 響應(yīng)面實驗結(jié)果及回歸模型的建立 采用MINITAB15軟件中Box－Behnken設(shè)計，實驗設(shè)計及結(jié)果如表5所示。

根據(jù)響應(yīng)面實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，建立以對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸濃度為自變量，以保存率為因變量的二次多元回歸方程為:

2.5.2 回歸模型的分析 對回歸方程進(jìn)行顯著性分析和方差分析，結(jié)果如表6、表7所示。

表5 三因素三水平響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果

表6 回歸系數(shù)顯著性分析

由表6回歸系數(shù)顯著性分析可知，此模型是極其顯著的，一次項的顯著性分別是X1>X3>X2，即各因素對花色苷穩(wěn)定性的影響順序為:對羥基苯甲酸>甘氨酸>水楊酸鈉;二次項均比較顯著;交互項X1X2和X2X3較為顯著，X1X3交互作用不顯著。由表7可知，模型P=0.000＜0.0001，表明回歸模型極顯著;失擬項P=0.083>0.05不顯著，說明模型完全可以用來對實驗進(jìn)行擬合，不需要引入更高次數(shù)的項，校正復(fù)相關(guān)系數(shù)的平方R2=0.9890，說明二次回歸方程的擬合程度較好，所以該模型可以用于保存率的理論預(yù)測。

表7 回歸模型方差分析

2.5.3 響應(yīng)曲面的分析 為了進(jìn)一步描述因素變化與保存率之間的內(nèi)在規(guī)律，通過將三因素X1、X2和X3固定一個變量(取0水平)進(jìn)行降維分析，由此可對任意兩因素之間交互作用對保存率的影響進(jìn)行分析與評價。

圖2～圖4是三因素之間交互作用對保存率影響的曲面圖，可以很直觀地表現(xiàn)出影響的顯著性。經(jīng)比較可知，對羥基苯甲酸對保存率的影響最為顯著，表現(xiàn)為曲線較陡;相比之下，水楊酸鈉和甘氨酸曲線較緩和，影響較小。

圖2 對羥基苯甲酸和水楊酸鈉濃度對花色苷保存率影響的曲面圖

圖3 對羥基苯甲酸和甘氨酸濃度對花色苷保存率影響的曲面圖

通過對二次回歸方程求偏導(dǎo)，得到編碼值X1=0.173、X2=0.066、X3=－0.055，在此值時，保存率為88.10%，相對應(yīng)的實際值x1=0.063%、x2=0.041%、x3=0.039%。

2.5.4 驗證實驗 按照優(yōu)化后的工藝參數(shù)進(jìn)行驗證實驗:對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸添加的質(zhì)量濃度分別為0.063%、0.041%和0.039%，以不加為空白，將各組放到光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行光照，72h后測定吸光值，計算保存率。添加輔色素的藍(lán)靛果花色苷保存率為88.01%，空白組保存率為48.97%，穩(wěn)定性提高了1.8倍。

圖4 對水楊酸鈉和甘氨酸濃度對花色苷保存率影響的曲面圖

3 結(jié)論與討論

實驗結(jié)果表明，一些輔色素與藍(lán)靛果中花色苷發(fā)生相互作用，使得花色苷的最大吸收峰紅移，起到增色作用，對穩(wěn)定性影響比較顯著的輔色素為:對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸。通過單因素實驗選取三者最佳濃度，然后采用三因素三水平響應(yīng)面分析，依據(jù)回歸分析確定最佳條件為:對羥基苯甲酸、水楊酸鈉和甘氨酸添加的質(zhì)量濃度分別為0.063%、0.041%和 0.039%，測得藍(lán)靛果花色苷保存率為88.01%，而不加輔色素保存率僅為48.97%，穩(wěn)定性提高了1.8倍，為藍(lán)靛果花色苷天然色素的應(yīng)用和發(fā)展提供了有利條件，有一定的開發(fā)利用價值。

另外，比較所有實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對花色苷穩(wěn)定性效果較好的三種輔色素位移數(shù)相同，推斷可能是作用在花色苷上的位置相近，產(chǎn)生了一致或者類似結(jié)構(gòu)，起到了對花色苷的保護作用，具體機制有待于進(jìn)一步的研究分析。

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Effect of co－pigments on enhancing stability of anthocyanins from Lonicera edulis Turcz

ZHANG Zhi，SONG Jing，WANG Zhen－yu*，ZHAO Xin，WANG Yu－jia
(College of Forest，Northeast Forest University，Harbin 150040，China)

The technology for enhancing the stability of natural pigments was hard to breakthrough，which was the restrictive factor of development.The co－pigmentation of several kinds of organic acid，metals，carbohydrate or amino acids with anthocyanins from Lonicera edulis Turcz was detected in order to enhance stability of anthocyanins.The results indicated that para－h(huán)ydroxybenzoic acid(PHBA)，natrium salicylicum(NaSA)and aminoacetic acid(Gly)made a hyperchromic effect and the absorption spectra of anthocyanins was bathochromic shifted，after continuous high temperature and illumination remained high preservation rate.The optimum concentration of the three kinds of co－pigments were firstly selected by single－factor experiment，then the optimum conditions was determined by the method of response surface analysis with three factors and three levels.The anthocyanins prepared by adding 0.063%PHBA，0.041%NaSA and 0.039%Gly(w/w)met the high preservation rate of 88.01%，compared to the anthocyanins prepared without co－pigments whose preservation rate was 48.97%，the stability had increased 1.8 times.This study was useful for the application and development of anthocyanins from Lonicera edulis Turcz.

Lonicera edulis Turcz;anthocyanins;co－pigmentation;stability;response surface

TS202.3

A

1002－0306(2011)04－0320－04

2010－04－15 *通訊聯(lián)系人

張智(1964－)，女，博士，教授，研究方向:植物功能性生物轉(zhuǎn)化、食品發(fā)酵。

哈爾濱市科技攻關(guān)項目(2008AA6AN087)。