陳楷文，趙立鑫，殷 欣，馮 帥，陳 鵬，程 昊，梁 麗*

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)與資源挖掘全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫 214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫 214122；3.魯維制藥集團(tuán)有限公司，山東淄博 255195）

果蔬含有豐富的維生素C（Vitamin C，VC），是人體攝入維生素C 的主要來源。提高維生素C 含量能在果蔬采后貯藏中提高保鮮效果，抑制加工或運(yùn)輸過程中褐變[1]。添加外源抗壞血酸通過維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)完整和較高的內(nèi)源抗壞血酸含量，對(duì)采后獼猴桃[2]和鮮食柿果[3]有良好的保鮮作用。抗壞血酸鹽類和衍生物也能提高果蔬保鮮效果。異抗壞血酸與氯化鈣聯(lián)合能夠降低鮮切芒果的呼吸峰值，減少褐變并保持較高的類黃酮和抗壞血酸含量，提高貯藏期間鮮切芒果的品質(zhì)[4]?？箟难徕}能與殼寡糖共同制備鮮切果蔬涂膜保鮮劑[5]；D-異抗壞血酸鈉能夠減緩從藍(lán)莓鮮果到果醬的加工環(huán)節(jié)中抗氧化物質(zhì)降解及褪色速率[6]。

由于具有2,3-烯二醇與內(nèi)酯環(huán)羰基共軛結(jié)構(gòu)，維生素C 容易發(fā)生氧化或水解反應(yīng)而喪失活性[7-8]。目前，工業(yè)生產(chǎn)上通過將維生素C 衍生化以及載體化包埋等方法，提高維生素C 的穩(wěn)定性。維生素C 鈉、鈣鹽是維生素C 的重要衍生物，可用作營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和護(hù)色劑[9]；包被維生素C（乙基纖維包被、脂肪包被、微膠囊包被等）是采用合適的材料或技術(shù)包裹維生素C，屏蔽其外部環(huán)境可及性；化學(xué)修飾的維生素C 衍生物，如維生素C 磷酸酯、維生素C 脂肪酸酯和維生素C 脂肪醚等，通常將維生素C易被氧化的第2、3 位基團(tuán)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定基團(tuán)，能在一定程度上改善維生素C 的脂溶性和穩(wěn)定性[10-11]。

在果蔬采后貯藏、加工過程中，pH 變化、高溫、氧氣、光照、水分、輻射和過渡金屬離子等會(huì)使維生素C 氧化降解，影響產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)[12]。本研究比較了市場(chǎng)上八種常見的維生素C 原料的理化性質(zhì)，包括維生素C（VC）、更細(xì)膩的100 目維生素C（100 目VC）、包被維生素C（復(fù)配維生素C（Compounded VC，CVC）和96%顆粒維生素C（96%顆粒VC））、維生素C 鹽（維生素C 鈉（VC-Na）、維生素C 鈣（VC-Ca）和復(fù)配維生素C 鈉（CVC-Na））、乙基醚維生素C（乙基醚VC）。通過測(cè)定不同維生素C 原料溶液的pH，并比較它們的氧氣、光照、熱和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，為果蔬保鮮和提高產(chǎn)品中維生素C 穩(wěn)定性合理選擇外源性維生素C 提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

維生素C、100 目維生素C、復(fù)配維生素C、96%顆粒維生素C、維生素C 鈉、維生素C 鈣、復(fù)配維生素C 鈉，山東魯維制藥集團(tuán)有限公司產(chǎn)品，純度均為98.0%。

乙基醚維生素C，山東濟(jì)南永揚(yáng)藥業(yè)有限公司產(chǎn)品，純度為99.9%。實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

EX125DZH 電子精密天平，奧豪斯儀器常州有限公司；AL204 分析天平、pH 計(jì)EF20，梅特勒-托利多儀器上海有限公司；IKA RO10 S025 磁力攪拌器，德國(guó)IKA 公司；MX-S 混勻儀，美國(guó)賽洛捷克公司；HS-800D 恒溫水浴槽，中國(guó)太倉華利達(dá)公司；UV-1800 紫外－可見分光光度計(jì)，島津儀器蘇州有限公司；JK-CI-250CA 恒溫培養(yǎng)箱，上海精學(xué)科學(xué)儀器有限公司；Eppendorf 5804R 離心機(jī)，艾本德中國(guó)有限公司；ZF-7A 便攜式紫外燈（波長(zhǎng)365 nm，功率8 W），上海光豪分析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 pH 測(cè)定

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的樣品粉末，溶于超純水中，配制1 mg/mL 的8 種維生素C 原料溶液。于室溫下（25 ℃），使用pH 計(jì)測(cè)定維生素C 及其衍生物水溶液的pH 值。

1.3.2 維生素C 及衍生物的光穩(wěn)定性

配制1 mg/mL 的8 種維生素C 原料溶液，取4 mL 樣品密封于5 mL 離心管中，分別置于正常光照、避光、紫外UV（Ultraviolet,UV）輻照環(huán)境中。對(duì)于紫外輻照，樣品試管與紫外燈的距離為10 cm，采用波長(zhǎng)為365 nm、功率為8 W紫外燈輻照6 h，在0、0.5、1、2、4、6 h 開蓋并晃動(dòng)1 min，取樣并稀釋至10 μg/mL。使用UV-1800 紫外－可見分光光度計(jì)掃描200～400 nm 的吸收光譜，根據(jù)公式（1）計(jì)算保留率。

式中，As 為正常光照、避光、UV 輻照后最大吸收峰值；Ac 為初始最大吸收峰值；Aw 為超純水的吸光值。

1.3.3 空氣對(duì)維生素C 穩(wěn)定性的影響

配制1 mg/mL 的維生素C 溶液，取3 mL 樣品密封于10 mL 離心管中，在4、25、50、70、90 ℃溫度中孵育6 h 取樣；或在0.5、1、2、4、6 h 分別開蓋晃動(dòng)1 min，取樣并稀釋至10 μg/mL，使用UV-1800 紫外－可見分光光度計(jì)掃描200～400 nm 的吸收光譜。

1.3.4 維生素C 及衍生物的熱穩(wěn)定性

將1 mg/mL 的8 種維生素C 原料溶液密于封離心管中，分別置于4、25、50、70、90 ℃溫度中孵育，于0、0.5、1、2、4、6、12、24 h 開蓋，晃動(dòng)1 min，取樣，掃描200～500 nm的吸收光譜，根據(jù)最大吸收峰值，計(jì)算保留率。

1.3.5 維生素C 及衍生物的貯藏穩(wěn)定性

配制1 mg/mL 的維生素C 原料溶液，取3 mL 樣品密封于10 mL 離心管中，分別置于25 ℃和45 ℃恒溫培養(yǎng)箱，于0、1、3、5、7、10、15 d 時(shí)取樣，每次取樣后均開蓋晃動(dòng)1 min，掃描200～500 nm 的吸收光譜，根據(jù)最大吸收峰值，計(jì)算保留率。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)至少3 次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan 法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 維生素C 及衍生物溶液的pH

如表1 所示，維生素C、100 目維生素C、復(fù)配維生素C 和96%顆粒維生素C 溶液的pH 均在3.32～3.41 范圍內(nèi)。這是由于維生素C 具有2,3-烯二醇與內(nèi)酯環(huán)羰基共軛結(jié)構(gòu)，C3 位稀醇式羥基極易電離出H+，故具有酸性；與維生素C 溶液相比，維生素C 鹽類（維生素C 鈣、維生素C 鈉和復(fù)配維生素C 鈉）的羥基氫被Na+、Ca2+取代，解離出的H+減少，水溶液pH 顯著增加（P＜0.05），在6.16～6.31 范圍。乙基醚維生素C，是由乙基取代維生素C 第3 位羥基制得，相比維生素C 可解離的H+減少，水溶液pH 增加至4.44，變化顯著（P＜0.05），但低于維生素C 鹽溶液。

2.2 維生素C 及衍生物溶液的光穩(wěn)定性

如圖1 所示，VC、100 目VC、CVC 和96%顆粒VC 的吸收光譜發(fā)生重疊，最大吸收峰為260 nm；乙基醚VC 的最大吸收峰藍(lán)移至244 nm，且吸光值更低；VC-Ca、VC-Na 和CVC-Na 的最大吸收峰則為265 nm，且具有更高的吸光值。由于VC 的最大吸收峰與烯醇氧的孤對(duì)電子有關(guān)，當(dāng)pH 升高時(shí)，H+與烯醇氧的孤對(duì)電子結(jié)合形成的氫鍵被破壞，最大吸收峰波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生明顯的紅移[13]。

圖1 維生素C 及其衍生物(10 μg/mL)的紫外-可見吸收光譜Fig.1 UV-Vis absorption spectrum of vitamin C and its derivatives (10 μg/mL)

光照和UV 光照射能夠引發(fā)自由基的產(chǎn)生，在復(fù)合維生素（抗壞血酸含量564 mg/g）中VC 發(fā)生光氧化反應(yīng)，降低其保留率[14]。為模擬食品加工中的紫外滅菌環(huán)節(jié)，應(yīng)考察紫外光和日光對(duì)VC 及其衍生物的光穩(wěn)定性[15]。如圖2 所示，在UV 輻照6 h 后VC-Na 的保留率為92%，在避光、日光照射條件下其保留率為97%；VC 及其它衍生物在避光、日光照射和UV 輻照條件下放置6 h后未發(fā)生明顯的降解，保留率均在95%以上。這些結(jié)果表明光照對(duì)VC 及其衍生物穩(wěn)定性的影響較小。這與王海佳[16]對(duì)鮮榨橘汁中VC 的研究結(jié)果相似，在常溫避光和光照保存3 h 后吸光度分別減少38%和40%。

圖2 在避光、日光照射和UV 輻照處理6 h 后VC 及其衍生物的保留率Fig.2 Retention of VC and its derivatives after storage for 6 h under light-free,solar exposure and UV radiation

2.3 維生素C 及衍生物溶液的熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性

2.3.1 空氣對(duì)維生素C 及衍生物穩(wěn)定性的影響

VC 的降解反應(yīng)可能受到如溶解氧、pH、溫度等因素的影響，導(dǎo)致降解過程和產(chǎn)物的差異[15-16]。根據(jù)是否以脫氫抗壞血酸為中間體，VC 降解分為好氧氧化和無氧降解兩個(gè)途徑[17]。如圖3a 所示，在不同溫度下密封孵育6 h，VC 的紫外-可見吸收光譜圖未發(fā)生顯著變化，說明VC是穩(wěn)定的。Aifata 等[18]研究殺菌對(duì)VC 的影響，在無氧條件下（緩沖液pH 為3.5）95 ℃和105 ℃處理后分別僅有8%和18%維生素C 降解。

圖3 不同溫度時(shí)密封6 h（a）和間隔開蓋晃動(dòng)1 min 至6 h（b）后VC 的吸收光譜Fig.3 Absorption spectra of VC solution sealed for 6 h(a)and open and shaking for 1 min up to 6 h(b)

圖3b 顯示，當(dāng)在孵育過程中，間隔開蓋并晃動(dòng)，使樣品與空氣接觸時(shí)即有氧條件下，在4 ℃和25 ℃下孵育6 h，VC 的紫外-可見吸收光譜未發(fā)生顯著變化，表明該條件下維生素C 仍是穩(wěn)定的。但是，隨著溫度的升高，VC 最大吸光值顯著降低。在90℃條件下，VC 的吸光值從初始的0.795 降低至0.617，且吸收峰從260 nm 紅移至262 nm，表明氧氣和溫度是引起維生素C 降解的關(guān)鍵因素。Herbig等[19]通過比較試管的填充體積，發(fā)現(xiàn)在60～80 ℃范圍有氧條件下，好氧和無氧氧化降解同時(shí)進(jìn)行，但好氧降解速率遠(yuǎn)高于厭氧降解速率，氧可及性越高，維生素C 降解率越快。橙汁和藍(lán)莓汁中VC 快速損失與容器頂部空間和果汁中最初存在的氧氣量密切相關(guān)[20-21]。因此，氧氣的快速去除是長(zhǎng)時(shí)間維持高濃度VC 的一個(gè)重要因素?；趫D3 的結(jié)果，為進(jìn)一步比較VC 及衍生物的熱和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性差異，后續(xù)實(shí)驗(yàn)均在有氧條件下進(jìn)行。

2.3.2 維生素C 及衍生物的熱穩(wěn)定性

如圖4（見下頁）所示，所有VC 原料在4 ℃均有良好的穩(wěn)定性，VC 和VC-Ca 在25 ℃和4 ℃具有相似的穩(wěn)定性，乙基醚VC 在50 ℃、25 ℃和4 ℃具有相似的穩(wěn)定性。隨著溫度升高，VC 及衍生物均出現(xiàn)明顯的降解趨勢(shì)，它們的降解速率也隨著溫度的升高而加快。對(duì)比8 種維生素C 原料的熱穩(wěn)定性，根據(jù)降解速度由快到慢可大致分為三組：（Ⅰ）VC-Na、VC-Ca、CVC-Na；（Ⅱ）VC、100 目VC、CVC、96%顆粒VC；（Ⅲ）乙基醚VC。（Ⅰ）組VC-Na和CVC-Na 在25 ℃下發(fā)生了顯著降解，24 h 后它們的保留率分別為61.3%和65.9%。在90 ℃下儲(chǔ)存12 h，VC-Na和VC-Ca 幾乎全部降解，CVC-N 在24 h 降解完全。（Ⅱ）組VC 在50 ℃時(shí)具有最低的熱穩(wěn)定性，加熱處理24 h 后保留率為40.3%，低于100 目VC 的62.6%、CVC 的58.0%和96%顆粒VC 的68.3%。這也說明維生素C 對(duì)溫度敏感，降解速率隨著溫度升高而加快。類似地，在60 ℃、80 ℃和100 ℃加熱20 min 后，鮮蔬菜水果樣品中維生素C 的損失分別為20.2%、31.3%和38.5%[22]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，樹蕃茄汁中的VC 含量會(huì)隨加熱溫度（70 ℃、80 ℃和90 ℃）的升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著降低，且降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)[23]。（Ⅲ）組乙基醚VC 在70 ℃和90 ℃處理下發(fā)生降解，24 h 后其保留率分別為66.9%和44.5%，遠(yuǎn)高于維生素C 的23.2%和19.5%。

圖4 VC 及其衍生物在不同溫度下的保留率Fig.4 Retention of VC and its derivatives at different temperatures

2.3.3 維生素C 及衍生物溶液的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性

如圖5 所示，將8 種VC 原料分別于25 ℃和45 ℃存放15 d，45 ℃貯藏結(jié)果與上述熱穩(wěn)定性（圖4）表現(xiàn)相似。VC-Na、VC-Ca、CVC-Na 的保留率在第10 天就接近完全降解；VC、100 目VC、CVC、96%顆粒VC 的保留率在前10 d 快速降低至18.2%～24.6%，隨后緩慢降低，在15 d達(dá)到14.2%～18.3%；乙基醚VC 的保留率在儲(chǔ)藏過程中始終保持在90%以上。對(duì)于VC 鹽，在儲(chǔ)藏10 d 內(nèi)VC-Ca 的穩(wěn)定性高于VC-Na 和CVC-Na。25 ℃貯藏條件下，乙基醚VC 同樣最穩(wěn)定，保留率為97.4%；但VC 及其鹽類具有相似的降解情況，其中，VC 鈉降解速率最高，15 d 后保留率為38.7%。

圖5 在25 ℃（a）和45 ℃（b）儲(chǔ)藏過程中VC 及其衍生物保留率Fig.5 Storage stability of VC and its derivatives at 25 ℃(a)and 45 ℃(b)

VC-Na 和VC-Ca 在較高溫度和有氧下迅速降解（圖4 和圖5），這可能是由于在弱酸性水溶液中，取代烯醇羥基氫原子的金屬鹽離子易解離，環(huán)上第三位的羥基活潑氧原子被暴露出來，更易生成脫氫抗壞血酸而開環(huán)降解[24]。如表1 所示，與VC-Na 和VC-Ca 溶液的pH 相比，VC 體系pH 低于pKa1=4.2，環(huán)境中的H+能夠抑制脫氫抗壞血酸的生成，VC 以較為穩(wěn)定的質(zhì)子化的形式為主[24-25]，因而在高溫時(shí)VC 是更穩(wěn)定的（圖5b）。然而，CVC和96%顆粒VC 的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性與維生素C 區(qū)別不大。乙基醚VC 具有最好的熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性（圖4 和圖5），與金抒等[26]研究類似，即在60 ℃存放6 周后，乙基醚VC 水溶液中的保存率為95.5%。在乙基醚VC 的化學(xué)結(jié)構(gòu)中，VC 第3 位的羥基被取代為醚鍵，使烯醇羥基不易被氧化[27]。然而，維生素C 內(nèi)酯環(huán)上的雙鍵及氫原子轉(zhuǎn)移對(duì)其清除自由基活性至關(guān)重要[28]，乙基醚VC 在提高穩(wěn)定性的同時(shí)可能會(huì)影響抗氧化活性。

3 結(jié)論

當(dāng)濃度為1 mg/mL 時(shí)，VC、100 目VC、CVC 和96%顆 粒VC 溶 液 的pH 均 在3.32～3.41 范 圍，VC-Na、VC-Ca、CVC-Na 溶液pH 在6.16～6.31 范圍，乙基醚VC溶液pH 為4.44。8 種維生素C 原料在避光、日光照射和UV 輻照6 h 均是穩(wěn)定的，在4～90 ℃密封6 h 也是穩(wěn)定的，但高溫下與空氣接觸會(huì)增加它們的降解。在45 ℃加速儲(chǔ)藏條件下，維生素C 鹽在10 d 后降解完全，VC、100目VC、CVC、96%顆粒VC 在15 d 保留率降至14.2%～18.3%，乙基醚VC 在15 d 的保留率仍為92.6%。本試驗(yàn)結(jié)果為合理選用VC 及其衍生物，減少果蔬原料及其產(chǎn)品在貯藏和加工過程中的VC 損耗提供了理論依據(jù)。