红菜苔红色素的稳定性研究

李 伟，张 赟

(1.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000；2.湖北民族学院 生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000)

红菜苔红色素的稳定性研究

李 伟1,2，张 赟1

(1.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000；2.湖北民族学院 生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000)

目的：通过研究不同环境条件对红菜苔红色素在可见光区的稳定性的影响，分析红菜苔红色素的稳定性。方法：采用pH2的酸性75%乙醇溶液作为提取溶剂，对色素提取液在400～700nm范围内进行扫描获得3个吸收峰，而后分别探讨温度、pH值、H2O2、VC、蔗糖、金属离子对色素3个吸收峰的影响。结果：该色素的3个吸收峰波长分别为416、527、658nm；红菜苔红色素对热较稳定，可耐受一定高温；pH值对其影响较大，需在低酸性条件下使用；H2O2、VC对其有一定的破坏作用；蔗糖可使其稳定性增加，大多数金属离子对其无影响，而Fe3+可使色素褪色。

红菜苔；红色素；稳定性

Abstract：Objective: The effects of different environmental conditions on the stability of the red pigment from Brassica campestris L. were studied. Methods: The stem bark of Brassica campestris L. was extracted with 75% acidic alcohol, pH 2. The red pigment obtained was scanned in the range of 400－700 nm and its stability under different environmental conditions was reflected by absorbance values at maximum absorption wavelengths. Results: The red pigment had good thermal stability and could endure high temperature. It was greatly affected by pH and presented good stability under low acidic conditions. H2O2and VC could make the red pigment fade, but sugar could improve its stability. Fe3+had hypochromic effect on the red pigment, while Na+, Cu2+, Ca2+, Mg2+and Al3+had hyperchromic effect.

Key words：Brassica campestris L.；red pigment；stability

红菜苔是十字花科芸苔属芸苔种白菜亚种的一个变种，别名红油菜苔、红油菜、芸苔菜等，学名为Brassica campestris L.，茎皮紫红。红菜苔在我国南方具有广泛的种植面积、已有近千年的栽培历史。目前人们对红菜苔的研究主要集中在其分子遗传性及生态学方面[1-3]，关于对其色素的研究，仅有黄绍华[4]、钦传光等[5]进行过530nm波长处的稳定性研究。本实验在此研究基础上，对红菜苔茎皮的红色素在可见光区所有的吸收峰均进行研究，以期更好的评价该色素在不同条件下的稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料

红菜苔购于湖北省恩施市某超市。

1.2 仪器与设备

DS-1高速组织捣碎机 上海标本模型厂；UV1900PC紫外-可见光分光光度计 上海亚津电子科技有限公司；PH BJ-260型便携式pH计 上海精科雷磁厂；DL6MB真空冷冻离心机 长沙科威实业有限公司；HH-4型恒温水浴锅 江苏全坛新一佳仪器厂；RE-52真空旋转浓缩设备 上海亚荣生化仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 色素的提取工艺流程

1.3.2 最佳浸提溶剂的选择

称取5g红菜苔茎皮，破碎后，分别加入40mL pH2.0的75%酸性乙醇溶液(配制体积分数75%乙醇溶液，而后用盐酸调pH2)、乙醚、丙酮和酸性水(用盐酸调pH2.0)，在室温下浸提30min，并不停的搅拌，离心取上清液并观察浸提液颜色的差异。

1.3.3 红菜苔红色素的光谱特征

称取新鲜红菜苔茎皮50g，放入磨浆机中磨浆，用最佳溶剂提取30min后，过滤、离心，然后取上清液在400～700nm波长范围内进行紫外扫描，从而得到红菜苔色素的吸收峰。

1.3.4 红菜苔红色素稳定性的研究

红菜苔色素在特征吸收峰波长处测定各种环境条件下的吸光度，以吸光度大小变化，即色素保存率来衡量红菜苔色素的稳定性，每组实验重复3次。

1.3.4.1 温度对红菜苔红色素稳定性的影响

准确量取10mL红菜苔色素溶液，料液比为1:15(m/V)置于不同温度的恒温水浴中，加热30min后，取出快速冷却至室温，于416、527、658nm波长处测定色素的吸光度，计算色素保存率。

1.3.4.2 pH值对红菜苔红色素稳定性的影响

准确量取10mL红菜苔色素溶液，料液比为1:15，用NaOH溶液调成pH2、3、4、6、8、10[6]的溶液，充分振荡后在400～700nm波长范围内进行扫描。

1.3.4.3 蔗糖对红菜苔红色素稳定性的影响

准确量取10mL红菜苔色素溶液，料液比为1:15，分别加入0、0.01、0.03、0.05g/mL蔗糖，搅拌使蔗糖完全溶解，而后在不同时间测定其在416、527、658nm波长处的吸光度，计算色素保存率。

1.3.4.4 H2O2对红菜苔红色素稳定性的影响

以H2O2作为氧化剂，配制体积分数分别为0、0.002%、0.004%、0.006%、0.010%的H2O2溶液，分别吸取H2O2溶液1mL，加入10mL色素溶液中使H2O2的体积分数分别为0、0.0002%、0.0004%、0.0006%、0.0010%，充分振荡后，分别于不同的时间测定其在416、527、658nm波长处的吸光度，计算色素保存率。

1.3.4.5 VC对红菜苔红色素稳定性的影响

以VC作为还原剂，配制质量浓度分别为0、0.005、0.010、0.015、0.020g/mL的溶液，分别吸取VC溶液1mL，加入10mL色素溶液，使色素溶液中VC的质量浓度分别为0、0.0005、0.0010、0.0015、0.0020g/mL，充分振荡后，在不同时间测定其在416、527、658nm波长处的吸光度，计算色素保存率。

1.3.4.6 金属离子对红菜苔红色素稳定性的影响

配制 0.5mg/mL 的 Na+、Cu2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Al3+溶液，取色素溶液10mL，分别加入金属离子溶液1mL，充分振荡后，于不同时间测定其在416、527、658nm波长处的吸光度，计算色素保存率。

1.3.5 色素保存率计算[7]

式中：At为t时刻色素溶液的吸光度；A0为初始色素溶液的吸光度。

2 结果与分析

2.1 最佳提取溶剂的确定

表1 红菜苔红色素最佳提取溶剂的确定Table 1 Selection of extraction solvents for extracting red pigment from Brassica campestris L.

由表1可知，75%酸性乙醇溶液的提取效果最好。尽管以水作为提取剂或溶剂最为经济，但由于用酸性水提取色素的同时还会使果实中的糖类、有机酸、果胶等杂质也溶于色素溶液中，因此酸性水不能作为最佳提取剂。

2.2 红菜苔红色素的光谱特征

图1 红菜苔红色素的特征吸收光谱Fig.1 Visible absorption spectrum of the red pigment from Brassica campestris L.

如图1所示，红菜苔在75%酸性乙醇溶液中的提取物有3个吸收峰，波长分别为416、527、658nm。因波长527nm处的吸收峰远远强于其他两处的吸收峰，说明红菜苔色素浸提液主要含有红色的色素物质，但因扫描图谱中还有波长416nm和658nm两处吸收峰，故浸提液可能还含有其他的色素物质。因此本实验测定红菜苔色素溶液在这3个吸收峰波长处的吸光度，以衡量外界环境条件对色素稳定性的影响。

2.3 温度对红菜苔红色素稳定性的影响

表2 温度对红菜苔红色素稳定性的影响Table 2 Effect of temperature on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表2可以看出，对酸性的红菜苔红色素而言，温度对其基本上没有影响，这与朱文学等[8]对牡丹花的研究、以及杨永利[9]、李进等[10]研究的温度对不同色素的影响结果一致，但与陈旭丹等[11]及其他研究的结果有所偏差[12]，其原因有可能是酸性条件的存在增加了花色苷结构的稳定性，因此这种酸性的红菜苔色素适合应用在需要高温处理的食品中。

2.4 pH值对红菜苔红色素稳定性的影响

图2 pH值对红菜苔红色素稳定性的影响Fig.2 Effect of pH on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

如图2所示，pH值对色素的稳定性影响非常大，随着pH值的增加，527nm波长处的吸收峰逐渐消弱，增加到pH8.0时吸收峰完全消失；在pH2.0～6.0范围内，416nm波长处的吸收峰基本保持不变，但在pH8.0时吸收峰消失，吸光度却在增加，在pH10.0时出现一个很大的吸收峰，远远高于可见光区的吸收峰；同时，pH8.0在618nm波长处出现一新的吸收峰，这在其他pH值条件下不存在，主要原因可能是红菜苔色素溶液中的主要色素物质结构为花色素，随着pH值增加至8.0时，由于花色素物质的结构发生了变化，导致其吸收峰的变化。而658nm波长处的吸收峰变化不太大。伴随着色素吸收峰的变化，红菜苔色素的颜色由pH2.0的亮红色向pH10的黄褐色转变。此结果符合pH值对花色苷稳定性的影响，与一些研究结果一致[13-15]。

2.5 蔗糖对红菜苔红色素稳定性的影响

表3 蔗糖对红菜苔红色素稳定性的影响Table 3 Effect of sucrose on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表3可知，蔗糖对527nm波长处的吸收峰具有一定的增色效应，且随着蔗糖质量浓度的增加，增色效应加强；对416nm波长处的吸收峰而言，蔗糖同样具有增色效应，只是增色的程度略低于527nm的；但是蔗糖对658nm波长处的吸收峰确有破坏效应，但是此破坏效应与蔗糖质量浓度之间无明显的效应关系。

2.6 氧化剂对红菜苔红色素稳定性的影响

表4 H2O2对红菜苔红色素稳定性的影响Table 4 Effect of hydrogen peroxide on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表4可知，H2O2对红菜苔红色素有明显的降解作用，且随体积分数的增高，其降解作用加强。H2O2对527nm波长处的吸收峰影响最大，0.0010% H2O2处理后红菜苔红色素的保存率仅有6.835%，基本上完全破坏了；而416nm波长处的吸收峰值也发生了不同程度的下降，但下降程度要低于527nm波长处的；H2O2对658nm波长处的吸收峰基本上没有影响，相反有一定程度的增加效应。这说明红菜苔红色素的抗氧化能力较弱。

表6 金属离子对红菜苔红色素稳定性的影响Table 6 Effect of metal ions on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

2.7 还原剂对红菜苔红色素稳定性的影响

表5 VC对红菜苔红色素稳定性的影响Table 5 Effect of VC on the stability of the red pigment from Brassica campestris L.

由表5可知，VC对红菜苔红色素有一定的消色作用，但是VC的添加可以减缓红菜苔红色素在527nm处的损失速度，而658、416nm波长处的色素保存率均随着VC质量浓度的增加而下降，具有轻微的剂量效应关系；从色素保存率来看，VC对527nm波长处吸收峰的影响最为明显，而对658nm波长处的吸收峰影响轻微。此结果与郭松年[16]的研究结果略有差异。

2.8 金属离子对红菜苔红色素稳定性的影响

由表6可知，在红菜苔红色素溶液中加入各种金属离子对色素稳定性有一定的影响。Fe3+对色素溶液各个吸收峰均有一定的减色效应，其他所选用的金属离子均有不同程度的增色效应，对527nm波长处的吸收峰而言，增色效应强弱的顺序依次是Na+＞Ca2+＞Al3+＞Cu2+＞Mg2+；对3个吸收峰而言增色效应最明显的是658nn波长处的吸收峰，Ca2+、Cu2+、Al3+均可使此吸收峰的吸光度增加一半。

3 结 论

通过以上研究发现，pH2.0的75%乙醇溶液是红菜苔红色素最佳的浸提溶剂，416、527、658nm是红菜苔红色素的3个吸收峰。红菜苔红色素在pH2.0～6.0范围内保持吸收峰基本上不变，且温度对pH2.0的红菜苔红色素基本上没有影响，H2O2和VC均有一定程度的减色效应，蔗糖相对具有一定的增色效应，除Fe3+外，实验所选择的其他金属离子基本上具有增色效应。

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Stability of the Red Pigment from Brassica campestris L.

LI Wei1,2，ZHANG Yun1
(1. School of Biological Science and Technology, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China；2. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei University for Nationallities, Enshi 445000, China)

TS201.2

A

1002-6630(2010)15-0135-04

2010-03-25

李伟(1974—)，男，讲师，硕士，研究方向为生物资源的开发与利用。E-mail：hexulicheng@yahoo.com.cn