不同环境条件对紫色大白菜花青素稳定性的影响

林文超 王德森 刘维信

摘要：以紫色大白菜为试材，研究了不同环境条件(光照、温度、pH值)下对花青素稳定性的影响。结果表明：在自然光照1～3d内紫色大白菜花青素保存率在80％以上；紫色大白菜花青素具有一定的耐热性，但受热温度不能超过60℃；紫色大白菜花青素受pH值影响较大，为使紫色大白菜花青素保持稳定，溶液pH值应维持在酸性环境。

关键词：紫色大白菜；花青素；稳定性

中图分类号：S634.101文献标识号：A文章编号：1001-4942(2012)01-0051-03

花青素又称花色素或花色苷，是自然界中一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物，多以糖苷的形式存在。花青素具有抗氧化和消除体内自由基等功能，还有延缓肌肤衰老和提高人体免疫力的效果。随着生活水平的提高，人们对食品安全的关注日益提高。合成色素色泽鲜艳、稳定性好、价格低廉，但存在食用安全隐患。因此，天然花青素在食品、医药和化妆品等行业上逐渐得到重视。近年来，花青素的提取及稳定性研究报道较多，研究表明，在提取花青素时为防止提取过程中非酰基化的花青素降解，常在提取液中加入一定浓度的盐酸或甲酸。Lee等(2004)用蒸馏水加柠檬酸、SO₂和加热相结合的方法对蓝莓花色素苷进行了提取。花青素具有较高的活性，不同的光照、温度、pH等均会对花青素的稳定性产生影响。杨政水等(2005)发现油菜花色素在光照条件下保存7d时，色素的保存率只有32.7％。曹军胜等(2002)将桑葚色素水溶液在阳光直射下放置6h，发现色素降解了30％。温度也是影响花青素稳定性的主要因素之一，在低温或干燥状态下，花青素性质比较稳定，加热或高温可加快变色反应，尤其在加热至沸点时易氧化褪色。周宝利等(2001)报道了茄子果皮花青素具有一定的耐热性，但受热温度不应超过60℃。杨万政等(2003)研究发现，玫瑰花青素在pH2～7时吸光度变化不大，pH值越小颜色越鲜艳，在pH>7时，吸光度变化较大，而且发生变色。

大白菜[Brassica campestris L.ssp.pekinensis(Lour)Olsson]属十字花科芸薹属植物，原产中国北方，含有蛋白质、脂肪、多种维生素和钙、磷等矿物质以及大量粗纤维，为我国最大众化的蔬菜之一。近来育成的紫色大白菜品种引起了消费者关注，而大白菜紫色由花青素类物质所致。目前关于紫色大白菜花青素含量的测定及稳定性研究报道不多，本试验以紫色大白菜为试材，研究了其花青素稳定性，以期为大白菜育种的多样性及品质提高提供理论基础，同时为天然食品色素添加剂的研制与开发提供资源及理论依据。

1.材料与方法

1.1试验材料

供试大白菜品种为彩凤，于2010年8月15日播种于青岛市城阳区科达蔬菜研究所试验农场，间苗后密度为50cm×40cm，随机区组排列，重复3次。2010年11月10日采收。球高35cm、球径15cm、净球重1.5kg。

1.2仪器设备

D-37520高速冷冻离心机(德国Sigma公司)、WFJ2100型可见分光光度计[尤尼柯(上海)仪器有限公司]、Adventurer-AR2140分析天平(美国Ohaus公司)。

1.3试验方法

1.3.1大白菜色素的提取 采用柳蕴芬(2010)的方法，将大白菜绿紫色叶片用液氮处理后磨碎，超低温冰箱保存。准确称取样品0.5g，放入10ml离心管中，加入预冷的1％盐酸一甲醇溶液8ml，4℃低温黑暗浸提24h，离心后取上清液保存备用。

1.3.2光照对花青素稳定性的影响取花青素提取液5ml于10ml离心管中，置于室内自然光照处，室温25℃，分别于0、1、2、3、5、7、9d时测定在530nm波长处的吸光值，每处理重复3次。

1.3.3温度对花青素稳定性的影响取花青素提取液5ml于10ml离心管中，分别于25、40、60、80℃水浴中放置0、1、2、3、4、5h，测定在530nm波长处的吸光值，每处理重复3次。

1.3.4pH值对花青素稳定性的影响各取花青素提取液5ml于10ml离心管中分别用0.1mol/L NaOH和0.1mol/L HCl调整pH值为3.0、5.0、7.0和9.0，于25％下分别放置0、1、2、3、4d，测定吸收波长530nm处的吸光值，每处理重复3次，按照下列公式计算花青素保存率。

1.3.5统计分析使用Excel与DPS V7.05软件对各组数据进行方差分析及标准误差计算。

花青素保存率计算公式：

保存率(％)=A/A₀×100式中：A为处理后吸光值；A₀为处理时的吸光值。

2.结果与分析

2.1光照时间对紫色大白菜花青素稳定性的影响

由图1可知，在自然光照条件下随时间的延长，紫色大白菜花青素含量呈降低趋势。1～3d内花青素保存率在80％以上，5d后花青素保存率明显降低，在9d时花青素的保存率在40％左右。

2.2温度对紫色大白菜花青素稳定性的影响

由图2可知，在自然光照条件下，不同处理温度和不同恒温水浴时间均影响紫色大白菜花青素的稳定性。在处理时间相同而处理温度不同条件下，花青素的保存率随着温度的升高而降低，在60℃以下处理5h时，花青素保存率仍为80％以上。在处理温度相同但处理时间不同条件下，40℃以下花青素的保存率随着处理时间的延长未有明显变化，但随着处理温度的升高(60℃以上)，处理时间的延长，花青素的保存率明显降低。说明紫色大白菜花青素具有一定的耐热性，但受热温度不能超过60℃。

2.3pH值对紫色大白菜花青素稳定性的影响

由图3可知，pH值为3.0时紫色大白菜花青素的保存率随时间延长基本保持不变，而pH值为5.0～7.0时随处理时间延长有所降低。但pH为9时花青素的保存率却随着时间的延长呈先降低后升高的现象。

3.讨论

有报道称茄子果皮花青素具有一定的耐热性，但受热温度不应超过60℃。本试验对紫色大白菜花青素耐热稳定性进行了测定，结果与茄子中花青素的耐热稳定性基本一致。植物花青素有多种组分，本试验中大白菜花青素是否与茄子果皮花青素结构一致，尚有待进一步试验。

据报道，桑葚红色素在pH<5的盐酸乙醇溶液中避光保存时损失率小，而在碱性条件下，桑葚红色素中的花色基元分子结构会发生改变，从而使色素颜色发生明显变化，并较易产生沉淀。本试验结果表明，pH值对紫色大白菜花青素稳定性影响明显，pH值为3时紫色大白菜花青素的保存率随时间延长基本保持不变；而pH值5～7时，随处理时间延长有所降低，pH值为9时花青素的保存率却随着时间的延长有先降低后升高现象。这种稳定性的变化有可能是其结构发生变化

所致。有研究表明，单糖花青素在pH<2时以2-苯基苯并吡喃阳离子(AH⁺)的形式存在，在pH4～5时花青素以醌型假碱(B)或查耳酮(C)形式存在，此时花青素是无色的，而在pH>6时以醇型(A)存在。由于这些结构的变化，花青素在不同pH值下呈现不同的颜色：当pH<2时，呈明亮的鲜红色，中性时花青素呈现紫色，碱性环境下花青素呈现青色，当pH>11时，花青素呈现墨绿色，这说明紫色大白菜花青素受pH值影响较大。为使紫色大白菜花青素保持稳定，溶液应维持在酸性环境下。

综上所述，紫色大白菜花青素稳定性较好。大白菜在我国种植广泛，而紫色大白菜的推广种植，将为天然花青素提供价格低廉、安全性可靠的原材料。因此从紫色大白菜中提取天然花青素具有广阔的前景。

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