抗坏血酸及抗坏血酸棕榈酸酯的稳定性研究

刘奕博，任国谱

(中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙410004)

维生素C类添加剂在饮料、快餐食品、肉制品、乳制品等食品中应用十分广泛，抗坏血酸(AA)和抗坏血酸棕榈酸酯(AP)是GB2760-2011中允许添加的两种形式。抗坏血酸能为一系列生化反应提供还原力，它参与肉毒碱、组胺及其他肾上腺类固醇类激素的生物合成;通过为酶提供电子而使羟脯氨酸和赖氨酸羟基化，是胶原蛋白及结缔组织合成的必需物质［1］。在生物体液中它是具有保护作用的抗氧化剂，清除血浆中的自由基，保护细胞免遭活性氧损害［2］。流行病学数据显示，富含VC的食物能在一定程度上抑制喉癌、食道癌、胃癌等癌症［3-6］及冠心病、白内障等慢性疾病［7］。抗坏血酸棕榈酸酯保留了抗坏血酸的生理活性，并与抗坏血酸一同用作食品抗氧化剂，兼具营养性、无毒、高效、使用安全等优点［8］。丁健桦等［9］利用高效液相色谱较为全面的研究了存放时间、日照、氧化剂等对抗坏血酸稳定性的影响。P Špiclin 等［10］关注了溶剂类型、初始浓度、溶氧量、储藏条件对抗坏血酸棕榈酸酯的影响。本文系统对比研究两种添加剂在不同条件下的稳定性，旨在为生产加工中进一步合理应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

AA、AP Sigma-aldrich公司;无水乙醇、双氧水(30%)、氯化钠、氯化镁、氯化锰、氯化钙、氯化铁、氯化铜、盐酸、氢氧化钠、维生素E(VE)、葡萄糖、蔗糖。

电子分析天平、UV-1800紫外分光光度计 日本岛津公司;DELTA 320 pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;数显恒温水浴锅 北京永光明医疗器械公司。

1.2 实验方法

1.2.1 AA、AP溶液的制备 称取适量AA、AP，分别溶于蒸馏水、95%乙醇配成浓度约为2%的AA水溶液、AP乙醇溶液。

1.2.2 AA及AP的紫外光谱特性 将两种溶液用紫外可见分光光度计在200～300nm波长范围内扫描，测定其特征吸收光谱。

1.2.3 稳定性影响因素

1.2.3.1 光照的影响 将两种溶液分别在黑暗、日光灯、日光下放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度。

1.2.3.2 温度的影响 将溶液于25、40、60℃恒温水浴锅中放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度。

1.2.3.3 pH的影响 用适当浓度的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液的pH约为3、7、10。黑暗中放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度。

1.2.3.4 氧化剂的影响 配制浓度分别为0.024%、0.048%、0.096%、0.24%、0.48%、0.96%的双氧水溶液，并分别与4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以体积比1∶1混合均匀，黑暗中放置30min后在最佳测定波长处测定吸光度并扣除氧化剂本身的吸光度。

1.2.3.5 抗氧化剂的影响 将浓度为0.02%、0.04%、0.08%的VE乙醇溶液分别与4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以体积比1∶1混合均匀，黑暗中放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度并扣除VE本身的吸光度。

1.2.3.6 金属离子的影响 配制0.2%的Na+、Mg2+、Mn2+、Ca2+水溶液，0.002% 的 Cu2+、Fe3+水溶液，各金属离子溶液分别与4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以体积比1∶1均匀混合，黑暗下放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度并扣除金属离子本身的吸光度。

1.2.3.7 糖类的影响 配制浓度为1.0%、2.0%、4.0%、10.0%、20.0%的葡萄糖、蔗糖水溶液，分别与4%的AA水溶液、AP乙醇溶液以体积比1∶1均匀混合，黑暗下放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度。

1.2.4 吸光度残留率的计算 吸光度残留率(%)=Abs2/Abs1×100，其中Abs2为不同时刻的吸光度，Abs1为初始吸光度。

实验过程中所有样品均盛放在具塞容器中，所有实验均重复三次，结果取平均值。稳定性以吸光度变化、吸光度残留率来描述。

2 结果与讨论

2.1 最佳测定波长的选择

由图1可知:200～300nm波长扫描范围内，AA水溶液、AP乙醇溶液的最大吸收峰波长分别为246.6、246.1nm，因此选择246nm为最佳测定吸收波长。

图1 AA和AP的紫外吸收光谱Fig.1 UV absorption curve of AA and AP

2.2 光照对AA和AP稳定性的影响

从图2可以看出，光会加速两种物质的破坏，AP的光稳定性强于AA。黑暗、日光灯下AA及AP较稳定，6h后的残留率分别在70%、85%以上。日光对AP的影响相对较小，6h后残留率在80%以上，但会造成AA显著的损失。光对维生素的破坏主要通过光氧化作用形成单线态氧，进一步作用于分子中的烯二醇结构生成多羰基化合物，吸收日光中的紫外线引发降解［11］。

图2 光对AA和AP稳定性的影响Fig.2 Effect of light on stability of AA and AP

2.3 温度对AA和AP稳定性的影响

图3的结果表明，AA和AP的稳定性都随温度升高而降低。25℃、3h时AA、AP残留率为79.09%、95.60%，当温度上升至60℃时，AA及AP的残留率仅为13.05%和48.94%。但AP的热稳定性明显强于AA，常温下几乎不受影响。

图3 温度对AA和AP的影响Fig.3 Effect of temperature on stability of AA and AP

2.4 pH对AA和AP稳定性的影响

从图4可以看出，在pH3、pH7时，AA和AP差异不大。酸性环境下，两者都非常稳定;中性及碱性环境下，两者都有不同程度的损失。碱性条件可以促进氢离子的电离，从而加速AA、AP的损失，并且由图观察发现损失主要集中在30min内，可见破坏作用发生迅速，然而反应到一定程度后，残留率不会随时间增长而明显降低。

图4 pH对AA和AP稳定性的影响Fig.4 Effect of pH value on stability of AA and AP

2.5 氧化剂对AA和AP稳定性的影响

由图5得到，H2O2对AA影响较大。随浓度升高，AA残留率急剧下降，当浓度为0.48%，30min后AA损失约90%。相同条件下AP损失约为25%，说明H2O2对AP稳定性也会产生作用，但效果有限。

图5 H2O2对AA和AP稳定性的影响Fig.5 Effect of H2O2on stability of AA and AP

2.6 抗氧化剂对AA和AP稳定性的影响

从图6可以得到，对于AA，VE添加量越大，AA损失越快;反之，一定时间内AP则随着VE添加量增大，损失减少。从而推测:在水醇互溶的体系下，AA对VE起到保护作用;在醇溶液中，VE可以有效保护AP，从而降低其损失。

图6 VE对AA和AP稳定性的影响Fig.6 Effect of VEon stability of AA and AP

2.7 金属离子对AA和AP稳定性的影响

图7 结果显示，Na+、Mg2+、Ca2+、Fe3+对 AP 的稳定性几乎没有影响。Mn2+影响较显著，3h后残留率约为50%，可能与Mn2+外层电子构型为半充满有关［12］。相比 AP而言，金属离子对 AA的影响较明显。如图8所示，Na+、Ca2+影响较小，3h后残留率在70%以上;Mn2+、Fe3+对AA产生影响较大，3h后残留率只有50%;Mg2+在3h后造成AA约70%的损失，但原因有待进一步研究。

图7 金属离子对AP稳定性的影响Fig.7 Effect of metal ions on stability of AP

如表1所示，Cu2+对AA稳定性有很大影响，浓度为0.001%，10min后就基本上使 AA完全损失。AP则相对稳定很多，随时间增加只有微小的损失。

2.8 糖类对AA和AP稳定性的影响

图8 金属离子对AA稳定性的影响Fig.8 Effect of metal ions on stability of AA

从表2～表3中得到，葡萄糖、蔗糖基本不会对AA、AP稳定性产生影响，但观察到随蔗糖浓度提高，AP吸光度值有轻微上升，可能与高浓度糖会降低氧气溶解度有关。

表1 铜离子对AA和AP稳定性的影响Table 1 Effect of Cu2+on stability of AA and AP

表2 葡萄糖对AA和AP稳定性的影响Table 2 Effect of glucose on stability of AA and AP

表3 蔗糖对AA和AP稳定性的影响Table 3 Effect of sucrose on stability of AA and AP

3 结论

3.1 日光、高温会加速AA及AP的破坏。AP的稳定性强于AA:日光下6h后残留率约是AA的2.5倍;AP稳定性常温下几乎不受影响，3h后的残留率达95.60%。

3.2 酸性环境中AA及AP都非常稳定，中性及碱性环境下，两者会有不同程度的损失。AA及AP在酸性、中性环境下表现差异不大，碱性环境下AA的稳定性较差。

3.3 过氧化氢对AA稳定性影响显著，对AP的影响不大。VE可以有效保护AP，但在水醇混合的体系中表现为AA保护VE。糖类基本不会对两者稳定性产生影响。

3.4 微量的铜离子就会引起AA较大的损失，铁离子、锰离子也会对AA稳定性造成一定影响。AP对常见金属离子均非常稳定，只有锰离子的影响较为显著，可能与其分子构型有关。

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