栀子红色素稳定性的研究*

陈 峰，陈剑锋

(1.宁德师范学院化学系，福建 宁德 352100;2.福州大学生物科学与工程学院，福建 福州 350001)

栀子红色素是一种极易溶于水的纯天然食用红色素［1］。它是从栀子果实中提取出栀子苷 (栀子苷是一种环烯醚萜苷化合物，它既是多种药品的有效单体，又是生产栀子蓝、栀子红的中间体)，栀子苷经脱酯和酸化后生成京尼平酸，该京尼平酸用酶水解从其糖苷键上脱去一分子蔗糖，脱去蔗糖后的残基与氨基酸进行显色反应得到的［2—4］。栀子红色素具有颜色鲜艳，染色性能好，安全无毒，无异味，不潮解等特点，再加上在天然食用色素中，水溶性的天然红色素很少，因此，栀子红色素在国内外市场上都很畅销，是一种具有广阔开发前景的食品添加剂，广泛用于食品、饮料、日用化工等领域［5—7］。有研究报道，栀子红色素在日本已实现商业化，但在我国栀子红色素的研究开发至今还不成熟，规模生产尚属空白［8，9］。因此，对栀子红色素的稳定性进行考察，可以为开发利用栀子红色素资源提供参考依据。

1.材料、试剂与仪器

1.1 实验材料和试剂

栀子红色素 (E1%1cm(525nm)=90，河南润诚化工产品有限公司);磷酸氢二钠、柠檬酸、碳酸钠、碳酸氢钠、过氧化氢、亚硫酸钠、蔗糖、山梨酸钾等均为分析纯。

1.2 主要仪器

BS224S型电子分析天平，赛多利斯(北京)公司;UV－1700型紫外可见分光光度计，日本岛津公司;HH－6型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司;PHS－3C型pH计，上海精密科学仪器有限公司。

2.实验方法

2.1 栀子红色素吸收光谱的扫描

将一定量的栀子红色素粉末，用蒸馏水溶解配制成一定浓度的稀释液。以蒸馏水做参比，在400—800 nm区间内进行可见光谱扫描，测试并分析其扫描图谱。

2.2 温度对栀子红色素稳定性的影响

配制等体积、同浓度的栀子红色素稀释液，在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃恒温水浴中保温，分别放置0.5 h、1 h、4 h。

2.3 pH值对栀子红色素稳定性的影响

配制等体积、同浓度的栀子红色素稀释液，用磷酸氢二钠 (0.2 mol/L)－柠檬酸 (0.1 mol/L)缓冲溶液和碳酸钠－碳酸氢钠缓冲溶液 (0.1 mol/L)将其pH值分别调至2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，于室温下分别放置1h、6h、24h。

2.4 金属离子对栀子红色素稳定性的影响

在等体积、同浓度的栀子红色素稀释液中分别加入一定量的浓度均为5 mmol/L的各种金属离子，室温下分别静置0.5 h、1 h、4 h。

2.5 氧化剂、还原剂对栀子红色素稳定性的影响

以H2O2为氧化剂，配置浓度为0.25%、0.5%、1%、1.5%、2%的H2O2，分别加入到等体积、同浓度的栀子红色素稀释液中，于室温下分别放置1 h、6 h、12 h。

以Na2SO3为还原剂，配置浓度为0.1mg/mL、0.25mg/mL、0.5mg/mL、1mg/mL的Na2SO3，分别加入到等体积、同浓度的栀子红色素稀释液中，于室温下分别放置1 h、6 h、12 h。

2.6 光照对栀子红色素稳定性的影响

配制同浓度的栀子红色素稀释液，将其平均分成4份，在室内避光处、室内散射光、室外自然光及紫外光四种条件下，分别放置1、2、3、4、5、6、7d。

2.7 防腐剂对栀子红色素稳定性的影响

以山梨酸钾为防腐剂，配置浓度为1mg/mL、2.5mg/mL、5mg/mL的山梨酸钾，分别加入到等体积、同浓度的栀子红色素稀释液中，在室温下分别静置1、2、3、4、5、6、7d。

2.8 食品添加剂对栀子红色素稳定性的影响

配置浓度为0.1%、0.5%、1%的蔗糖和柠檬酸，分别加入到同浓度的栀子红溶液中，室温下分别静置1、2、3、4、5、6、7d。

根据2.2至2.8进行的单因素实验，在室温下测定栀子红溶液在其最大吸收波长处的吸光值后，均要计算栀子红色素的残留率，并以残留率为指标来评价单因素对栀子红色素稳定性的影响。其公式为:

其中，A后:实验结束后的栀子红溶液在最大吸收波长处的吸光值;

A前:实验前的栀子红溶液在最大吸收波长处的吸光值。

3.结果与分析

3.1 栀子红色素吸收峰对应波长的确定

按2.1方法测得结果见图1。从可见扫描图谱可知，在525nm波长处栀子红色素有最大吸收，因此，实验时选用此最大吸收波长来测定吸光值。

3.2 温度对栀子红色素稳定性的影响

按2.2方法测得结果见图2。当温度低于60℃时，栀子红溶液的色泽、透明度和吸光度随着保温时间的变化无明显影响，色素残留率均保持在90%以上。但当温度超过60℃时随着保温时间的延长，溶液有一定的褪色，吸光值迅速下降，导致色素残留率也迅速下降。当温度为100℃，放置4h后，色素残留率降低到61%。但有研究报道，保温时间为2h时，温度对色素没有不良影响［9］。

图1 栀子红色素的可见吸收光谱Fig.1 Visible absorption spectra of GRP

图2 温度对栀子红色素稳定性的影响Fig.2 Effect of temperature on the stability of GRP

3.3 pH值对栀子红色素稳定性的影响

按2.3方法测得结果见图3。栀子红色素在pH＜3的溶液中，随着酸度的加大和时间的延长，会出现少许絮状沉淀，但吸光值变化不大，色素残留率仍保持在94%左右。在pH=3～11区间内，色素残留率变化不大，保持在96%以上。这表明，pH值对栀子红色素稳定性无不良影响。

图3 PH对栀子红色素稳定性的影响Fig.3 Effect of PH value on the stability of GRP

图4 金属离子对栀子红色素稳定性的影响Fig.4 Effect of metal ion on the stability of GRP

3.4 金属离子对栀子红色素稳定性的影响

按2.4方法测得结果见图4。Cu2+、Fe3+对栀子红色素的稳定性影响较大，尤其是Cu2+。加入Cu2+之后，随着时间的延长，产生沉淀，溶液褪色迅速，放置4 h后栀子红残留率降低到10%以下。而其他的金属离子对栀子红色素稳定性影响不大，栀子红残留率均在90%以上。但有研究报道，Al3+对栀子红色素的稳定性影响也较大［9］。

3.5 氧化剂、还原剂对栀子红色素稳定性的影响

按2.5方法测得结果见图5、图6。由图5可知，栀子红色素抗氧化能力良好。在含2%H2O2的条件下，栀子红色素放置12h，残留率仍在80%以上。由图6可知，Na2SO3对栀子红色素的稳定性影响很大，在含0.5%mg/mlNa2SO3的条件下，栀子红色素放置12h，溶液几乎褪色，残留率低于10%。

图5 H2O2对栀子红色素稳定性的影响Fig.5 Effect of H2O2on the stability of GRP

图6 Na2S03对栀子红色素稳定性的影响Fig.6 Effect of Na2S03on the stability of GRP

3.6 光照对栀子红色素稳定性的影响

按2.6方法测得结果见图7。在上述四种光照射条件下，放置7d后，栀子红色素色调无变化，残留率均保持在90%以上。这表明，栀子红色素耐光性良好。

3.7 防腐剂对栀子红色素稳定性的影响

按2.7方法测得结果见图8。在含5mg/mL山梨酸钾的条件下，放置7d后，栀子红色素几乎不褪色，残留率仍保持在95%以上。这表明，防腐剂山梨酸钾对栀子红色素稳定性没有不良影响。

图7 光照对栀子红色素稳定性的影响Fig.7 Effect of light on the stability of GRP

图8 山梨酸钾对栀子红色素稳定性的影响Fig.8 Effect of potassium sorbate on the stability of GRP

3.8 食品添加剂对栀子红色素稳定性的影响

按2.8方法测得结果见图9和图10。由图9可知，蔗糖对栀子红色素的稳定性没有不良影响。在含1%蔗糖的条件下，放置7d后，栀子红色素几乎不褪色，残留率仍保持在90%以上。由图10可知，柠檬酸对栀子红色素稳定性也没有不良影响，当添加1%的柠檬酸时，放置7d后，栀子红色素也几乎不褪色，残留率保持在85%以上。这表明蔗糖、柠檬酸作为食品添加剂，均可以和栀子红色素一起添加使用。

图9 蔗糖对栀子红色素稳定性的影响Fig.9 Effect of sucrose on the stability of GRP

图10 柠檬酸对栀子红色素稳定性的影响Fig.10 Effect of citric acid on the stability of GRP

4.结论

栀子红色素具有良好的耐酸碱性、耐光性。氧化剂 (H2O2)、防腐剂 (山梨酸钾)、食品添加剂(蔗糖、柠檬酸)对其没有不良影响;温度对其有一定的影响;金属离子 (Cu2+、Fe3+)、还原剂(Na2SO3)对其有较大影响。

［1］凌关庭.食品添加剂手册 (第四版)［M］.北京：化学工业出版社，2013.

［2］吴拾荆，李华.结晶栀子苷的研究［J］.中国食品添加剂，2006，2(75)：54—56.

［3］王振华，杜勤.栀子提取工艺研究［J］.中药材，2000，23(4)：224—226.

［4］吴拾荆，李华.栀子红转色酶的研究［J］.中国食品添加剂，2003，6(61)：31—33.

［5］张庆华，朱向东，张宝，等.大孔树脂法精制栀子红色素［J］.食品工业科技，2009，30(6)：229—231.

［6］李炳根，赵博谦.磷酸盐、柠檬酸钠、碳酸氢钠、加热对栀子红色素色价的影响［J］.现代食品科技，22(4)：99—103.

［7］韩冲，胡先望，喻晓燕，等.酶法制取栀子红色素的研究报告［J］.甘肃科技情报，1995，11(3)：11—13.

［8］林英，李世杰.栀子红的生物转化［J］.现代农业科学，2009，16(3)：18—20.

［9］张美，李世杰.栀子红色素的稳定性研究［J］.中国食品添加剂，2004，(1)：39—42.