萝卜红色素的稳定性和抗氧化性研究

程 威，周 亮，吴正奇

（湖北工业大学轻工学部食品与制药学院，湖北武汉 430068）

萝卜红色素的稳定性和抗氧化性研究

程 威，周 亮，吴正奇

（湖北工业大学轻工学部食品与制药学院，湖北武汉 430068）

萝卜红色素具有良好的稳定性，自然光和紫外光下均能保持稳定。低于80℃色素分解缓慢，100℃时色素分解明显加快，4h损失率达到50%。低pH值有利于色素的稳定，能耐更高的温度。金属离子对色素的稳定性影响显著，其中Fe2＋和Fe3＋有利于色素的稳定，但是容易和色素产生络合沉淀，Zn2＋、Cu2＋、Al3＋使色素稳定性下降，促进色素的分解，Mg2＋对色素的影响则不明显。抗氧化实验发现色素具有良好的清除自由基能力，对超氧阴离子、OH·和DPPH·的半自由基清除率（IC50）分别为0.31g／L、0.13g／L和9mg／L，总体抗氧化能力略强于抗坏血酸。

红心萝卜；萝卜红色素；稳定性；抗氧化性

花青素广泛存在于高等植物的叶、花和果实等组织中，并使植物器官呈现鲜艳多姿的颜色，是人类食用历史最悠久的一种天然色素。萝卜红是红心萝卜中花青素的总称，系类黄酮类化合物，以C6－CC6为基本骨架。萝卜红生理活性突出，具有多种生理功能，备受人们的关注。它具有良好的抗氧化性，抗突变及抗肿瘤能力，具有减轻肝机能障碍，预防心血管疾病和糖尿病等功能［1－3］。萝卜红在成熟红心萝卜中的含量非常高，且红心萝卜在我国种植广泛，单位产量高，廉价易得，是提取萝卜红的理想来源。萝卜红以其自然的色泽、天然无毒性、良好的抗氧化性等优点，越来越受到人们的青睐［4－5］。本实验以红心萝卜作为原料，用酸水作为介质，对萝卜红色素进行提取，并探讨萝卜红色素的稳定性和抗氧化性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红心萝卜，武汉绿孚有限公司；X-5大孔吸附树脂，沧州宝恩化工公司；DPPH（分析纯），阿拉丁试剂（上海）有限公司；邻苯三酚、邻二氮菲、30%过氧化氢、柠檬酸、抗坏血酸、Tris（均为分析纯），国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-2000紫外可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司；DK-S22电热恒温水浴锅，北京卓信伟业科技有限公司；R-3旋转蒸发仪，瑞士步琦有限公司；Thermo Modulyo冷冻干燥机，赛默飞世尔（上海）仪器有限公司；FE20-FiveEasy pH计，梅特勒－托利多国际股份有限公司；FY50反压高温蒸煮锅上海三中器械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 萝卜红的制备

1）萝卜红的提取 取红心萝卜薄片40g，用pH 1.0的盐酸水溶液按料液比1∶4提取1h。过滤收集滤液，滤渣按以上步骤二次提取，合并滤液［6-7］。

2）萝卜红树脂纯化［8］：取X-5树脂20mL，预处理后装柱，将提取液沿柱壁缓慢倒入，控制流速，至萝卜红吸附完全后用60℃蒸馏水冲洗柱子3遍，70%乙醇洗脱色素。洗脱液旋蒸浓缩去乙醇后冷冻干燥。

1.3.2 萝卜红含量的测定 采用pH示差法［1］，将色素冻干粉末稀释至一定浓度（吸光度控制在0.2～0.8之间），分别调pH值至1.0和4.5并测量其在最大吸收峰处（512nm）和700nm处的吸光度，计算花青素的含量

式中：A为吸光度，且A＝（Amax－A700）pH1.0－（Amax－A700）pH4.5；V为稀释后的色素体积，L；DF为稀释倍数；Mr为Pel－3－glu的相对分子质量，433.2；ε为Pel－3－glu的消光系数，31 600；m为冻干粉末的质量，g。

1.3.3 萝卜红的稳定性研究

1）对自然光的稳定性 取20mL萝卜红样液于具塞试管中，115℃高压灭菌后于光照处放置，每5d测量一次吸光度，连续测量30d。

2）对紫外光的稳定性取20mL萝卜红样液于试管中，置于60W紫外灯下0.5m处，每1h测量一次吸光度。

3）对温度的稳定性 取20mL样液于具塞试管中，通氮排空气后封口，分别置于60℃、80℃和100℃水浴锅中加热1h、2h、3h和4h后测512 nm吸光度。

4）pH值对色素稳定性的影响 用柠檬酸配置pH值为2.0、3.0、5.0、7.0和9.0的萝卜红样液，于100℃水浴锅中加热，每隔1h测量吸光度，折算损失率。

5）金属离子对色素稳定性的影响 取20mL萝卜红样液于具塞试管中，分别向试管中加入0.1 mol／L的金属离子（Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Al3＋、Zn2＋、Mg2＋），调节pH值至3.0后于100℃下加热，每隔1h测量色素吸光度。

1.3.4 萝卜红的抗氧化性研究

1）OH·清除能力的测定 分别向试管中加入1mL 9mmol／L FeSO4、1mL 9mmol／L的水杨酸－乙醇溶液和1mL样品，再加入1mL 8.8 mmol／L的H2O2，放入37℃水浴中反应0.5h。以蒸馏水作参比，空白组以蒸馏水代替样品，对照组以抗坏血酸代替样品。在512nm处测定吸光度，计算清除率。

式中，A0、A1分别为空白与样品的吸光度。

2）DPPH·清除能力的测定 配制浓度为250 μmol／L的DPPH·标准液（现用现配），0～4℃避光保存。将2mL不同浓度的样品溶液与2mL DPPH·标准液混合，避光反应30min，于517nm处测定吸光度值；以蒸馏水代替样品作为对照组；以无水乙醇代替DPPH·作为空白组，分别于517 nm处测定吸光度值，式中，Ac、A0和Ai分别为对照组、空白组和样品组在517nm处的吸光度。

3）超氧阴离子自由基清除能力测定 取0.05 mol／L的Tris-HCI（pH 8.2）缓冲溶液4.5mL，置于25℃水浴中预热20min，分别加1mL样品和0.5 mL 25mmol／L的邻苯三酚溶液，混匀后于25℃水浴中反应5min，再加8mol／L的HCl溶液1mL终止反应。以Tris-HCl缓冲溶液作为参照，空白组以纯水代替样品，对照组以抗坏血酸代替样品。在425nm处测吸光度，按下列公式计算清除率：

式中，A0、A1分别为空白组和样品组在425nm处的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 萝卜红含量的测定

分别对pH 1.0和4.5的色素进行全波段光谱扫描，如图1所示，色素在512nm处有最大吸收峰，峰值分别为0.276和0.036，在700nm处的吸光度分别为0.005和0.003。已知冻干粉质量为0.1g，稀释后的体积为100，稀释倍数为50。带入公式计算可得色素质量分数为16.3%。

图1 pH1.0和ph4.5萝卜红光谱扫描

2.2 萝卜红的稳定性研究

2.2.1 对自然光的稳定性 自然光照下放置1个月后，色素吸光度如图2所示，吸光度仅下降了5.5%，说明色素在自然光下的稳定性良好，在室温下即可长期保持。

图2 自然光对色素的影响

2.2.2 对紫外光的稳定性 在紫外灯下照射4h后，色素吸光度如图3所示，吸光度下降了10.5%，说明紫外对色素有一点影响。

图3 紫外光对色素的影响

2.2.3 对温度的稳定性 如图4所示，色素在60℃水浴锅中基本稳定，几乎不发生分解，80℃时开始缓慢分解，加热4h，色素分解了9.3%，当温度提升到100℃时，色素分解明显加快，加热4h，约一半色素被分解。

图4 温度对色素的影响

2.2.4 pH值对色素稳定性的影响 如图5所示，当处于强酸环境（pH值为2.0和3.0）时，色素加热3h分别分解了28.7%和43.5%，弱酸环境下（pH 5.0）色素分解明显加快，中性和弱碱性环境下，色素加热1h基本分解完全，说明色素在酸性环境下较稳定，且pH值越低越稳定，所以色素应在酸性环境下保存。

图5 pH值对色素的影响

2.2.5 金属离子对色素稳定性的影响 如图6所示，不同的金属离子对色素稳定性的影响差异显著，Al3＋、Zn2＋、Cu2＋能使色素稳定性下降，从而促进色素的分解，其中Zn2＋、Cu2＋的促分解能力较明显。

图6 金属离子对色素的影响

Fe3＋、Fe2＋能增加色素的稳定性，降低色素分解速率，加热一段时间后色素溶液吸光度大幅度增加，推测应为铁离子与色素发生络合沉淀所致。含Mg2＋色素溶液的吸光度曲线与对照重合，说明Mg2＋对色素的稳定性没有影响。

2.3 萝卜红的抗氧化性研究

2.3.1 羟自由基清除能力测定 如图7所示。萝卜红清除羟基自由基达到50%的浓度（IC50）为0.13g／L，而抗坏血酸清除羟基自由基达到50%的浓度为0.25g／L，萝卜红清除羟基自由基的能力强于抗坏血酸，清除率显著高于抗坏血酸。

图7 不同浓度下萝卜红和抗坏血酸清除羟自由基的能力

2.3.2 DPPH·清除能力的测定 如图8所示，萝卜红色素有较强的DPPH·清除能力，当色素浓度为25mg／L时，清除率达到81.4%，50%清除率的色素浓度为9mg／L，DPPH·50%清除率的抗坏血酸浓度为7mg／L，可见萝卜红的DPPH·清除能力低于抗坏血酸。

图8 不同浓度下萝卜红和抗坏血酸清除DPPH自由基的能力

2.3.3 超氧阴离子自由基清除能力测定 如图9所示，当浓度较低时，萝卜红清除自由基的能力强于抗坏血酸，随着浓度的上升，其清除能力逐渐被抗坏血酸赶上，两者的半自由基清除率（IC50）分别为0.25g／L和0.32g／L，可见两者对超氧阴离子自由基清除能力相差不大。

图9 不同浓度下萝卜红和抗坏血酸清除超氧阴离子自由基的能力

3 结论

萝卜红的稳定性受自然光照影响比较小，紫外光下分解亦非常缓慢，室内自然光下放置一个月和60W紫外光下照射4h损失量分别为5.5%和10.5%，稳定性明显优于其他种类色素［9－10］。色素溶液易滋生细菌，瞬间灭菌技术能使色素更好地保存。萝卜红的热稳定性良好，60℃下基本不分解，80℃下缓慢分解，当温度增加到100℃时分解明显加快。研究还发现，低pH值环境下萝卜红稳定性更好，且pH越低越稳定。金属离子对色素的稳定性影响显著，其中Fe2＋和Fe3＋有利于色素的稳定，但是在高温下容易和色素产生络合沉淀，Al3＋、Zn2＋、Cu2＋能使色素稳定性下降，从而促进色素的分解，Mg2＋对色素的影响则不明显。花青素在体外抗氧化实验中表现出相当强的还原力和清除自由基能力，并且随着浓度的增加而增加。其对超氧阴离子、OH·和DPPH·自由基的半自由基清除率（IC50）分别为0.31g／L、0.13g／L和9 mg／L，总体抗氧化能力略强于抗坏血酸。

［1］ 张晓光.萝卜红色素的提取纯化及制备技术研究［D］.苏州：苏州大学，2009.

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［3］ 张 继，孔 浩，张 芳.植物油清除自由基能力研究［J］.安徽农业科学，2008，36（09）：3 521－3 523.

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［9］ 董 全，李洪军，尚永彪，等.食用天然色素—萝卜红研究进展［J］.保鲜与加工，2004，4（06）：9－11.

［10］薛华丽，傅正生，王长青，等.兰州红心萝卜色素的提取及性质研究［J］.西北师范大学学报（自然科学版），2004，40（01）：51－55.

［责任编校：张 众］

Stability and Antioxidant Activity of Radish Red Pigment

CHENG Wei，ZHOU Liang，WU Zheng－qi
（College of Food and Pharmaceuticals，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China）

Stability studies show that radish red pigment can remain stable under natural light and ultraviolet light.When it is below 80℃，pigment decomposed slowly.pigment decomposition accelerated significantly at 100℃.Loss rate reached 50%after 4hours’heating.Low pH is conducive to the stability of pigment and the capability of higher temperature.Metal ions are significant to the stability of pigment，among which Fe2＋and Fe3＋are conducive to the stability of pigment，but they are easy to produce complex precipitation with pigment；Zn2＋，Cu2＋，Al3＋decrease the pigment stability and promote the pigment decomposition；Mg2＋has no effect on pigment.Antioxidant activity studies indicate that pigment has a good ability to scavenge free radicals.Half scavenging of superoxide anion，OH·and DPPH·radical（IC50）are 0.31mg／mL，0.13mg／mL and 9μg／mL，the antioxidant capacity is slightly stronger than ascorbic acid.

red radish；radish red pigment；stability；Antioxidant

TS201.1

A

1003－4684（2014）02-0113-04

2014－03－09

程 威（1987－），男，湖北天门人，湖北工业大学硕士研究生，研究方向为食品加工学基础

吴正奇（1966—），男，湖北工业大学教授，研究方向为蛋白质资源利用和食品加工新技术与新工艺