三种天然果蔬色素稳定性研究

魏 俊，陈义伦，李 毓，时艺翡

(山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安 271018)



三种天然果蔬色素稳定性研究

魏 俊，陈义伦，李 毓，时艺翡

(山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安 271018)

以新鲜菠菜、橘皮、番茄为原料，采用溶剂萃取法提取叶绿素、橘黄素、番茄红素，以吸光度为判断指标，研究了温度、光照、pH及金属离子对3种天然色素稳定性的影响。结果表明：橘皮色素稳定性较好，较耐热和耐光，pH稳定性较好；叶绿素耐热性和耐光性较差，酸性条件下较稳定；番茄红素稳定性最差，有一定的耐热性，不耐光，光照和紫外光下都易分解，不耐酸碱，酸性条件更不稳定。3种色素抗Mg2+、Na+、Ca2+等3种金属离子干扰能力较强，Cu2+、Fe3+对3种色素稳定性影响较大。

叶绿素；橘黄素；番茄红素；提取；稳定性

天然着色剂多为植物色素，绝大部分来自植物组织，特别是水果和蔬菜。食品原料乃至食品添加剂的选择趋向于天然、健康、具有生物活性的材料[1，2]。目前，制约天然色素发展的一个重要原因是天然色素的稳定性差、天然色素化学活性大、对光和热不稳定[3]。

本文以新鲜菠菜、橘皮、番茄为原料，采用溶剂萃取法提取叶绿素、橘黄素、番茄红素，研究了温度、光照、pH及金属离子对3种天然色素稳定性的影响，以期为拓展3种天然色素在食品、化妆品等中的应用和原料利用提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料和试剂

主要材料：新鲜菠菜、新鲜橘子、新鲜番茄。

试剂：乙醇、无水硫酸钠、乙酸乙酯、无水氯化钠、盐酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、硫酸镁、三氯化铁、硫酸铜、氯化钙。

1.2 主要仪器设备

紫外分光光度计(T6新世纪)、超声波仪器、数显恒温水浴锅 HH-2、超净工作台(紫外光室)SW-CJ-IF、电子天平FA2104A、循环水式多用真空泵 SHB-III。

1.3 试验方法

1.3.1 色素的提取

(1)叶绿素的提取[4]：称取20 g新鲜菠菜，剪碎放入研钵中加入适量NaCl粉末进行研磨，边研边加40 mL95%的乙醇，研磨充分后进行抽滤，抽滤两次(用20 mL酒精冲洗研钵及玻璃棒)，抽滤结束后加无水硫酸钠，静置0.5h。将上清液倒入锥形瓶中加150 mL乙醇，用分光光度计测定吸光值并计算叶绿素含量。

叶绿素含量=8.02*A645+20.02*A665

(1)

(2)橘黄素的提取[5-9]：用乙酸乙酯提取橘皮中的色素，m(橘皮)∶v(乙酸乙酯)=1∶2，按试验所需用量确定橘皮和乙酸乙酯的量，将称好的橘皮剪碎，放入锥形瓶中与乙酸乙酯按比例混合，用保鲜膜封口，超声萃取20 min，功率为400 W抽滤，得到色素溶液，过滤除杂，用分光光度计测定吸光值(波长为535 nm)。

(3)番茄红素的提取[10,11]：用乙酸乙酯提取番茄中的色素，m(番茄)∶v(乙酸乙酯)=1∶5，按试验所需用量确定番茄和乙酸乙酯的量，将番茄洗净后擦干水分，用榨汁机将番茄磨成浆，称取所需的番茄浆与乙酸乙酯按比例混合，用保鲜膜封口超声萃取20 min，功率为400 W，抽滤，得到色素溶液，过滤除杂，用分光光度计测定吸光值(波长为480 nm)。

1.3.2 稳定性研究

(1)温度对色素稳定性影响：测色素溶液的初始值，记录数据。每组取25mL色素溶液，共分3组，分别放在4℃下，室温下和50℃下，30 min测1次吸光度，记录数据。(2)光照对色素稳定性影响：测色素溶液的初始值，记录数据。每组取25 mL色素溶液，共3组，分别放在自然光下，避光条件下和紫外线灯下，每30 min测1次吸光度，记录数据。(3)pH对色素稳定性影响：测色素溶液的初始值，记录数据。配置pH=3、6、7、8的缓冲液，取试管各加10 mL色素溶液，不同试管中加不同pH的缓冲液，每组加5 mL缓冲液，2组加去离子水作空白对照。30 min测1次吸光度，记录数据。(4)金属离子对色素温度性影响：配置浓度为0.2 mL/L[CuSO4、FeCl3、Mg(NO3)2、CaCl2、NaCl]金属盐溶液，各加5 mL色素溶液于试管中，不同试管中加不同的金属离子溶液1 mL，每个体积做2次平行，1 h后测吸光度。

1.3.3 数据处理 数据用SPSS Statistics 20软件处理分析。

2 结果与分析

2.1 温度对3种色素稳定性的影响

2.1.1温度对叶绿素稳定性的影响 由图1可以看出，叶绿素在不同温度下吸光度的变化波动均较大，30 min后不同温度下叶绿素含量随时间增加均下降，而50℃时含量下降较其他温度显著，耐热性较差。

图1 不同温度下叶绿素含量随时间的变化曲线

2.1.2 温度对橘黄素稳定性的影响 由图2可以看出，在各温度条件下橘黄素吸光度无明显波动，热稳定性较好。0℃条件下在0～30 min之间吸光度有所下降，可能是由于突然进入高温环境色素分解导致的。

图2 不同温度下橘黄素吸光度随时间的变化曲线

2.1.3 温度对番茄红素稳定性的影响 由图3中可以看出，50℃条件下处理后吸光度最低，番茄红素受热分解。番茄红素在三种条件下，短时间内吸光度都有所下降，但是50℃时下降较其他温度显著，说明番茄红素耐热性较差，储藏时应避免温度过高。

图3 不同温度下番茄红素吸光度随时间的变化曲线

2.2 光照对3种色素稳定性的影响

2.2.1 光照对叶绿素稳定性的影响 由图4可以看出，在不同光处理条件下，随时间的延长，叶绿素吸光度总体呈现下降趋势，耐光性较差，紫外线对色素影响较大，避光条件下色素的稳定性较强。叶绿素适宜避光加工保存，或在深色容器中加工保存。

图4 不同光照下叶绿素含量随时间的变化曲线

2.2.2 光照对橘黄素稳定性的影响 由图5分析，橘黄素在避光下最稳定，色素吸光度几乎无变化，在室光和紫外光下橘黄素吸光度值略有变化，但变化不明显，肉眼观察橘皮色素溶液颜色无明显变化。在不同光照条件下，橘黄素光稳定性较好。

图5 不同光照下橘黄素吸光度随时间的变化曲线

2.2.3 光照对番茄红素稳定性的影响 由图6中可以看出，番茄红素对光十分敏感，在室内光和紫外光条件下处理后，色素溶液吸光度明显下降，而番茄红素在暗处的损失率较低，番茄红素光稳定性不良，尤其是灯光和紫外光下。

图6 不同光照下番茄红素吸光度随时间的变化曲线

2.3 pH对3种色素稳定性的影响

2.3.1 pH对叶绿素稳定性的影响 由图7分析，随时间的延长不同pH下色素含量均呈现下降趋势，在酸性条件下相对稳定，碱性条件下叶绿素含量下降明显，叶绿素碱性条件不稳定。

图7 不同pH下叶绿素含量随时间的变化曲线

2.3.2 pH对橘黄素稳定性的影响 由图8分析，0～30 min可能由于色素分解吸光度降低。橘黄素在酸性和弱酸性条件下吸光度值较小，弱酸性条件下最小。橘黄素在碱性条件下吸光度值较大，后随时间延长有上升趋势。在试验时观察色素溶液在酸性条件下为黄色，颜色变化不大，但在在碱性条件下色素溶液颜色变深。说明橘黄素在酸性条件下较稳定，在碱性条件下色素不太稳定，可能是色素结构发生变化。

图8 不同pH下橘黄素吸光度随时间的变化曲线

2.3.3 pH对番茄红素稳定性的影响 由图9中可以看出，在酸性和弱酸性条件下，番茄红素吸光度随时间下降，酸和碱均对番茄红素有破坏作用，酸性条件下对维持番茄红素的稳定性更为不利，番茄红素的耐酸性较差。碱性环境下番茄红素溶液吸光度下降不大，番茄红素在碱性条件下相对比在酸性条件稳定。

图9 不同pH下番茄红素吸光度随时间的变化曲线

2.4 金属离子对三种色素稳定性的影响

2.4.1 对叶绿素稳定性的影响 由图10可以看出，Mg2+、Na+、Ca2+加入色素溶液中后，吸光度无明显变化。Cu2+、Fe3+加入后，吸光度明显变大，原因可能是这些离子本身带有颜色，或者可以与叶绿素反应形成更为稳定的络合物。叶绿素耐Cu2+、Fe3+的能力较差，叶绿素抗Mg2+、Na+、Ca2+这3种金属离子的干扰能力较强。

图10 不同金属离子对叶绿素含量的影响

2.4.2 对橘黄素稳定性的影响 由图11看出，加入Cu2+、Fe3+后色素吸光度有上升、Fe3+对橘皮色素的影响较大，在试验过程中，加入Fe3+后色素溶液颜色变浅，色素吸光度变大，可能是Fe3+与色素溶液中的物质反应生产沉淀物质。Mg2+、Na+、Ca2+对色素的稳定性也有一定影响，使橘黄素吸光度下降，但与空白对照无明显差异。橘黄素抗Mg2+、Na+、Ca2+的干扰能力较强。

图11 不同金属离子对橘黄素吸光度的影响

2.4.3 金对番茄红素稳定性的影响 由图12可以看出，加入Mg2+、Na+、Ca2+后色素溶液吸光度有所下降，但变化不大，加入Cu2+、Fe3+后色素溶液吸光度明显下降。Mg2+、Na+、Ca2+对番茄红素稳定性影响不大，Cu2+、Fe3+造成番茄红素较大损失，影响其稳定性。番茄红素保存时避免接触Cu2+和Fe3+。

图12 不同金属离子对番茄红素吸光度的影响

3 结论与讨论

试验结果表明，光照、温度、pH、金属离子都能在一定程度上影响色素稳定性，其中光照对菠菜色素和番茄红素的稳定性均有所影响；温度对菠菜色素和番茄红素的稳定性影响较大；pH对3种色素稳定性影响均较大；金属离子对3种色素稳定性也有一定影响，Cu2+、Fe3+对3种色素稳定性影响较大。

3种色素相比，橘皮色素稳定性较好，较耐热和耐光，pH稳定性较好；叶绿素耐热性和耐光性差，酸性条件下较稳定，与橘黄素相比，在紫外光和室内光下都易分解，但光照下色素的分解比番茄红素少；3种色素中番茄红素稳定性最差，虽有一定的耐热性，但比橘黄素和叶绿素耐热性都差，不耐光，光照和紫外光下都易分解，不耐酸碱，酸性条件更不稳定。3种色素抗Mg2+、Na+、Ca2+3种金属离子干扰能力较强，Cu2+、Fe3+对3种色素稳定性影响较大，贮存及应用应避免与Cu2+、Fe3+接触。总体上，橘黄素稳定性较好，有良好的耐光性、耐热性和pH稳定性，可应用于食品、化妆品等产品的范围更广。◇

[1]阚建全.食品化学[M].北京：中国农业大学出版社，2008.

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[3]钟秋，谢建春，孙宝国.天然色素来源制备及应用[J].食品研究与开发，2008，29(2)：174-176.

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(责任编辑 李燕妮)

Stability of Three Kinds of Natural Pigments

WEI Jun，CHEN Yi-lun，LI Yu，SHI Yi-fei(College of Food Science and Engineering，Shandong Agricultural University，Taian 271018，China)

Using absorbance as the judgement index, the factors including temperature，light，pH and metal ions on the stability of three kinds of natural pigments，which extracted from spinach，orange peel and tomato by solvent extraction，Results showed that the orange pigment had good stability in a strong heat，light and pH resistance，chlorophyll was weak in light and heat resistance，it had good stability in acidic conditions，the lycopene had worst stability，which was stable to heat，but the light and pH have significantly affect to its stability，that was easy to break down on light and ultraviolet light and especially unstable in acidic conditions.Na+，Mg2+，Ca2+were less effect on the stability of three kinds of pigments，but Cu3+，Fe3+have significantly affect to their stability.

chlorophyll；orange pigment；lycopene；extraction；stability

魏俊(1993— )，女，学士，研究方向：食品科学。

陈义伦(1966— )，男，博士，教授，博士生导师，研究方向：果蔬加工技术。