蓝靛果花青素稳定性研究

金周雨，孟展冰，郭凌霄，王金玲，韩松博，岳子香，李雨婷

（1.吉林农业大学，吉林 长春 130118；2.国药一心制药有限公司，吉林 长春 130031）

蓝靛果作为东北特有的野生果类资源[1]，有着丰富的药用价值和营养价值，可清热降压提升食欲，解毒清肠，提升白细胞量，抗炎症、肿瘤，更有美容养颜作用[2]。花青素是一种天然的抗氧化剂，具有保护视力、清除体内自由基、螯合金属离子、阻止病毒复制、抗过敏、分解胆固醇和增强记忆力的功效[3]。花青素还具有抗衰老、抗肿瘤、抗紫外线和防辐射等功能，已广泛应用于食品、药品、化妆品等领域，但作为水溶性黄酮类的热敏性物质，其弱酸化学性质极不稳定，稳定性常被破坏[4-5]。花青素作为一种稳定性较差的物质[6]，对其稳定性影响的因素有很多，如温度[7]、pH值[8]、抗坏血酸[9]及各种金属离子均会对花青素的稳定性产生影响[10-13]。

近年来对天然产物的提取方法得到了越来越多的应用[14-16]，己有将超声波辅助提取技术应用于花青素研究的报道。超声波法有条件温和、处理时间短的优势，该方法适用于花青素这类热稳定性较差物质的辅助提取[17]。

本试验选用超声波提取法对蓝靛果中的花青素进行辅助提取，并选取温度、pH值、抗坏血酸以及生活中常见的7种金属离子研究其对蓝靛果花青素稳定性的影响，旨在为蓝靛果花青素深加工提供理论数据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂 蓝靛果果干由绿野山有限公司提供。花青素标品由上海金穗生物提供；十二水合硫酸铁（Ⅲ）铵、无水乙醇、95%乙醇、盐酸、正丁醇、氢氧化钠、氯化钠、氯化铜、氯化钾、氯化钡、六水合氯化镁、二水合氯化钙、三氯化铁、抗坏血酸，均是分析纯。

1.1.2 试验仪器及设备 高速万能粉碎机：AD193型，太司特仪器；超声波清洗机：SB-800DT，宁波新之生物科技；数显恒温水浴锅：金坛福华仪器；246号电子天平，赛多利克斯仪器；722-紫外可见光分光光度计：上海托克仪器。

1.2 试验方法

1.2.1 超声波辅助提取 精密称取蓝靛果果干粉末，以90%乙醇为提取溶剂进行超声波提取：设定料液比为1∶25，超声温度为40℃，超声功率为800 W，超声时间为40 min，超声次数为3次。合并提取液后4 000 r/min 离心10 min，离心后取上清液浓缩冷冻干燥后保存备用。

1.2.2 温度对花青素稳定性的影响 根据冷藏、室温和高温设定温度为4，20，30，40，50℃，保持3 h后测定花青素保留率，评定温度对花青素的稳定性影响。

1.2.3 pH值对花青素稳定性的影响分别设定pH值为1，3，5，7，9，调整好pH值后观察反应液颜色。原溶液pH值为3～4，显红棕色，酸性溶液颜色偏红色，当pH值达到7时颜色逐渐偏向绿色，当达到强碱性范围时颜色变为深蓝绿色。4℃冷藏3 h后测定其吸光度并计算保留率。

1.2.4 抗坏血酸（VC）对花青素稳定性的影响 VC为白色晶体，无色易溶于水，pH值＜7，可维护黄酮类物质的稳定性。向花青素提取液中分别加入浓度为0.2mg/mL VC 溶液0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，连续测定3 d 保留率，根据曲线变化分析抗坏血酸对花青素的稳定性影响。

1.2.5 金属离子对花青素稳定性的影响 选取常见的7种金属离子Na＋、K＋、Ba+、Ca2＋、Cu2+、Mg2＋、Fe3＋，研究其对花青素稳定性的影响[23-26]。配置0.1 mol/L的金属离子溶液KCl、NaCl、CaCl2、BaCl2、MgCl2、CuCl2、FeCl3，分别设置浓度梯度为0.1，0.3，0.5 mol/L，在保存时间达到25，50，75 h时进行测定，计算保留率。

式中，C0为原始溶液浓度/（mg/mL），C1为处理后反应液浓度/（mg/mL）。

2 结果与分析

2.1 温度对花青素稳定性的影响

由图1可知，随着温度的升高，花青素保留率呈明显的下降趋势，以4℃冷藏保存保留率最高，达66%。说明花青素是一种热敏性物质，遇高温容易分解，因此，应选择低温冻干处理样品和低温保存。

图1 温度对蓝靛果花青素保留率的影响

2.2 pH值对花青素稳定性的影响

由图2可知，随着pH值的升高，花青素保留率增加，当pH值为3时保留率达最高值，为85%。随后保留率出现急剧下降，在pH值为8～10时保留率趋于稳定。由于强酸强碱会使有机键的糖苷基及羟基和有机环上的金属离子被转化，导致蓝靛果花青素的结构被破坏，同时导致蓝靛果花青素的有效成分降解，故蓝靛果花青素更适合在弱偏酸的环境提取和保存。调整pH值时也要考虑到提取过程中花青素渗出时导致提取环境的酸碱度改变。

2.3 抗坏血酸（VC）对花青素稳定性的影响

由图3可知，随着保存时间延长，花青素保留率逐渐降低。加入0.16mg/mL 抗坏血酸保存75 h后保留率依然为92.99%，而对照在75 h后保留率为67.43%。所以在保存蓝靛果花青素时可适当加入一些抗坏血酸，不但有助于其保存，也有助于维持保存环境的弱酸性。

图2 pH值对蓝靛果花青素保留率的影响

图3 抗坏血酸浓度对蓝靛果花青素保留率的影响

2.4 Na＋对花青素稳定性的影响

由图4可知，不同浓度的Na+对花青素的保留率有一定影响。Na+浓度为0.1 mol/L时保存25 h后花青素保留率为89.05%，高于对照；而高浓度的Na＋在整个保存期花青素保留率都低，保存75 h后各浓度的保留率分别为16.01%，9.58%，7.12%，而对照为67.43%。说明保存初期低浓度的Na+对花青素还有一定的保护作用，而高浓度Na+破坏了蓝靛果花青素的稳定性。

图4 Na＋对蓝靛果花青素保留率的影响

2.5 K＋对花青素稳定性的影响

由图5可知，随着K＋浓度的增加和保存时间的延长，花青素的保留率降低，50 h后各浓度的花青素保留率分别为41.18%，26.13%，8.34%；75 h后各浓度的花青素保留率分别为16.43%，8.08%，6.17%。说明K＋对蓝靛果花青素稳定性破坏很严重。

图5 K＋对蓝靛果花青素保留率的影响

2.6 Ba+对花青素稳定性的影响

由图6可知，随着Ba+浓度的增加和保存时间的延长，花青素的保留率降低，75 h后各浓度的花青素保留率分别为13%，9%，7%。3个浓度对花青素保留率的影响均呈直线下降趋势，说明Ba＋对蓝靛果花青素影响大。经观察发现，该反应液底部均出现絮状物，可能是花青素中的某些未知成分与金属离子进行了络合反应。

图6 Ba+对蓝靛果花青素保留率的影响

2.7 Ca2＋对花青素稳定性的影响

由图7可知，不同浓度Ca2＋对蓝靛果花青素的保留率影响相对较小，Ca2＋浓度为0.1 mol/L时保存25 h后花青素保留率为89%，高于对照；各浓度Ca2＋花青素下降趋势相对较慢。说明Ca2＋对蓝靛果花青素的影响相对较小，低浓度Ca2＋对花青素有一定的保护作用。

2.8 Cu2+对花青素稳定性的影响

图7 Ca2＋对蓝靛果花青素保留率的影响

图9 Mg2＋对蓝靛果花青素保留率的影响

由图8可知，不同浓度的Cu2+对蓝靛果花青素的保留率有一定的影响，0.1 mol/L和0.3 mol/L的影响趋势基本相同，0.5 mol/L 影响相对较大，添加0.5 mol/L Cu2+25 h后花青素保留率为18%，75 h后花青素保留率仅为2%。通过观察发现反应液颜色变浅，说明Cu2+对蓝靛果花青素稳定性破坏严重，应避免与该离子的接触。

图8 Cu2+对蓝靛果花青素保留率的影响

2.9 Mg2＋对花青素稳定性的影响

由图9可知，不同浓度Mg2＋对蓝靛果花青素的保留率影响相对较小，Mg2＋浓度0.1 mol/L、保存25 h，花青素的保留率为78%，且反应液颜色为正常的红棕色；Mg2＋浓度为0.3，0.5 mol/L、保存75 h后。花青素保留率分别为9%，6%，反应液颜色偏浅红。说明低浓度Mg2＋有保护作用，而高浓度Mg2＋破坏了蓝靛果花青素的稳定性。

2.10 Fe3＋对花青素稳定性的影响

由图10可知，不同浓度的Fe3＋对蓝靛果花青素的保留率影响不同，0.1 mol/L 影响较小，在保存25 h保留率为85.12%，高浓度Fe3＋影响较大且下降趋势基本相似，Fe3＋浓度为0.3，0.5 mol/L、保存75 h，花青素保留率分别为5%，3%，反应液颜色均偏深亚绿色，少量絮状沉淀。说明高浓度Fe3＋破坏了其稳定性，但低浓度却有保护作用。

图10 Fe3＋对蓝靛果花青素保留率的影响

3 讨论

分析温度、pH值、抗坏血酸及金属离子对蓝靛果花青素稳定性影响可知，花青素对温度敏感，高温会影响花青素的稳定性；由于蓝靛果花青素本身pH值约为3，具弱酸性，弱酸环境有利于花青素的保存，碱性环境对蓝靛果花青素破坏严重；加入适量抗坏血酸有助于维持花青素的稳定性。

高冠勇等[18]研究发现，花生红衣花青素对强光有一定敏感性，在花青素的保存中应避免强光。童丹等[19]研究发现，食品添加剂如蔗糖、苯甲酸钠、醋酸、淀粉对马铃薯中花青素影响不大，在生产中如需添加食品添加剂可以放心使用。在温度、pH值、抗坏血酸及金属离子等方面马铃薯花青素的稳定性试验结果与本试验结果一致[19]。且本试验结果与李颖畅等[20]对树莓花色苷稳定性研究结果基本一致，当pH值为1和3时花青素比较稳定，pH值为5，7，9时相对不稳定，并且食品添加苯甲酸钠和蔗糖反而会使其花青素稳定性增加。抗坏血酸浓度低于1 mmol/L时对稳定性并无显著性影响。

4 结论

稳定性实验结果表明：在4℃或室温下保存蓝靛果花青素稳定性最好，温度越高对其破坏越严重；当pH值为3时保留率达最高；添加抗坏血酸（VC）有利于花青素的保存；不同浓度Ca2+、Mg2+对花青素稳定性影响相对较小；低浓度的Na2+、Fe3+初期对花青素具有一定保护作用，而在保存一段时间后低浓度与高浓度对花青素稳定性影响无差别，Fe3+使花青素成深亚绿色，且有少量沉淀；不同浓度K+、Ba+、Cu2+均对花青素稳定性有较大影响，Ba+使花青素产生絮状沉淀，Cu2+会催化花青素分解褪色。综上所述，蓝靛果花青素的生产过程中，应避免与含有Ba、K、Cu、Na、Fe 等金属制品接触，以防影响花青素的稳定性。