栀子蓝色素的稳定性研究

罗义发，田妍基，周三女，刘丽清，潘 斌，施满容

（宁德职业技术学院，福建福安 355000）

栀子蓝色素（Gardenia blue pigment）是以茜草科植物山栀子的果实（常称栀子）为原料，经过微生物发酵或酶的作用制得的天然食用色素，是栀子中京尼平苷经水解生成京尼平，然后与氨基酸反应生成蓝色素[1]。由于性能稳定、食用安全，我国于1989年将其列入许可使用的食品添加剂新品种。因其产生独特的蓝色调，并且具有物化性质稳定、着色力好、无毒等优点，因而成为目前国际上流行的天然食品添加剂，广泛用于食品、果酒、饮料、医药、日用化工、化妆品等领域[2]。特别是在配制酒的生产中，栀子蓝是石榴红等复配色素中不可缺的成分。陈峰等人[3]对栀子蓝色素稳定性进行了较为全面的研究，结果表明，栀子蓝色素具有良好的稳定性。但室外自然光、柠檬酸对栀子蓝色素有一定的影响，氧化剂、金属离子（Fe3+，Al3+）对栀子蓝色素有较大影响。徐尤智等人[4]研究20种氨基酸与京尼平的呈色反应及部分反应产物的稳定性。20种氨基酸与京尼平反应后生成的栀子蓝色素最大吸收波长大都在590～600 nm，其中赖氨酸色价E1%1cm最高达180，其次是精氨酸和甘氨酸，脯氨酸呈色效果最差；通过稳定性试验结果表明，太阳光和日光灯照射对3种栀子蓝色素稳定性影响较小，紫外线影响稍大。赖氨酸与京尼平反应生成的栀子蓝色素固体粉末低温稳定性好，高温下稳定性下降。赖氨酸、精氨酸和甘氨酸与京尼平反应生成的栀子蓝色素色价高、稳定性好，有较好的应用价值。

1 材料和方法

1.1 材料

（1）栀子蓝色素：栀子苷经β-葡萄糖苷酶水解后与甘氨酸反应生成，经大孔吸附树脂分离纯化后得到。

（2） 试剂：KCl，Na2SO4，NaCl，NH4Cl，AlCl3·6H2O， FeSO4·7H2O， MgCl2， BaCl2·2H2O， CaCl2，CuSO4，FeCl3·6H2O，NaHCO3，柠檬酸钠，均为分析纯，汕头市西陇化工厂提供。

（3）仪器：HH-4型数显恒温水浴锅，广东深圳国华电器有限公司产品；UV-1700型药物分光光度计（带UVProbe工作站软件），岛津公司产品；PHS-3C型精密pH计，上海分析仪器厂产品；Sartorious BS 210S型电子天平，Sartorious公司产品。

1.2 方法

影响栀子蓝色素稳定性的因素有光、温度、酸碱度、金属离子、食品添加剂等，试验分别对各个影响因素进行单因素考查。

1.2.1 光对栀子蓝色素稳定性的影响

用浓度相同的栀子蓝溶液进行2组对比试验，一组放置于避光处，一组放置于室内自然光照射，每隔5 d测定2组的OD595值，由栀子蓝溶液OD595值的变化判断光对栀子蓝色素稳定性的影响。

1.2.2 温度对栀子蓝色素稳定性的影响

将浓度相同的栀子蓝溶液分别放置于100，80，40，20，4，-8℃下，2 h后取样测定其吸光度，由栀子蓝溶液OD595值的变化判断不同温度对栀子蓝色素稳定性的影响。

1.2.3 pH值对栀子蓝色素的稳定性影响

用不同pH值的缓冲液配制相同浓度的栀子蓝溶液，pH值为2～9，每隔5 d测定，由栀子蓝溶液OD595值的变化判断pH值对栀子蓝色素稳定性的影响。

1.2.4 金属离子对栀子蓝色素稳定性的影响

在浓度相同的栀子蓝溶液中加入相同摩尔质量的下列金属盐：KCl，Na2SO4，NaCl，NH4Cl，AlCl3·6H2O， FeSO4·7H2O， MgCl2， BaCl2·2H2O， CaCl2，CuSO4，FeCl3·6H2O，每隔5 d测定，由栀子蓝溶液OD595值的变化判断金属离子对栀子蓝色素稳定性的影响。

1.2.5 食品添加剂对栀子蓝色素稳定性的影响

在浓度相同的栀子蓝溶液中加入不同质量（0，1%，2%，3%，4%，5%，6%） 的氯化钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠等常用食品添加剂，每隔5 d测定各试验组的栀子蓝溶液的OD595值，由栀子蓝溶液OD595值的变化判断不同食品添加剂对栀子蓝色素稳定性的影响。

2 结果与分析

2.1 光对栀子蓝色素稳定性的影响

根据试验方法1.2.1，每隔5 d测定置于光照及暗处的栀子蓝溶液的OD595值。

光对栀子蓝色素的影响见图1。

图1 光对栀子蓝色素的影响

相对于避光放置，在自然光下放置的栀子蓝溶液在经一段时间后OD595值稍微变小，而溶液的颜色几乎没有多大变化。说明光照对栀子蓝色素的影响很小。

2.2 温度对栀子蓝色素稳定性的影响

根据试验方法1.2.2，将栀子蓝溶液分别于不同温度下恒温放置，2 h后测定溶液的OD595值。

温度对栀子蓝色素的影响见图2。

图2 温度对栀子蓝色素的影响

放置在100，80，40，4，-8℃中的栀子蓝溶液其OD595值与放置在20℃条件下比较，在40℃时OD595值有所上升，可能是残留的京尼平和氨基酸反应导致栀子蓝色素有所增加；放置在80℃以上，OD595值有所下降，因此较高的温度对栀子蓝色素稳定性有一定的影响，低于室温下放置对栀子蓝色素稳定性没有影响。

2.3 pH值对栀子蓝色素稳定性的影响

根据试验方法1.2.3，配制相同浓度pH值2～9的栀子蓝溶液，然后每隔5 d测定其OD595值。

pH值对栀子蓝色素稳定性的影响见图3。

图3 pH值对栀子蓝色素稳定性的影响

在静置的过程中，pH值从2到8的试样颜色是浅蓝色，而pH值9的试样颜色稍深。放置5 d时，各pH值条件下OD595值没有变化；10 d时观察到pH值9的试样颜色变为紫红色；在25 d时，pH值从2到8的试样中均出现沉淀，而pH值9的试样管中无沉淀，pH值2～5的栀子蓝溶液OD595值变化并不大，pH值6～9的栀子蓝溶液OD595值随着时间的增加有所增大。因此，栀子蓝色素在pH值2～5时比较稳定，在偏碱条件下有增色效应。

2.4 金属离子对栀子蓝色素稳定性的影响

根据试验方法1.2.4，在相同浓度的栀子蓝溶液中加入等摩尔质量的金属盐，每隔5 d测定溶液的OD595值。

金属离子对栀子蓝色素稳定性的影响见图4。

图4 金属离子对栀子蓝色素稳定性的影响

加入FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的栀子蓝溶液颜色变成褐黄色，影响了原液的颜色，并且放置几小时之后就出现浑浊现象，蓝色素被沉淀，上清液呈入浅绿色，说明Fe2+和Fe3+能使色素沉淀的作用。加CuSO4的栀子蓝溶液呈绿色，CuSO4的颜色影响栀子蓝色素的颜色，2 d后蓝色素有沉淀析出。加有BaCl2·2H2O的试管中1 d后就观察到液体呈现浑浊，尤其试管底部有黏稠状沉淀，并且随着时间的延长沉淀增加。加入AlCl3·6H2O，MgCl2，CaCl2的试样在3 d后中也出现沉淀，10 d后所有试样中都有沉淀出现。加入 Fe3+，Fe2+，Al3+，Cu2+，Ba2+等离子试样的OD595值均有所下降，加入 K+，NH4+，Na+，Mg2+，Ca2+等离子试样的OD595值保持稳定。以上结果说明，K+，NH4+，Na+，Mg2+，Ca2+对色素稳定性有一定影响，但影响较小；Al3+，Cu2+，Ba2+对色素稳定性影响较大；Fe3+，Fe2+对色素稳定性影响最显著。

2.5 食品添加剂对栀子蓝色素稳定性的影响

根据试验方法1.2.5，分别在栀子蓝溶液中加入不同量的氯化钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠，考查水平均为0，1%，2%，3%，4%，5%，6%，定时测定各试验组的OD595值。

不同NaCl质量分数对栀子蓝色素稳定性的影响见图5，不同碳酸氢钠质量分数对栀子蓝色素稳定性的影响见图6，不同柠檬酸钠质量分数对栀子蓝色素稳定性的影响见图7。

低浓度的氯化钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠有一定的增色效应，在较高浓度条件下溶液的OD595值变化不大。因此，在食品行业中采用栀子蓝色素着色时应考虑到食品添加剂对栀子蓝色素的影响，而选择适合比例。

3 结论

图5 不同NaCl质量分数对栀子蓝色素稳定性的影响

图6 不同碳酸氢钠质量分数对栀子蓝色素稳定性的影响

图7 不同柠檬酸钠质量分数对栀子蓝色素稳定性的影响

栀子蓝色素耐光、耐热、耐酸碱，尤其在酸性环境下有更好的稳定性，在偏碱条件下有增色效应。K+，NH4+，Na+，Mg2+，Ca2+对色素稳定性有一定影响，但影响较小；Al3+，Cu2+，Ba2+对色素稳定性影响较大；Fe3+，Fe2+对色素稳定性影响最显著；氯化钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠对栀子蓝色素的颜色影响较小。