曹 竑，丁學(xué)海，王愛國(guó)

(西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730030)

“黑美人”馬鈴薯色素穩(wěn)定性的研究

曹 竑，丁學(xué)海，王愛國(guó)

(西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730030)

“黑美人”馬鈴薯是由蘭州隴神航天育種研究所歷經(jīng)三載選育成功的土豆新品種，其中富含具有顯著抗氧化作用的保健型天然花色苷色素。該色素在酸性條件下性質(zhì)穩(wěn)定;光照、高溫加快色素降解;在實(shí)驗(yàn)添加范圍內(nèi)，金屬離子K+、Ca2+、Al3+對(duì)色素?zé)o影響，Na+、Mg2+對(duì)色素有增色作用，而Fe3+、Cu2+有不良影響，改變色素溶液的顏色;添加劑如蔗糖、檸檬酸、苯甲酸鈉等對(duì)色素?zé)o影響;H2O2、Na2SO3對(duì)色素的穩(wěn)定性有顯著影響。

“黑美人”馬鈴薯，色素，穩(wěn)定性

1.1 材料與儀器

“黑美人”馬鈴薯 購(gòu)于甘肅省蘭州市蔬菜市場(chǎng)，產(chǎn)于隴南市;鹽酸、乙醇、A12(SO4)3·18H2O、FeC13·6H2O、MgCl2·6H2O、CuS04·5H20、CaCl2、KCl、NaCl、蔗糖、苯甲酸鈉、檸檬酸、磷酸氫二鈉、過(guò)氧化氫、亞硫酸鈉 均為市售分析純。

JA2003N型分析天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司;DK-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;PB-10型酸度計(jì)、精密型pH計(jì) 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;P723型可見分光光度計(jì)上海光譜儀器有限公司;A-1000S型水流抽氣機(jī)，N-10001型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海愛郎儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 馬鈴薯色素的提取

1.2.2 色素含量的計(jì)算 花青素含量主要有兩種表示方法:色價(jià)和代入消光系數(shù)用公式計(jì)算。在新鮮的植物提取物中，因?yàn)楹苌俸性诨ㄉ盏淖畲笪諈^(qū)發(fā)生吸收的干擾物質(zhì)，可直接用花青素在可見區(qū)最大吸收波長(zhǎng)處吸光度的大小來(lái)評(píng)定色素含量。本實(shí)驗(yàn)采用Fuleki方法［11］并加以修改來(lái)計(jì)算色素提取量。

表1 pH對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

表2 光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

式中:CX-果實(shí)中總色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg/kg);M-果實(shí)質(zhì)量(g);A-吸光值(以溶劑作參比液，于1cm比色皿中，在最大波長(zhǎng)處用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度);V-樣品提取液定容體積(mL);98.2-花色苷色素在最大波長(zhǎng)處平均消光系數(shù)。

1.2.3 色素殘存率 取適量待測(cè)色素溶液，將溶劑稀釋至一定體積，以色素的最大吸收波長(zhǎng)為測(cè)定波長(zhǎng)，測(cè)定其各實(shí)驗(yàn)條件前后的吸光度，并按下式分別計(jì)算色素殘存率，以此作為考查色素在不同條件下穩(wěn)定性的指標(biāo)。

式中:R-色素殘存率;AO-樣品的起始吸光度; Ax-樣品處理后的吸光度。

1.2.4 色素穩(wěn)定性的測(cè)定［9-10］

1.2.4.1 pH對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 分別吸取1.25mL色素提取液置于7支25mL刻度試管中，利用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)色素液的酸堿度，配制成不同pH(pH=2.0～8.0)的色素液，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測(cè)定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析pH對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.4.2 溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 分別吸取1.25mL色素提取液置于5支25mL刻度試管中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，分別置于20、40、60、80、100℃的水浴中加熱1h，迅速冷卻至室溫，再次測(cè)定色素溶液的吸光度，計(jì)算色素殘存率R，以色素殘存率的大小分析溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.4.3 光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 取色素提取液5mL置于100mL容量瓶中，用蒸餾水定容至100mL，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，分別置于暗處、室內(nèi)自然光下，分別在1、2、3、4、5d同一時(shí)間取樣，測(cè)定色素溶液的吸光度，計(jì)算色素殘存率R，以色素殘存率的大小分析光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.4.4 金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 先配制濃度分 別 為 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10mol/L 的Al2(SO4)3、FeCl3、MgCl2、CaCl2、CuSO4、KCl、NaCl溶液。分別吸取1.25mL色素提取液置于35支25mL刻度試管中，分別用不同金屬離子濃度的溶液定容至刻度，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測(cè)定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.4.5 常用添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 先配制濃度為1%、2%、3%、4%、5%的蔗糖、檸檬酸溶液，濃度為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%的苯甲酸鈉溶液。分別吸取1.25mL色素提取液置于15支25mL刻度試管中，分別用不同濃度的添加劑溶液定容至刻度，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測(cè)定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析常用添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.4.6 氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 實(shí)驗(yàn)以過(guò)氧化氫為氧化劑研究對(duì)該色素穩(wěn)定性的影響。分別吸取1.25mL色素提取液置于5支25mL刻度試管中，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL濃度為3%的H2O2溶液，用蒸餾水定容至刻度，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測(cè)定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.2.4.7 還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響 實(shí)驗(yàn)以亞硫酸鈉為還原劑，研究對(duì)該色素穩(wěn)定性的影響。分別吸取1.25mL色素提取液置于5支25mL刻度試管中，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL濃度為0.8%的Na2SO3溶液，用蒸餾水定容至刻度，搖勻后測(cè)定色素溶液的吸光度，靜置1h后再次測(cè)定色素溶液的吸光度，以吸光度的變化大小分析還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

從表1可見，當(dāng)pH為1～5時(shí)，吸光度變化不大，當(dāng)pH＞6時(shí)，色素溶液的吸光度明顯下降。說(shuō)明酸性條件對(duì)“黑美人”馬鈴薯色素的穩(wěn)定保存起保護(hù)作用，而堿性環(huán)境可破壞色素的穩(wěn)定性，應(yīng)在酸性條件下提取。一般食品、飲料均呈偏酸性［15］，故該色素適宜作為食品色素，而且在使用過(guò)程應(yīng)避免接觸堿性物質(zhì)，以防褪色。

2.2 光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

表2結(jié)果顯示，在暗藏條件下，“黑美人”馬鈴薯色素溶液能夠穩(wěn)定保存，而光照可加快色素的分解。色素溶液在暗藏條件下放置5d后，外觀無(wú)明顯變化，色素的保存率仍有92.23%，說(shuō)明“黑美人”馬鈴薯色素在暗藏條件下可以穩(wěn)定存在。在室內(nèi)自然光下放置5d后，色素顏色幾乎褪至無(wú)色，保存率僅為13.95%。因此在使用和儲(chǔ)藏時(shí)，應(yīng)盡量注意避免強(qiáng)光照射，最好避光保存。

2.3 溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

從表3可知，“黑美人”色素經(jīng)加熱處理，色素吸光度均有不同程度的損失，并隨溫度的升高色素的保存率不斷下降。45℃加熱1h，色素的保存率為92.93%，而90℃處理1h，其色素保存率僅為54.59%。由此可知，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)溫度低于60℃時(shí)，該色素溶液具有良好的熱穩(wěn)定性，當(dāng)溫度達(dá)90℃時(shí)，對(duì)該色素的穩(wěn)定性有顯著影響。因此該色素在使用時(shí)應(yīng)注意避免高溫，不宜用于需經(jīng)過(guò)高溫處理的食品中。

表4 金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

表5 常用添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

表3 溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

2.4 金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由表4可知，K+、Ca2+、Al3+離子的加入，色素溶液的吸光度基本保持不變，說(shuō)明該離子對(duì)“黑美人”土豆色素的影響不大;Na+、Mg2+離子的加入，使色素吸光度有所增加，說(shuō)明這種金屬離子對(duì)色素有增色作用;Cu2+、Fe3+離子的加入對(duì)色素溶液的影響較大。Cu2+的加入，雖然色素溶液的吸光度沒(méi)有變化，但是改變了色素溶液的顏色，使其變?yōu)樽丶t色;Fe3+離子的加入不僅使色素的吸光度變小，而且使色素液呈現(xiàn)淺黃色。因此，在“黑美人”土豆色素的生產(chǎn)及使用過(guò)程中應(yīng)盡量避免與銅、鐵接觸。

2.5 常用添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

從表5可知，各種添加劑的加入，對(duì)“黑美人”馬鈴薯色素的性質(zhì)無(wú)明顯影響，可以放心使用。其中蔗糖、檸檬酸的加入使色素的吸光度增加，有微弱的增色作用;苯甲酸鈉的加入對(duì)色素的吸光度無(wú)明顯變化。

2.6 氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

從表6可知，隨著H2O2濃度的增加，色素溶液的吸光度逐漸減小。在靜置1h后，色素溶液的吸光度明顯的下降，說(shuō)明氧化劑對(duì)該色素的穩(wěn)定性影響很大，在使用時(shí)應(yīng)注意避免與氧化劑接觸。

表6 氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

2.7 還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

從表7可知，隨著Na2SO3濃度的增加，色素溶液的吸光度逐漸減小。在靜置1h后，色素溶液的顏色變?yōu)槿榘咨⒂猩倭康男鯛钗锍霈F(xiàn)導(dǎo)致吸光度明顯增加，說(shuō)明還原劑對(duì)該色素的穩(wěn)定性影響很大，在使用時(shí)應(yīng)注意避免與還原劑接觸。

表7 還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

3 結(jié)論

3.1 “黑美人”馬鈴薯色素在可見光區(qū)545nm處有強(qiáng)烈的吸收峰，具有一般花青素類的色素特征。

3.2 色素產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)以后，它的穩(wěn)定性將直接影響到它在利用、運(yùn)輸、保存中的各個(gè)環(huán)節(jié)，直接影響到它的使用范圍和開發(fā)前景。

穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:“黑美人”馬鈴薯色素在酸性環(huán)境中具有較好的穩(wěn)定性，適合用于酸性飲料和食品的著色，安全性高;蔗糖、檸檬酸、苯甲酸鈉和K+、Ca2+、Al3+、Na+、Mg2+對(duì)色素溶液的穩(wěn)定性無(wú)明顯影響?！昂诿廊恕瘪R鈴薯色素有一定的開發(fā)和利用價(jià)值，是一種理想的天然食用色素;光照、高溫、氧化劑、還原劑及金屬離子Fe3+、Cu2+、對(duì)其穩(wěn)定性有顯著影響。因此，在綜合開發(fā)利用“黑美人”馬鈴薯色素產(chǎn)品時(shí)應(yīng)盡量避免這些因素的影響。

3.3 本實(shí)驗(yàn)僅對(duì)“黑美人”馬鈴薯色素的穩(wěn)定性做了初步研究，對(duì)于色素的純化、濃縮干燥的條件及使用等還有待于進(jìn)一步研究。

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Study on the stability of“Black Beauty”potato pigment

CAO Hong，DING Xue-hai，WANG Ai-Guo
(Life Science and Engineering Department，Northwest Minorities University，Lanzhou 730030，China)

“Black Beauty”potato was a new variety of potato which was successfully chosen and cultivated by Long Shen Institute of Space Breeding in Lanzhou using 3 years.It contained healthy and natural anthocyanin pigment which had an obvious function of antioxidant.The quality of that pigment was stable in the acid environment.Light and heat would speed up the degradation of that pigment;Within the scope of test add，metalion K+，Ca2+，Al3+did’t influence the pigment.Na+，Mg2+would deepen the color of it.What was more，F(xiàn)e3+，Cu2+would change the color of the pigment solution.Additives liked sucrose，citric acid，sodium benzoate，ect，did’t influence the pigment，and H2O2，Na2SO3influenced the stability of the pigment obviously.

“Black Beauty”potato;pigment;stability

TS202.3

B

1002-0306(2011)09-0354-03

馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)又名洋芋、土豆、山藥蛋，它是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、易于消化吸收、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣，耐貯藏、糧菜兼用的高產(chǎn)茄科作物，是世界十大營(yíng)養(yǎng)食品之一［1-2］?！昂诿廊恕瘪R鈴薯外形與普通土豆無(wú)異，但表皮和內(nèi)部均為黑紫色，是采用雜交育種育成的土豆新品種。經(jīng)有關(guān)專家鑒定，該品種除營(yíng)養(yǎng)豐富，鈣、鉀含量高以外，還含有花青素等一些普通土豆所沒(méi)有的元素［3］。長(zhǎng)期食用有減肥美容、養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)眼、和中養(yǎng)胃、健脾利濕、解毒消炎、寬腸通便、降糖降脂等功效。天然食用色素的安全性較高，還有一定的營(yíng)養(yǎng)和藥理作用，并且在著色時(shí)色調(diào)更能接近天然自然的顏色［4］，其開發(fā)已成為熱門研究課題之一［5］?；ㄇ嗨刈鳛橐环N天然食用色素，安全、無(wú)毒、資源豐富［6］。主要以糖苷的形式廣泛存在于植物表皮細(xì)胞的液泡內(nèi)，屬于黃酮類化合物［7］，具有抗氧化、抗突變、保護(hù)肝臟、預(yù)防心血管疾病等功效［8］。本實(shí)驗(yàn)以“黑美人”馬鈴薯為原料提取花青素，并對(duì)該色素的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，以期為該色素的開發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)，也為“黑美人”馬鈴薯的深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

2010-07-16

曹竑(1962-)，男，教授，主要從事食品科學(xué)與工程的教學(xué)與科研工作。