陳 然，王 靜，萬海靜，趙建京，范志紅*

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083）

煮制用水pH值及金屬離子對綠豆清湯的影響

陳 然，王 靜，萬海靜，趙建京，范志紅*

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083）

采用不同水樣煮制綠豆清湯，探究不同煮制用水pH值及Ca2+、Mg2+、Zn2+、Al3+、Fe2+5種金屬離子對綠豆清湯pH值、顏色及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力的影響。結(jié)果表明：隨著煮制用水pH值的上升，自來水豆湯的顏色由綠轉(zhuǎn)紅，抗氧化能力大幅下降，但去離子水豆湯的變化較小。用含不同質(zhì)量濃度金屬離子的水煮制后，5 mg/L Mg2+組豆湯呈黃綠色，50 mg/L Al3+組豆湯為鮮綠色，而5 mg/L Fe2+組豆湯變?yōu)槌燃t色；不同質(zhì)量濃度的Zn2+和Fe2+均會顯著降低綠豆清湯的DPPH自由基清除能力，而50 mg/L和500 mg/L的Mg2+能夠明顯提高綠豆清湯的抗氧化性。

綠豆清湯；pH值；金屬離子；顏色；DPPH自由基清除能力

綠豆湯是中國家庭夏季常備的一種飲品，具有清熱解毒、止渴消暑的功效。綠豆湯中含有大量類黃酮化合物，其主要組成為牡荊素和異牡荊素（圖1）[1]，這兩種成分是綠豆湯抗氧化能力[2]、抑制晚期糖基化終末代謝產(chǎn)物的形成[3]及抑制α-葡萄糖苷酶活性[4-5]等生物功能的主要來源。

在日常煮制綠豆湯時，有些地區(qū)的人們發(fā)現(xiàn)綠豆湯會出現(xiàn)變紅的現(xiàn)象。相關(guān)研究表明，用去離子水煮制得到的綠豆清湯呈黃綠色，自來水豆湯則呈橙紅色，而豆湯顏色主要與其中的多酚類成分有關(guān)[6]。因去離子水與自來水的pH值及金屬離子含量有一定差異[7]，而此兩種因素已經(jīng)被證明會對茶湯的顏色產(chǎn)生較大影響[8]。故本實驗采用多種水樣煮制得到綠豆清湯，對豆湯的pH值、顏色值及DPPH自由基清除能力進行測定，探究不同煮制用水、煮制用水pH值及金屬離子的種類和含量對綠豆清湯的影響。

圖1 牡荊素和異牡荊素結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structures of vitexin and isovitexin

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

綠豆（原產(chǎn)地：內(nèi)蒙古林西縣） 北京大和恒糧油貿(mào)易有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼 美國Sigma公司；濃硫酸、氫氧化鈉、無水氯化鈣、六水合氯化鎂、結(jié)晶氯化鋁、氯化亞鐵、硫酸鋅、無水乙醇、抗壞血酸，以上皆為國產(chǎn)分析純。

BS223S型電子天平（0.001 g） 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；UV-5200型紫外-可見分光光度計上海元析儀器有限公司；TP2型全自動色差計 北京奧克依光電儀器有限公司；FE20型pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；C19-SH1983型多功能電磁爐美的集團有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

挑選顆粒完整、表皮無破損的綠豆10.0 g，用去離子水清洗3次，每次50 mL。取100 mL實驗水樣于不銹鋼杯中，用電磁爐加熱至沸騰后加入綠豆，并調(diào)節(jié)功率使水溫保持在90 ℃以上，蓋上蓋子煮制10 min。煮制結(jié)束后，用100目濾網(wǎng)過濾豆湯，濾液冷卻至室溫后定容至100 mL，測定綠豆清湯pH值、顏色值及DPPH自由基清除能力。

1.2.1.1 煮制用水pH值對綠豆湯的影響

用去離子水（pH 6.04）和自來水（pH 7.72，總硬度381 mg/L）作為實驗水樣進行實驗，再分別用0.1 mol/L的稀硫酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)去離子水、自來水pH值至5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，得到實驗水樣進行實驗。

1.2.1.2 金屬離子對綠豆湯的影響

根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果[9]，配制單一金屬離子溶液進行實驗：用CaCl2配制得到質(zhì)量濃度為500、50、5 mg/L的Ca2+水樣；用MgCl2?6H2O配制得到質(zhì)量濃度為500、50、5 mg/L的Mg2+水樣；用ZnSO4?7H2O配制得到質(zhì)量濃度為5、0.5、0.05 mg/L的Zn2+水樣；用FeSO4?7H2O配制得到質(zhì)量濃度為5、0.5、0.05 mg/L的Fe2+水樣；用AlCl3?6H2O配制得到質(zhì)量濃度為50、5、0.5 mg/L的Al3+水樣。

1.2.2 色差值的測定

采用CIE-1976色差系[10]，測定顏色的3個分量L*、a*、b*。其中L*值代表明度；a*值代表紅綠色度；b*值代表黃藍色度。

1.2.3 DPPH自由基清除能力測定

參照文獻[11]并略作修改。在小試管中加入200 μL適當稀釋的樣品溶液，以提取試劑代替樣品作為空白，以400 μmol/L抗壞血酸溶液代替樣品作為對照。加入3800 μL DPPH乙醇溶液（0.1 mmol/L），渦旋振蕩充分混勻。室溫下，避光放置30 min。以無水乙醇調(diào)零，測定溶液在517 nm處的吸光度得到A樣品、A空白和A對照。DPPH自由基清除能力以抗壞血酸當量表示（mgAAE/100 mL）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 煮制用水pH值對綠豆湯的影響

以未調(diào)節(jié)pH值的去離子水豆湯和自來水豆湯為對照組，分別用pH 5.0～9.0的去離子水及自來水煮制綠豆清湯，豆湯顏色值的變化如表1所示。

表1 煮制用水pH值對綠豆湯pH值及顏色值的影響Table 1 Effect of different pH values of cooking water on pH and color values of MBCS

由表1可知，隨著煮制用水pH值的上升，豆湯的pH值、|a*|值和b*值均呈上升趨勢，自來水組的變化程度大幅高于去離子水組。當去離子水pH值在6.0～8.0時，各組豆湯顏色值幾乎沒有顯著性差異；而去離子水pH值達到9.0后，豆湯的pH值及顏色值出現(xiàn)較大幅度上升，但仍呈現(xiàn)弱酸性。以pH 6.0的自來水煮制時，豆湯的L*值顯著降低，|a*|值和b*值顯著增加，黃綠色加深；pH值達到7.0后，豆湯的a*值由負變正，同時L*值明顯下降、b*值大幅上升，呈現(xiàn)明顯的橙紅色；當pH值在7.0～9.0時，豆湯的pH值、L**值和b*值變化較小，僅a*值顯著增加，而pH 8.0組豆湯的顏色與自來水豆湯對照組最為接近；除pH 5.0組外，其余各組自來水豆湯均呈現(xiàn)堿性。

去離子水pH值由5.0增至9.0的過程中，豆湯始終為弱酸性；在此條件下隨著豆湯pH值的上升，牡荊素等黃酮類化合物向呈現(xiàn)黃色的查爾酮型轉(zhuǎn)化不斷增加[12]，這可能是去離子水組豆湯黃色加深的原因。相關(guān)研究表明[13]，pH值由6.0上升至8.0的過程中花色素-3-葡萄糖苷的最大吸收峰發(fā)生大幅度紅移，在此pH值區(qū)間內(nèi)自來水組豆湯的顏色也發(fā)生了最大幅度的變化；由于花色素-3-葡萄糖苷和牡荊素同屬于黃酮類化合物[14]，推測此兩種反應(yīng)可能變色機理類似。

以未調(diào)節(jié)pH值的去離子水豆湯和自來水豆湯為對照組，分析綠豆清湯DPPH自由基清除能力隨煮制用水pH值的變化，實驗結(jié)果如圖2～3所示。

圖2 去離子水pH值對綠豆湯DPPH自由基清除能力的影響Fig.2 Effect of pH value of deionized water onDPPH radical scavenging capacity of MBCS

圖3 自來水pH值對綠豆湯DPPH自由基清除能力的影響Fig.3 Effect of pH value of tap water on DPPH radical scavenging capacity of MBCS

由圖2～3可知，調(diào)節(jié)pH值后豆湯的DPPH自由基清除能力均顯著低于去離子水豆湯對照組，而自來水組5種樣品顯著低于去離子水組的樣品。用pH≥7.0的去離子水煮制得到豆湯的DPPH自由基清除能力顯著低于pH＜7.0的去離子水組樣品，但其下降幅度較小。隨著煮制用水pH值的上升，自來水組樣品的DPPH自由基清除能力出現(xiàn)了明顯的下降：自來水pH值從6.0升至7.0時下降幅度最大；pH 7.0組自來水豆湯的DPPH自由基清除能力已經(jīng)顯著低于自來水豆湯對照組；而當自來水pH值達到9.0時，豆湯的DPPH自由基清除能力僅為去離子水豆湯對照組的6%，幾乎失去清除DPPH自由基的能力。

當煮制用水pH值變化時，去離子水組豆湯的變化程度較小，而自來水組豆湯的各項指標均發(fā)生大幅度改變，說明pH值并不是引起綠豆清湯顏色變化的主要因素，這與黃波等[7]對貢菊茶湯變色因素探究的結(jié)論相同。除pH值外，去離子水與自來水的金屬離子含量也存在較大差異，而金屬離子能夠與黃酮化合物發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)從而導致其顏色發(fā)生顯著改變[15]，因此自來水豆湯顏色出現(xiàn)顯著改變可能與其中的金屬離子有關(guān)。

2.2 不同離子梯度對綠豆湯的影響

研究發(fā)現(xiàn)鈣、鎂離子會對茶湯的顏色和抗氧化能力產(chǎn)生顯著影響[9]，而鋅、二價鐵和鋁離子則被發(fā)現(xiàn)會引起多酚化合物吸收光譜的改變[12]。因此以去離子水豆湯作為對照，選取上述5種離子配制成不同質(zhì)量濃度的溶液進行實驗，探究金屬離子對綠豆清湯的影響。綠豆清湯pH值及顏色值的變化如表2所示。5種離子中Ca2+、Mg2+對綠豆清湯pH值及顏色值的影響較為相似；兩種離子的質(zhì)量濃度為5 mg/L時，豆湯的pH值、a*值和b*值均顯著高于對照組；質(zhì)量濃度為50 mg/L時，a*值、b*值仍有顯著上升，但pH值與對照組無顯著性差異；當質(zhì)量濃度達到500 mg/L時，Ca2+組b*值顯著升高，黃色加深，而Mg2+組b*值顯著降低，豆湯顏色變淺。在低質(zhì)量濃度下Zn2+對綠豆清湯的pH值和顏色無顯著影響，但當Zn2+質(zhì)量濃度達到5 mg/L時能夠顯著提高豆湯的pH值并使豆湯顏色變淺。

不同質(zhì)量濃度的Fe2+和Al3+均會對綠豆清湯的pH值差生顯著影響，質(zhì)量濃度較低時升高了豆湯的pH值，而質(zhì)量濃度達到一定程度后則會使豆湯的pH值顯著下降。顏色值方面，0.05 mg/L的Fe2+顯著提高了豆湯的b*值，而質(zhì)量濃度達到5 mg/L時則會大幅降低豆湯的L*值，并使a*值變?yōu)檎担箿尸F(xiàn)明顯的橙紅色。0.5 mg/L的Al3+使豆湯顏色變淺，而質(zhì)量濃度為50 mg/L時則會顯著增加|a*|值和b*值，豆湯變?yōu)轷r綠色。

牡荊素和異牡荊素的主體結(jié)構(gòu)為5,7,4’-三羥基黃酮，由于其B環(huán)上只有一個羥基，故其與金屬離子的絡(luò)合位點主要發(fā)生在4位羰基和5位羥基間[16]。相關(guān)研究表明Al3+與蘆丁等黃酮類化合物結(jié)合后，其最大吸收峰由360 nm紅移至406 nm；而Fe3+雖不會引起吸收峰的移動，但會大幅升高黃酮的光吸收強度，使溶液顏色變暗[12]，這與5 mg/L Al3+組豆湯b*值的變化和5 mg/L Fe2+組L*值的變化相類似。推測實驗中各種金屬離子主要通過輔色作用與黃酮化合物絡(luò)合引起綠豆湯顏色的改變[17]，而豆湯呈現(xiàn)不同顏色與金屬離子的類型有關(guān)。此外，體系pH值和配位比也是影響黃酮-金屬絡(luò)合物性質(zhì)的重要因素[17]，不同質(zhì)量濃度離子組豆湯的顏色存在較大差異可能與此相關(guān)。

表2 不同濃度金屬離子對綠豆清湯pH值及顏色值的影響Table 2 Effect of different concentration of metal ions on pH and color values of MBCS

圖4 不同質(zhì)量濃度金屬離子對綠豆清湯DPPH自由基清除能力的影響Fig.4 Effect of different concentrations of metal ions on DPPH radical scavenging capacity of MBCS

由圖4可知，5 mg/L的Ca2+和Mg2+均會顯著降低豆湯的DPPH自由基清除能力，而高質(zhì)量濃度Ca2+組豆湯與對照組無顯著性差異；高質(zhì)量濃度Mg2+組豆湯的DPPH自由基清除能力顯著高于對照組，且隨著Mg2+濃度的上升豆湯的DPPH自由基清除能力逐漸加強。不同質(zhì)量濃度的Zn2+和Al3+均會顯著降低豆湯的DPPH自由基清除能力，Zn2+各組豆湯間無顯著性差異，而呈現(xiàn)亮綠色的50 mg/L Al3+組豆湯DPPH自由基清除能力的下降幅度顯著高于低質(zhì)量濃度的Al3+組豆湯。0.05 mg/L的Fe2+未對豆湯的DPPH自由基清除能力產(chǎn)生顯著影響，但0.5 mg/L組和橙紅色的5 mg/L組豆湯的DPPH自由基清除能力均顯著下降。

金屬離子與黃酮化合物發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)后會改變其生物活性[18]。研究表明黃酮化合物同Zn2+、Fe2+、Fe3+絡(luò)合后，能夠表現(xiàn)出比游離黃酮更加突出的細胞損傷抑制能力[19]；另外一些研究則發(fā)現(xiàn)Fe2+、Fe3+與黃烷酮化合物絡(luò)合后會加速其酸解離，從而造成該類化合物抗亞油酸氧化能力的下降，但Zn2+、Al3+的影響較小[20]。不同種類金屬-黃酮絡(luò)合物的抗氧化性存在差異，而同種離子對黃酮化合物不同生物活性的影響也不盡相同。因此，不同種類及質(zhì)量濃度的金屬離子對綠豆清湯DPPH自由基清除能力的變化表現(xiàn)出了相異的趨勢，但其具體機理仍有待進一步研究。

3 結(jié) 論

煮制用水對綠豆清湯的顏色及抗氧化性有較大影響。弱堿性水會使豆湯顏色發(fā)生明顯變化，并會顯著降低其自由基清除能力，而弱酸性水不會對豆湯產(chǎn)生明顯影響。隨著煮制用水pH值的上升，自來水豆湯的顏色由綠轉(zhuǎn)紅，DPPH自由基清除能力大幅下降，但去離子水豆湯的變化較小，說明pH值并不是引起綠豆清湯顏色變化的主要因素。用某些質(zhì)量濃度的金屬離子溶液煮制綠豆清湯，其顏色及抗氧化性會產(chǎn)生較大改變。5 mg/L Mg2+豆湯呈黃綠色、50 mg/L Al3+豆湯為鮮綠色，而5 mg/L Fe2+豆湯變?yōu)槌燃t色。不同質(zhì)量濃度的Zn2+和Fe2+均會顯著降低綠豆清湯的DPPH自由基清除能力，而50 mg/L和500 mg/L的Mg2+能夠明顯提高綠豆清湯的抗氧化性。

本研究發(fā)現(xiàn)高質(zhì)量濃度的Fe2+會使綠豆清湯變紅，但日常生活用水質(zhì)量濃度的Fe2+煮制后豆湯仍為黃綠色，可見Fe2+并不是引起家庭烹調(diào)綠豆清湯變紅的主要因素，其變紅的因素還有待進一步探究。

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Effect of pH Value of Cooking Water and Metal Ions on pH, Color and Free Radical Scavenging Capacity of Mung Bean Clear Soup

CHEN Ran, WANG Jing, WAN Hai-jing, ZHAO Jian-jing, FAN Zhi-hong*
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Different types of cooking water were used to investigate the effects of pH value and metal ions (Ca2+, Mg2+, Zn2+, Al3+, and Fe2+) on the pH, color and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging capacity of mung bean clear soup (MBCS). The results showed that the color of MBCS cooked with tap water turned from green to red and the DPPH radical scavenging capacity dropped markedly with increasing pH of cooking water, whereas the MBCS cooked with deionized water changed little. When cooking the soup with solutions of different metal ions, its color and DPPH radical scavenging capacity were changed differently. Mg2+at 5 mg/L increased its yellow color whereas 50 mg/L Al3+increased its green color and 5 mg/L Fe2+turned its color to red. In addition, both Zn2+and Fe2+at different concentrations decreased the DPPH radical scavenging capacity of MBCS while Mg2+at 50 mg/L and 500 mg/L increased its anti-oxidative activity significantly.

mung bean clear soup; pH value; metal ions; color; DPPH radical scavenging capacity

TS201.2

A

1002-6630（2014）03-0096-04

10.7506/spkx1002-6630-201403020

2013-04-15

陳然（1989—），男，碩士研究生，研究方向為食物營養(yǎng)。E-mail：chenran71@126.com

*通信作者：范志紅（1966—），女，副教授，博士，研究方向為食物營養(yǎng)。E-mail：daisyfan@vip.sina.com