全桂靜

(沈陽化工大學(xué) 制藥與生物工程學(xué)院，沈陽 110142)

仙人掌果紅色素穩(wěn)定性及抗氧化性的研究

全桂靜

(沈陽化工大學(xué) 制藥與生物工程學(xué)院，沈陽 110142)

仙人掌果含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)及色素物質(zhì)，且具有抗氧化功能。采用簡單、高效的提取工藝獲得仙人掌果紅色素，研究了色素的穩(wěn)定性；通過測(cè)定色素對(duì)羥自由基和超氧陰離子自由基的清除能力，研究色素的抗氧化性。結(jié)果表明：仙人掌果紅色素在酸性條件下比較穩(wěn)定，pH 5時(shí)顏色最深；食品添加劑、多數(shù)金屬離子及光照條件對(duì)色素穩(wěn)定性影響較小；而高溫、銅離子對(duì)色素穩(wěn)定性影響較顯著；仙人掌果紅色素具有很強(qiáng)的抗氧化性，表現(xiàn)在對(duì)羥自由基的清除能力略高于Vc，0.5 mg/mL色素對(duì)超氧陰離子自由基的清除率可以達(dá)到90%。仙人掌果紅色素可作為一種天然色素廣泛應(yīng)用于食品、藥品及化妝品工業(yè)中，但使用時(shí)應(yīng)注意溫度、pH、光照等條件。

仙人掌果；色素；穩(wěn)定性；抗氧化性

食品色素是使食品著色或改善食品色調(diào)和色澤的食品添加劑，對(duì)食品的質(zhì)量和品質(zhì)影響非常大[1]。隨著食品工業(yè)的迅猛發(fā)展，食用色素的要求不斷增加，尤其是安全性高的天然色素。而植物源色素以其資源豐富的特點(diǎn)，且同時(shí)具有獨(dú)特的生理功能，成為天然色素的首選[2-4]。

仙人掌在我國海南、廣東、廣西、云南、四川以及東南亞等熱帶、亞熱帶地區(qū)分布很廣。仙人掌果表皮呈深紅色，果汁呈紫紅色，無毒，風(fēng)味獨(dú)特且營養(yǎng)價(jià)值高。研究表明仙人掌果提取物有明顯降血糖、降血脂、抗腫瘤等生理功能[5-8]。仙人掌果色素資源豐富，但目前研究較少。

1 材料與方法

1.1 材料

仙人掌果：購自海南三亞。

1.2 仙人掌果紅色素提取工藝

取仙人掌果，去蒂及皮，將果肉搗碎，稱取果肉1.0 g，加入10 mL 1.0%果膠酶溶液，pH 4.0，40 ℃水解2 h，3000 r/min離心20 min。果渣按料液比1∶30加入30%乙醇溶液，40 ℃超聲浸提30 min，3000 r/min離心20 min，將上清液與果汁合并。40 ℃減壓蒸餾，濃縮[9,10]。

1.3仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的研究[11,12]

1.3.1 pH對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

色素濃縮液稀釋10倍，利用檸檬酸、NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，分別在pH 2～9之間。

1.3.2 光照對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

取10 mL色素稀釋液于具塞試管中，置于實(shí)驗(yàn)室窗臺(tái)上；對(duì)照組用黑紙包裹避光。連續(xù)測(cè)定色素溶液的A530，研究光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.3 溫度對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

取10 mL仙人掌果紅色素稀釋液于具塞試管中，分別置于20，40，60，80，100 ℃水浴中處理，測(cè)定色素溶液的A530，研究溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.4 金屬離子對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

取20 mL色素稀釋液于具塞試管中，添加鹽溶液，使金屬離子終濃度為5 mg/mL，黑暗條件下室溫處理24 h，測(cè)定A530，研究金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.3.5 食品添加劑對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

取20 mL色素稀釋液于具塞試管中，添加防腐劑、增稠劑、甜味劑等不同食品添加劑，黑暗條件下處理12 h，測(cè)定A530，研究食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。

1.4 仙人掌果紅色素抗氧化性的研究

1.4.1 超氧陰離子自由基去除能力的研究

采用鄰苯三酚自氧化的方法。取50 mmol/L Tris-Hcl緩沖溶液2.25 mL，加入2 mL色素稀釋液(對(duì)照加蒸餾水)，混勻后于25 ℃保溫20 min，然后加3 mmol/L的鄰苯三酚0.3 mL反應(yīng)2 min，在520 nm下測(cè)吸光度，每30 s測(cè)1次，共測(cè)5 min，以反應(yīng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)吸光度為縱坐標(biāo)，計(jì)算斜率，以斜率反映鄰苯三酚的自氧化速率，蒸餾水作為對(duì)照，計(jì)算樣品對(duì)·O2-的清除率[13]。

式中：V樣品為加入樣品后鄰苯三酚自氧化速率；V對(duì)照為加入蒸餾水后鄰苯三酚自氧化速率。

1.4.2 羥基自由基去除能力的研究

取不同濃度色素溶液1 mL于試管中，然后加入9 mmol/L FeSO4、9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液各1 mL，最后加8.8 mmol/L H2O21 mL啟動(dòng)反應(yīng)，在37 ℃下反應(yīng)30 min，以蒸餾水為參比，在510 nm下測(cè)吸光度，以蒸餾水代替色素溶液來測(cè)定空白對(duì)照液的吸光度[14]。

式中：A0為空白對(duì)照液吸光度；Ax為加入樣品溶液后的吸光度；Ax0為不加顯色劑H2O2樣品溶液本底的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的研究

2.1.1 pH對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

利用檸檬酸和NaOH調(diào)節(jié)色素稀釋液的pH，研究pH對(duì)色素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 pH對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由圖1可知，pH對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性有影響，酸性條件下比較穩(wěn)定，pH 5時(shí)色素的A530最大。

2.1.2 光照對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

研究了光照對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由圖2可知，光照對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性有影響，光照條件下貯存6天顏色損失率20%左右。建議貯運(yùn)時(shí)最好避光。

2.1.3 溫度對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

研究了溫度對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由圖3可知，溫度對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性影響較大，高溫條件下色素不穩(wěn)定。

2.1.4 金屬離子對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

研究了金屬離子對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由圖4可知，不同金屬離子對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性影響不同，其中Cu2+對(duì)色素的影響最大，具有明顯的減色作用；而Na+，Ca2+對(duì)色素穩(wěn)定性影響較小，且有小幅的增色作用；Mg2+，Zn2+，F(xiàn)e2+，Al3+等離子對(duì)色素有一定的減色作用。

2.1.5 食品添加劑對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響

表1 部分食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響

由表1可知，研究的6種食品添加劑對(duì)仙人掌果紅色素穩(wěn)定性的影響不明顯。

2.2 仙人掌果紅色素抗氧化性的研究

2.2.1 羥自由基清除能力的研究

研究了仙人掌果紅色素與VC對(duì)羥自由基的清除能力，結(jié)果見圖5。

圖5 VC和色素對(duì)羥自由基的清除能力

由圖5可知，VC和仙人掌果紅色素對(duì)羥自由基都有很強(qiáng)的清除能力，其中色素對(duì)羥自由基的清除能力略高于VC，說明仙人掌果紅色素有很強(qiáng)的抗氧化能力。

2.2.2 超氧陰離子自由基清除能力的研究

采用鄰苯三酚自氧化法測(cè)定仙人掌果紅色素對(duì)超氧陰離子自由基的清除能力，結(jié)果見圖6。

圖6 色素對(duì)超氧陰離子的清除能力

由圖6可知，仙人掌果紅色素清除超氧陰離子自由基能力隨著濃度增加而增加，0.4 mg/mL時(shí)清除率超過90%，但大于0.4 mg/mL時(shí)，清除能力增加不明顯。結(jié)果顯示仙人掌果紅色素具有很強(qiáng)的抗氧化能力。

3 結(jié)論

仙人掌果紅色素的穩(wěn)定性：仙人掌果紅色素在不同pH條件下的穩(wěn)定性有差異，其中酸性條件下比較穩(wěn)定，最適pH為5；仙人掌果紅色素的光穩(wěn)定性差；高溫條件下，色素穩(wěn)定性差；不同金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響不同，其中Cu2+，F(xiàn)e2+及Al3+等對(duì)色素穩(wěn)定性影響較明顯，尤其是Cu2+；食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響不明顯。

通過測(cè)定對(duì)羥自由基清除能力和超氧陰離子自由基清除能力，研究仙人掌果紅色素的體外抗氧化能力。結(jié)果顯示：仙人掌果紅色素具有很強(qiáng)的清除羥自由基和超氧陰離子自由基的能力，說明其抗氧化能力很強(qiáng)。食品加工中添加仙人掌果紅色素，不僅可以改善食品的色澤，同時(shí)可以增強(qiáng)食品的抗氧化性。

[1]許友姣，劉洋，陸利霞.新天然色素的研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā)，2009,30(1):165-169.

[2]夏潔如，向晨茜，王洪偉.食用天然色素功能應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國釀造,2008(22):1-4.

[3]盧雪華，成堅(jiān)，白衛(wèi)東.我國食用色素工業(yè)的現(xiàn)狀及對(duì)策[J].中國調(diào)味品,2010,35(5):35-39.

[4]王威.常用天然色素抗氧活性的研究[J].食品科學(xué),2003,24(6):96-100.

[5]Jose A, Fernandez-Lopez·Luis Almela·Jose M, Obon·Rosario Castellar. Determination of antioxidant constituents in cactus pear fruits [J]. Plant Foods Hum Nutr, 2010,65:253-259.

[6]Saenz C, Estevez A M, Sepulveda E. Cactus pear fruit: a new source for a natural sweetener [J].Plant Foods for Human Nutrition,1998,52:141-149.

[7]王釗，林琳，鮑世銓.我國海南仙人掌的成分分析及開發(fā)前景[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2001,13(1):44-48.

[8]劉華鋼，梁秋云，黃慧學(xué)，等.仙人掌果多糖的藥效研究[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2011(19):170-173.

[9]馬丹雅，趙晶，姚晶，等.仙人掌果紅色素提取工藝及其穩(wěn)定性研究[J].食品工業(yè)科技，2012(23):214-217.

[10]程含友，汪修武.桅子黃色素穩(wěn)定性研究[J].中國食品添加劑，2000(1):16-19.

[11]金濱濱，王能飛，張梅，等.南極紅色素與胭脂蟲紅色素穩(wěn)定性對(duì)比[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014,40(2):164-169.

[12]全桂靜，孫海娟.藍(lán)色素的發(fā)酵條件和特性的研究[J].中國食品添加劑,2012(6):128-133.

[13]呂曉玲，周巖，王玉平，等.紅花紅色素的抗氧化性的研究[J].食品工業(yè)科技，2009,30(3)：126-131.

[14]Li Jinbo,Liang Lei,Cheng Jingrong,et al.Extraction of pigment from sugarcane juice alcohol wastewater and evaluation of its antioxidant and free radical scavenging activities[J]. Food Science Biotechnology,2012,21(5):1489-1496.

ResearchonStabilityandAntioxidationofRedPigmentfromCactusPearFruit

QUAN Gui-jin

(College of Pharmaceutical and Biological Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142, China)

The cactus pear fruit contains rich nutrients and pigments, and shows strong oxidation resistance. The red pigment from cactus pear fruit is obtained with simple and efficient extraction process. The stability of the pigment is studied. Through the determination of the scavenging abilities of pigment to hydroxyl radical and superoxide anion radical, the oxidative stability of pigment is researched. The results show that the cactus pear fruit red pigment is stable under acidic condition, and its color is the darkest at pH 5. Food additives, most metal ions and light conditions less affect the stability of pigment. High temperature and copper ion affect the stability of pigment significantly. The oxidation resistance of cactus pear fruit red pigment is strong, and the performance on hydroxyl free radical scavenging ability is slightly higher than that of Vc, the clearance rate of 0.5 mg/mL pigment to superoxide anion can reach 90%. The cactus pear fruit red pigment, as a kind of natural pigment, can be widely used in food, medicine and cosmetics industry, but the temperature, pH, light and other conditions should be paid attention to.

cactus pear;pigment;stability;antioxidation

TS202.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.029

1000-9973(2017)11-0130-03

2017-05-16

全桂靜(1975-)，女，遼寧沈陽人，講師，碩士，主要從事食品科學(xué)與工程方面的研究。