華燕菲，賈艷菊，段嘉婧，生慶海

（河北經貿大學生物科學與工程學院，河北石家莊 050061）

0 引言

紫玉米（Zea mays L.）是一種特殊的玉米品種，其表皮與芯呈紫黑色，富含3-（3",6"-二丙二醛糖苷）、天竺葵苷-3-糖苷、丙二醛對應物等多種天然花青素[1-2]。紫玉米芯花青素主要以?；问酱嬖赱3]，穩(wěn)定的紅色黃烷陽離子的相對比例更高[4]，在食品添加劑和化妝品的開發(fā)中具有很大應用價值?；ㄇ嗨貙儆陬慄S酮色素，具有抑制脂肪生成、抗氧化、抗腫瘤、調節(jié)免疫系統(tǒng)等功能[5-8]，但在光照、溫度、pH值、糖、亞硫酸鹽和金屬離子等影響下，花青素的化學結構極易發(fā)生改變[9]。尤其許多食物在生產加工過程中的熱處理，會極大地影響花青素的含量[10]。

實際生產應用中，常需要加入其他輔助物質來保持花青素良好的穩(wěn)定性。近年來，氨基酸或蛋白質對花青素穩(wěn)定性影響的研究逐漸展開。研究發(fā)現(xiàn)，某些氨基酸對花青素具有良好的輔色作用，胡能兵等人[11]試驗得出甲硫氨酸是對紫色辣椒葉片色素的最佳氨基酸類輔色劑；Chung C等人[12]研究發(fā)現(xiàn)色氨酸能通過氫鍵與花青素相互作用來提高飲料中花青素的穩(wěn)定性。賴氨酸化學名稱為2,6-二氨基己酸，在玉米中含量較高[13]，是一種常見食品添加劑，可用于改善食品的色、香、味及質地[14]。極易被機體吸收，在促進蛋白質合成、能量代謝、礦物質吸收、骨骼代謝、治療病毒感染、減輕焦慮等方面均有著很好的效果[15]。但目前國內外關于賴氨酸對花青素穩(wěn)定性方面的研究鮮有報道，試驗通過熱降解加速試驗，研究在2種pH值環(huán)境下賴氨酸對于紫玉米芯花青素熱穩(wěn)定性的影響，為紫玉米芯花青素產品在食品工業(yè)中的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

紫玉米芯花青素濃縮液的制備：以紫色玉米芯粉為原料，按料液比1∶30加入質量分數(shù)5%的醋酸溶液，浸提24h后，抽濾得到花青素粗提液。然后，通過SP207大孔樹脂分離，再經旋轉蒸發(fā)得到濃縮的花青素溶液。

檸檬酸（分析純），天津市恒興化學試劑制造有限公司提供；檸檬酸鈉（分析純），天津永大化學制劑有限公司提供；賴氨酸（食品添加劑），深圳市振芯嘉貿易有限公司提供。

HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產品；722型分光光度計，上海析譜儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 賴氨酸-紫玉米芯花青素溶液的配制

將一定量的賴氨酸分別溶于pH值3.0和pH值5.4的緩沖液中制成質量分數(shù)0，1%，3%，5%的賴氨酸溶液，使用移液槍取1 mL紫玉米花青素濃縮溶液加入到200 mL賴氨酸溶液中，配制成混合溶液。

1.2.2 不同條件下紫玉米芯花青素吸收光譜的研究

使用移液槍吸取不同質量分數(shù)pH值3.0和pH值5.4的賴氨酸-紫玉米芯花青素溶液（0，1%，3%，5%），用722型分光光度計于400～600 nm的波長范圍內掃描并繪制吸收光譜曲線，記錄吸光度。

1.2.3 熱降解動力學參數(shù)的測定

郭村有八百年歷史，是舊時寧國、徽州、池州三府交界之地，興旺的時候，村里有十座祠堂，店鋪毗連，商賈云集。

參照焦宇知等人[16]的方法，將pH值3.0和pH值5.4的不同質量分數(shù)賴氨酸-紫玉米芯花青素溶液（0，1%，3%，5%）置于85℃恒溫水浴鍋中加熱3 h，且每隔1 h于510 nm處測定吸光度，以ln(A/A0)為y軸，t為x軸作圖得斜率-k，根據k計算熱降解半衰期（t1/2）與熱降解率P。按照朗伯-比爾定律和阿倫尼烏斯公式計算如下：

式中：A——t時刻色素溶液吸光度；

A0——色素溶液初始吸光度；

k——熱降解反應常數(shù)；

t——時間，h；

t1/2——熱降解半衰期，h；

P——熱降解率，%。

每個試驗均重復4次，利用Excel 2016軟件處理分析試驗數(shù)據，結果用平均數(shù)±標準差表示，并用Graphpad Prism 8.0軟件繪圖，并使用SPSS 22.0軟件對熱降解率指標進行方差顯著性分析和Ducan多重比較分析，p＜0.05表示數(shù)據差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果與分析

2.1 不同質量分數(shù)賴氨酸對于紫玉米芯花青素溶液吸收光譜的影響

pH值3.0時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素吸收光譜的影響見圖1。

圖1 pH值3.0時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素吸收光譜的影響

在pH值3.0時，添加不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素溶液的吸收光譜無明顯影響，最大吸收峰均在510 nm處。加入質量分數(shù)0，1%，3%，5%賴氨酸質量分數(shù)花青素溶液對應的最大吸光度依次為0.213，0.202，0.189，0.185。隨著賴氨酸添加量的增加，吸光度值逐漸降低，這表明在pH值3.0環(huán)境下，賴氨酸對花青素具有減色效應。

pH值5.4時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素吸收光譜的影響見圖2。

在pH值5.4時，添加不同質量分數(shù)賴氨酸對紫

圖2 pH值5.4時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素吸收光譜的影響

玉米芯花青素溶液的可見吸收光譜無明顯影響。于波長510 nm處，添加0，1%，3%，5%賴氨酸質量分數(shù)的花青素溶液的吸光度依次為0.115，0.113，0.115，0.112，表明在弱酸條件下，添加賴氨酸對花青素顏色沒有影響。花青素溶液在pH值3.0時的吸光度明顯高于pH值5.4時的吸光度，這與王新廣，Luna-Vital D等人[17-18]得出的結果相一致。這是因為紫玉米芯花青素在較低pH值更易保證黃烷陽離子的優(yōu)勢[19]，使花青素穩(wěn)定[20]。

2.2 pH值3.0時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解率的影響

pH值3.0時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解率的影響見圖3。

圖3 pH值3.0時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解率的影響

在pH值3.0條件下，對不同質量分數(shù)的賴氨酸-紫玉米芯花青素混合溶液（0，1%，3%，5%） 進行85℃恒溫水浴3 h，紫玉米芯花青素的熱降解率基本呈現(xiàn)隨賴氨酸質量分數(shù)、加熱時間的增加而增加的趨勢。賴氨酸質量分數(shù)對紫玉米芯花青素的熱降解率均有極顯著的影響（p＜0.01）。添加1%，3%，5%賴氨酸的熱降解率為20.07%±1.02%，19.34%±0.66%，21.56%±1.22%，極顯著高于未添加賴氨酸的紫玉米芯花青素溶液的熱降解率12.79%±1.55%（p＜0.01），添加1%賴氨酸的和添加3%，5%賴氨酸質量分數(shù)的花青素溶液熱降解率的差異不顯著（p＞0.05），添加5%的熱降解率顯著高于添加3%的熱降解率（p＜0.05）。結果表明，在pH值3.0條件下，添加賴氨酸可降低花青素溶液的穩(wěn)定性，使花青素熱降解率顯著升高。

2.3 pH值5.4時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解率的影響

pH值5.4時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解率的影響見圖4。

在pH值5.4條件下，添加賴氨酸對紫玉米芯花青素的熱降解率具有極顯著影響（p＜0.01），花青素的熱降解率基本呈現(xiàn)隨賴氨酸質量分數(shù)增加而增加的趨勢，加熱3 h均達最大值。添加0，1%，3%，5%質量分數(shù)的賴氨酸所對應的熱降解率依次為18.64%±0.69%，18.81%±0.46%，22.15%±0.74%，22.73%±1.18%。添加0和1%賴氨酸的花青素溶液的熱降解率無顯著差異（p＞0.05），添加質量分數(shù)3%和5%賴氨酸的花青素溶液的熱降解率無顯著差異（p＞0.05），添加質量分數(shù)3%，5%賴氨酸的花青素溶液的熱降解率極顯著高于添加質量分數(shù)0，1%賴氨酸的花青素溶液的熱降解率（p＜0.01）。結果表明，在pH值5.4條件下，添加賴氨酸的質量分數(shù)超過3%時，可降低花青素的熱穩(wěn)定性。

圖4 pH值5.4時不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解率的影響

2.4 不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素熱降解動力學參數(shù)的影響

賴氨酸質量分數(shù)對紫玉米芯花青素的熱降解參數(shù)影響見表1。

表1 賴氨酸質量分數(shù)對紫玉米芯花青素的熱降解參數(shù)影響

研究表明，在紫玉米芯花青素中添加賴氨酸后，其熱降解變化情況遵循一級熱降解動力學模型。添加賴氨酸可導致紫玉米芯花青素在熱降解過程中半衰期的縮短，pH值為3.0時，添加質量分數(shù)1%，3%，5%賴氨酸組的花青素半衰期比未添加賴氨酸組分別降低了38.67%，40.67%，45.53%；pH值為5.4時，添加質量分數(shù)1%，3%，5%賴氨酸組的花青素半衰期比未添加賴氨酸組的分別降低了9.82%，23.57%和23.93%。

添加賴氨酸可增大花青素的熱降解速率常數(shù)：pH值為3.0時，添加質量分數(shù)1%，3%和5%的賴氨酸組花青素的熱降解速率常數(shù)比對照組的分別增加了0.029 1，0.031 7，0.038 6；pH值為5.4時，添加質量分數(shù)1%，3%，5%賴氨酸組的花青素降解速率常數(shù)比對照組的分別增加了0.091 2，0.034 8，0.052 4。結果表明，溶液中添加賴氨酸能夠降低紫玉米芯花青素的熱穩(wěn)定性，且加入的賴氨酸質量分數(shù)愈高，紫玉米芯花青素的熱穩(wěn)定性愈差。

3 結論

在pH值3.0和5.4下，添加不同質量分數(shù)賴氨酸對紫玉米芯花青素的吸收光譜無明顯影響，pH值3.0時賴氨酸對花青素有減色效應。紫玉米芯花青素顏色受pH值影響較大，在pH值3.0的環(huán)境中穩(wěn)定性相對較高，因此紫玉米芯花青素主要適合于酸性產品的制備。

在pH值3.0和5.4下，于85℃下恒溫水浴處理3 h，添加賴氨酸均可增加花青素溶液的熱降解率，且隨著質量分數(shù)增加，花青素的熱降解反應常數(shù)逐漸增加、半衰期逐漸降低?？梢?，賴氨酸的添加可降低花青素的熱穩(wěn)定性。