趙 敏，鐘繼超，李澤璠，徐 茜，周立新

（湖北大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，武漢 430062）

0 引言

玫瑰茄又名洛神花、山茄、洛神葵等，是錦葵科一年生草本植物，原產(chǎn)于西非、南美、南亞、東南亞等地，近年來在我國廣東、廣西、云南、臺灣、福建也有種植［1］。玫瑰茄紅色素屬花色苷類色素，主要成分為飛燕草素-3-接骨木二糖苷、矢車菊素-3-接骨木二糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷、矢車菊蘇-3-葡萄糖苷［2］，其花色苷具有較好的著色性，在食品中被用作天然色素添加劑。國內(nèi)外研究表明玫瑰茄花色苷可用于治療心血管疾病，具有降血脂、降血壓、抗突變和減輕肝功能障礙等功效，具有極高的營養(yǎng)和藥理價值［3］。本文以玫瑰茄色素為材料，考察色素的溶解性，探討pH值、溫度、紫外照射和金屬離子等因素對玫瑰茄色素穩(wěn)定性的影響，并通過自由基清除試驗考察其對DPPH·、·OH和ABTS+·的清除能力，研究玫瑰茄色素的抗氧化活性，以期為玫瑰茄色素在食品、飲料和化妝品等行業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玫瑰茄干花于市場購得；玫瑰茄色素（河南圣斯德實業(yè)有限公司）；無水乙醇、乙酸乙酯、過氧化氫、1，2-丙二醇、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氯化鐵、七水合硫酸鎂、五水合硫酸銅、九水合硝酸鋁均為國產(chǎn)分析純；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）（分析純，上海伊卡生物技術(shù)有限公司）；水楊酸（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）；2，2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）（分析純，合肥博美生物科技有限責(zé)任公司）；山梨酸鉀為食品級；甘油、角鯊?fù)闉榛瘖y品級。

1.2 試驗儀器

HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋（天津津立儀器設(shè)備科技發(fā)展有限公司）；101-0BS型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；PHS-3C型pH計（上海佑科儀器儀表有限公司）；BS223S型電子天平（德國賽多利斯公司）；UV-1700型紫外可見分光光度計（上海美析儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 玫瑰茄色素在不同溶劑中的溶解性

用蒸餾水、無水乙醇、乙酸乙酯、1，2-丙二醇、甘油和角鯊?fù)闉槿軇?，取剪碎后的玫瑰茄干花，按料液?：30的比例將干花碎片浸泡于不同的溶劑中，常溫下浸泡12 h，觀察溶液顏色深淺。顏色越深，溶劑對色素的溶解性越好。

1.3.2 pH值對玫瑰茄色素顏色穩(wěn)定性影響

稱取玫瑰茄色素0.100 g，蒸餾水溶解，在100 mL容量瓶中定容至刻度，配制成0.1%的色素水溶液。將配制好的玫瑰茄色素水溶液分別置于10支20 mL比色管中，滴加0.1 mol/LHCl和0.1 mol/LNaOH溶液，使pH值分別達到2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，11.0，12.0，常溫中觀察不同pH值下溶液的顏色變化［4］。

1.3.3 溫度對玫瑰茄色素顏色穩(wěn)定性影響

將配制好的0.1%玫瑰茄色素水溶液分別置于7支20 mL比色管中，將比色管分別置于30，40，50，60，70，80，90 ℃的恒溫水浴鍋中 4 h，觀察溶液顏色變化。

1.3.4 紫外照射對玫瑰茄色素顏色穩(wěn)定性影響

將配制好的0.1%玫瑰茄色素水溶液置于8 W紫外燈下，常溫下照射 0，12，24，48，72，120，168，172 h，觀察溶液顏色變化。

1.3.5 不同金屬離子對玫瑰茄色素顏色穩(wěn)定性影響

取配制好的0.1%玫瑰茄色素水溶液10 mL，分別加入 10 mL 0.1 mol/L 的 K+、Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、Cu2+、Fe3+溶液，常溫觀察添加不同金屬離子的溶液顏色變化［5］。

1.4 玫瑰茄色素體外抗氧化活性測定

1.4.1 對DPPH·清除效率

參照黃睿涵等［6］的研究方法，取不同濃度（0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，1.0 mg/mL）的玫瑰茄色素水溶液3 mL，加入3 mL 0.1 mmol/L DPPH乙醇溶液，震蕩均勻，室溫下避光靜置30 min，測其在517 nm處的吸光度值A(chǔ)1；用去離子水代替玫瑰茄待測液作為空白對照，測其吸光度值A(chǔ)0；無水乙醇代替DPPH溶液，測其吸光度值A(chǔ)2。同條件下以Vc作為對照，每個樣品設(shè)3個平行，取平均值。DPPH·清除率計算公式：

1.4.2 對·OH清除效率

參照信璨等［7］的研究方法，取不同濃度（0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.8 mg/mL）的玫瑰茄色素水溶液，試管中依次加入2 mmol/L的FeSO4溶液2 mL，6 mmol/L的水楊酸溶液2 mL，不同濃度的玫瑰茄色素水溶液2 mL，搖勻，再加1 mmol/L的H2O2溶液2 mL，37 ℃水浴保溫20 min后，測其在510 nm處的吸光度值A(chǔ)1；用去離子水代替玫瑰茄色素待測液作為空白對照，測其吸光度值A(chǔ)0；同時去離子水代替H2O2溶液，測其吸光度值A(chǔ)2。同條件下以Vc作為對照，每個樣品設(shè)3個平行，取平均值?！H清除率計算同式（1）。

1.4.3 對ABTS+·清除效率

參照黃越等［8］的研究方法，取不同濃度（0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.45，0.55 mg/mL）的玫瑰茄色素水溶液，將7 mmol/L的ABTS溶液和2.45 mmol/L過硫酸鉀溶液等體積混合，避光靜置12～16 h，制得ABTS+·儲備液。測定時，將ABTS+·儲備液用10 mmol/L的PBS緩沖液（pH=7.4）稀釋，使其在734 nm處吸光度為0.7±0.02，形成ABTS+·測定液。量取不同濃度的玫瑰茄色素待測液3 mL，與3 mL ABTS+·測定液混合均勻，室溫下避光靜置6 min，測其在734 nm處紫外吸收值A(chǔ)1；用去離子水代替玫瑰茄色素待測液作為空白對照，測其吸光度A0；PBS緩沖液代替ABTS+·測定液，測其吸光度A2。同條件下以Vc作為對照，每個樣品設(shè)3個平行，取平均值。ABTS+·清除率計算同式（1）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有指標進行3次平行試驗，采用SPSS 26.0統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進行單因素方差分析（ANOVA，Tukey檢驗），Origin 8.5作圖，p＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 玫瑰茄色素在不同溶劑中的溶解性

用不同的溶劑浸提玫瑰茄花瓣后，浸提液的顏色如表1所示。玫瑰茄色素在水中的溶解性最好，在乙醇、1，2-丙二醇中的溶解性也較好，在甘油中的溶解性較小，這可能與甘油黏稠度較大、擴散較慢、對色素的萃取較少有關(guān)。玫瑰茄色素不溶于乙酸乙酯和角鯊?fù)椤?/p>

表1 玫瑰茄色素的溶解性Tab.1 Solubility of roselle pigment

2.2 不同pH值對玫瑰茄色素的影響

在不同的pH值下，玫瑰茄色素溶液的顏色如表2所示。

表2 在不同pH值下玫瑰茄色素的顯色特性Tab.2 Chromogenic properties of roselle pigment at different pH

玫瑰茄色素水溶液的顏色隨著pH值的不同而發(fā)生變化，其用蒸餾水提取的本征pH值為2.7，顏色為深玫紅色；當其pH值在2～3，溶液的顏色為深玫紅色；pH為4時，溶液變?yōu)榈捣凵籶H在5～12時，隨著pH的增大，其水溶液呈現(xiàn)出逐漸加深的黃綠色。玫瑰茄色素在不同pH值下的顯色特征可能原因：在強酸性介質(zhì)中，其花青素主要以黃烊鹽陽離子形式存在，呈穩(wěn)定的紅色；隨著pH值增加，黃烊陽離子逐漸轉(zhuǎn)化成無色的甲醇堿和查爾酮；當pH值持續(xù)增加，花青素又逐漸轉(zhuǎn)化為藍色醌式堿［9］。玫瑰茄色素在蒸餾水中的特征色為深玫紅色，為保持其自身本有的顏色，在玫瑰茄色素的應(yīng)用中，pH值應(yīng)保持在3以下。

2.3 不同溫度對玫瑰茄色素的影響

將玫瑰茄色素水溶液置于不同溫度下處理4 h，溶液的顏色變化如表3所示。

表3 在不同溫度下玫瑰茄色素的顯色特性Tab.3 Chromogenic properties of roselle pigment at different temperatures

在溫度低于50 ℃的條件下，玫瑰茄色素水溶液的顏色比較穩(wěn)定，基本保持不變；當溫度超過60 ℃時，溶液顏色逐漸變淺，開始褪色。由此說明，玫瑰茄色素不耐60 ℃以上的高溫。在長時間高溫下，花青素發(fā)生氧化降解，形成無色的查爾酮結(jié)構(gòu)，溫度越高，降解速度越快。

2.4 紫外照射對玫瑰茄色素的影響

在紫外燈下照射不同的時間，觀察玫瑰茄色素水溶液顏色的變化，結(jié)果如表4所示。

表4 紫外燈照射下玫瑰茄色素的顯色特性Tab.4 Chromogenic properties of roselle pigment under UV light

隨著紫外照射時間的延長，玫瑰茄色素水溶液的顏色逐漸變淺，照射172 h后接近無色。但在24 h內(nèi)的短時間紫外照射下，玫瑰茄色素水溶液的顏色變化不大，說明長時間紫外照射會使玫瑰茄色素分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致其水溶液的顏色也發(fā)生變化。

2.5 不同金屬離子對玫瑰茄色素的影響

添加不同的金屬離子，玫瑰茄色素水溶液的顏色變化如表5所示。

表5 不同金屬離子對玫瑰茄色素的顯色特性Tab.5 Chromogenic properties of roselle pigment by different metal ions

K+、Na+、Mg2+、Ca2+幾種金屬離子對玫瑰茄色素水溶液顯色影響不大，與對照樣品一樣顯示出深玫紅色，而Cu2+、Fe3+、Al3+3種金屬離子改變了玫瑰茄色素水溶液的顏色，分別變?yōu)榈仙?、黃綠色和深紫色。導(dǎo)致該結(jié)果的可能原因：Cu2+具有氧化性，使色素氧化成藍色醌式堿；Fe3+與色素分子通過絡(luò)合反應(yīng)，形成莢心結(jié)構(gòu)π絡(luò)合物，導(dǎo)致吸收波長藍移［10］；色素分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)羥基上氧原子孤電子對進入Al3+空軌道，使羥基上電子云密度降低，激發(fā)能下降，導(dǎo)致吸收波長紅移［11-12］。因此在玫瑰茄色素的應(yīng)用中，應(yīng)避免與鐵、銅、鋁制品及含有這些元素的物質(zhì)接觸。

2.6 玫瑰茄色素的抗氧化性能

2.6.1 對DPPH·的清除能力

在不同濃度下，玫瑰茄色素對DPPH·的清除能力如圖1所示。

圖1 玫瑰茄色素對DPPH·的清除能力Fig.1 DPPH radical scavenging ability of roselle pigment

玫瑰茄色素與DPPH·反應(yīng)生成紫色，顏色變化與其濃度呈一定的定量關(guān)系。在玫瑰茄色素濃度為0.1～0.9 mg/mL時，對DPPH·清除率隨濃度的增加而增大，從27.3%增加到94.1%；當濃度為0.8 mg/mL時，清除率可達94%左右。對比Vc濃度在0.1～0.9 mg/mL時，對DPPH·的清除率在95.4%～97.9%，相對比較平穩(wěn)?？梢?，當玫瑰茄色素水溶液濃度在0.8 mg/mL后，對DPPH·清除能力與Vc基本相當。

2.6.2 對·OH的清除能力

在不同濃度下，玫瑰茄色素對·OH的清除能力如圖2所示。

圖2 玫瑰茄色素對·OH的清除能力Fig.2 OH radical scavenging ability of roselle pigment

在一定濃度范圍內(nèi)，玫瑰茄色素水溶液與Vc溶液對·OH的清除率隨濃度的升高而增加。在濃度為1.8 mg/mL時，玫瑰茄色素水溶液對·OH的清除率為53.4%；相同濃度下，Vc溶液對·OH的清除率可達97.8%。說明玫瑰茄色素水溶液對·OH有一定的清除效果，但弱于Vc。

2.6.3 對ABTS+·的清除能力

在不同濃度下，玫瑰茄色素對ABTS+·的清除能力如圖3所示。

圖3 玫瑰茄色素對ABTS+·的清除能力Fig.3 ABTS+· radical scavenging ability of roselle pigment

當濃度為0.04 mg/mL時，玫瑰茄色素水溶液對ABTS+·清除率為59.2%。隨著濃度的增加，其對ABTS+·的清除率顯著增加。在濃度為0.5 mg/mL時，玫瑰茄色素水溶液對ABTS+·的清除率可達91.2%，雖略低于Vc，但仍表現(xiàn)出較強的清除能力。

3 結(jié)語

玫瑰茄色素作為一種良好的天然食品添加劑，是一種水溶與醇溶性色素。穩(wěn)定性試驗表明，在pH＜3、溫度低于60 ℃和短時間的紫外照射，玫瑰茄紅色素均可保持穩(wěn)定的深玫紅色，而在60 ℃以上、堿性條件以及與鐵、銅、鋁離子的接觸都將導(dǎo)致其顏色變淡或顏色改變。玫瑰茄紅色素對DPPH·、ABTS+·均表現(xiàn)出較強的清除能力，可達到90%以上，與Vc相當；對·OH的清除能力相對較弱，但也可以達到50%以上。以上結(jié)果表明，玫瑰茄紅色素在一定條件下能保持較好的色彩穩(wěn)定性以及較強的抗氧化性能，作為一種著色劑以及抗氧化功效添加劑，玫瑰茄紅色素在食品與化妝品中具有較大的實用價值，應(yīng)用前景廣闊。