PH示差法对蓝莓花青素的研究

PH示差法对蓝莓花青素的研究 摘 要 本文通过PH示差法研究了蓝莓花青素在不同条件下的稳定性,结果明,温度、PH值及抗氧化剂均对其稳定性有一定影响,在无光条件下与有光条件下花青素稳定性差异不大。4?、常温、30?、50?、90?下花青素的稳定性随着温度升高而降低,蓝莓花青素在50?以下较为稳定,当温度在90?时花青素及不稳定,6小时内降解了68.91%。蓝莓果汁的PH值为,或,时,果汁中的花青素较为稳定,当蓝莓果汁的PH值大于7时,果汁中的花青素极不稳定,,天内降解率均达95%以上。研究表明其抗氧化性强于多种抗氧化剂,在所选的9种抗氧化剂中,加入乳酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠的蓝莓果汁中,花青素含量较高,加入抗坏血酸的蓝莓果汁花青素含量最低。 关键词,蓝莓花青素,稳定性,光照,温度,PH值,食品抗氧化剂 Abstract This paper have study the stability of blueberry anthocyanins by PH differential method which under different conditions .The results show that:temperature,PH value and antioxidants have a certain effect on the stability of anthocyanins.There are little difference between light and under light conditions.With the temperature increasing the stability of anthocyanins are decrease.When the temperature is under 50? the anthocyanins are stable;Will, when the temperature at 90? anthocyanins are very unstable.It is degrad 68.91% within 6 hours.Anthocyanins are more stable when blueberry juice PH value at 3 or 5. When PH value is greater than 7 anthocyanins in fruit juice is very unstable.The degradation of its are more than 95% during 6 days.what’s more, studies show that: its strong antioxidant activity in a variety of antioxidants.In the nine kinds of antioxidants selected,the blueberry juice which add sodium lactate, sodium bisulfite, sodium sulfite keep high anthocyanins content.The blueberry juice which add Vitamin c have the lowest anthocyanins. Keywords: Blueberry anthocyanin; Atability; Lighting; Temperature; PH value; Food antioxidants 绪论 蓝莓,Blueberry,属杜鹃花科(Ericaceae)、越橘属 (Vaccinium sp.)植物。其果实含有花青素、黄酮等多种酚类生理活性成分。大量研究花青素具有促进视红素再合成、抗炎症、提高免疫力、清除自由 [1][2]基、延缓衰老及抗癌等多种生理活性功能。所以蓝莓产品越来越受到人们的欢迎,如蓝莓果汁饮料、乳制品、果酱、果酒、蓝莓红酒天然营养保健品等。但天然花青素在加工贮藏过程中极易损失而失去原有的色泽,影响其感官及作用效果。一些研究者在研究中得出了光照、PH值、温度、抗氧化剂等物质均对花青素的保存有一定影响,温度升高,花色苷的结构受到破坏浓度降低,在不同的pH,花色苷以 [4]不同的结构存在,因而呈现不同的颜色,花色苷各结构稳定性不同。 [13]又有陈健、孙爱东等人研究证明蓝莓花青素有很强的抗氧化性,其抗氧化性甚至强于维生素c所以要找到一种抗氧化性强于它的才能 [5][3]对其保存有一定作用。本实验主要采用PH示差法研究光照、温度、PH值及抗氧化剂对蓝莓花青素稳定性的影响,希望得到较好的加工和保存条件使其色泽鲜艳、稳定、营养保健效果强。 在提取及测定方法方面,有研究者采用酸性乙醇对蓝莓中色素进 [6]行提取,并经光谱及化学分析法确定为花色苷。通过 pH 示差法对 [7][8]蓝莓花色苷的含量进行定量分析。目前,虽有多种生物、化学的鉴别样品抗氧化活性的方法,但并未形成一种标准方法,问题在于这些方法都是从一个方面来评价天然抗氧化剂在食品和生物体系中的功能作用。花色苷是一大类具有抗氧化活性的化合物其种类繁多、结 [9]构复杂且不稳定,在食品中的应用受到限制,因此,在蓝莓食品加工和储存过程中如何控制花青素变色及稳定性有待进一步研究。 1 材料 1. 1 原料与试剂 原料: 兔眼蓝莓成熟果实,由贵州省生物研究生提供,罗倩鉴定。 试剂:无水乙醇,成都市科龙化工试剂厂,、盐酸,国药集团化学试剂有限公司,、氯化钾(重庆川东化工有限公司)、柠檬酸,天津科密欧化学试剂有限公司,、柠檬酸钠,天津科密欧化学试剂有限公司,、亚硫酸氢钠,成都科龙化工试剂厂,、亚硫酸钠,重庆川江化学试剂厂,、抗坏血酸,成都科龙化工试剂厂,、乳酸钠、维生素e、山梨酸钾、丁基羟基茴香醚,BHA,、植酸均为食品级抗氧化剂。 1. 2 仪器与设备 紫外可见光分光光度计,岛津UV-1750,,由广西德尔菲仪器设备有限公司生产,电子天平,BSA124—CW,,由赛多斯科学仪器有限公司生产,PH计,PHS—25,,由上海虹益仪器表有限公司生产,数显恒温水浴锅,XMTD—204,,由金坛市大地自动化仪器厂生产,循环水真空泵,SHB—?,,由郑州长城科王工贸有限公司生产。 其它仪器,榨汁机、烧杯,500ml,、玻璃棒、容量瓶,25? 25ml,、移液管、移液枪、量筒,10ml或50ml,、小烧杯,50ml,、滤纸、称量纸、擦镜纸、布氏漏斗等。 2 实验方法 2. 1 蓝莓花青素最大吸光度的测定 冰冻蓝莓解冻?加入柠檬酸缓冲液?过滤滤液保存?滤渣中再加入柠檬酸缓冲液充分提取后过滤得滤液?滤渣中再加入柠檬酸缓冲液充分提取后过滤得滤液?合并滤液?调PH值到3.0即得到蓝莓果汁。以柠檬酸缓冲液为对照,在紫外分光光度计上进行200~1000范围内的光谱扫描得出其最大吸收峰波普。 2.2 花青素含量的测定方法 滴定法,蓝莓果汁的颜色会随着其花青素含量的改变而改变,偏重亚硫酸钠为氧化剂会破坏花青素。当加入偏重亚硫酸钠溶液时蓝莓果汁颜色由红色逐渐变为淡黄色,原因为花色苷开环而降解为无色查尔酮[10][11]。通过探索加入的一定浓度的偏重亚硫酸钠溶液的量及蓝莓果汁颜色的相应变化或吸光度的变化得出测定花青素含量的方法,得出花青素含量与偏重亚硫酸钠的定量关系。 PH示差法,蓝莓果中的花青素含量与其溶液的吸光度有一定关系,可通过PH示差法来测定。即通过该关系式可算出蓝莓花青素的含量,从而研究分析在蓝莓产品加工及保持中各种因素对其的影响程度。具体步骤如下,蓝莓汁的制备与2.1中一致,其中试验条件有有光照无关照、PH值3、5、7、9、11等、温度常温、冰箱4?、30?、50?、90?等还有维生素c等抗氧化剂对其的影响。将备用液调到要研究的条件,在520nm处测量其吸光度,以柠檬酸缓冲液为空白对照,每次检测时取5ml以50ml去离子水稀释,再稀释10倍相当于总 的稀释50倍,后再根据PH示差法或滴定法测其吸光度。 [12][13]根据TIBOR FULEKI和宋德群的研究可知花色苷含量为 -1 C,mg?g,=,A0-A1,×V×n×M/,ε×m,,鲜重, 式中,C为花色苷含量, A0、A1分别为 pH1.0、pH4.5 时花色苷在 520nm 处的吸光值, V 为提取液总体积,mL,, n 为稀释倍数, M 为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的相对分子质量,449,, ε 为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的消光系数(29600), m 为样品质量,g,。 2.3 不同条件下蓝莓果汁花青素含量测定试验 2.3.1 光照对蓝莓花青素稳定性影响 将蓝莓按照1. 2. 1所述的方法制备蓝莓汁,以下所用蓝莓汁均按照1. 2. 1所述方法制备,,把蓝莓汁分别置于自然光和无光两种不同环境中,用PH示差法检测不同的时间段分别为1-6小时,1-6天的蓝莓汁吸光度变化,并计算含量及降解率。 2.3.2 温度对蓝莓花青素稳定性影响 对于温度梯度的设定是根据一般的储存或加工温度而设计的,所以为冰箱4?、常温、30?、50?、90?。把蓝莓汁分别置于设定的不同温度环境中,用PH示差法检测不同的时间段分别为1-6小时,1-6天的蓝莓汁吸光度变化,并计算含量及降解率。 2. 3.3 PH值对蓝莓花青素稳定性影响 将蓝莓汁的PH值分别调为1、3、5、7、9及11,用PH示差法 检测不同的时间段分别为1-6小时,1-6天的蓝莓汁吸光度变化,并计算含量及降解率。 2.3.4抗氧化剂对蓝莓花青素稳定性的影响 主要研究一些食品级抗氧化剂如抗坏血酸、维生素E、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、丁基叔基茴香醚,BHA,、特丁基对苯二酚、植酸等对蓝莓花青素稳定性的影响。蓝莓汁中所加的抗氧化剂均是根据食品 [14]添加剂国标规定的剂量添加。其中抗坏血酸在国标中所加剂量无上 [15]线,本文参照陈健等所做的研究,最终确定每100ml蓝莓汁中加入0.5g维生素c粉末。用PH示差法检测不同的时间段分别为1-6小时,1-6天的蓝莓汁吸光度变化,并计算含量及降解率。 3 结果与分析 3.1 蓝莓花青素最大吸光度的测定 如图1所示,显然从图中可得知蓝莓提取液的最大吸收峰约在520~535nm之间,为计算方便本文选择在520nm处测定蓝莓提取液的吸光度。 图1蓝莓提取液紫外光谱 3.2花青素含量的测定方法 如下图所示滴定前与滴定后对比颜色差别巨大 图2偏重亚硫酸钠滴定前 图3偏重亚硫酸钠滴定终点 如图为PH示差法测花青素含量时pH4.5和pH1.0时溶液的颜色,由图可知在这两个PH值下蓝莓汁颜色差异较明显,颜色不同花青素的含量种类不同,其紫外吸光度也不同。 图4 PH示差法测蓝莓汁中花青素含量 3.3 花青素含量测定的精密度分析 利用紫外的全波段扫描功能进行蓝莓果汁的紫外光谱进行测定,结果发现蓝莓果汁在处有一最大吸收峰,因此试验选择520nm波长作为 [16]蓝莓花青素的检测波长。 由表1可知,在PH值为1.0和4.5的蓝莓果汁中,通过花青素 的3次平行试验测试,根据1.2.4的公式得到蓝莓果汁花青素的平均含量为2.44mg/g,根据相对标准偏差的公式得到3次平行试验的相对标准偏差为1.00%。因此本方法可以消除蓝莓果汁溶液中杂质带来的影响,可重复性较高。 表1 蓝莓果汁花青素试验 花青素含AA平均值0 1 样品编号 ?A RSD/% PH=1.0PH=4.5 量/mg.g-1 /mg.g-1 1 0.839 0.197 0.642 2.43 2 0.843 0.198 0.645 2.45 2.44 1.00 3 0.839 0.195 0.644 2.44 3.4 不同条件下蓝莓果汁花青素含量测定试验 3.4.1 光照对蓝莓果汁花青素的影响 光照6h内对蓝莓花青素稳定性见表1和图5,从表2和图5可看出,无论有无光照蓝莓花青素的含量均有所下降,光照条件下花青素降解率达到13.51%,避光条件下降解率达到了16.57%,由此可看出在6小时的短时间内光照这一因素对花青素的影响并不大。所以在蓝莓产品加工过程中可不必考虑短时间光照的影响。 表2 光照6h内对蓝莓花青素的影响 (单位,mg/100g) h 时间,,降解率1 2 3 4 5 6 有光104.01 100.87 98.75 96.98 92.68 89.95 13.51% 避光107.42 100.82 96.58 95.72 92.58 89.62 16.57% 图5 光照6h内对蓝莓花青素的影响 表3和图6表示了光照6天内对蓝莓花青素含量的影响,如表3所示,光照条件下花青素含量由104.01mg/100g降低到了81.99mg/100g,降解率为21.17%,而避光条件下花青素含量由100.82mg/100g降低到了83.20mg/100g,降解率为17.48%,由此可知避光条件下蓝莓花青素降解率略低于光照条件。从图6并结合4.1.1分析可知,在这两种条件下前2天内花青素含量无论有无光照都会快速下降15%左右,但在后期光照条件下降解率大于避光条件。证明在48h这样的短时间内光照有无花青素都会降解15%,随着时间延长光照才对花青素降解有明显作用。所以在蓝莓产品加工及贮存过程中因尽量避免长时间光照,以免其色泽及成分发生不可逆的变化,而影响其口感和风味。 表3 光照6d内对蓝莓花青素的影响 ,单位,mg/100g, 时间() 降解率 d1 2 3 4 5 6 有光 104.01 92.71 89.04 85.63 83.76 81.99 21.17% 避光 100.82 91.92 90.15 85.40 83.35 83.20 17.48% 图6 光照6d内对蓝莓花青素的影响 3.4.2 温度对蓝莓果汁花青素的影响 表4 不同温度处理在6小时内对蓝莓花青素含量的影响 ,单位,mg/100g,温度 1 2 34 5 6 4? 59.61 57.01 56.66 55.39 54 53.02 20? 104.01 100.87 98.75 96.98 92.68 89.95 30? 52.64 52.38 50.46 48.97 47.53 46.29 50? 46.24 44.55 45.23 44.93 44.12 44.12 90? 46.62 35.72 24.9 20.55 15.65 14.49 图7 6小时内不同温度对蓝莓花青素含量的影响 从表4、图7表可知,当蓝莓果汁处于PH值为3时,正常室内放置条件下,温度分别控制在4?、20?、30?、50?时,6小时以内蓝莓花青素随着时间的推移,变化曲线呈水平直线的状态,及50?以下的温度对蓝莓花青素稳定性影响不大,当温度控制在90?时,第6小时的蓝莓花青素含量为14.49mg/100g,是第1个小时蓝莓花青素含量46.62 mg/100g的三分之一左右,变化幅度较大,6小时内大约降解了68.91%。因此蓝莓花青素在50?以下较为稳定,而在当前蓝莓加工过程中可能到达的90?时,降解很快,应当尽可能避免在90?以上温度加工蓝莓产品。 3.4.3 抗氧化剂对蓝莓果汁花青素的影响 试验对目前食品加工过程中常用的9种抗氧化剂乳酸钠、亚硫酸氢钠、抗坏血酸、维生素E、山梨酸钾、BHA、特丁基对苯二酚和植酸进行筛选,旨在寻找可以保护蓝莓果汁中花青素的可食用抗氧化剂。 由表5和图8可知,6小时内亚硫酸钠、乳酸钠、亚硫酸氢钠对花青素具有一定保护作用,参照4.1中光照对花青素影响可知不加人以上三种抗氧化剂时降解率约为15%,加入亚硫酸钠、乳酸钠、亚硫酸氢钠后其降解率分别为3.58%、3.95%、4.10%,而抗坏血酸、维生素E、山梨酸钾与光照比较则对其作用不明显,加入BHA、特丁基对苯二酚、植酸后使其降解率增加,对其不具有保护作用。 表5 不同抗氧化剂6h对蓝莓花青素的影响 ,单位,mg/100g, 抗氧化剂种 1h 2h 3h 4h 5h 6h 降解率 类 亚硫酸钠43.81 43.38 43.28 42.62 42.22 42.25 3.58% 乳酸钠44.14 43.53 42.73 42.40 42.60 42.40 3.95% 亚硫酸氢钠45.05 44.85 44.17 43.64 43.64 43.21 4.10% 抗坏血酸44.55 44.12 43.18 41.59 41.06 40.91 8.17% E 维生素25.86 23.66 22.78 22.73 22.65 22.50 13.00% 山梨酸钾25.08 22.27 21.14 20.60 20.55 20.82 16.96% 植酸21.62 20.68 19.90 19.47 17.37 17.16 20.63% BHA 24.85 24.19 23.03 21.64 20.96 19.65 20.92% 特丁基对苯 24.37 22.75 21.54 18.28 18.10 17.26 29.19% 二酚 图8 不同抗氧化剂对蓝莓花青素含量的影响 由表6、图9可以可知,不同抗氧化剂对蓝莓花青素稳定性的 影响较大,其中亚硫酸钠对蓝莓花青素保护作用最强,蓝莓花青素在亚硫酸钠的保护下6天降解了9.75%,其此是乳酸钠、亚硫酸氢钠、BHA分别作用于蓝莓果汁,其降解率分别是11.46%、13.30%、15.71%,空白对照蓝莓果汁花青素降解率17.46%,以上4种抗氧化剂对蓝莓花青素具有保护作用。其他的抗氧化剂不仅不能保护蓝莓花青素的存在,反而促进了其降解,因此在实际生产中选择抗氧化剂时,应当避免选用。 表6 不同抗氧化剂6d对蓝莓花青素的影响 ,单位,mg/100g, 抗氧化剂种 1d 2d 3d 4d 5d 6d 降解率 类 亚硫酸钠45.38 42.62 42.09 42.04 41.16 40.96 9.75% 乳酸钠43.46 42.14 41.51 41.28 39.59 38.48 11.46% 亚硫酸氢钠45.05 42.19 42.19 41.84 40.91 39.06 13.30% BHA 31.85 28.32 27.76 27.66 26.85 26.85 15.71% 山梨酸钾31.20 27.99 27.71 24.85 24.50 23.92 23.34% E 维生素32.74 25.99 25.84 25.38 25.33 24.07 26.49% 植酸32.01 29.73 27.08 25.84 24.42 22.63 29.30% 特丁基对苯 29.58 29.50 28.52 24.55 21.79 16.13 45.47% 二酚 抗坏血酸44.32 31.68 27.18 22.45 21.92 20.50 53.74% 图9 不同抗氧化剂对蓝莓花青素含量的影响 3.4.4 PH值对蓝莓果汁花青素的影响 表7和图10为PH值为3、5、7、9、11时花青素在6h内的降解率及含量变化趋势,从表3可知在PH 值3到11之间,随着PH值的升高,花青素的降解率也随之增加,蓝莓汁的颜色由红色逐渐变为蓝色,而花青素的本色为红色,说明只有在酸性条件下花青素才能 [17]保持其本色。其中PH值在5以下6小时内花青素的降解率与光照和避光条件下基本一致,所以认为PH值在5以下时花青素较为稳定,当PH值在7以上时,花青素降解率明显增大到PH为11时降解率达到了51.09%,证明尽在6h内就有过半的花青素被降解。所以在蓝莓产品加工及保存过程中应尽量避免过高的PH值,最好保持其PH值在5以下。 表7 不同PH值6h对蓝莓花青素的影响 ,单位,mg/100g, PH 值1h 2h 3h 4h 5h 6h 降解率PH3 55.82 51.73 51.73 51.27 48.34 46.82 16.12% PH5 50.26 49.88 46.59 45.00 43.96 42.09 16.25% PH7 58.55 56.07 51.32 50.61 49.86 46.72 20.21% PH9 39.64 34.64 33.14 32.64 29.93 24.93 37.12% PH11 37.01 31.37 26.42 25.84 21.84 18.10 51.09% 图10不同PH值6h对蓝莓花青素稳定性的影响 由表8、图11可知, 在蓝莓果汁的PH值为,或,时,果汁中的花青素较为稳定,,天分别被降解19,和23,,当蓝莓果汁的PH值为7、9、11时,果汁中的花青素极不稳定,,天分别被降解95,、96,和98%,由此其中在pH值为,时蓝莓花青素最为稳定,当花青素溶液的pH值大于7将变得极不稳定,并且在加酸恢复溶液的pH值也不能恢复恢复蓝莓花青素的原来结构,因此这样的过程是不可逆的,因此,在蓝莓加工产品生产的过程中,不能在小于pH值7的条件下进行加工。 根据以上研究表明,当改变温度,其他条件不变时,随着温度的升高,花青素含量降低,花青素的稳定性在常温下最好,高温与低温 均会破坏花青素的稳定性,当改变PH值,其他条件不变时,随着PH值得升高,花青素稳定性降低,当PH值处于3.0以下时,花青素稳定性最好,花青素处于光照或避光的条件下,其他条件不变时,避光蓝莓果汁花青素的含量略高于光照,在避光条件下花青素的稳定苏较高,改变抗氧化剂,其他条件不变时,在所选的9种抗氧化剂中,加入乳酸钠、亚硫酸氢钠、烟硫酸钠的蓝莓果汁中,花青素含量较高,加入抗坏血酸的蓝莓果汁花青素含量最低。 表8 不同PH值6d对蓝莓花青素稳定性的影响 ,单位,mg/100g, PH 值降解率1d 2d 3d 4d 5d 6d PH3 68.46 61.89 57.16 56.71 56.20 55.42 19.05% PH5 64.44 63.91 55.42 54.24 50.84 49.45 23.26% PH7 58.55 18.38 7.69 6.22 5.31 2.88 95.08% PH9 40.78 7.53 5.41 3.92 3.21 1.72 95.78% PH11 37.01 3.92 3.54 2.98 2.91 0.63 98.29% 图11 不同PH值6d对蓝莓花青素稳定性的影响 4与讨论 通过试验结果可知,在自然储藏条件下,仓库的漫射光在6d内对蓝莓花青素的稳定性影响不显著,温度对蓝莓花青素的影响较大,温度在50?以下对蓝莓花青素的影响较小,但是当温度达到90?时,花青素在6小时以内快速降解68.91%,因此在蓝莓产业化加工的时候,不能采用高温处理,在筛选的9种抗氧化剂乳酸钠、亚硫酸氢钠、抗坏血酸、维生素E、山梨酸钾、BHA、特丁基对苯二酚和植酸中,亚硫酸钠具有最好的抗氧化能力,能有效防止蓝莓花青素的降解。其他抗氧化剂基本无效并且能促进降解,不同pH值对蓝莓果汁中的花青素稳定性影响较大,当pH值小于5时,蓝莓花青素相对稳定,当pH值大于7时,蓝莓花青素很不稳定,降解率大于95%。因此在蓝莓加工成品生产过程中,应当避免在中性和碱性环境中进行生产, 蓝莓花青素是一大类化合物,其显著特点是具有较好的抗氧化活性。然而蓝莓花青素成分复杂多变,其中的化合物的抗氧化活性也不尽相同,因此,在试验中无论采用何种手段,均不能完全避免花青素的降解。为此,建议在加工过程中可舍去部分抗氧化活性最强的花青素,保留其他具有较强抗氧化活性大部分花青素即可。 参考文献 [1] 胡雅馨,李 京,惠伯棣.蓝莓果实中主要营养及花青素成份的研究 ,J,.食品科学,2006,10( 27) : 600. 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