红花刺槐红色素稳定性的研究

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摘要：采用分光光度法研究了红花刺槐[Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.]红色素的稳定性和理化性质。结果表明，红花刺槐红色素属花色苷类，最大吸收波长为548 nm，溶于水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于石油醚、油脂等非极性溶剂；颜色在酸性条件下（pH8）呈绿色；耐光性、耐热性较好，蔗糖、抗坏血酸、苹果酸、柠檬酸等添加剂对其影响很小，苯甲酸钠、H2O2、Na2SO3对红色素有一定的破坏作用。金属离子Na+对红色素稳定性无影响，Mg2+、Zn2+、Al3+对其有增色效果，Cu2+、Fe2+对红色素影响较小，Fe3+可使红色素变为棕色。

关键词：红花刺槐[Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.]；红色素；理化特性；稳定性

中图分类号：S792.27；Q946.83 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）21-5299-04

Studies on Stability of Red Pigment from Flowers of Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.） Voss.

WANG Jin-ting，LI Qiu-feng

（Dongchang College of Liaocheng University，Liaocheng 252000，Shandong，China）

Abstract： Using the spectrophotometry determination， the stability and chemical and physical properties of red pigment were studied from flowers of Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.） Voss. The results showed that the red pigment was a kind of anthocyanin， and its maximum absorption wavelength was 548 nm. The red pigment can be dissolved in water， alcohol， acetone， ethyl acetate and other polar solvents freely， yet not dissoluble in petroleum ether， oil and other non-polar solvents. Its absorbance peak was changed under different pH values. It was red in acidic solutions（pH

Key words： Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.； red pigment； chemical and physical properties； stability

红花刺槐[Robinia pseudoacacia L. f. decaisneana（Carr.）Voss.]是刺槐的种间杂种（R. pseudoaeaeia × R. viseose） 安比刺槐（R. ambigua）的一个栽培变种，是近几年的引进树种，在我国南京、北京、大连、沈阳、上海、山东等地有栽培[1]。红花刺槐用于园林绿化，不仅具有吸附灰尘、净化空气、减弱噪音、改善环境的作用，而且其生长迅速、外形美观，是良好的速生观赏乔木[2，3]。红花刺槐鲜枝叶粗蛋白含量为21.08%，富含多种维生素、微量元素及氨基酸，无刺、适口性好，可以作为饲用树种广泛推广[4]。在山东地区5月开花，花色艳丽，色素含量较高。有关红花刺槐红色素的研究未见报道。笔者在前期响应面法优化红花刺槐红色素（red flower robinia pigments，RFRP）提取工艺[5]研究的基础上，首次对该色素的理化性质和稳定性进行了研究，为其开发应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

红花刺槐由聊城大学生命科学学院黄勇教授鉴定，2012年5—6月在聊城市区收集红花刺槐落花，风干、去杂、粉碎、过60目筛备用。

TU1800型紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）、722E型可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）、AR1140型电子天平（上海美国奥豪斯仪器有限公司）、MG08S-2B型连续微波处理器（南京汇研微波系统工程有限公司）、RE-52A型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）、PHS-3C型酸度计（上海雷磁仪器厂）、FD-1B-50型真空冷冻干燥机（北京博医康实验仪器有限公司）。

所用试剂均为分析纯，除特殊指出均用双蒸水配制。

1.2 方法

1.2.1 红花刺槐红色素的光谱吸收特征和溶解性 红花刺槐干花经前期处理后，以酸乙醇[0.1 mol/L HCl∶95%乙醇=1∶99（V∶V）]为溶剂，按室温（25 ℃左右）、料液比1∶30（g/mL）、微波功率500 W、时间40 s的条件，提取2次，合并滤液，旋蒸、浓缩、冷冻干燥至恒重，得到红色素粉末备用。

准确称取红色素0.100 g，用0.1 mol/L HCl溶解定容至100 mL，TU1800型紫外可见分光光度计在400～600 nm范围内扫描，确定最大吸收波长。分别取1.0 mL RFRP溶液，在室温条件下（20 ℃）分别用9.0 mL蒸馏水、95%乙醇、甲醇、丙酮、石油醚、乙醚、大豆油为溶剂稀释，放置12 h，观察其溶液的溶解性。

1.2.2 不同因素对红花刺槐红色素稳定性的影响

1）温度：取RFRP溶液10 mL，分别置于20、30、40、50、60、70 ℃恒温水浴锅中保温，在30 min和60 min后迅速冷却，以0.1% HCl作参比溶液，测定溶液A548 nm并计算色素相对保存率，保存率按如下公式计算：

色素相对保存率=■×100%

2）光照：取色素醇溶液10 mL装入具塞试管中，置于自然光下7 d，每天定时测定溶液A548 nm，观察其颜色变化。

3）pH：各取9.0 mL不同pH（1～12）的缓冲溶液，分别加入1.0 mL色素醇溶液，以相应pH值溶液为参比，1.0 h后测定混合溶液A548 nm并观察颜色变化。

4）苯甲酸钠、蔗糖和抗坏血酸：配制0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 g/100 mL苯甲酸钠，配制2、4、6、8、10 g/100 mL蔗糖和抗坏血酸溶液，以双蒸水为对照，分别和色素醇溶液等体积混合，以相应浓度的添加剂溶液为参比，60 min后测定混合溶液A548 nm并计算色素相对保存率。

5）氧化剂和还原剂：配制0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%H2O2和Na2SO3溶液，分别和色素醇溶液等体积混合，以相应溶液为参比，分别在0、30、60、90 min测定混合液体A548 nm并计算色素相对保存率。

6）有机酸：准确配制0.1 mol/L苹果酸和0.1 mol/L柠檬酸溶液，分别和色素醇溶液等体积混合，以相应有机酸溶液为参比，在0、1、2、3、4 h分别测定混合溶液A548 nm并计算色素相对保存率。

7）无机盐：准确配制0.50%和1.00%的NaCl、CuSO4、ZnSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3、MgSO4、Al2（SO4）3溶液，和色素醇溶液等体积混合，以相应盐溶液为参比，2.0 h后测定混合溶液A548 nm并观察试验现象。

2 结果与分析

2.1 红花刺槐红色素的光吸收特征和溶解性

对红花刺槐红色素溶液的光吸收特征和溶解性进行测定，在400～600 nm范围内，红花刺槐红色素溶液在548 nm处有吸收峰（图1），是典型的花色苷类色素[6]。红色素溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯，不溶于石油醚和大豆油。

2.2 光照和温度对红花刺槐红色素稳定性的影响

光照对红花刺槐红色素稳定性的影响结果如表1所示，红色素水溶液在室内自然光下颜色保持鲜红色，吸光度变化很小，第七天色素相对保存率仍高达84.63%，表明该色素对光照不敏感，具有较强的耐光性。图2结果表明，在20～70 ℃范围内，红色素溶液随着温度升高和加热时间的延长，颜色变化不明显，70 ℃保温60 min，色素相对保存率仍在90%以上，表明该色素对温度具有较好的稳定性。这与研究结果在较低pH、较低温度下花色苷的热稳定性较好是一致的[8]。

2.3 pH对红花刺槐红色素稳定性的影响

红花刺槐红色素醇溶液颜色随pH变化而变化（表2），在酸性条件下（pH8时呈绿色。花色苷随pH变化发生结构上的转换，在pH

2.4 苯甲酸钠、蔗糖和抗坏血酸对红花刺槐红色素稳定性的影响

如表3所示，防腐剂苯甲酸钠对红花刺槐红色素有一定影响，当苯甲酸钠溶液浓度超过0.5 g/100 mL，时更为明显，1.0 g/100 mL的苯甲酸钠使红色素的相对红保存率降为67.1%。不同浓度的蔗糖、抗坏血酸对红色素有护色作用，试验过程中溶液始终呈现鲜红色，说明蔗糖和抗坏血酸对红色素稳定性无明显影响。

2.5 氧化剂和还原剂对红花刺槐红色素稳定性的影响

如表4所示，H2O2和Na2SO3对红花刺槐红色素均有一定的破坏作用，随着溶液浓度的升高和时间的延长破坏作用更明显。浓度较低时，Na2SO3比H2O2对红色素的影响较大；浓度较高时，H2O2比Na2SO3对红色素的影响较大；H2O2和Na2SO3浓度为3.0%、处理90 min后，红色素相对保存率分别为62.40%和69.36%。氧化剂和还原剂对红色素影响较大，可能是加入H2O2后，H2O2进攻花色苷的C2位，使花色苷开环生成查尔酮，从而进一步降解为无色的酯和香豆酸衍生物[9]；对于Na2SO3，可能是其亚硫酸氢根作用于花色苷C4位生成了无色复合物[10]。

2.6 有机酸对红花刺槐红色素稳定性的影响

如图3所示，使用0.1 mol/L苹果酸和0.1 mol/L柠檬酸处理红花刺槐红色素，其吸光度随时间变化不大，说明这两种有机酸对红花刺槐红色素有护色作用，无不良影响，该红色素可以和这两种有机酸混合使用。

2.7 常见无机盐对红花刺槐红色素稳定性的影响

供试的7种金属离子对红花刺槐红色素稳定性的影响结果如表5所示：Na+对红色素无影响，Mg2+、Zn2+、Al3+有增色效果。加入Fe2+、Cu2+盐后红色素溶液由浅红色变为浅黄色，随着溶液浓度加大透明度降低，说明Fe2+、Cu2+对红色素也有一定的影响；加入Fe3+盐后红色素溶液迅速变浑浊，呈棕色，说明Fe3+对色素的稳定性影响很大。

3 结论

红花刺槐花红色素溶液在548 nm处有最大吸收峰。色素溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯，不溶于石油醚和大豆油。红色素溶液颜色在酸性条件下（pH8）呈绿色。该红色素耐光性、耐热性较好，蔗糖、抗坏血酸、苹果酸、柠檬酸等添加剂对其稳定性影响较小，苯甲酸钠、H2O2、Na2SO3对红色素具有一定的破坏作用。金属离子Na+、Mg2+、Zn2+、Al3+对红色素稳定性无影响，Cu2+、Fe2+和Fe3+可使色素溶液变色，尤其是Fe3+影响最为明显，因此在使用和贮藏过程中应避免与Fe3+接触或共存。

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