紫甘薯花青素提取物抗氧化能力的稳定性

·1268·现代生物医学进展www.biomed.net.cn Progress in Modern Biomedicine 2009Vol.9No.7

紫甘薯花青素提取物抗氧化能力的稳定性*

贺炜王征△

（湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙410128）

摘要目的:比较不同因素对花青素总抗氧化能力的影响。方法:本文采用铁离子还原法测定了两种紫红薯花青素经光照、温度、防腐剂、金属离子和杀菌工艺处理后的总抗氧化能力的变化。结果:两个品种(紫A4和京薯6) 花青素提取物的总抗氧化能力随光照和加热时间延长而下降，温度越高，下降速度越快。防腐剂苯甲酸钠对两种花青素提取物总抗氧化能力的影响不明显。四种金属Mg 2+、Ca 2+、Zn 2+离子（K +、）和四种杀菌工艺（巴氏灭菌、煮沸灭菌、高温短时灭菌、高压蒸汽灭菌）对其总抗氧化能力有不同程度的影响。其中Zn 2+显著降低其总抗氧化能力，其它金属离子使其总抗氧化能力稍有增加。高温短时灭菌的影响最小，高压蒸汽灭菌的影响最大。结论:花青素抗氧化能力的稳定性受到光照、温度、金属离子和杀菌工艺等因素的影响。关键词：紫红薯；花青素；总抗氧化能力；稳定性

中图分类号：Q946.83文献标识码：A 文章编号：1673-6273（2009）07-1268-04

Antioxidant Stability of Anthocyanin Extracts from Sweet Potato *

HE Wei, WANG Zheng △

(Collegeof Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha, 410128, China)

ABSTRACT Objective:To study the effects of different factors on the stability of total antioxidant capacities (TAC)of anthocyanin from sweet potatoes. Method:The TACs of anthocyanin from two sweet potatoes (ZiA4and Jinshu6) were analyzed by ferric reducing method before and after treatments of light, temperature, antiseptic, metal ions and sterilizing process. Results:The TACs of anthocyanin extracts from the two potatoes had the photosensitive and thermo-sensitive characteristics and decreased with the extension of illuminating and heating time. The higher the temperature, the more deeply TAC decreased. There were no significant effects of preservative sodium ben-zoate on the TAC stability of the two anthocyanin extracts, while there were different effects of four metal ions of K +, Mg 2+, Ca 2+and Zn 2+on the TAC stability. The TAC stability of these two anthocyanin extracts decreased dramatically by Zn2+and increased slightly by other metal ions. There were different effects of four sterilizing processes of pasteurization, boiling sterilization, high temperature short time sterilization and autoclave sterilization on the TAC stability of these two anthocyanin extracts, in which the effect of high temperature short time treatment was the least, while that of the autoclave sterilization was the highest. Conclusions:The TAC stability of these two anthocyanin extracts were affected by light, temperature, metal ions and sterilizing processes.

Key words:Sweet potato; Anthocyanin; TAC; Stability Chinese Library Classification:Q946.83Document code:AArticle ID:1673-6273(2009)07-1268-04

氧化性较强，开发应用前景广阔[2-4]。所以，提取出紫甘薯内花青素并对稳定性和抗氧化性进行研究对我国天然色素的开发和利用具有重要意义。目前关于紫红薯花青素的提取、稳定性和抗氧化性研究已有报道[5-7]，但是关于其抗氧化稳定性的研究还本文通过研究不同因素对花青素抗氧化性的稳定性未见报道。

的影响，为花青素在医药及开发保健功能食品的实际生产上提供理论依据。

前言

紫甘薯(Ipomoesbatatas L.) 因其富含天然花青素，具有色彩大量研究表明：花青素具有很强的鲜艳，生理活性突出等特点。抗氧化作用，可以清除体内的自由基；降低氧化酶的活性；抗变异、抗肿瘤、抗过敏、保护胃粘膜等多种功能，因此一直以来倍系类黄受人们关注。紫甘薯所含的花色素属于花青甘类色素，酮类化合物，以C6-C3-C6为基本骨架[1]。针对于花青素的强氧化剂特性，大量的流行病学研究证明食物中的花青素对人类许多疾病有预防和治疗作用。现已开发成功的花青素有葡萄皮、紫玉米、紫甘蓝色素等，然而这些植物的花青素遇光、热时的稳定性不够理想，而其它紫色素含量较高的植物因原料限制而无法进行商业开发利用。与这些天然色素相比，甘薯花青素具有原料来源方便、廉价、低成本、无污染等特点，且稳定性好，抗光

*基金项目：湖南省教育厅青年基金（07B035）资助课题作者简介：贺炜（1983-），男，湖南湘潭人，硕士研究生。△通讯作者：贺炜（1983-），男，湖南湘潭人，硕士研究生。2008-12-18接受日期：2009-01-10) （收稿日期：

1材料与方法

1.1材料与试剂

紫甘薯品种：紫A4为徐州农科院提供，京薯6为湖南农业大学甘薯研究基地提供。Fe 3+-三吡啶三吖嗪(fer-ric-tripyridyltriazine ，Fe 3+-TPTZ) ，矢车菊色素对照品购自Sigma 公司。甲醇和乙腈为色谱纯进口分装，其它试剂均为国产分析纯。1.2方法

1.2.1花青素的制备将新鲜紫甘薯切片，置于真空冷冻干燥机内干燥，干燥后用高速万能粉碎机粉碎。分别称取两种紫甘薯

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粉末，加入10%醋酸重蒸水溶液，置于40℃水浴浸提1h ，离再用心取上清液，调ph 值至2.5。用AB-8大孔树脂对其吸附，70%的乙醇溶液洗脱大孔树脂，收集洗脱液。将洗脱液用旋转真空冷冻干燥，备用。得到的紫A4和蒸发仪在40℃浓缩后，

京薯6两种花青素提取物均成红色粉末状。

1.2.2花青素定量分析采用高效液相色谱法测定花青素含量[9]，5μm 色谱柱为江苏汉邦Lichrospher5-C 18柱（150mm ×4.6mm ，），流动相A 为100%的色谱乙腈，流动相B 为10%醋酸重蒸馏水溶液（V/V），在30min 内流动相B 从90%线性减少到80%；体积流量为0.3mL/min；检测波长530nm ；柱温35℃；进样20μL 。以矢车菊色素为对照品，得回归方程为Y =80.635量：

R 2=0.9998。X +186.6，

1.2.3总抗氧化能力(totalantioxidant capacity ，TAC) 的测定采FRAP) 测花用铁离子还原法[9](ferricreducing ability of plasma ，

青素提取物的TAC ，具体方法为：取适量花青素提取物，加入3ml TPTZ 工作液(由0.3mo1.L -1醋酸盐缓冲液，10mmo1. L-1TPTZ 溶液，20mmo1.L-1FeCl3溶液以10：1：1的比例混合593nm 测定吸光度，以1.0而成) ，混匀后37℃反应5min ，

mmo1.L -1FeSO4为标准，花青素提取物抗氧化活性以达到同样吸光度所需的FeSO 4的毫摩尔数表示，单位为mmo1.L -1。1.2.4光照对花青素提取物TAC 的影响用蒸馏水配置浓度为100μg.ml 、pH 2.5的两种花青素溶液，分别测定自然光照和避

-1

表1两种花青素含量和TAC 值Table 1Anthocyanin contents and TAC

品种Kinds 紫A4(ZiA4)京薯6(Jinshu6)Note:*indicate P＜0.05

花青素含量Anthocyanin

contents Mg/g52.44±0.23*39.46±0.31*

总抗氧化能力TAC

mmol/L1.615±0.03*1.168±0.013*

图1紫A4花青素的HPLC 色谱图Fig.1PLC of anthocyanin from

ZiA4

7、14、21、28、35、42、49d 的TAC 值，光条件下的0、重复3次。1.2.5温度对花青素提取物TAC 的影响

用蒸馏水配置浓度

pH 2.5的两种花青素溶液，50、60、为100μg.ml-1、分别在40、70、80和90℃下水浴。40、50和60℃下分别间隔0、16、32、48、64、80和96h 取样测定TAC 值，70、80和90℃下分别间隔0、2、4、6、8、10和12h 取样测定TAC 值，分别重复3次。1.2.6防腐剂对花青素提取物TAC 的影响用蒸馏水配置不pH2.5的两种花青素溶同浓度苯甲酸钠，浓度为100μg.ml-1、液，测定TAC 值，重复3次。

1.2.7金属离子对花青素提取物TAC 的影响用蒸馏水配置Mg 2+、Ca 2+、Zn 2+金属离子浓度，pH 不同K +、浓度为100μg.ml -1、2.5的两种花青素溶液，测定TAC 值，重复3次。

1.2.8杀菌工艺对花青素提取物TAC 的影响模拟软饮料体pH2.5，1系用蒸馏水配置浓度为100μg.ml -1，糖酸比为20：（葡萄糖4%，柠檬酸0.2%）的两种花青素提取物饮料分别进行63℃、30min 巴氏灭菌；100℃、10min 煮沸灭菌；110℃、1min 121℃、0.1MPa 、20min 高压蒸汽灭菌。然后测高温短时杀菌；

重复3次。定TAC 值及花青素含量，1.3数据分析

采用SPSS 16.0统计软件对实验结果数据进行显著性分析。p ＜0.05，认为存在统计学差异。

2.2光照对花青素TAC 值的影响

由图3可知，两种花青素的TAC 值在自然光和避光条件下都有不同程度的下降。但是下降的幅度不大，保存一个月后两种花青素的TAC 值的保存率都有80%以上。表明紫甘薯花青素抗氧化性的光稳定性较好。光照49天（7周）后，紫A4在光照和避光处理后的TAC 保存率分别为77.83%和72.60%，京薯6在光照和避光处理后的TAC 保存率分别为80.87%和80.73%。避光条件下TAC 的降幅相比于光照条件小要小，其中光照条件下京薯6的降幅最大。紫A4花青素处理后样品与未经过处理的紫A4样品比较都存在统计学差异（p ＜0.05）。京薯6花青素除了避光处理下7d 的样品与未经处理的京薯6样品比较不存在统计学差异（p>0.05），其它样品均具有统计学差异（p ＜0.5）。

图2京薯6花青素的HPLC 色谱图Fig.2HPLC of anthocyanin from Jinshu 6

2结果与分析

2.1花青素含量及其TAC 值

由表1可知，两种花青素含量间存在统计学差异，两个品种的花青素的TAC 值间也存在统计学差异。花青素总抗氧化能力与其含量呈相关性。图1和图2分别为紫A4和京薯6花青素的HPLC 色谱图。

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2.3温度对花青素TAC 值的影响

TAC 值由图4可知，两种花青素TAC 值随时间的加长，有不同程度的下降，而且温度越高，下降速度越快。在相对低的，花青素的TAC 值较为稳定，在40℃下保存温度下（＜60℃）80h 后，紫A4花青素的TAC 保存率仍有80%以上，京薯6花青素的TAC 保存率也有70%以上。在60℃下保存16h 后，紫A4花青素和京薯6花青素的TAC 保存率分别为94.12％和87.41％。然而在高温下（＞60℃），花青素的TAC 值下降得很快，在70℃下保存12h 后，紫A4花青素和京薯6花青素的TAC 保存率分别为80.62％和67.98％。在90℃下保存12h 后，紫A4花青素的TAC 保存率只有54.37%，京薯6花青素

图3光照对花青素TAC 值的影响

Fig.3Effect of illumination on TAC of

anthocyanin

的TAC 保存率仅有42.12%。处理后样品与未处理的对照样品比较都存在统计学差异（p ＜0.05）。

图4温度对花青素TAC 值的影响Fig.4Effect of temperature on TAC of

anthocyanin

2.4防腐剂对花青素TAC 值的影响

防腐剂苯甲酸钠对花青素TAC 值的影响见图5，从图可随着苯甲酸钠知，苯甲酸钠对两种花青素TAC 值几乎无影响，浓度的增加，花青素的TAC 值基本没有变化。表明两种花青素对防腐剂苯甲酸钠稳定性较好。

2.5金属离子对花青素TAC 值的影响

金属离子对紫A4和京薯6花青素TAC 值的影响分别见图6和图7。由图可知，不同浓度的金属离子对花青素的TAC Mg 2+和Ca 2+使紫A4和京薯6值产生了不同程度的影响。K +、

花青素TAC 值随离子浓度的增加而增大，其中的影响程度为K +>Ca 2+>Mg 2+。Zn 2+使紫A4和京薯6花青素TAC 值随离子浓度的增加而显著下降。各个样品与未处理的对照样品比较都存在统计学差异（p ＜0.05）。

图5苯甲酸钠对花青素TAC 值的影响Fig.5Effect of benzoate on TAC of anthocyanin

图6金属离子对紫A4花青素TAC 值的影响Fig.6Effect of mental ions on TAC of Zi A4anthocyanin

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主要以花色甙(anthocyanin)形式存在，而且多数是酰基化花色两个品种的紫甘薯花青素在组成和甙[11]。从图1和图2可知，

含量上都存在差异，这也就导致了它们的总抗氧化能力上有较大的差异。

本实验在模拟软饮料体系时加入葡萄糖4%和柠檬酸0.2%，两个品种的花青素TAC 值有很大程度降低。这可能是在低浓度糖溶液中，糖自身降解及降解产物会加速花色苷的降其中的物质以及各杀解。因模拟的饮料体系是一个复杂体系，

菌工艺参数对花色苷的影响也比较复杂。在食品加工领域，有的学者曾提出在100℃加热低于12min ，花色苷的损失可忽略

图7金属离子对京薯6花青素TAC 值的影响Fig.7Effect of mental ions on TAC of Jingshu 6

anthocyanin

只有高温短时灭不计[12]。本试验结果表明在四种灭菌工艺中，

菌对两种花青素TAC 值的影响不存在统计学差异，所以今后大规模生产中提倡采用高温瞬时灭菌。

2.6杀菌工艺对花青素TAC 值的影响

杀菌工艺对两种花青素TAC 值的影响见图8。由图可知，四种杀菌工艺对两种花青素TAC 值有不同程度的影响，杀菌其中高温短时灭菌影响最小，高后花青素TAC 值都有所下降。

压蒸汽灭菌和巴氏灭菌对花青素TAC 值影响很大。对于紫A4而言，高温短时灭菌与对照组之间不存在统计学差异，而巴氏灭菌、煮沸灭菌和高压蒸汽灭菌与没有杀菌的对照组相比存在统计学差异（p ＜0.05）。对于京薯6而言，高温短时灭菌和煮沸灭菌与对照组之间不存在统计学差异，而巴氏灭菌和高压蒸汽灭菌与没有杀菌的对照组相比存在统计学差异（p ＜0.05）。

4结论

两个品种的花青素TAC 值都受到光照、温度、金属离子和杀菌工艺不同程度的影响，在今后的大规模生产加工利用过程中，应尽量避免这些因素对花青素造成的较大影响，保证其长时间内具有较高的抗氧化能力。

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图8杀菌工艺对花青素TAC 值的影响

Fig.8Effect of sterilization processes on TAC of anthocyanin

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3讨论

大量研究表明紫甘薯花青素具有很好的光热稳定性。花青素含量与其抗氧化性存在着相关性，花青素含量越高其抗氧化性也越高。花青素结构的变化会导致花青素降解含量降低，从而导致花青素抗氧化能力的降低。在经过光热处理后其抗氧化只是能力虽然有不同程度的下降，但仍具有较好的抗氧化能力。在高温下，其抗氧化能力下降速度比较快。这可能是由于高温加热使花色苷向着查尔酮式结构移动[10]，使得花青素含量降低。

现已知天然花青素有20多种，常见有6种即矢车菊色素(Cy,Cyanidin)、天竺葵色素(Pg,Pelargonidin) 、飞燕草色素(Dp,Delphinidin) 、芍药色素(Pn,Peonidin) 、牵牛色素(Pt,Petunnidin) 和锦葵色素(Mv,Malvidin) 。自然状态下游离的花青素极少见，