植物源花青素穩(wěn)定性和抗氧化活性研究分析 生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)

摘要所謂花青素，指的是在植物組織里存在的水溶性色彩。從界定范疇來(lái)說(shuō)，花青素應(yīng)該被納入類(lèi)黃酮化合物領(lǐng)域。其本身無(wú)毒、使用安全，有突出的保健功效，尤其是抗氧化表現(xiàn)，近年來(lái)受到專(zhuān)家學(xué)者等的廣泛關(guān)注?；ㄇ嗨鼐邆涞母呖寡趸钚裕粌H可以有效的滿(mǎn)足人類(lèi)延緩衰老需求，同時(shí)在自由基清除以及抗腫瘤等方面也有突出的作用發(fā)揮。所以無(wú)論是從醫(yī)療、化妝品研發(fā)以及食品加工等產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，花青素的應(yīng)用前景十分看好。而且在研究的過(guò)程中，為更好的實(shí)現(xiàn)花青素的有效開(kāi)發(fā)，本研究以藍(lán)莓提取物為植物源原料，對(duì)花青素的含量、穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。以自由基清除率的大小作為體外抗氧化能力強(qiáng)弱的評(píng)價(jià)指標(biāo)，驗(yàn)證比較了藍(lán)莓花青素的抗氧化能力。本研究主要成果如下：（1）通過(guò)紫外可見(jiàn)光分光光度法確定藍(lán)莓提取物樣品的檢測(cè)波長(zhǎng)為520nm，運(yùn)用pH試差法測(cè)定本實(shí)驗(yàn)樣品中的花青素含量為2.188mg/g。（2）藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性受室外日光影響較大10天后溶液顏色已消退至無(wú)色，花青素保存率只有12.65%。避光和室內(nèi)自然光條件下溶液的吸光度值下降程度較小，顏色消退速率較慢，10天后花青素保存率仍超過(guò)60%。藍(lán)莓花青素在低于60℃的環(huán)境中穩(wěn)定性較好，60℃下水浴放置2h其花青素保留率可達(dá)93.8％，但高溫環(huán)境下花青素保存率迅速下降，100℃時(shí)其保存率只有29.5％。花青素酸堿穩(wěn)定性受pH影響較大，溶液pH從1到10變化時(shí)，溶液顏色變化過(guò)程為：紅色—紫紅色—淺紫色—淺綠色—綠色—藍(lán)綠色。苯甲酸鈉對(duì)藍(lán)莓花青素穩(wěn)定性影響較小，抗壞血酸、亞硫酸氫鈉能增強(qiáng)藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性，且提高的效果與濃度有關(guān)。檸檬酸對(duì)藍(lán)莓花青素具有穩(wěn)定的增色作用。金屬離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+對(duì)花青素的穩(wěn)定性的影響相對(duì)較小，金屬離子Fe3+和Cu2+使得花青素溶液的顏色發(fā)生明顯改變，對(duì)花青素的穩(wěn)定性有顯著的影響。（3）在試驗(yàn)操作上，使用的是三類(lèi)氧化模型，分別是羥基以及DPPH自由基兩個(gè)模型，以及DPPH自由基模型等。在研究過(guò)程中，使用抗壞血酸、α-生育酚、丁基羥基茴香醚（BHA）作為對(duì)照，通過(guò)比較它們對(duì)自由基的清除率表現(xiàn)，進(jìn)而證實(shí)了在藍(lán)莓中提取的花青素有突出的抗氧化表現(xiàn)。基于模型分析，在采用超氧陰離子以及羥基自由基模型進(jìn)行分析上，可知無(wú)論是花青素還是抗壞血酸，都有較為出色的自由基清除效果。在使用DPPH自由基模型分析時(shí)，通過(guò)研究，可知藍(lán)莓花青素、抗壞血酸、α-生育酚、BHA對(duì)DPPH自由基IC50值分別為12.693ug/ml、15.478ug/ml、28.461ug/ml、79.469ug/ml，即對(duì)羥基自由基的清除能力的大小順序?yàn)椋核{(lán)莓花青素﹥抗壞血酸﹥BHA﹥?chǔ)烈簧?。關(guān)鍵詞：植物源花青素穩(wěn)定性抗氧化活性

Abstract Anthocyaninisakindofwater-solublepigmentwhichiswidelypresentinplanttissue,andbelongstotheflavonoidcompound.Becauseofitssafety,non-toxicandanti-oxidationandotherhealth-careeffects,ithasbeenwidelyconcernedbyexpertsandscholarsinrecentyears.Anthocyaninhashighantioxidantactivity,andhasanimportantroleindelayingaging,scavengingfreeradicals,andresistingtumor,andhasgreatapplicationprospectinthefieldsofmedicine,cosmetics,foodprocessingandthelike.Inordertodevelopplantsourceanthocyanin,thecontentandstabilityofanthocyaninwerestudiedbyusingblueberryextractastherawmaterialofplant.Theanti-oxidationabilityofblueberryanthocyaninwascomparedwiththevalueoffreeradicalclearanceastheevaluationindexoftheanti-oxidationabilityinvitro.Themainresultsofthisstudyareasfollows:(1)thedetectionwavelengthoftheblueberryextractsampleisdeterminedtobe520nmbytheultravioletvisiblelightspectrophotometry,andthecontentoftheanthocyanininthetestsampleis2.188mg/gbyusingthepHtestmethod.(2)Thestabilityoftheblueberryanthocyaninisaffectedbytheoutdoorsunlightfor10days,thecolorofthesolutionisresolvedtobecolorless,andtheretentionrateoftheanthocyaninisonly12.65%.Undertheconditionoflightandindoornaturallight,thedecreaseoftheabsorbanceofthesolutionissmall,thecolorfadingrateisslow,andthepreservationrateoftheanthocyaninisstillmorethan60%after10days.Thestabilityofanthocyaninintheenvironmentwaslowerthan60℃.Theretentionrateofanthocyaninwas93.8%inwaterbathat60℃,butthepreservationrateofanthocyanininhigh-temperatureenvironmentwasdecreasedrapidly,andthepreservationratewasonly29.5%at100℃.Thestabilityoftheacid-baseoftheanthocyaninisaffectedbythepH,andwhenthepHofthesolutionchangesfrom1to10,thecolorchangeprocessofthesolutionisasfollows:red,purplish-red,light-purple,light-green,greenandblue-green.Theeffectofsodiumbenzoateonthestabilityoftheblueberryanthocyaninissmall,andtheascorbicacidandthesodiumbisulfitecanenhancethestabilityoftheblueberryanthocyanin,andtheeffectisrelatedtotheconcentration.Thecitricacidhasastablecolor-increasingeffectontheblueberryanthocyanin.TheeffectofmetalionNa+,K+,Ca2+andMg2+onthestabilityofanthocyaninwasrelativelysmall,andthemetalionsFe3+andCu2+makethecolorofanthocyaninsolutionobviouslychange,andhasasignificanteffectonthestabilityofanthocyanin.(3)Threeanti-oxidationmodelsofthesuperoxideanionsystem,thehydroxylradicalsystemandtheDPPHfreeradicalsystemwereusedinthistest.Theantioxidantcapacityoftheblueberryanthocyaninisfurtherdefinedbycomparingtheirclearancetothefreeradicals.Inthesuperoxideanionandhydroxylradicalsystem,thescavengingabilityoftheanthocyaninandtheascorbicacidtothefreeradicalsisobviouslyhigherthanthatofthe1-tocopherolandtheBHA.IntheDPPHradicalsystem,theIC50valuesofblueberryanthocyanin,ascorbicacid,l-tocopherolandBHAontheDPPHradicalwere12.693ug/ml,15.478ug/ml,28.461ug/mland79.469ug/mlrespectively.Keywords:plantsource;anthocyanidin;stability;antioxidantactivity目錄摘要 .5，主要是就花青素、抗壞血酸、α-生育酚以及丁基羥基茴香醚在自由基清除方面的效果表現(xiàn)做出了分析和論述，基于試驗(yàn)可知，四種物質(zhì)均可以完成自由基清除，其中花青素和抗壞血酸清除DPPH·自由基效果要比α-生育酚、丁基羥基茴香醚更突出，優(yōu)勢(shì)十分明顯。其中在自由基清除上，丁基羥基茴香醚效果最不理想?；赟PSSStatisticsV22.0對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行研究，進(jìn)而能夠獲取藍(lán)莓花青素、抗壞血酸、α一生育酚、丁基羥基茴香醚對(duì)DPPH·自由基的清除率達(dá)到50%時(shí)的IC50值分別為12.693ug/ml、15.478ug/ml、28.461ug/ml、79.469ug/ml。濃度大于50ug/ml時(shí)，花青素和抗壞血酸的幾乎可以完全清除DPPH自由基，總體差異不明顯。小結(jié)在這部分的試驗(yàn)分析上，使用的是三類(lèi)氧化模型，分別是羥基以及DPPH自由基兩個(gè)模型，以及DPPH自由基模型等，鑒定了藍(lán)莓花青素具有強(qiáng)大的抗氧化活性，并對(duì)比了藍(lán)莓花青素、抗壞血酸、α-生育酚、丁基羥基茴香醚在各體系中的抗氧化能力大小。藍(lán)莓花青素在3個(gè)不同抗氧化體系中都表現(xiàn)出清除能力，藍(lán)莓花青素濃度越大，抗氧化活性越強(qiáng)。在清除超氧陰離子的體系中，花青素與抗壞血酸對(duì)O2-·的清除能力明顯高于丁基羥基茴香醚。濃度較低時(shí)，抗壞血酸的清除表現(xiàn)要比藍(lán)莓花青素略微出色。但是在濃度是400ug/ml情況下，此時(shí)藍(lán)莓花青素的自由基清除表現(xiàn)更為出色。對(duì)于羥基自由基而言，藍(lán)莓花青素、抗壞血酸在自由基清除方面的效果要顯著高于丁基羥基茴香醚與α-生育酚。基于自由基清除的能力從高到低進(jìn)行排序，應(yīng)該是：藍(lán)莓花青素﹥抗壞血酸﹥丁基羥基茴香醚﹥?chǔ)?生育酚。在清除DPPH自由基的體系中，藍(lán)莓花青素和抗壞血酸仍體現(xiàn)出較高的羥基自由基的清除能力。

結(jié)論與展望結(jié)論近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)花青素類(lèi)安全性高，擁有多種生理活性的天然產(chǎn)物及其衍生產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。本文以藍(lán)莓提取物為研究對(duì)象對(duì)其中花青素含量情況做出了研究，同時(shí)海分析了花青素的穩(wěn)定性表現(xiàn)，并就藍(lán)莓提取物抗氧化作用進(jìn)行了探討，得出以下主要結(jié)論：（1）本研究通過(guò)紫外可見(jiàn)光分光光度法在450~600nm的可見(jiàn)光條件下測(cè)定藍(lán)莓花青素的最大吸收波長(zhǎng)為520nm，由此確定了針對(duì)本實(shí)驗(yàn)中藍(lán)莓提取物樣品的檢測(cè)波長(zhǎng)為520nm。（2）本研究使用T6型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)對(duì)藍(lán)莓提取物進(jìn)行定量分析，采用pH試差法測(cè)得本試驗(yàn)樣品中所含的花青素含量為2.188mg/g。（3）光照對(duì)藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性存在一定影響。室外日光條件下，花青素溶液的吸光度值下降趨勢(shì)明顯，10天后溶液顏色已消退至無(wú)色，花青素保存率只有12.65%。避光和室內(nèi)自然光條件下溶液的吸光度值下降程度較小，顏色消退速率較慢，10天后的花青素保存率分別為79.34%和63.28%。因此花青素產(chǎn)品最好在避光條件下運(yùn)輸儲(chǔ)存。（4）本實(shí)驗(yàn)探討了40℃~100℃范圍內(nèi)溫度對(duì)藍(lán)莓花青素的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)花青素溶液在40℃~60℃范圍內(nèi)保存率較高，40℃以下放置2h藍(lán)莓花青素的保存率可達(dá)97.11％，60℃下放置2h其保存率可達(dá)93.8％，80℃時(shí)其保存率為48.5％，100℃時(shí)其保存率只有29.5％。所以花青素溶液要避免高溫環(huán)境。（5）本實(shí)驗(yàn)探討了pH1－10范疇里其對(duì)藍(lán)莓花青素穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)。在pH值不斷增加的情況下，此時(shí)溶液的吸光度越來(lái)越小，同時(shí)溶液的色彩也越來(lái)越深。PH=7的情況下，此時(shí)有最小吸光度出現(xiàn)，而后在pH值不斷增加的情況，吸光度隨之增加。PH=10的情況下，吸光度的增大頻率較大，溶液的色彩也有明顯的加深，此時(shí)花青素極為不穩(wěn)定。在PH值不斷增加的情況下，溶液顏色變化為：紅色—紫紅色—淺紫色—淺綠色—綠色—藍(lán)綠色。（6）抗壞血酸、苯甲酸鈉、亞硫酸氫鈉、檸檬酸4種不同食品添加劑對(duì)花青素的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都存在一定的影響。苯甲酸鈉對(duì)待測(cè)藍(lán)莓花青素總體穩(wěn)定性影響不顯著，抗壞血酸、亞硫酸氫鈉能夠促使花青素有更突出穩(wěn)定性，而且其溶液濃度越高，對(duì)花青素穩(wěn)定性的提升影響越明顯。檸檬酸對(duì)藍(lán)莓花青素具有穩(wěn)定的增色作用。所以在食品工業(yè)中要注意添加劑的使用量以確?；ㄇ嗨氐淖畲罄寐省＃?）金屬離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+對(duì)藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性的影響相對(duì)較小，添加后花青素溶液顏色變化不明顯。而Fe3+、Cu2+等則會(huì)破壞花青素穩(wěn)定性，導(dǎo)致溶液顏色發(fā)生改變，由紫紅色變?yōu)楹谧仙蜃仙?，?duì)藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性具有顯著的影響。（8）在試驗(yàn)操作上，使用的是三類(lèi)氧化模型，分別是羥基以及DPPH自由基兩個(gè)模型，以及DPPH自由基模型等，證實(shí)了在藍(lán)莓中提取的花青素有突出的抗氧化表現(xiàn)。以抗壞血酸、α-生育酚、丁基羥基茴香醚（丁基羥基茴香醚）作為對(duì)照，通過(guò)比較它們對(duì)自由基的清除率進(jìn)一步明確了藍(lán)莓花青素的抗氧化能力。在超氧陰離子和羥基自由基體系中花青素和抗壞血酸對(duì)自由基的清除能力都明顯高于α-生育酚和丁基羥基茴香醚。在DPPH自由基體系中藍(lán)莓花青素、抗壞血酸、α-生育酚、丁基羥基茴香醚對(duì)DPPH自由基的IC50值分別為12.693ug/ml、15.478ug/ml、28.461ug/ml、79.469ug/ml。展望近年來(lái)，隨著生活水平的不斷提高，人們?cè)絹?lái)越注重天然產(chǎn)物的功效價(jià)值和保健作用。花青素作為天然產(chǎn)物的典型代表，近幾年的市場(chǎng)需求也不斷增加。我國(guó)植物資源豐富，種類(lèi)繁多，但天然色素提取成本較高且提取率低于人們期望，未來(lái)可大力開(kāi)發(fā)所需花青素含量較高的、具有高適應(yīng)性和強(qiáng)繁殖力的植物種類(lèi)以解決優(yōu)良色素資源開(kāi)發(fā)不合理的狀況。同時(shí)，合理利用現(xiàn)代化的生物技術(shù)，對(duì)花青素含量較高的植物進(jìn)行種植栽培，研發(fā)多樣的花青素系列產(chǎn)品。

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