复绿海带中叶绿素稳定性研究.pdf

研究与探讨 Vol.33,No.01,2012 2012年第1期 海带素有 “海上之蔬” 、“ 含碘冠军” 的美誉， 是 一种保健、 长寿的食品1。它隶属褐藻门、 褐子纲、 海 带目、 海带科， 植物体由多细胞构成， 细胞中有核和 多数粒状的色素体， 色素体中含有各种色素。 海带色 素大致可分为两部分： 叶绿素和类胡萝卜素。其中， 叶绿素是决定绿色蔬菜色泽的主要因素2。 海带产品 呈现出的鲜嫩草绿色在贮存过程中， 容易受到光照， 酶， 酸， 温度等影响而导致叶绿素发生脱植醇、 脱镁 反应， 从而呈黄褐色， 这影响到顾客对海带产品的购 买欲。 为维持海带的鲜嫩绿色， 通常用锌离子取代镁 离子生成相应的叶绿素锌离子络合物而恢复绿色3， 因此研究该复绿海带并采取一定的防护措施提高复 绿海带产品叶绿素的稳定性非常有必要。本论文以 复绿海带为材料，通过研究叶绿素在不同条件下的 稳定性变化情况， 为海带制品的保藏提供理论参考。 1材料与方法 1.1材料与仪器 干海带购自华南理工大学后勤集团； 95丙 酮、 HCl溶液、 醋酸锌、 氢氧化钠、 硫酸镁、 氯化钙、 氯 化铝、 硫酸亚铁、 三氯化铁、 氯化钾、 硫酸铜、 TBHQ、 BHT、 VC、 VE、 蔗糖、 食盐、 葡萄糖、 EDTA、 双乙酸钠均 为分析纯。 NJ96-IIN超声波细胞粉碎仪上海继锦化学科 技有限公司； 752型紫外可见分光光度计上海现科 分光仪器有限公司。 1.2实验方法 1.2.1原料预处理用水清洗掉海带上的泥砂和盐 分， 将海带在水中充分浸泡 （0.5h ） 后， 通过前期的预 实验比较， 将海带在1.0mmol/L的Zn （Ac ）2溶液中浸泡 5min，得出复绿海带。将复绿海带沥干加入95丙 酮， 并采用超声波细胞粉碎仪超声10min抽提， 弃去 初提液。再加入适量丙酮提取， 收集提取液。取相同 量并定容于50mL棕色容量瓶中。 1.2.2光线对海带叶绿素提取液的作用避光处理 组A储于棕色容量瓶中； 室内自然光组B储于无色透 明瓶中， 置于室内桌面上； 自然光直射组C储于无色 透明容量瓶中， 置于朝北的窗台上； 紫外光辐射组D 储于无色透明容量瓶中， 置于紫外光灯下。 每隔一定 时间测定660nm4波长下的吸光值， 吸光值的变化反 映叶绿素锌含量的变化。 1.2.3温度对海带叶绿素提取液的作用不同温度 处理组密封后分别置于0、 20、 40、 60、 80温度条件 下， 每隔一定时间测定660nm波长下的吸光值， 吸光 值的变化反映叶绿素锌含量的变化。 1.2.4pH对海带叶绿素提取液的作用用HCl和 NaOH调配不同pH处理组 （2、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 12 ） 密 复绿海带中叶绿素稳定性研究 潘柯伊，芮汉明*，张立彦 （华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640） 摘要：研究了光照、温度、pH、金属离子、抗氧化剂、常用食品添加剂及络合剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响情 况。 结果表明：日光、高温、酸、碱、Fe3+和Cu2+对海带叶绿素的稳定性具有显著性破坏作用，蔗糖、食盐和葡萄糖对叶绿 素稳定性影响不显著，而抗氧化剂及络合剂对叶绿素的稳定性具有保护作用。 关键词：复绿海带，叶绿素，稳定性 Study on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria PAN Ke-yi，RUI Han-ming*，ZHANG Li-yan （College of Light Industry and Food Science， South China University of Technology， Guangzhou 510640， China ） Abstract： The effect of sunlight，temperature，pH，metal ions，antioxidant，food addiitive and complexing agent on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria were investigated. The results showed that the stability of chlorophyll in laminaria was siginificantly affected by sunlight，high temperature，acid，alkaline，Fe3+and Cu2+， while the stability of chlorophyll in laminaria was not notably affected by sucrose，salt and glucose. However， antioxidant and complexing agent had protective effects on the stability of chlorophyll in laminaria. Key words： green-recovering laminaria； chlorophyll； stability 中图分类号：TS254.1文献标识码：A文 章 编 号：1002-0306（2012）01-0141-04 收稿日期：20110117*通讯联系人 作者简介：潘柯伊（1987-），女，研究生，研究方向：食品加工与保藏。 141 Science and Technology of Food Industry 研究与探讨 2012年第1期 封后分别置于20温度条件下，每隔一定时间测定 660nm波长下的吸光值， 吸光值的变化反映叶绿素锌 含量的变化。 1.2.5金属离子对海带叶绿素提取液的作用加入 常见的离子Mg2+（硫酸镁） 、 Ca2+（氯化钙） 、 Al3+（氯化 铝） 、 Fe2+（硫酸亚铁） 、 Fe3+（三氯化铁） 、 K+（氯化钾） 、 Cu2+（硫酸铜 ） ， 浓度为10mmol/L。 密封后分别置于20 温度条件下， 每隔一定时间测定660nm波长下的吸光 值， 吸光值的变化反映叶绿素锌含量的变化。 1.2.6抗氧化剂对海带叶绿素提取液的作用加入 TBHQ、 BHT、 VC、 VE，使其浓度分别为0.01、 0.01、 1、 1， 另设一个不含添加剂的对照组， 密封后分别 置于20温度条件下， 每隔一定时间测定660nm波长 下的吸光值， 吸光值的变化反映叶绿素锌含量的变化。 1.2.7常用食品调味剂对海带叶绿素提取液的作用取 相同量复绿海带色素提取液用95%的丙酮溶解， 并 定容于50mL棕色容量瓶中。加入蔗糖、 食盐、 葡萄 糖， 使其浓度分别为10、 3、 2， 另设一个不含添 加剂的对照组， 密封后分别置于20温度条件下， 每 隔一定时间测定660nm波长下的吸光值， 吸光值的变 化反映叶绿素锌含量的变化。 1.2.8络合剂对海带叶绿素提取液的作用加入常 见的离子Fe3+（三氯化铁 ） 浓度为10mmol/L三份， 其中 一份作为对照组， 另两份加入EDTA、 双乙酸钠， 使其 浓度为0.01。密封后分别置于20温度条件下， 每 隔一定时间测定660nm波长下的吸光值， 吸光值的变 化反映叶绿素锌含量的变化。 2结果与讨论 2.1光线对复绿海带叶绿素稳定性的影响 由图1可以看出， 光线对海带叶绿素的稳定性影 响很大。 日光对叶绿素的破坏作用最显著， 只能保存 20d； 紫外光照射的破坏作用次之， 能保存30d； 室内 自然光对叶绿素也有一定的破坏作用， 90d内还基本 维持绿色状态； 而放置在暗处对海带叶绿素影响很小。 这可能是由于紫外光照射具有催化产生自由基的作 用， 而室内紫外光含量相对较少， 所以室内光破坏速 率相对较低； 但日光中的可见光及红外光可以产生热 量， 提高温度， 从而加速自由基等氧化性强的物质对 叶绿素的破坏作用， 同时长时间的光照也会导致叶绿 素光敏氧化， 降解成无色产物5-6。张亮等7对大叶黄 杨叶绿素稳定性研究也表明， 室外光对叶绿素稳定性 的影响最大， 室内光对叶绿素的破坏程度最小。 因此 海带产品在贮存和运输过程中应尽量避免光照射。 2.2温度对复绿海带叶绿素稳定性的影响 高温条件下， 叶绿素分解产生自由基， 在高温及 氧的催化下， 海带叶绿素被迅速降解。由图2可以看 出， 海带叶绿素在较低温度下对热较稳定， 如在0、 20、 40下色素的吸光度降低不显著，这可能是因为低 温抑制了细菌及叶绿素内部酶对叶绿素的破坏作 用， 相对延长了叶绿素的稳定时间， 所以低温是保证 叶绿素质量的一个重要条件，这与温度对新鲜玉兰 叶片提取的叶绿素稳定性影响研究一致8。 当温度超 过40， 在60及80下， 叶绿素含量随着温度的提 高而显著降低。曾家豫等对紫堇叶绿素稳定性分析 研究也表明9， 紫堇叶绿素在560范围内都较为稳 定， 在高温条件下稳定性降低。 因此应避免高温长时 间加热， 产品在室温下避光可较长时间贮存。 2.3pH对复绿海带叶绿素稳定性的影响 由图3可以看出， 在各pH下经自然光照射， 叶绿 素的颜色均逐渐减褪， 但pH不同， 减褪速率不同。当 pH6或pH9时， 褪色速率相对较快且反应随溶液的 酸性增加而加快； 当pH在69之间， 叶绿素相对比较 稳定， 其中当处于微碱状态， 即pH为8时最稳定。 这可 能是由于处于酸性条件中， H+容易置换出叶绿素中 的Zn2+而失去绿色且酸性条件下氧化电势， 提高叶绿 素的卟啉环易被破坏； 而碱性条件下， 叶绿素被转化 为较稳定绿色的植醇和叶绿酸盐，因不发生脱锌或 碳环裂解反应， 而能保持相对稳定的色泽。 但随着碱 性的提高，可能皂化分解了某些物质产生强氧化性 物质破坏色素， 同时会加快脱酯反应速率， 使叶绿素 分解10， 且由于Zn （OH ）2具有较低的离解常数及OH 浓度的提高， 使Zn2+易从叶绿素析出而生成较不稳定 的叶绿素钠盐导致被破坏褪色。 孙鹤2等对绿色蔬菜 汁中叶绿素的稳定性研究也表明，叶绿素在pH为中 性偏微酸 （碱 ） 时最稳定。 因此， 在海带产品中可加入 图1光线对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.1Effect of sunlight on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000 吸光度 0102030405060708090 100 A （暗处 ）B （室内 ）C （日光 ）D （紫外光 ） 时间 （d ） 图2温度对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.2Effect of temperature on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000 吸光度 01020304050607080 0 时间 （h ） 20406080 图3pH对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.3Effect of pH on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.000 2.700 2.400 2.100 1.800 1.500 吸光度 01020304050607080 pH （2 ） pH （8 ） 时间 （h ） pH （4 ） pH （9 ） pH （5 ） pH （10 ） pH （6 ） pH （12 ） pH （7 ） 142 研究与探讨 Vol.33,No.01,2012 2012年第1期 适量磷酸盐保持微碱性或中性，可增强叶绿素的稳 定性。 2.4金属离子对复绿海带叶绿素稳定性的影响 叶绿素的多不饱和双键很不稳定，易被氧化降 解9。由于Fe3+具有强氧化性， 而Cu2+能诱导催化脂质 分解产生自由基而起氧化破坏作用， 图4显示， Fe3+和 Cu2+对海带叶绿素的破坏最显著； Fe2+和Al3+具弱氧化 性， 它们的破坏作用居其次； Mg2+、 Ca2+和K+对叶绿素 的破坏作用不显著。所以在海带产品的生产贮存过 程中应避免接触铁器、 铜器和铝器。 2.5抗氧化剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响 叶绿素在光氧化、自由基氧化条件下会进一步 降解成各种无色的小分子物质3。在P.Baardseth的实 验中11研究了菠菜在漂烫过程中添加抗氧化剂， 能 够在菠菜储藏过程中降低脂肪氧化，从而提高叶绿 素的保持率。张慜等也证实过绿色蔬菜在干燥过程 中的褪色主要是由于自由基引起的12。TBHQ和BHT 均属于酚类抗氧化剂，可以提供氢原子与氧化过程 中产生的自由基结合，使自由基转变成较稳定的化 合物。 由图5可以看出， 与对照组相比， 抗氧化剂TBHQ、 BHT、 VC、 VE的添加都能显著地提高叶绿素的稳定 性。而且TBHQ比BHT在对位上多一个羟基， 因而其 抗氧化活性比BHT高。VC很容易与氧作用， 从而起到 氧清除剂的作用，但在一些条件下也具有促氧化作 用13， 使其抗氧化活性不如BHT、 TBHQ的高。因此海 带产品加工过程中可根据效益性加入BHT、 TBHQ或 考虑营养性的加入VC、 VE提高产品质量。 2.6常用食品调味剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响 由图6可以看出， 蔗糖、 食盐和葡萄糖对叶绿素 稳定性影响不显著，常用的食品调味剂可根据需要 添加入海带产品中。对乌拉尔甘草色素的稳定性研 究也表明14， NaCl对乌拉尔甘草色素的吸收光谱无明 显影响； 蔗糖的加入对色素溶液有一定的降解作用； 相反， 葡萄糖的加入则具有一定的增色作用。 2.7络合剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响 如图7所示， EDTA与双乙酸钠都能通过结合金 属离子而有效地保护海带叶绿素免受Fe3+破坏。 如海 带加工过程中需较多的接触铁器、铜器等可以通过 添加络合剂减少金属离子对叶绿素的破坏作用。 3结论 本实验结果表明， 光、 温度、 pH、 Fe3+、 Cu2+、 BHT、 TBHQ、 VC、 VE对海带叶绿素稳定性影响显著， 海带在 加工贮存过程中应尽量避光， pH控制在69之间， 避 免接触铁器、 铜器、 铝器。为进一步提高海带叶绿素 的稳定性，保护海带产品色泽，可适量加入BHT、 TBHQ、 VC、 VE， 并低温保藏。 参考文献 1杨立群.海带中总色素和褐藻黄素的提取分离及其生物活 性研究D.山东师范大学，2008 2孙鹤，丛培君，林世杨.绿色蔬菜汁中叶绿素稳定性研究J. 食品科学，1997，18（2）：9-13 3张慜，陈德慰.绿色蔬菜加工中叶绿素金属离子络合物的研 究进展J.无锡轻工大学学报，2001，20（4）：440-444 4张鸿发，励建荣，童军华.从海带中提取叶绿素的研究J.武 汉工业学院学报，2000（3）：9-11 5杨全福，王首宇.浅谈绿色蔬菜在加工过程对叶绿素的保护 J.甘肃农业，2005，35（10）：21 6 MARTINUS AJS VAN BOEKEL. Kinetic modeling in food science：a case study on chlorophyll degradation in olives J. Science Food Agriculture，2000，80：3-9. 7张亮，曹丛华，任荣珠，等.大叶黄杨叶绿素的提取及稳定 性研究J.安徽农业科学，2010，38（17）：8923-8925，8943 8蒋彪，潘永华，龚国斌.光照和温度对叶绿素成分影响的研 究与探索J.光电子技术，2007，27（4）：277-280 9曾家豫，杨国兵，张继，等.紫堇叶绿素稳定性的研究J.食 品工业科技，2008，29（1）：241-244 图4金属离子对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.4Effect of metal ions on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.000 2.500 2.000 1.500 吸光度 01020304050607080 Mg2+ 时间 （d ） Ca2+Al3+Fe2+Fe3+K+Cu2+ 图5抗氧化剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.5Effect of antioxidant on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 吸光度 020406080 对照组 时间 （d ） TBHQBHTVCVE 图6常用食品调味剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.6Effect of food addiitive on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 吸光度 020406080 对照组 时间 （d ） 蔗糖食盐葡萄糖 图7络合剂对复绿海带叶绿素稳定性的影响 Fig.7Effect of complexing agent on the stability of chlorophyll in green-recovering laminaria 3.000 2.700 2.400 2.100 1.800 1.500 吸光度 02468 对照组 时间 （d ） EDTA双乙酸钠 （下转第147页） 143 研究与探讨 Vol.33,No.01,2012 2012年第1期 10吴荣金，林泽浩，陈键，等.凤眼莲叶叶绿素的提取及其性 质的稳定性J.仪器仪表与分析监测，2007（1）：32-33 11 BAARDSETH P，VON ELBE J H. 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