抗坏血酸及抗坏血酸棕榈酸酯的稳定性研究.pdf

303 抗坏血酸及抗坏血酸棕榈酸酯的 稳定性研究 刘奕博， 任国谱 ( 中南林业科技大学食品科学与工程学院， 湖南长沙 410004) 摘要: 研究了光照、 温度、 pH、 氧化剂、 抗氧化剂、 金属离子、 糖类对抗坏血酸( AA) 及抗坏血酸棕榈酸酯( AP) 稳定性 的影响。结果表明: 日光、 高温、 氧化剂、 中性及碱性环境都会不同程度地对两者造成损失， 其中抗坏血酸棕榈酸酯的 稳定性要强于抗坏血酸。维生素 E 可以有效保护 AP。铜离子、 铁离子、 锰离子会引起 AA 较大的损失， 锰离子对 AP 稳定性有显著影响。糖类对两者稳定性基本没有影响。 关键词: 抗坏血酸， 抗坏血酸棕榈酸酯， 稳定性， 吸光度 Study on stability of ascorbic acid and ascorbyl palmitate LIU Yibo， REN Guopu ( Faculty of Food Science and Engineering， Central South University of Forestry and Technology， Changsha 410004， China) Abstract: The effects of light， temperature， pH， oxidant， anti oxidant， metal ions， saccharides on stabilities of ascorbic acid( AA) and ascorbyl palmitate( AP) were studied.Results showed that they were destroyed by sunlight， high temperature， oxidant in different extent and sensitive in neutral and alkaline conditions and AP was more stable than AA.Vitamin E( VE) could protect AP effectively.Cu2 +， Fe3 +and Mn2 +could lead to large loss of AA， Mn2 +had obvious effect on AP.They were stable when glucose and sucrose existed. Key words: ascorbic acid; ascorbyl palmitate; stability; absorbency 中图分类号: TS202.3文献标识码: A文 章 编 号: 10020306( 2012) 23030304 收稿日期: 20120706 作者简介: 刘奕博( 1987) ， 女， 硕士研究生， 研究方向: 食品安全与 控制。 基金项目: 国家高技术发展计划( 863 计划) ( 2010AA23004) 。 维生素 C 类添加剂在饮料、 快餐食品、 肉制品、 乳制品等食品中应用十分广泛， 抗坏血酸( AA) 和抗 坏血酸棕榈酸酯( AP) 是 GB27602011 中允许添加 的两种形式。抗坏血酸能为一系列生化反应提供还 原力， 它参与肉毒碱、 组胺及其他肾上腺类固醇类激 素的生物合成; 通过为酶提供电子而使羟脯氨酸和 赖氨酸羟基化， 是胶原蛋白及结缔组织合成的必需 物质1 。在生物体液中它是具有保护作用的抗氧 化剂， 清除血浆中的自由基， 保护细胞免遭活性氧 损害2 。流行病学数据显示， 富含 VC的食物能在 一定程度上抑制喉癌、 食道癌、 胃癌等癌症36 及冠 心病、 白内障等慢性疾病7 。抗坏血酸棕榈酸酯保 留了抗坏血酸的生理活性， 并与抗坏血酸一同用作 食品抗氧化剂， 兼具营养性、 无毒、 高效、 使用安全 等优点8 。丁健桦等9 利用高效液相色谱较为全面 的研究了存放时间、 日照、 氧化剂等对抗坏血酸稳 定性的影响。P piclin 等10 关注了溶剂类型、 初始 浓度、 溶氧量、 储藏条件对抗坏血酸棕榈酸酯的影 响。本文系统对比研究两种添加剂在不同条件下 的稳定性， 旨在为生产加工中进一步合理应用提供 理论指导。 1材料与方法 1.1材料与仪器 AA、 APSigmaaldrich 公司; 无水乙醇、 双氧水 ( 30% ) 、 氯化钠、 氯化镁、 氯化锰、 氯化钙、 氯化铁、 氯 化铜、 盐酸、 氢氧化钠、 维生素 E( VE) 、 葡萄糖、 蔗糖。 电子分析天平、 UV1800 紫外分光光度计日 本岛津公司; DELTA 320 pH 计梅特勒托利多仪 器( 上海) 有限公司; 数显恒温水浴锅北京永光明 医疗器械公司。 1.2实验方法 1.2.1AA、 AP 溶液的制备称取适量 AA、 AP， 分别 溶于蒸馏水、 95% 乙醇配成浓度约为 2% 的 AA 水溶 液、 AP 乙醇溶液。 1.2.2AA 及 AP 的紫外光谱特性将两种溶液用紫 外可见分光光度计在 200300nm 波长范围内扫描， 测定其特征吸收光谱。 1.2.3稳定性影响因素 1.2.3.1光照的影响将两种溶液分别在黑暗、 日光 灯、 日光下放置不同时间， 在最佳测定波长处测定吸 光度。 1.2.3.2温度的影响将溶液于 25、 40、 60 恒温水 浴锅中放置不同时间， 在最佳测定波长处测定吸 304 光度。 1.2.3.3pH 的影响用适当浓度的盐酸和氢氧化钠 溶液调节溶液的 pH 约为 3、 7、 10。黑暗中放置不同 时间， 在最佳测定波长处测定吸光度。 1.2.3.4氧化剂的影响配制浓度分别为 0.024% 、 0.048% 、 0.096% 、 0.24% 、 0.48% 、 0.96% 的双氧水溶 液， 并分别与 4% 的 AA 水溶液、 AP 乙醇溶液以体积 比 11 混合均匀， 黑暗中放置 30min 后在最佳测定波 长处测定吸光度并扣除氧化剂本身的吸光度。 1.2.3.5抗氧化剂的影响将浓度为 0.02% 、 0.04% 、 0.08% 的 VE乙醇溶液分别与 4% 的 AA 水溶液、 AP 乙醇溶液以体积比 11 混合均匀， 黑暗中放置不同时 间， 在最佳测定波长处测定吸光度并扣除 VE本身的 吸光度。 1.2.3.6金属离子的影响配制 0.2% 的 Na +、 Mg2 +、 Mn2 +、 Ca2 +水溶液， 0.002% 的 Cu2 +、 Fe3 +水溶液， 各金 属离子溶液分别与 4% 的 AA 水溶液、 AP 乙醇溶液 以体积比 11 均匀混合， 黑暗下放置不同时间， 在最 佳测定波长处测定吸光度并扣除金属离子本身的吸 光度。 1.2.3.7糖类的影响配制浓度为 1.0% 、 2.0% 、 4.0% 、 10.0% 、 20.0% 的葡萄糖、 蔗糖水溶液， 分别与 4%的 AA 水溶液、 AP 乙醇溶液以体积比 11 均匀混 合， 黑暗下放置不同时间， 在最佳测定波长处测定吸 光度。 1.2.4吸光度残留率的计算吸光度残留率( % )= Abs2/Abs1 100， 其中 Abs2 为不同时刻的吸光度， Abs1 为初始吸光度。 实验过程中所有样品均盛放在具塞容器中， 所 有实验均重复三次， 结果取平均值。稳定性以吸光 度变化、 吸光度残留率来描述。 2结果与讨论 2.1最佳测定波长的选择 由图 1 可知: 200300nm 波长扫描范围内， AA 水 溶液、 AP 乙醇溶液的最大吸收峰波长分别为 246.6、 246.1nm， 因此选择 246nm 为最佳测定吸收波长。 图 1AA 和 AP 的紫外吸收光谱 Fig.1UV absorption curve of AA and AP 2.2光照对 AA 和 AP 稳定性的影响 从图 2 可以看出， 光会加速两种物质的破坏， AP 的光稳定性强于 AA。黑暗、 日光灯下 AA 及 AP 较 稳定， 6h 后的残留率分别在 70% 、 85% 以上。日光 对 AP 的影响相对较小， 6h 后残留率在 80% 以上， 但 会造成 AA 显著的损失。光对维生素的破坏主要通 过光氧化作用形成单线态氧， 进一步作用于分子中 的烯二醇结构生成多羰基化合物， 吸收日光中的紫 外线引发降解11 。 图 2光对 AA 和 AP 稳定性的影响 Fig.2Effect of light on stability of AA and AP 2.3温度对 AA 和 AP 稳定性的影响 图 3 的结果表明， AA 和 AP 的稳定性都随温度 升高而降低。25、 3h 时 AA、 AP 残留率为 79.09% 、 95.60% ， 当温度上升至 60 时， AA 及 AP 的残留率 仅为 13.05% 和 48.94% 。但 AP 的热稳定性明显强 于 AA， 常温下几乎不受影响。 图 3温度对 AA 和 AP 的影响 Fig.3Effect of temperature on stability of AA and AP 2.4pH 对 AA 和 AP 稳定性的影响 从图 4 可以看出， 在 pH3、 pH7 时， AA 和 AP 差 异不大。酸性环境下， 两者都非常稳定; 中性及碱性 环境下， 两者都有不同程度的损失。碱性条件可以 促进氢离子的电离， 从而加速 AA、 AP 的损失， 并且 由图观察发现损失主要集中在 30min 内， 可见破坏 作用发生迅速， 然而反应到一定程度后， 残留率不会 随时间增长而明显降低。 图 4pH 对 AA 和 AP 稳定性的影响 Fig.4Effect of pH value on stability of AA and AP 2.5氧化剂对 AA 和 AP 稳定性的影响 由图 5 得到， H2O2对 AA 影响较大。随浓度升 高， AA 残留率急剧下降， 当浓度为 0.48% ， 30min 后 AA 损失约 90% 。相同条件下 AP 损失约为 25% ， 说 305 明 H2O2对 AP 稳定性也会产生作用， 但效果有限。 图 5H2O2对 AA 和 AP 稳定性的影响 Fig.5Effect of H2O2on stability of AA and AP 2.6抗氧化剂对 AA 和 AP 稳定性的影响 从图 6 可以得到， 对于 AA， VE添加量越大， AA 损失越快; 反之， 一定时间内 AP 则随着 VE添加量增 大， 损失减少。从而推测: 在水醇互溶的体系下， AA 对 VE起到保护作用; 在醇溶液中， VE可以有效保护 AP， 从而降低其损失。 图 6VE对 AA 和 AP 稳定性的影响 Fig.6Effect of VEon stability of AA and AP 2.7金属离子对 AA 和 AP 稳定性的影响 图 7 结果显示， Na +、 Mg2 +、 Ca2 +、 Fe3 + 对 AP 的稳 定性几乎没有影响。Mn2 +影响较显著， 3h 后残留率 约为 50% ， 可能与 Mn2 +外层电子构型为半充满有 关 12 。相比 AP 而言， 金属离子对 AA 的影响较明 显。如图 8 所示， Na +、 Ca2 +影响较小， 3h 后残留率在 70% 以上; Mn2 +、 Fe3 +对 AA 产生影响较大， 3h 后残 留率只有 50% ; Mg2 +在 3h 后造成 AA 约 70% 的损 失， 但原因有待进一步研究。 图 7金属离子对 AP 稳定性的影响 Fig.7Effect of metal ions on stability of AP 如表 1 所示， Cu2 +对 AA 稳定性有很大影响， 浓 度为 0.001% ， 10min 后就基本上使 AA 完全损失。 AP 则相对稳定很多， 随时间增加只有微小的损失。 2.8糖类对 AA 和 AP 稳定性的影响 从表 2表 3 中得到， 葡萄糖、 蔗糖基本不会对 图 8金属离子对 AA 稳定性的影响 Fig.8Effect of metal ions on stability of AA AA、 AP 稳定性产生影响， 但观察到随蔗糖浓度提高， AP 吸光度值有轻微上升， 可能与高浓度糖会降低氧 气溶解度有关。 表 1铜离子对 AA 和 AP 稳定性的影响 Table 1Effect of Cu2 +on stability of AA and AP 时间( min)0246810 AA 残留率( %)10060.1632.8013.394.041.84 AP 残留率( %)10098.9998.1297.4196.7796.06 表 2葡萄糖对 AA 和 AP 稳定性的影响 Table 2Effect of glucose on stability of AA and AP 葡萄糖( %)00.512510 AA 吸光度0.4990.5470.4640.5540.5120.533 AP 吸光度0.4040.4190.3900.4120.4250.434 表 3蔗糖对 AA 和 AP 稳定性的影响 Table 3Effect of sucrose on stability of AA and AP 蔗糖( %)00.512510 AA 吸光度0.4990.5050.5390.5120.5680.516 AP 吸光度0.4040.4280.4330.4520.4630.480 3结论 3.1日光、 高温会加速 AA 及 AP 的破坏。AP 的稳定性 强于 AA: 日光下6h 后残留率约是 AA 的2.5 倍; AP 稳定 性常温下几乎不受影响， 3h 后的残留率达95.60%。 3.2酸性环境中 AA 及 AP 都非常稳定， 中性及碱性 环境下， 两者会有不同程度的损失。AA 及 AP 在酸 性、 中性环境下表现差异不大， 碱性环境下 AA 的稳 定性较差。 3.3过氧化氢对 AA 稳定性影响显著， 对 AP 的影响 不大。VE 可以有效保护 AP， 但在水醇混合的体系 中表现为 AA 保护 VE。糖类基本不会对两者稳定性 产生影响。 3.4微量的铜离子就会引起 AA 较大的损失， 铁离 子、 锰离子也会对 AA 稳定性造成一定影响。AP 对 常见金属离子均非常稳定， 只有锰离子的影响较为 显著， 可能与其分子构型有关。 参考文献 1 Rosemary L S， Margaret D C， Earl S F， et al.Serum vitamin C and the prevalence of vitamin C deficiency in the United States: 2003 2004 National Health and Nutrition Examination Survey ( NHANES) J .Am J Clin Nutr， 2009， 90: 12521263. 2Carr A， Frei B. Does vitamin C act as a pro oxidant ( 下转第 329 页) 329 图 4内部交叉检验后蛋白质的预测值比化学值散点图 Fig.4Predictive value of the protein than the chemical values Scatter after internal crossexamination 与蛋白质的斜率达到 0.87 以上， 化学值与预测值的 相关系数达到 90% 以上， 能够直观的看出模型的样 品采集均匀程度。脂肪的相关系数与水分和蛋白质 的相关系数相比， 差异显著， 分析原因主要有以下两 点: 一是蛋白质测量使用的 UDK142 型凯氏定氮仪， 精确度比较高， 测得化学值比脂肪使用索氏抽提器 测得化学值准确。二是水分和蛋白质含量平均值分 别为 81.6% 和 17.6% ， 脂肪为 0.58% ， 使得脂肪的测 量误差相对较大， 同时， 狭鳕的脂肪含量接近近红外 的最低检测线( 10 3104)10 。 Ripoll 等 11 利用近红外指纹图技术在对牛肉的 主要成分的研究中， 水分和蛋白质的相关系数分别 为 0.86 和 0.74， 相对比较低， 主要由于牛肉中不同部 位以及不同牛之间的成分差异比较大。黄艳等 4 在 利用近红外漫反射光谱对白鲢鱼糜的研究得到相关 系数大于 0.98 的较好结果， 王锡昌等12 也对狭鳕鱼 糜进行过研究， 也得到了大于 0.98 的结果， 证明鱼糜 是一种成分均一的再加工产品， 可以用近红外指纹 图谱技术进行含量测量。但对于整体鱼肉的研究， 报导尚少。 3结论 本研究以近红外光谱技术为基础， 对解冻去皮 狭鳕鱼肉建立水分、 脂肪和蛋白质含量模型。通过 对光谱预处理方法和最佳因子数的筛选， 使其相关 系数分别达到 0.9342、 0.8125、 0.9113， RPD 值为 3.4、 2.3、 3.1。水分和蛋白质的相关系数都达到 90% 以 上， RPD 大于 3， 证明模型比较稳定。虽然鱼肉比鱼 糜的相关系数低， 但利用近红外对鱼肉的检测也是 可行的。脂肪的预测相关系数 RV 0.9， RPD 3， 模 型的准确性和稳定性均不如水分和蛋白质。综上所 述， 近红外检测狭鳕鱼肉中水分、 脂肪和蛋白质的含 量是完全可行的。 参考文献 1 高天翔， 张肖荣， 王丹， 等 .几种鳕鱼的生物学研究 M .海 洋湖沼通报， 2003: 3542. 2 王小燕， 顾赛麒， 刘源， 等 .近红外光谱法快速检测带鱼肉 中的水分和蛋白质含量J.食品工业科技， 2012， 33( 5) : 317319. 3 栾东磊 .近红外光谱技术在几种水产品中的应用研究 D . 青岛: 中国海洋大学， 2009. 4 黄艳， 王锡昌， 邓德文.利用近红外光谱技术快速测定白鲢 鱼糜中的水分含量 J .食品工业科技， 2008， 29( 2) : 282284. 5 UDDINM， OKAZAKIE， FUKUSHIMA H， et al.Nondestructive determinationof water and protein in surimi by near infrared spectroscopy J .Food Chemistry， 2006， 96: 491495. 6GB 5009.32010 食品安全国家标准 食品中水分的测定 S . 7 GB/T 5413.362008 粮食中粗脂肪含量测定 S . 8 GB 5009.32010 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定 S . 9 薛利红， 杨林章 .基于可见近红外高光谱的菠菜硝酸盐快 速无损测定研究 J .光谱学与光谱分析， 2009( 4) : 926930. 10 WhitfieldRG，GergerMK，SharpRL. 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