杨晓玲，郭彦东

(1.淮海工学院海洋学院，江苏 连云港 222005；2.普渡大学西拉法叶城校区，美国 印第安纳州 西拉法叶 47906)

紫甘蓝色素的稳定性及抑菌性

杨晓玲1，郭彦东2

(1.淮海工学院海洋学院，江苏 连云港 222005；2.普渡大学西拉法叶城校区，美国 印第安纳州 西拉法叶 47906)

从紫甘蓝叶片中提取分离紫甘蓝色素，研究紫甘蓝色素在不同条件下的稳定性及抑菌性。结果表明：紫甘蓝色素在pH 2的酸性水溶液中呈现原植物具有的紫红色，稳定性较好；随着pH值的增高，紫甘蓝色素发生向蓝色再到绿色的转变，且最大吸收波长发生红移。紫甘蓝色素自然光照射2d后，色素的保存率在91%以上，自然光照射6d后，色素的保存率仍在79%以上；紫甘蓝色素70℃以下加热2h，色素的保存率在97%以上，90℃加热2h，色素的保存率仍在90%以上，这说明紫甘蓝色素对光照和加热均有一定耐受性。紫甘蓝色素对钠、钾、钙、镁等金属离子和氧气均稳定，但铁离子会使其变质。在紫甘蓝色素溶液的质量浓度为10mg/100mL时，对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的生长就具有极显著的抑制作用，随着色素质量浓度的提高，抑制作用愈来愈大，但未见紫甘蓝色素对大肠杆菌生长有抑制效果。

紫甘蓝；色素；稳定性；抑菌性

色泽是食品的重要感官指标，但一般合成的色素都有不同程度的毒性，有的甚至有致癌性，因此合成色素的使用受到限制[1-2]。由于天然色素安全性高，色泽自然，如何开发和使用天然色素成为当前国内外有关学者研究的重要课题。果蔬种类繁多，色彩纷呈，是色素的巨大资源库。近年来，从果蔬中提取天然食用色素引起了人们极大的兴趣。例如，王关林等[3]研究了甘薯块根花青素，表明其具有色素和抑菌双重功能，是理想的功能性天然色素。徐渊金等[4]研究了花色苷分离鉴定方法及其生物活性。严赞开[5]做了桔皮色素的抑菌实验，表明桔皮色素的质量分数在0.1%～0.9%范围内，均有明显的抑菌作用。

紫甘蓝(Purple cabbage)，又名紫包菜，属十字花科芸薹属。它作为一种食用性蔬菜，已在我国大面积种植，产量仅次于白包菜。因紫甘蓝叶色紫红，鲜艳喜人，色素含量高，实用价值远高于普通包菜[6]。潘

文洁等[7]进行了紫甘蓝色素提取条件的研究，找到了紫甘蓝色素提取的较好方法。本实验研究紫甘蓝色素的稳定性及抑菌性，旨在为紫甘蓝色素的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜紫甘蓝(Purple cabbage)，超市购得。大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌由海洋学院微生物实验室提供。

1.2 方法

1.2.1 紫甘蓝色素的提取分离与纯化

称取25.00g 紫甘蓝，以50mL pH2的乙醇作为溶剂，常温浸提24h。然后单层滤纸抽滤得到深红色提取液。用50mL溶剂冲洗残渣，常温浸提24h后，再抽滤得到提取液，此时紫甘蓝基本呈白色，合并两次的提取液。

将紫甘蓝色素提取液在避光处常温自然干燥，残渣用少量蒸馏水溶解。然后用乙醚反复洗涤数次，除去醚层。将水层内加入5%醋酸铅纯化，3000r/min离心10min收集沉淀。再用8%盐酸化甲醇溶解，形成氯化铅白色沉淀，4000r/min离心10min除去沉淀，即得到纯度很高的紫甘蓝色素甲醇溶液。将此溶液干燥浓缩后，用pH2的水定容在50mL容量瓶中，即为本实验所用的紫甘蓝色素原液，置于暗处低温保存。色素溶液的质量浓度为100mg/100mL。

1.2.2 pH值对紫甘蓝色素稳定性的影响

取紫甘蓝色素原液，用pH2的水稀释，获得10 mg/100mL紫甘蓝色素溶液。在PHS-3 型精密酸度计检测条件下，用1mol/L NaOH 调节色素溶液的pH值，分别配制p H值为2、3、4、5、6、7、8、9、1 0、11、12、13的色素溶液，测定不同pH值条件下紫甘蓝色素溶液的吸收光谱，记录最大吸收波长及色素溶液所对应的颜色。

1.2.3 光照对紫甘蓝色素稳定性的影响

取紫甘蓝色素原液，用pH 2的水稀释，获得10mg/100mL紫甘蓝色素溶液。将紫甘蓝色素溶液分装于具塞试管中，置自然光下照射0、2、4、6 d。然后在4 8 0～580nm波长范围内扫描色素溶液的吸光度。重复3次，以3次测定结果的平均值作图分析。

1.2.4 温度对紫甘蓝色素稳定性影响的测定方法

取紫甘蓝色素原液，用pH 2的水稀释，获得10mg/ 100mL紫甘蓝色素溶液。将紫甘蓝色素溶液分装于4组具塞试管中，分别于30、50、70、90℃ 的恒温水浴中加热2h。冷却后，分别测定色素在最大吸收峰530nm波长处的吸光度。重复3次，以3次测定结果的平均值作图分析。

1.2.5 金属离子对紫甘蓝色素稳定性影响的测定方法

取紫甘蓝色素原液，用pH2的水稀释，获得10 mg/100mL紫甘蓝色素溶液。将紫甘蓝色素溶液分装于6组具塞试管中，每管10mL，然后向每管中分别加入NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、FeCl3和FeSO4各10mg摇匀。2d后，分别测定色素在最大吸收峰530nm波长处的吸光度。重复3次，以3次测定结果的平均值和颜色变化作分析。

1.2.6 氧气对紫甘蓝色素稳定性的影响

取紫甘蓝色素原液，用pH2的水稀释，获得10 mg/100mL紫甘蓝色素溶液。测定记录紫甘蓝色素溶液的初始吸光度后，将紫甘蓝色素溶液分装于3个小烧杯中，使色素溶液在避光条件下与空气充分接触，3d后，将色素溶液准确定容至原来的量值，测定色素溶液在530nm波长处的吸光度。重复3次，以3次测定结果的平均值计算溶液中色素的残留量，并观察溶液颜色的变化。

1.2.7 紫甘蓝色素抑菌性的实验方法

选用大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌3种引起食品变质的常见细菌进行紫甘蓝色素抑菌效力的测定。采用斜面培养基在37℃培养箱中对菌种进行活化24h。用无菌水将各种活化过的菌配制成菌悬液，并在显微镜下用血球计数板对菌悬液进行计数，最终配成菌悬液浓度约为106～107个/mL。实验时，在牛肉膏蛋白胨琼脂平板培养基上分别接种大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的菌悬液各0.1mL涂布均匀。

采用滤纸片法进行抑菌效力的测定。在无菌条件下，取紫甘蓝色素原液，用pH2的水稀释，分别获得10、20、30、50、100mg/100mL的紫甘蓝色素溶液。用无菌镊子将浸有不同质量浓度色素溶液的小圆滤纸片(6mm)平贴在培养基上。对照采用与色素溶液pH值相同的蒸馏水。采用完全试验设计，重复4次。

将处理好的培养皿在37℃培养箱中放置24h，然后测定每一滤纸片抑菌圈直径大小，进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 pH 值对紫甘蓝色素稳定性的影响

由表1可见，随着pH值的升高，最大吸收波长发生红移，而颜色也发生相应的变化。说明紫甘蓝色素可能存在多种互变异构体。在酸性介质中，主要呈现红色或蓝色两种色调，色素较为稳定。在碱性介质中，颜色变化较大，色素不够稳定。只有在pH2时，紫甘蓝色素才能保持其本色——紫红色。

2.2 自然光照射对紫甘蓝色素稳定性的影响

由图1可见，紫甘蓝色素溶液经自然光分别照射0、2、4、6d后，最大吸收波长530nm处的吸光度分别为

0.462、0.422、0.394、0.365。即随自然光照射时间的增加，紫甘蓝色素在最大吸收波长530nm处的吸光度减小。照射2、4、6d后，紫甘蓝色素的保存率分别降为91%、85%、79%，表明自然光照射对紫甘蓝色素的稳定性有一定影响。

表1 紫甘蓝色素pH值变色域及对应最大吸收波长Table 1 Effect of pH on maximum absorption wavelength and color of purple cabbage pigment

图1 自然光照射对紫甘蓝色素稳定性的影响Fig.1 Effect of natural light on stability of purple cabbage pigment

2.3 温度对紫甘蓝色素稳定性的影响

图2 温度对紫甘蓝色素稳定性的影响Fig.2 Effect of temperature on stability of purple cabbage pigment

由图2可见，紫甘蓝色素在温度低于70℃时，对热的稳定性较好，色素颜色几乎无变化，色素的保存率为97%。在温度为90℃时，最大吸收峰530nm波长处吸光度减小，但色素颜色的变化不大，色素的保存率仍在90%以上。由此可见，温度对紫甘蓝色素的稳定性影响不大。

2.4 金属离子对紫甘蓝色素稳定性的影响

表2 金属离子对紫甘蓝色素稳定性的影响Table 2 Effect of metal ions on stability of purple cabbage pigment

由表2可见，紫甘蓝色素溶液加入NaCl、KCl、MgCl2、CaCl22d后，溶液的吸光度均无显著变化，且色调仍都呈现紫红色，而加入FeCl3、FeSO4的溶液颜色已变为黑绿或黄绿。说明钠、钾、钙、镁等离子对紫甘蓝色素无不良影响，即紫甘蓝色素在钠、钾、钙、镁等离子溶液中具有较好的稳定性，而二价或三价铁离子均会引起紫甘蓝色素变质。

2.5 氧气对紫甘蓝色素稳定性的影响

紫甘蓝色素溶液在避光条件下与空气充分接触3d后，溶液颜色没有变化，仍为紫红色。根据测定的吸光度比较计算，溶液中色素的残留量在98%以上。说明紫甘蓝色素对氧气不敏感，具有较好的氧稳定性。

2.6 紫甘蓝色素的抑菌效果

图3 紫甘蓝色素对细菌生长的抑制作用Fig.3 Inhibitory effect of purple cabbage pigment against bacterial growth

由图3可见，紫甘蓝色素对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌生长的抑制作用随着色素质量浓度的增大而增强。经统计分析表明，紫甘蓝色素对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌生长的抑制作用均达到极显著水平(F= 7.13和9.56＞F0.01=4.25)。不同质量浓度的紫甘蓝色素对大肠杆菌生长的抑制作用均不显著。

3 结 论

花色苷是花色素与糖以糖苷键结合而成的一类化合物，具有C6—C3—C6骨架，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，使其呈现由红、紫红到蓝等不同颜色。紫甘蓝色素属于花色苷类物质，在本实验中，紫甘蓝色素 在pH2的酸性水溶液中呈现原植物具有的紫红色，稳定性较好；随着pH值的增高，紫甘蓝色素发生向蓝色再到绿色的转变，且最大

吸收波长发生红移。

在不同条件下，花色苷的稳定性不同。一般认为，花色苷对光照、温度较为敏感，光照和加热均可使花色苷的保存率下降。紫甘蓝色素对光照和加热均有一定的耐受性。紫甘蓝色素对钠、钾、钙、镁等金属离子和氧气均稳定，但铁离子会使其变质。

天然色素有一定的抑菌作用。紫甘蓝色素对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的生长具有极显著的抑制作用，而且随着色素溶液浓度的提高，抑制作用愈来愈大，但未见紫甘蓝色素对大肠杆菌生长有抑制效果。

[1]周立国. 食用天然色素及其提取应用[M]. 济南: 山东科学技术出版社, 1993.

[2]陈正行, 狄济乐. 食品添加剂[M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 2002.

[3]王关林, 岳静, 李洪艳, 等. 甘薯花青素的提取及其抑菌效果分析[J].中国农业科学, 2005, 38(11): 2321-2326.

[4]徐渊金, 杜琪珍. 花色苷分离鉴定方法及其生物活性[J]. 食品与发酵工业, 2006, 32(3): 67-72.

[5]严赞开. 桔皮色素的抑菌试验[J]. 安徽农业科学, 2003, 31(6): 989-991.

[6]张建立, 张翔字, 高丽. 紫甘蓝色素的提取及应用[J]. 创新科技, 2003 (12): 44-45.

[7]潘文洁, 吕文虎. 紫甘蓝色素提取条件的研究[J]. 食品研究与开发, 2006, 27(3):42-43.

Stability and Antibacterial Activity of Purple Cabbage Pigment

YANG Xiao-ling1，GUO Yan-dong2
(1. School of Marine Science and Technology, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222005, China；2. Purdue University, West Lafayette 47906, USA)

The pigment in the leaves of purple cabbage was extracted from, and its stability and antibacterial activity were measured by spectrophotometry. The pigment extracted looked carmine, the original color of purple cabbage, and was stable when exposed to acidic aqueous solution at pH 2. As pH increased, its color gradually changed from carmine to blue, then to green, with the occurrence of a red-shift of maximum absorption wavelength. The preservation rates of the pigment after illumination under natural light for 2 and 6 days were more than 91% and more than 79%, respectively, and the value after 2 hours of heating at temperatures below 70 ℃ was still more than 90%, suggesting that the pigment has good tolerance to light and heating. In the presences of some metal ions including sodium, potassium, calcium, magnesium or oxygen, the pigment was stable, whereas the attendance of iron would deteriorate it. The pigment had significant concentration-dependent inhibitory effect against Staphyloccus aureus and Bacillus subtilis at a concentration of 10 mg/100 mL, but no anti-E. coli effect was observed.

purple cabbage；pigment；stability；bacteriostasis

Q946.836

A

1002-6630(2010)23-0032-04

2010-08-28

淮海工学院自然科学基金项目(Z2007036)

杨晓玲(1955—)，女，教授，硕士，研究方向为植物资源。E-mail：gjyao6688@yahoo.com.cn