黄建蓉，邱玫侨，李慕紫，王志江，徐金瑞，王庆华

（1.广东药科大学食品科学学院，广东中山 528453；2.广东药科大学中药学院，广州 510006；3.广东药科大学基础学院，广州 510006）

介质pH值对红葱红色素光谱特性及稳定性的影响

黄建蓉1，邱玫侨1，李慕紫2，王志江1，徐金瑞1，王庆华3＊

（1.广东药科大学食品科学学院，广东中山 528453；2.广东药科大学中药学院，广州 510006；3.广东药科大学基础学院，广州 510006）

从鸢尾科红葱中制备天然红色素，用色差计测定红葱红色素在不同pH介质中的色差值（CIE L＊a＊b＊表色系统），并对不同pH介质中红葱红色素的紫外可见吸收光谱以及贮存稳定性进行分析。结果表明：红葱红色素溶液明度偏亮白，色调呈红黄色，紫外可见吸收光谱在可见光波段无特征吸收峰。红葱红色素色泽受介质pH值影响较大，在接近中性的环境中颜色呈纯正柔和的橘红色，在偏酸或偏碱的环境中色泽有明显变化。介质pH对紫外和近紫外区的吸收光谱有较大影响，对可见光区的吸收强度影响较小。介质pH对色素的贮存稳定性影响较大，碱性环境中色素颜色迅速加深，溶液吸光度大幅上升，建议在低酸环境中贮存和使用红葱红色素，有利于色素的稳定。

红葱红色素；pH值；色泽；紫外可见吸收光谱；稳定性

鸢尾科红葱（EleutherineamericanaMerr.）是云南民间常用草药，其化学成分具有多种生理活性［1，2］，而且红葱红色泽纯正柔和，已有研究者尝试将其应用在食品领域［3－5］。由于天然色素成分复杂，在不同的介质环境中其呈色特性有可能会发生改变，稳定性也会有差异。本文研究在不同pH介质中红葱红色素的色泽和吸收光谱的变化以及贮存稳定性，可为新型天然红色素的开发和应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸢尾科红葱：由广州白云华南生物科技有限公司提供；所用化学试剂：均为分析纯。

DGX-9053B-2型干燥烘箱 上海福玛实验设备有限公司；SB-25-12DT型超声清洗机 宁波新芝生物科技股份有限公司；V-1200型可见光分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；TU-1901型双光束紫外可见分光光度计

北京普析通用仪器有限责任公司；PHS-3C型雷磁pH计 上海精密科学仪器有限公司；SC-80C型全自动色差计 北京康光仪器有限公司。

1.2 红葱红色素的制备

红葱红色素在不同极性溶剂中的溶出效果不同，前期实验对浸提溶剂进行了初步的筛选。新鲜的红葱鳞茎干燥粉碎过40目筛后，分别用蒸馏水、甲醇、50%乙醇、无水乙醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚浸提，观察浸提液颜色，结果发现：50%乙醇浸提得到的色素颜色较为纯正柔和。因此，本研究在干燥粉碎过筛的红葱粉末中加入50%乙醇（料液比1∶20），在室温下超声辅助提取30min，抽滤得到红葱红色素粗提液，经真空旋转蒸发浓缩后于50℃烘箱中干燥24h得到红葱红色素粉末。

1.3 pH值对红葱红色素色泽的影响

用盐酸或氢氧化钠溶液调节蒸馏水pH值，准备9份pH值分别为2，3，4，5，6，7，8，9，10的水。取红葱红色素粉末配制成约10mg/mL的溶液作为贮备液。按红葱红色素贮备液和水为1∶49（V/V）的比例配制不同pH的红葱红色素溶液，用色差计测色差值，测量结果采用CIE L＊a＊b＊表色系统来表示。色差计是一种常见的光电积分式测色仪器，它利用仪器内部的标准光源照明被测物体，在整个可见光波长范围内进行一次积分测量，得到透射或反射物体色的L＊，a＊，b＊值［6］。L＊为明度指数，a＊和b＊为色品指数。L＊＝100表示白色，L＊＝0表示黑色，L＊越大说明亮度越好；＋a＊代表红色，－a＊代表绿色；＋b＊代表黄色，－b＊代表蓝色。

1.4 pH值对红葱红色素紫外可见吸收光谱的影响

对不同pH值的红葱红色素溶液进行紫外可见吸收全波段扫描，分析pH值对光谱特性的影响。

1.5 pH值对红葱红色素贮存稳定性的影响

红葱红色素粗提物在可见光波长范围内无特征吸收峰，在400～500nm有较强吸收，在450nm处吸光度受pH影响较小，故本实验选择450nm作为色素溶液的检测波长。不同pH的色素溶液在室温下静置0，2，4，6，8h，测定其在450nm处吸光度变化情况，并按下式计算色素残留率，以残留率评价色素的稳定性。

式中：A为某一时刻色素溶液的吸光度，A0为色素溶液初始时刻的吸光度。

2 结果与分析

2.1 pH值对红葱红色素色泽的影响

表1 pH值对红葱红色素色泽的影响Table 1Effect of pH value on the color of red pigments fromEleutherineamericana

由表1可知，红葱红色素明度偏亮白，色调为红黄色，随着pH值的增加，色素溶液亮度降低，红色增强，黄色减弱。在pH 5～8范围内，色素溶液色泽比较接近，色调无显著差异（P＜0.05），呈纯正柔和的橘红色。在偏酸或偏碱的环境中色泽有明显变化，在pH 2～5范围内，随酸性的增强，色素溶液颜色变透亮，由橘红色变为橘黄色，再到橙黄色，直至亮黄色；而在pH 8～10范围内，溶液颜色逐渐加深，由橘红色到深橘红，再到深红色，直至暗红色。由于pH的改变导致色素分子化学结构发生一定的变化，色素颜色也会变化，花色苷类和醌类天然色素的色泽随环境pH变化较大［7］。有文献报道，红葱提取物呈红色的部位主要成分为蒽醌类化合物［8］。在实际应用中应注意pH值对产品色泽的影响。

2.2 pH值对红葱红色素紫外可见吸收光谱的影响

用紫外可见分光光度计在190～700nm处对红葱红色素溶液进行全波段光谱扫描，结果发现：红葱红色素粗提物在紫外光波长范围内有强吸收，峰形显得比较杂乱，在320nm左右和336nm处各出现一吸收峰，在320nm处峰形略显粗糙，在336nm处峰形光滑，在可见光波段无吸收峰，在大于500nm的波长范围内吸光度明显减弱。本文主要分析300～500nm波长范围内的光谱特性随pH值的变化情况。

图1 不同pH介质中红葱红色素紫外可见吸收光谱Fig.1UV-visible spectrogram of red pigments fromEleutherineamericanaat different pH values

由图1可知，pH的变化没有改变红葱红色素光谱在336nm处吸收峰的位置，320nm处的吸收峰位置随着pH增大略有红移。在300～390nm范围内，吸收强度随着pH的增大明显增强。在390～440nm范围内，在中性和酸性环境中（pH 7～2）色素光谱几乎重叠，吸收强度没有明显的差异；在碱性条件下（pH 8～10），吸收强度随pH增大明显增强。在440～500nm范围内，吸收强度差异不大。可见介质pH对紫外和近紫外区的吸收强度有较大影响，对可见光区影响较小。

2.3 pH值对红葱红色素贮存稳定性的影响

图2 不同pH介质中红葱红色素贮存稳定性Fig.2Storage stability of red pigments fromEleutherineamericanaat different pH values

由图2可知，随着贮存时间的延长，在pH 5～6范围内，红葱红色素残留率变化较小，在pH 7～10和pH 2～4范围内，随时间延长色素残留率变化较大，特别是在碱性较强的环境（pH 8～10）中，色素吸光度不减反增，以致残留率迅速增大，色素放置2h就已经超过110%，但增大到一定程度时趋于稳定；不同pH条件的红葱红色素在室温下放置4h残留率均超过100%，此时色素溶液颜色加深，可能是由于色素氧化导致化学组分发生变化，碱性环境对此反应有促进作用。因此，在低酸环境中贮存和使用红葱红色素比较有利于色素的稳定。

3 结论

红葱红色素溶液明度呈亮白，色调呈红黄色，紫外可见吸收光谱在紫外光波段有强吸收，在320nm和336nm处各出现一吸收峰，在可见光波段无吸收峰。红葱红色素色泽受介质pH值影响较大，在pH 5～8的介质中颜色呈纯正柔和的橘红色，在酸度或碱度较高的环境中色泽有明显变化。介质pH对紫外和近紫外区的吸收光谱有较大影响，吸收强度变化明显，随pH增加吸光度增大，吸收峰位置略有红移；对可见光区的吸收光谱影响较小。介质pH对色素的贮存稳定性影响较大，在碱性较强的介质中，溶液颜色迅速加深，建议在低酸环境中（pH 5～6）贮存和使用红葱红色素，有利于色素的稳定。

［1］王晓艺，王庆华，何云，等.红葱植物成分及生物活性研究现状［J］.亚太传统医药，2015，11（5）：39-42.

［2］Saragih B，Pasiakan M，Saraheni，et al.Effect of herbal drink plants Tiwai（EleutherineamericanaMerr.）on lipid profile of hypercholesterolemia patients［J］.International Food Research Journal，2014，21（3）：1199-1203.

［3］Ifesan B O T，Siripongvutikorn S，Hutadilok-Towatana N，et al.Evaluation of the ability ofEleutherineamericanacrude extract as natural food additive in cooked pork［J］.Journal of Food Science，2009，74（7）：352-357.

［4］Atchara N P，Supayang P V.Eleutherineamericanaas a growth promotor for infant intestinal microbiota［J］.Anaerobe，2013，20：14-19.

［5］Atchara N P，Suphitchaya C，Supayang P V.Applications of microencapsulated bifidobacterium longum withEleutherine americanain fresh milk tofu and pineapple juice［J］.Nutrients，2015（7）：2469-2484.

［6］陈洪兴，顾正彪.影响焦糖色素色泽的因素分析［J］.中国调味品，2015，40（9）：66-68.

［7］孙平.食品添加剂［M］.北京：中国轻工业出版社，2009：82，91.

［8］Hajime K，Kohsei M，Hiroyuki Minakata，et al.New anthraquinones fromEleutherineamericana［J］.Chemical ＆Pharmaceutical Bulletin，1983，31（11）：4206-4208.

Effect of Medium pH Value on the Spectrum Characteristic and Stability of Red Pigments fromEleutherineamericana

HUANG Jian-rong1，QIU Mei-qiao1，LI Mu-zi2，WANG Zhi-jiang1，XU Jin-rui1，WANG Qing-hua3＊
（1.School of Food Science，Guangdong Pharmaceutical University，Zhongshan 528453，China；2.School of Traditional Chinese Medicine，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China；3.School of Basic Courses，Guangdong Pharmaceutical University，Guangzhou 510006，China）

The chromaticity（CIE L＊a＊b＊value system）of natural red pigments fromEleutherine americanaat different pH values is determined with colorimeter，and the UV-visible spectrum and storage stability are analyzed.The results show that the brightness of red pigments fromEleutherine americanais on the white side and the hue is yellow and red.The peak could not be found at the visible wave brand of the UV-visible spectrogram.The color of red pigments fromEleutherineamericanais greatly influenced by medium pH value.It shows that sterile and soft jacinth in the medium close to netrual，while its color changes markedly at rather acidity or alkalinity.Medium pH value has noticeable effect on the absorbance of UV and near UV wave brand spectrogram，while it has little effect on the visible segment.Storage stability is greatly affected by medium pH value，the color darkens quickly especially at alkaline medium and the absorbance increasessharply.The appropriate medium pH value range during storage and application is suggested as low acidity，at which the stability is acceptable.

red pigments fromEleutherineamericana；pH value；color；UV-visible spectrogram；stability

TS264.4

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.03.002

1000-9973（2017）03-0006-03

2016－09－17 ＊通讯作者

广东省科技计划项目（2014A020208134）

黄建蓉（1975－），女，高级工程师，博士，研究方向：食品质量与安全；王庆华（1969－），男，教授，硕士，研究方向：生物活性成分的研究与开发。