常丽新，贾长虹，冯月

(华北理工大学 生命科学学院， 河北 唐山 063210)

碱蓬又称为翅碱蓬，俗称“盐蒿”，碱蓬幼苗俗称龙须菜，为藜科碱蓬，属一年生草本植物[1-3]。在我国，碱蓬资源丰富，主要分布在东北、西北、华北以及含盐量较高的沿海地区，生长于潮间带和滨海盐碱地带上，是一种典型的盐碱地指示植物[1,2]。碱蓬绿色天然，幼嫩的碱蓬味道鲜美，富含脂肪、蛋白质、维生素、氨基酸和微量元素[1,4]。碱蓬还可入药，中医认为碱蓬具有清热、消食之功效，常入药治疗发热、积食。碱蓬提取物具有抗癌、抗衰老、抗炎、降血糖、降血压、调节内分泌等多种功能[3,4]。碱蓬植株在秋季呈红紫色，富含花青素[5-9]，花青素类色素大多可以清除自由基，具有抗氧化作用，是一种天然安全的抗氧化剂[10]。

目前，从安全性、药理性等方面考虑，天然色素越来越受到人们的青睐。但天然色素容易受外界条件的影响而稳定性较差。该研究探讨了经过AB-8大孔吸附树脂纯化的碱蓬红色素的吸收光谱、理化性质以及抗氧化作用，为碱蓬的开发利用提供理论依据。

1材料与仪器

1.1 实验材料

碱蓬：11月份采自于华北理工大学校园外。将采来的碱蓬快速用自来水冲洗干净，然后用蒸馏水快速冲洗2遍，用干净的干纱布吸干表面的水珠。放入30～50 ℃干燥箱中烘干，粉碎，过筛备用。

1.2 主要仪器

FA1204B电子天平：上海越平科学仪器有限公司；RE-52AA旋转蒸发器：上海安亭电子仪器厂；GOLD-SIM冷冻干燥仪：西盟国际公司；HHD-2电热恒温水浴锅：上海比朗仪器有限公司；UV-5500紫外可见分光光度计 ：上海元析仪器有限公司；KQ-500DE数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；GZX-9030MBE电热鼓风干燥箱：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；C-30玻璃仪器气流烘干器：北京瑞成伟业仪器设备有限公司；AVATAR 360傅立叶红外光谱仪：美国尼高力仪器公司。

1.3 试剂

无水乙醇、95%乙醇、甲醇、盐酸、柠檬酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化锌、氯化铜、氯化亚铁、三氯化铁、维生素C、蔗糖、亚硫酸钠、山梨酸钾、亚硝酸钠、过氧化氢、水杨酸、邻苯三酚，均为分析纯；Tris北京博奥拓科技有限公司；DPPH 如吉生物科技公司。

2实验方法

2.1 碱蓬红色素的的制备

(1)碱蓬红色素的提取：称取80目碱蓬粉末30 g按固液比1：20加入去离子水，在25 ℃下超声提取10 min，取出，抽滤，将滤液置于干燥洁净的棕色瓶中，滤渣按固液比1：10反复提取3～4次，直到滤液无色，合并滤液。

(2)碱蓬红色素提取液的浓缩：将滤液于40 ℃旋转蒸发仪中浓缩至滤液略粘稠。

(3)碱蓬红色素的分离纯化：首先将AB-8大孔树脂用95%乙醇浸泡24 h后，用蒸馏水冲洗2遍，进行湿法装柱，装柱时注意避免柱中气泡的产生，而后继续用蒸馏水冲洗至中性，即可使用。将浓缩后的滤液缓慢倒入大孔树脂柱上，待完全被吸附后，以2倍树脂体积的蒸馏水洗脱杂质，当水的颜色变为浅红色时，以30%乙醇作为洗脱液洗脱色素，控制流速为2 mL/min，收集洗脱液，直到大孔树脂中无红色素。

(4)洗脱液的浓缩、干燥：洗脱液于40 ℃旋转蒸发仪浓缩至浓稠。而后在冷冻干燥仪的多歧管进行干燥，提前打开冷冻干燥仪，当温度降低到-40 ℃时，将色素溶液放入瓶中，进行预冻，然后在-60 ℃温度下进行冷冻干燥，最终得到暗红色粉末。于4 ℃冰箱中避光保存。

2.2 碱蓬红色素的光谱特性分析

称取0.010 0 g碱蓬红色素粉末，溶于10 mL去离子水中，用去离子水定容至100 mL，配制成0.1 mg/mL的碱蓬红色素溶液。在350～600 nm波长下，每隔2 nm扫描其吸收光谱，确定最大吸收波长。

2.3 碱蓬红色素的红外光谱分析

取1～2 mg碱蓬红色素在玛瑙研钵中研磨成细粉末，而后与干燥的溴化钾粉末(约100 mg，粒度200 目)混合均匀，装入模具内，在压片机上压制成片后进行测定。

2.4 碱蓬红色素的溶解性

称取0.010 0 g碱蓬红色素粉末，分别溶于5 mL水、30%乙醇、30%甲醇、0.1%盐酸、0.5%柠檬酸中，观察记录颜色变化及溶解性。

2.5 碱蓬红色素的理化性质分析

称取0.200 0 g碱蓬红色素粉末，溶于100 mL去离子水中，并定容至1 000 mL，配制成0.2 mg/mL碱蓬红色素溶液，于暗处避光保存，以备下列实验所用。

(1)温度对碱蓬红色素稳定性的影响

取上述色素溶液7份各10 mL于7支试管中，分别置于40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃下保温1 h，取出，观察记录颜色变化。冷却至室温后，在最大波长下测定其吸光值。

(2)酸碱性对碱蓬红色素稳定性的影响

取上述色素溶液8份各5 mL于8支试管中，分别加入5 mL，pH值为5.7、6.0、6.3、6.8、7.0、7.3、7.7、8.0的磷酸盐缓冲溶液，充分混合均匀，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

(3)金属离子对碱蓬红色素稳定性的影响

配制浓度为0.02%的氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化锌、氯化铜、氯化亚铁、三氯化铁溶液。取色素溶液8份各5 mL于8支试管中，分别加入5 mL上述不同金属离子溶液，充分混合均匀，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

(4)氧化剂对碱蓬红色素的影响

将亚硫酸钠配制成浓度为0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%的溶液。取色素溶液6份各5 mL于6支试管中，分别加入5 mL上述不同浓度的亚硫酸钠溶液，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定吸光值。

(5)还原剂对碱蓬红色素稳定性的影响

将维生素C配制成浓度为0%、0.02%、0.04%、0.08%、0.16%、0.32%、0.64%的溶液。取色素溶液7份各5 mL于7支试管中，分别加入5 mL上述不同浓度的维生素C溶液，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

(6)食品添加剂对碱蓬红色素稳定性的影响

a. 柠檬酸

将柠檬酸配制成浓度为0%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的溶液。取色素溶液7份各5 mL于7支试管中，分别加入5 mL上述不同浓度的柠檬酸溶液，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

b. 蔗糖

将蔗糖配制成浓度为0%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的溶液。取色素溶液7份各5 mL于7支试管中，分别加入5 mL上述不同浓度的蔗糖溶液，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

c. 山梨酸钾

将山梨酸钾配制成浓度为0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%的溶液。取色素溶液6份各5 mL于6支试管中，分别加入5 mL上述不同浓度的山梨酸钾溶液，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

d. 亚硝酸钠

将亚硝酸钠配制成浓度为0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%的溶液。取色素溶液7份各5 mL于7支试管中，分别加入5 mL上述不同浓度的亚硝酸钠溶液，室温避光放置1 h，观察记录颜色变化。在最大波长下测定其吸光值。

2.6 碱蓬红色素的抗氧化作用

(1)碱蓬红色素对羟自由基的清除作用

将碱蓬红色素分别配制成浓度为0 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、150 μg/mL、200 μg/mL、250 μg/mL、300 μg/mL的溶液。取8支试管，分别加入浓度为10 mmol/L的硫酸亚铁溶液1 mL，再加入2 mL浓度为10 mmol/L的H2O2，充分摇匀后，加入2 mL浓度为5 mmol/L水杨酸-乙醇溶液(注意：水杨酸溶液用浓度为95%乙醇配制)，摇匀，然后分别加入浓度为0 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、150 μg/mL、200 μg/mL、250 μg/mL、300 μg/mL的色素溶液5 mL，使溶液总体积为10 mL。在37 ℃反应30 min。以去离子水作参比调仪器零点，在510 nm波长下，测定试剂空白液(即不同浓度的色素溶液)和加了各浓度色素溶液的反应体系液的吸光度。

按照公式(1)计算清除率：

(1)

式中：E：清除率，%；

Ao：未加色素测得的吸光值；

Ax：加各浓度色素溶液的吸光值；

An：不同浓度色素溶液的吸光值。

(2)碱蓬红色素对氧自由基的清除作用

取8支试管，加入Tris-HCl 4.5 mL(pH为8.2)，加入浓度为0 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、150 μg/mL、200 μg/mL、250 μg/mL、300 μg/mL的色素溶液4 mL，充分摇匀，加入去离子水1 mL，37 ℃水浴保温20 min，再加入3 mmol/L 邻苯三酚0.5 mL。在325 nm处测量其吸光值，每过30 s测量一个数，反应6 min时记下最终结果。以去离子水调零点，测定试剂空白液(即不同浓度的色素溶液)和加了各浓度色素溶液的反应体系液的吸光度。

按照公式(1)计算清除率。

(3)碱蓬红色素对总自由基(DPPH·)的清除

取8支试管，加入浓度为0 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、150 μg/mL、200 μg/mL、250 μg/mL、300 μg/mL的色素溶液4 mL，分别加入浓度为200 μmol/L的DPPH·溶液4 mL，室温避光处静置30 min后，分别以不同浓度的色素溶液作参比，于517 nm波长下测定各溶液的吸光值。

按照公式(2)计算清除率。

(2)

式中：E：清除率，%；

Ao：未加样品溶液测定的吸光值；

Ax：加样品溶液测定的吸光值。

3结果与分析

3.1 碱蓬红色素的光谱特性分析

图1所示为碱蓬红色素的吸收光谱。

图1 碱蓬红色素的吸收光谱

由图1可以看出，碱蓬红色素在波长540 nm处具有最高吸收峰。因此，确定碱蓬红色素的最大吸收波长为540 nm[11]。

3.2 碱蓬红色素的红外光谱分析

图2所示为碱蓬红色素的红外光谱。

图2 碱蓬红色素的红外光谱

由图2可知，在3 422 cm-1处为-OH伸缩振动吸收峰， 2 967 cm-1、2 925 cm-1处分别为-CH3、-CH2伸缩振动吸收峰。芳香族化合物的苯环骨架振动吸收在1 620～1 470 cm-1之间，1 630 cm-1处为C=O伸缩振动吸收峰，可以确定碱蓬红色素为酚类化合物。

3.3 碱蓬红色素的溶解性

表1所示为碱蓬红色素的溶解性能。

表1 碱蓬红色素的溶解性

由表1可知，碱蓬红色素在去离子水中，溶解速度快且全部溶解；在30%乙醇溶液中，溶解速度较慢且有漂浮现象；在30%甲醇溶液中，溶解速度缓慢，且大部分较难溶解；在0.1%盐酸溶液中，溶解速度快，但有微量沉淀产生；在0.5%柠檬酸溶液中，溶解速度较慢且有少量沉淀产生。说明碱蓬红色素极易溶于水，为水溶性色素。

3.4 碱蓬红色素的理化性质

(1)温度对碱蓬红色素稳定性的影响

图3所示为温度对碱蓬红色素稳定性的影响。

图3 温度对碱蓬红色素稳定性的影响

由图3可知，随着温度升高，碱蓬红色素的吸光值不断降低。从溶液颜色变化看，随着温度升高溶液颜色逐渐变浅，温度从40℃升高到100 ℃时，吸光值从0.329降到0.119，100 ℃时溶液几乎呈无色，说明温度对碱蓬红色素的稳定性具有明显影响。

(2)光照对碱蓬红色素稳定性的影响

图4所示为光照对碱蓬红色素稳定性的影响。

图4 光照对碱蓬红色素稳定性的影响

由图4可知，随着光照时间的增加，碱蓬红色素的吸光值不断降低，光照1～6 d时，吸光值从0.335降到0.209，说明光照对碱蓬红色素的稳定性有明显影响。

(3)pH对碱蓬红色素稳定性的影响

图5所示为pH对碱蓬红色素稳定性的影响。

图5 pH对碱蓬红色素稳定性的影响

由图5可知，随着pH值变大，碱蓬红色素的吸光值逐渐变小，pH在5.7～6.8时，色素溶液颜色较深，当pH超过6.8之后，颜色逐渐变浅。说明碱蓬红色素在pH为5.7～6.8时比较稳定。

(4)金属离子对碱蓬红色素稳定性的影响

图6所示为金属离子对碱蓬红色素稳定性的影响。

图6 金属离子对碱蓬红色素稳定性的影响

由图6可知，氯化钠、 氯化钾、 氯化钙、氯化镁溶液对碱蓬红色素的影响较小，吸光度和颜色变化不明显。而氯化锌、氯化铜、氯化亚铁、 氯化铁溶液对碱蓬红色素的影响较大，吸光值分别从0.173变为0.151、0.124、0.147和0.109，而且颜色变化明显，加入氯化锌、氯化铜、氯化亚铁溶液后，色素溶液颜色变浅，而加入氯化铁溶液后，色素溶液颜色变为淡绿色 。

(5)氧化剂对碱蓬红色素稳定性的影响

图7所示为氧化剂对碱蓬红色素稳定性的影响。

图7 氧化剂对碱蓬红色素稳定性的影响

由图7可知，加入氧化剂亚硫酸钠后碱蓬红色素溶液的吸光值变小，颜色略微变浅。但随着亚硫酸钠溶液浓度的增大，吸光度和颜色变化不明显。说明添加氧化剂对碱蓬红色素溶液的稳定性具有一定影响，但亚硫酸钠溶液浓度在0.01%～0.05%范围内，浓度大小对碱蓬红色素溶液的稳定性影响不大。

(6)还原剂对碱蓬红色素稳定性的影响

图8所示为还原剂对碱蓬红色素稳定性的影响。

图8 还原剂对碱蓬红色素稳定性的影响

由图8可知，加入还原剂维生素C后碱蓬红色素溶液的吸光值变小，颜色略微变浅。但随着维生素C溶液浓度的增大，吸光度和颜色变化不明显。说明还原剂对碱蓬红色素溶液的稳定性具有一定影响，但维生素C浓度在0. 02%～0.64%范围内，浓度大小对碱蓬红色素溶液的稳定性影响不大。

(7)食品添加剂对碱蓬红色素稳定性的影响

a. 柠檬酸对碱蓬红色素稳定性的影响

图9所示为柠檬酸对碱蓬红色素稳定性的影响。

图9 柠檬酸对碱蓬红色素稳定性的影响

由图9可知，添加柠檬酸后碱蓬红色素的吸光值略有下降，但随着柠檬酸溶液浓度的增大，吸光度和颜色变化不明显。因此，柠檬酸浓度在0.1%～1.0%范围内时，浓度大小对碱蓬红色素稳定性无明显影响。

b. 蔗糖对碱蓬红色素稳定性的影响

图10所示为蔗糖对碱蓬红色素稳定性的影响。

图10 蔗糖对碱蓬红色素稳定性的影响

由图10可知，添加蔗糖后碱蓬红色素的吸光值无明显变化，随着蔗糖浓度增加，吸光值和颜色变化不明显。说明添加蔗糖对碱蓬红色素没有明显影响。

c. 山梨酸钾对碱蓬红色素稳定性的影响

图11所示为山梨酸钾对碱蓬红色素稳定性的影响。

图11 山梨酸钾对碱蓬红色素稳定性的影响

由图11可知，添加山梨酸钾后碱蓬红色素的吸光值无明显变化，随着山梨酸钾浓度的增加，碱蓬红色素的吸光度和颜色无明显变化。说明添加山梨酸钾对碱蓬红色素的稳定性没有明显影响。

d. 亚硝酸钠对碱蓬红色素稳定性的影响

图12所示为亚硝酸钠对碱蓬红色素稳定性的影响。

图12 亚硝酸钠对碱蓬红色素稳定性的影响

由图12可知，添加亚硝酸钠后碱蓬红色素的吸光值有所下降，随着亚硝酸钠浓度的增加，吸光值略有降低，但当添加亚硝酸钠的浓度达到0.05%时，吸光值出现一小峰值，但低于不添加亚硝酸钠的吸光值。说明亚硝酸钠对碱蓬红色素的稳定性有一定的影响。

3.5 碱蓬红色素的抗氧化作用

表2所示为碱蓬红色素的抗氧化作用。

表2 碱蓬红色素的抗氧化作用

由表2可知，碱蓬红色素对羟自由基具有一定的清除作用，碱蓬红色素浓度在0～300 mg/mL范围内，随着碱蓬红色素浓度的增加，对羟自由基的清除作用增强。当碱蓬红色素的浓度达到300 mg/mL时，对羟自由基的清除率可达到16.47%。碱蓬红色素的浓度与清除率之间的关系符合回归方程y=0.054 2x-0.606。当清除率达到50%时，碱蓬红色素的浓度需要达到934 mg/mL。碱蓬红色素对氧自由基具有一定的清除作用，碱蓬红色素浓度在0～300 mg/mL范围内，随着碱蓬红色素浓度的增加，对氧自由基的清除作用增强。当碱蓬红色素的浓度达到300 mg/mL时，对氧自由基的清除率可达到42.80%。碱蓬红色素的浓度与清除率之间的关系符合回归方程y=0.125 8x+2.086 7，当清除率达到50%，碱蓬红色素的浓度需要达到380 mg/mL。碱蓬红色素对总自由基(DPPH·)具有一定的的清除作用，碱蓬红色素浓度在0～300 mg/mL范围内，随着碱蓬红色素浓度的增加，对总自由基的清除作用明显增强。当碱蓬红色素的浓度达到300 mg/mL时，总自由基的清除率可达到98.85%。碱蓬红色素的浓度与清除率之间的关系符合回归方程y=0.275 2x+26.695。当清除率达到50%，碱蓬红色素的浓度需要达到85 mg/mL。

4结论

(1)碱蓬红色素在波长540 nm处有最大吸收峰，通过红外光谱分析确定碱蓬红色素为酚类化合物。碱蓬红色素易溶于水，为水溶性色素。

(2)高温能破坏碱蓬红色素的稳定性，氧化剂、还原剂对碱蓬红色素的稳定性有一定影响，但在一定浓度范围内，浓度大小对其影响不明显，食品添加剂柠檬酸、蔗糖、山梨酸对碱蓬红色素无明显影响。金属离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+对碱蓬红色素的影响较小，而Zn2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+对碱蓬红色素的影响较大，碱蓬红色素对羟自由基和氧自由基、DPPH具有一定清除作用，随着碱蓬红色素浓度的增大清除作用增强。同样浓度的碱蓬红色素对DPPH的清除作用远大于氧自由基和羟自由基。碱蓬红色素无毒无害，可以广泛应用于食品、医药、饲料和化妆品等行业。