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刺葡萄花色苷自聚合条件及水合动力学特性的研究

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现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015,Vo1.31,No.3 刺葡萄花色苷自聚合条件及水合动力学特性的研究 邓洁红’,位佳静’,刘永红 ,王维茜’,魏一枝。 (1.湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙410128)(2.湖南生物机电职业技术学院,湖南长沙41O127) 摘要:花色苷自聚合是实现其稳定化的重要途径 研究了花色苷浓度、pH、温度、时间、纯度、溶剂体系等对刺葡萄花色苷自 聚合效应的影响 结果表明:刺葡萄花色苷粗提液适宜的自聚合条件为:pH 3,时间60min,温度20℃,浓度超过0.24mmo/L。在 此条件下,聚合度达到50.5433以上。对于3种不同纯度的剌葡萄花色苷溶液,纯度越高,自聚合效应越强,且更易发生自聚合,提 示刺葡萄花色苷分子间共色及辅色效应可能存在制约机制。模拟葡萄酒、葡萄汁的体系条件,发现刺葡萄花色苷在醇系中自聚合作用 的强度大于在水系中,两者发生自聚合作用的初始浓度分别为0.03 mmol/L和0.06 mmol/L。通过对花色苷溶液水合动力学分析,发 现花色苷浓度增大,其表观水合系数K减小,解离常数pK增大,说明花色苷的自聚合加强了其疏水性,使解离更加困难,稳定性提 高。 关键词:刺葡萄;花色苷;自聚合;水合动力学;纯化;溶液体系 文章篇号:1673.9078(2015)3.144—150 DOI:10.13982 ̄.mfst.1673・9078.2015.3.025 Serf-association Condiitons and Hydration Kinetics of Spine Grape Anthocyanins DENG Jie-hong ,WEI Jia-jing1,L1U Yong-hong ̄,WANG Wei-qian1,WEI Yi-2.hi (1.College ofFood Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China) (2.Hunan Biological and Electromechanical Polytechnic,Changsha 410127,China) Abstract:Self-association of anthocyanins is important for stability.The effects of anthocyanin concentration,pH,temperature,time, purity,and solvent system on the self-association of spine grape anthocyanins(SGA)were studied.The results showed that the optimum conditions for self-association ofSGA crude extracts were pH 3,60 min,20℃,and an ntahocyanin concentration ofgreater than 0.240 mmol/L. Under these conditions,the degree of self-association reached 50.5433.For three SGAs that difered in purity,a higher puriy resultted in molecules that could self-associate more easily and more strongly,indicating a common mechanism underlying self-association and copigmentation ofr anthocyanin.Solution systems were established by simulating ragpe wine and grape juice.The srtength of self-association of crude extracts containing SGA in n alcohol asolvent was greater hatn that in an aqueous solvent,and the initil aanthocyanin concentrations that resulted in self-association in the two solvent systems were 0.03 mmol/L and 0.06 mmol/L.respectively ̄The anthocyanin hydration kinetics were also nalayzed.As the anthocyanin concentration increased,the apparent hydration coeficifent k decreased and he dtissociation constant pK increased,indicating that self-association strengthened the hydrophobic properties and reduced he ditssociation of ntahocyanins,and therefore improved its stability. Key words:spine grape(Vitis davidii Foex);anthocyanin;self-association;hydration kinetics;puriifcation;solvent system 花色苷是一类重要的植物天然色素,溶解性好、 效途径。如新鲜红葡萄酒中主要是以花色苷的自聚反 着色自然,且具有多种生理活性功能,是替代合成色 素的一类重要食品添加剂。然而花色苷稳定性差一直 是其在食品工业中广泛应用的瓶颈问题。多年来, 国内外在如何提高花色苷稳定性方面做了大量研究。 国外研究显示,自聚合作用是花色苷稳定化的一种有 收稿日期:2014-07—17 基金项目:国家自然科学基金资助项目(31271836) 作者简介:邓洁红(1967一),女,博士,教授,博士生导师,研究方向: 园艺产品深加工理论与技术 应为主,自聚反应使其颜色呈棕红色,稳定性增加。 花色苷自聚合效应的影响因素主要有花色苷自身结构 及浓度、pH、温度、光及溶剂体系等。就溶剂体系而 言,乙醇对花色苷自聚合效应的影响越来越受到关注, Gonzfilez Manzano等l1 研究了模式酒中花色苷的自 聚作用对葡萄酒颜色的影响,发现新鲜红葡萄酒颜色 的增强主要取决于花色苷的自聚反应及其与辅色素的 辅色作用,该研究进一步强调了自聚作用在红葡萄酒 颜色表现过程中是不容忽视的。但也有研究发现_jJ, 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015,Vo1.31,No.3 有机溶剂的添加会减弱花色苷分子间的疏水性,导致 花色苷的辅色作用减弱或中断。花色苷自聚合的机理 及效应尚未清晰。 目前花色苷自聚合研究只有少量文献报道,且只 涉及到花色苷浓度对自聚合作用的影响,并且大多是 在葡萄酒中发现的,而对水系中花色苷白聚合特性缺 乏研究,国内还未有该方面的研究报道。 刺葡萄(Spine Grape)产量高,价格低,果皮富 含花色苷,是一种有广泛开发潜力的色素资源,但花 色苷普遍光热稳定性差,研究其稳定化理论和技术具 有重要意义 。目前,对刺葡萄花色苷自聚合作用的 研究还未见报道,本研究着力于刺葡萄花色苷自聚合 条件及效应的研究,探讨不同花色苷纯度和不同溶液 体系中花色苷白聚合作用的特性,研究结果预期为南 方葡萄酒、葡萄汁的色泽稳定和强化提供一定的理论 依据和技术支撑。 1材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1试验原料 刺葡萄(Htis davidii Fo欹.):购于湖南省芷江县 白马铺果园,洗净、晾干表面水分,手工剥皮,在一26℃ 冷冻贮藏以备用。 1.1.2主要仪器 电子分析天平,AEY-220,湘仪天平仪器设备有 限公司;精密酸度计,pHS.3C型,上海精密科学仪 器有限公司;紫外分光光度计,UV-2450,日本岛津; 石英比色皿,光程1.0 cm、0.2 cm、0.1 cm;旋转蒸发 器,RE一2000B,巩义市予华仪器有限责任公司;循环 水式真空泵,SHZ.D(III),巩义市予华仪器有限责任 公司;数显恒温水浴锅,HH一8,上海浦东物理光学仪 器厂;海尔变频冰箱,BCD.252KSL,青岛海尔股份 有限公司;玻璃层析柱,(p1.6 ̄30 cm;BZ24/29 1.1.3主要试剂 浓盐酸、冰醋酸、无水乙醇、无水醋酸钠、氯化 钾、氢氧化钠、甲醇、酒石酸等,均为分析纯;三氟 醋酸(TFA)为色谱纯;大孔吸附树脂HP.20,日本 三菱公司;聚酰胺树脂,100~200目,国药集团化学 试剂有限公司 1.2试验方法 1.2.1 刺葡萄花色苷的提取与测定 称取一定量的刺葡萄皮于烧杯中,以料液比1:3 加入80%乙醇(含O.1%盐酸)提取,于4℃冰箱中浸 提,过夜,抽滤后,用旋转蒸发仪(温度 O℃)真 空浓缩,挥干乙醇,浓缩液进行抽滤,得到刺葡萄花 色苷粗提液,称为0号粗提液。 花色苷含量测定参照Giusti[ 、Wrolstad[ 】的方法, 采用pH示差法按如下公式计算。参照邓洁红【7l研究基 础,选择520 nm为最大吸收波长。 总花色苷含量懈/ ):_AxMWxDFxlO00 (1) ×L 注:A: max-A7oonm)pH㈨一f 一A7oonm)pH4 ;Mw一花色苷 的相对分子质量,以矢车菊素一3一葡萄糖苷计,449.2;DF.稀释 因子;£.花色苷的摩尔消光系数,以矢车菊素一3一葡萄糖苷计, 26900;L 光程,cm。 1.2.2花色苷自聚合程度的检识指标 1.2.2.1 聚合度 参照Susana ̄I_的方法,公式如下: 聚合度:—A-Ad—×100 (2) A 注:A.花色苷溶液在最大吸收波长处的吸光度; 一花色 苷溶液稀释一定倍数后在最大吸收波长处的吸光度乘以相应的 稀释倍数;若聚合度>0,表示花色苷发生了自聚合效应;若聚 合度<0,说明花色苷未发生自聚合反应。为使图形更紧凑,本 文图形中聚合度≤0的情形一概 己为0_l】c 1.2.2-2表观水合常数K和解离常数pK 参照Dangles[8I的方法,公式如下: : ± : (3) Ao—A + (1一rA) +K41一 ) 注:A0一花色苷在强酸性溶液中(pH<1)以黄烊盐阳离子 形式存在时的吸光度;A一花色苷在给定的酸性溶液中的吸光 度;rA一花色苷以醌式碱形式和黄烊盐阳离子形式存在时的摩尔 吸光系数;Kh一水化常数;Ka一酸度常数;K-表观水合常数, K=Kh+Ka。 1.2.3花色苷浓度对花色苷自聚合作用的影响 将0号粗提液(c=1.2x10之mol/L)用蒸馏水稀释 (调酸pH 1.72)至浓度梯度分别为1.200 mmol/L、 0.600 mmol/L、0.240 mmol/L、0.120 mmol/L、0.060 mmol/L、0.030 mmol/L、0.012 mmol/L和0.006 mmol/L,室温避光静置1 h后,测定最大吸收波长处 的吸光度,代入公式(2)计算聚合度。 1.2.4 pH值对花色苷自聚合作用的影响 0号粗提液分别用pH为1~5的蒸馏水稀释至浓 度为0.240mmol/L,蒸馏水的pH值用1 mol/L的HC1 调节得到,室温避光静置1 h后,测定聚合度。 1.2.5时问对花色苷自聚合作用的影响 0号粗提液用pH为3的缓冲液稀释至浓度为 0.240 mmol/L,室温避光静置时间分别设定为20 min、 145 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015,Vo1.31,No.3 40mlrl、60ITllrl、80rain、l00rain、120rain、180rain 和240rain,测定聚合度。 1.2.6温度对花色苷自聚合作用的影响 0号粗提液用pH为3的缓冲液稀释至浓度为 0.240 mmol/L,然后分别放入设定好的温度环境中 (10℃、20℃、30℃、40℃、50℃),避光静置1 h 后,测定聚合度。 1.2.7表观水合常数K的计算 0号粗提液分别用pH为1~5的缓冲液梯度稀释, 室温避光静置1 h后,测最大吸收波长处的吸光度, 代入公式(3)计算表观水合常数K。 1.2.8花色苷纯度对自聚合作用的影响 1.2.8.1大孔树脂HP20纯化液制备 刺葡萄花色苷的吸附解吸工艺参数,参照邓洁红 J研究得出的条件。 称取一定量经预处理的HP一20大孔树脂湿法上 柱(cp1.6x30 cm),将0号粗提液用蒸馏水稀释(调酸 pH 3.0),测得花色苷浓度为2.3632 me/mE,以4.5 BV/h的流速加入树脂层,共处理色素液200 mL。等 树脂吸附达到饱和后,以2BV蒸馏水冲柱,去除糖、 蛋白质等水溶性成分,用洗脱剂(80%乙醇+0.05%盐 酸)冲柱,控制流速为3BV/h,直至树脂层近乎无色, 收集流出液,真空浓缩、抽滤后得到刺葡萄花色苷浓 缩液,称为1号纯化液。 1.2.8.2聚酰胺纯化液制备 聚酰胺树脂 95%乙醇浸泡12 h 过滤 5%NaOH溶液 浸泡2 h 蒸馏水冲洗至pH中性 10%醋酸溶液浸泡2 h 蒸 馏水冲洗至pH中性,备用 聚酰胺树脂经预处理后,湿法装柱(BZ24/29)。 将部分1号纯化液过聚酰胺柱,吸附达到饱和后,用 50%甲醇(含0.1%TFA)洗脱,收集有色部分,去除 单宁等辅色素的影响,真空浓缩后抽滤,得到花色苷 纯化液,称为2号纯化液。 1.2.8-3不同纯度的刺葡萄花色苷自聚合作用的特性 分别将0号粗提液、1号纯化液、2号纯化液用 pH3的缓冲液稀释至浓度各为1.200 mmol/L、0.600 mmol/L、0.240 mmol/L、0 120 mmol/L、0.060 mmol/L、 0.030 mmol/L、0.012 mmol/L和0.006 mmol/L,在20℃ 下避光静置1 h后,测定聚合度。 1.2.9刺葡萄花色苷在不同溶液体系中自聚合 作用的特性 1.2.9.1 葡萄汁水系条件和葡萄酒醇系条件的模拟 水系条件(模拟葡萄汁):花色苷粗提液用l mol/L 的HC1溶液调节pH为3.6。 醇系条件(模拟葡萄酒):参照Susana[1j的方法, 花色苷粗提液中加入12%乙醇+5 gm酒石酸,再用1 mol/L的NaOH溶液调节pH为3.6。 1.2.9.2刺葡萄花色苷在水系中自聚合作用的特性 模拟葡萄汁的条件,将花色苷粗提液梯度稀释, 室温避光静置1 h后,测定聚合度。 1.2.9_3 刺葡萄花色苷在醇系中自聚合作用的特性 模拟葡萄酒的条件,将花色苷粗提液梯度稀释, 室温避光静置1h后,测定聚合度。 1.2.10数据处理方法 每个处理重复3次,试验数据的结果以平均数表 示。试验数据分析采用SPSS17.0统计软件处理。不同 大写字母表示组问差异极显著(P<0.01),不同小写字 母表示组问差异显著(P<0.05),相同小写字母表示组 间差异不显著(P>0.05)。 2结果与讨论 2.1 花色苷浓度对刺葡萄花色苷自聚合作用 的影响 20 15 如10 5 0 0 花色苷溶液浓度/(mmol/L) 图1花色苷浓度对刺葡萄花色苷自聚合作用的影响 Fig.1 The effect ofconcentration on the self-association of SGA 图1是在Ph 1.72的条件下得到的。计算聚合度 时,先将花色苷浓度为0.012和0.006 mmol/L下的吸 光度代入公式(2)计算,聚合度小于0,说明浓度为 0.012 mmol/L的花色苷溶液未发生自聚合,再将浓度 为0.012和0.030 mmol/L下的吸光度代入公式计算, 聚合度小于0,说明浓度为0.030 mmol/L的花色苷溶 液也未发生自聚合,直至将浓度为0.120和0.060 mmoVL下的吸光度代入公式计算,得到聚合度大于0, 说明0.120 mmol/L的花色苷溶液发生了自聚合反应, 然后以花色苷浓度为0.060 mmol/L下的吸光度作为基 准,计算剩余浓度下的聚合度,如图1所示。 从图1可以看出,聚合度随着花色苷浓度的增大 而增加,当花色苷浓度为0.240 mmol/L时,达到最大, 也就是说,此时花色苷自聚合作用最强。继续提高花 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015.Vo1.31.No.3 色苷浓度,聚合度反而下降,并且由方差分析可知, 花色苷浓度在0.600 mmol/L和1.200 mmol/L时差异不 显著。原因可能是,花色苷自聚合作用除了与花色苷 自身浓度有关外,还受到自身结构和pH等因素的影 响,在强酸性溶液中,花色苷主要以黄烊盐阳离子形 式存在,当浓度过高时,花色苷分子之间的流动性会 受到一定的影响,影响分子间的疏水性和堆叠作用, 进而导致自聚合作用降低 J。也有可能是,花色苷粗 提液中含有一些杂质,如黄酮类物质可以充当辅色素, 能与花色苷发生辅色,不过当浓度过高时,辅色作用 与自聚合反应会出现一定的竞争效应,导致自聚合效 应下降。后续试验中选择花色苷浓度为0.240 mmol/L。 2.2 pH对刺葡萄花色苷自聚合作用的影响 dⅡ pH 图2 pH对刺葡萄花色苷自聚合作用的影响 Fi TheeffectofpUonthe self-associationofSGA 经方差分析得出,pH值对花色苷自聚合作用的影 响是极显著的。观察图2,随着pH的增大,聚合度先 增加后减少,pH 1~3时,上升较快,pH 3 ̄4时,趋 于平稳,颜色呈紫红色,pH 4~5时,反而下降,色素 液略带蓝色。pH为4时,图中出现最高点,说明pH 为4时花色苷自聚合作用最强。不过在此pH下,刺 葡萄花色苷溶液的吸光度较小,并且颜色呈现为紫色 中略带蓝色,这可能是花色苷的结构形式发生了变化, 由红色的黄烊盐阳离子形式转变为蓝色的醌式碱形 式。结合花色苷在不同pH值条件下的稳定性,认为 pH 3 ̄4较为有利于花色苷的自聚合。 2-3 时间对刺葡萄花色苷自聚合作用的影响 从图3可以看出,随着作用时间的延长,聚合度 先上升,直至60 arin时,出现最高点,此时花色苷自 聚合作用最强,然后聚合度开始下降。由方差分析可 知,每个相邻时问段间的聚合度差异都不显著。由此 可知,花色苷的自聚合反应与辅色作用一样,是一个 循序渐进的过程,而不是即时反应【J…。原因可能是, 反应刚开始的一段时间,花色苷分子之间未充分接触, 还未完全建立起垂直堆叠的结构,随着时间的逐渐延 长,直至60rain时,花色苷自聚合作用最大,而后继 续延长时间,聚合度出现稍许下降的现象,这可能是 花色苷在自然状态下缓慢分解造成的,也可能是别的 原因导致,具体机制还有待进一步研究。 ≈Ⅱ 时间/rain 图3时间对刺葡萄花色苷自聚合的影响 Fig.3The effectoftimeonthe self-associationofSGA 2.4温度对刺葡萄花色苷自聚合作用的影响 ≈Ⅱ 温度/℃ 图4温度对刺葡萄花色苷自聚合作用的影响 Fig.4 The effect oftemperature on the serf-association ofSGA 由图4可知,在20℃之前,聚合度随着温度的 升高逐渐上升,温度为20℃时,图中出现最高点, 在20℃之后,聚合度随着温度的升高反而下降,说 明温度在20℃时花色苷的自聚合作用最大。原因可 能是,随着温度的升高,尤其是温度超过40℃后, 刺葡萄花色苷发生一定程度的降解,花色苷受到损失, 导致吸光度减小,降解后生成一些较复杂的物质,干 扰花色苷的自聚合作用,所以聚合度变小。 2.5表观水合常数K的计算 Duefias “ 研究发现,DH值从0.9到4.2,在最 稀的花色苷溶液(浓度0.020 ertool/L)中,在可见光 波段几乎观察不到光谱,也没有增色效应,表明花色 苷在此pH范围内进行纯水化,那么Ka<<Kh,根据 K_-Kh+Ka,所以K近似等于Kh,pK近似等于pKh。 Susana等[ 】通过研究发现,pK随着花色苷浓度的增加 147 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015,Vo1.31,No.3 而增加,他们认为,在此种方案中由于没有其它化合 物能与花色苷相互作用,所以只能解释为花色苷的白 聚合作用。 将公式(3)变形,pH为1时测定的吸光值作为 A0,pH为2~5时测定的吸光值作为A,以Ao/(Ao—A) 为因变量,10-P“为白变量,做直线图,并进行线性回 归,如图5所示,通过直线斜率和截距求出表观水合 常数K,然后对K值取负对数,得出解离常数pK, 如表1所示。 O0 006ITIITIO1几 口0 012mmo儿 A0 030retool/L ×0.060 irii11ol/L o0120 rlllnol,L ×0 240 mmol/L +0 600mmol/L 姐 图5刺葡萄花色苷水合动力学方程A0舳 ∞如∞/(如 A)一1加m 0  O刊的关系 Fig.5 The relationship between hydration kinetics ofSGA estimated asAo/(A0--A)and 10*H 图5结果表明,A .A)与10_pH线性关系良好 ( >0.98)。文献显示,水化常数 反映花色苷通过 水化平衡由黄烊盐阳离子形式转化为甲醇假碱形式的 程度,酸度常数Ka反映花色苷通过酸式平衡由黄烊 盐离子形式转换为醌式碱形式的程度,Kh值越小,说 明水化反应的程度越小,花色苷分子间的疏水性增强, 进一步促使垂直层叠的色素分子的形成。解离常数pK 是指水溶液中具有一定离解度的溶质的极性参数,pK 值越大,说明花色苷离解能力越弱。 表1表观水合常数K和解离常数pK与刺葡萄花色苷溶液浓度 的关系 Table 1 The relationship betwenKvalues and pKvalues and the concentration ofSGA 表1可以看出,随着刺葡萄花色苷溶液浓度的增 加,K值逐渐减少,而pK值逐渐增加。试验得出的 结果与Susana[ 研究的结论相一致,这进一步验证了 148 刺葡萄花色苷确实发生了自聚合作用。 2.6 不同纯度的刺葡萄花色苷自聚合作用的 特性 0.120 0.030 0.060 0.120 0.240 0.600 1.200 花色苷溶液浓度/(mmoVL) 图6不同纯度的刺葡萄花色苷自聚合作用的特性 Fig.6The characteristicsofthe self-associationofSGAwith differentpurities 由图6可知,随着花色苷浓度的升高,各纯度的 花色苷溶液的聚合度都随之升高。数据统计分析表明, 浓度对花色苷聚合度的影响极显著。为避免图中字母 过多,图6中仅标注纯度对聚合度的影响差异性分析 结果。在浓度0.12 mmol/L条件下,1号与0号聚合度 差异不显著,2号与0号、1号均差异显著,其他浓度 条件下,纯度对聚合度影响均极显著。0号、1号和2 号样品发生白聚合作用的最低花色苷浓度依次为 0.060 11111101/L、0.030 mmol/L和0.030 mmol/L,说明1 号和2号纯化液对比0号粗提液更容易发生自聚合效 应。各纯度样品自聚合效应的强弱顺序为:2号纯化 液>1号纯化液>0号粗提液。原因可能是,刺葡萄花 色苷粗提液中除了主要成分花色苷外,还含有糖类、 蛋白质、有机酸、单宁、果胶及一些非花色苷酚等杂 质,经过1次纯化后,只是洗脱了一些糖、蛋白质等 水溶性成分,杂质的存在影响着花色苷的色泽、品质 和稳定性【11 ̄12]。而聚酰胺纯化后,去除了单宁等辅色 物质,表现出更强的自聚合效应。这个线索可作为刺 葡萄花色苷分子间共色.辅色效应相互制约机制的一 个证据。另外,由图6和图1对比可见,不同pH值 条件下,花色苷浓度对自聚合度的影响规律不一致。 pH<2强酸性条件下,浓度过高反而白聚合度下降,而 pH3温和酸性条件下,浓度越高,自聚合度越高。可 见,强酸性条件不利于花色苷的白聚合,且pH值与 花色苷浓度对自聚合产生交互影响,以后的研究中值 得深入探讨。 2.7刺葡萄花色苷在水系和醇系中自聚合作 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015,Vo1.31,No.3 用的特性 表2刺葡萄花色苷在不同溶液体系中的吸光值 Table2TheabsorbanceofSGAfordiferent solution systems 花色苷浓度 吸光度A /(mmol/L) 水系 醇系 注:表中数据为mean+SD,n=3。 _水系pH=3.6 7l_6867Aa 64.3767Bb豳 48.7800Cc 。, 。。Dd皇 8.5700Ee 0.0000 0.O000Ff圈■ 0.012 0.030 0.060 0.120 0.240 0.600 1.200 花色苷溶液浓度/(mmol/L) 图7刺葡萄花色苷在水系中发生自聚合作用的特性 Fig.7Thecharacteristicsofself-associationofSGAinanaqueous system 8O 7O 圆醇系pH=3.6 6O 49.3900Cc 5O 44.0667Dd Ⅱ 4O 30 20 10bl0o0oGg6. 250 O 0.012 0.030 0.060 0.1 2O 0.240 0.600 1.200 花色苷溶液浓度/(mmol/L) 图8刺葡萄花色苷在醇系中发生自聚合作用的特性  ̄ag.8 The characteristics ofself-association ofSGAin an alcohol system 不同浓度的刺葡萄花色苷在水系和醇系中的吸光 值见表2。在相同的花色苷浓度下,花色苷在水系和 醇系中的吸光值差异很大。就两者比较而言,从溶液 颜色上观察,前者深于后者,反映在吸光值上,前者 大于后者,正如表2所示。原因可能是,刺葡萄中的 花色苷主要为锦葵啶和芍药啶 引,有机溶剂乙醇可与 舳加∞如∞如加m 0 之结合,在一定程度上影响了花色苷的显色。所以, 同种花色苷浓度下,在醇系中的颜色要略淡一些。 图7是刺葡萄花色苷在水系中自聚合作用的情 况。随着花色苷溶液浓度的增加,聚合度逐渐增大, 自聚合作用逐渐增强。花色苷在水系中自聚合作用的 最低花色苷浓度为0.060 mrnol/L,此时聚合度为 8.5700,当花色苷浓度为1.200 mmol/L时,该值增至 71.6867。另外,当花色苷浓度从0.060 mlTIO儿增至 0.120 mmol/L时,聚合度增加的最多,自聚合强度相 对增加的最快。 刺葡萄花色苷在醇系中自聚合作用的特性见图 8。聚合度随着花色苷浓度的增加而增加,自聚合作用 的强度越来越大。并且花色苷浓度为0.030 rnrnol/L时, 花色苷就发生了自聚合效应,此时聚合度为6.2500, 当花色苷浓度为1.200 m_mol/L时,该值升至为 73.1500。同样的,当花色苷浓度从0.060 mmol/L增至 0.120 mmol/L时,聚合度增加了约26,增加的最多, 自聚合强度相对增加的最快。 比较图7、8可知,整体而言,刺葡萄花色苷在水 系中自聚合作用的强度小于其在醇系中的自聚合效 应,并且在醇系中较易发生自聚合作用。 3结论 3.1 聚合度和表观水合常数K的计算结果均表明,当 花色苷浓度达到一定程度,刺葡萄花色苷溶液确实发 生了白聚合效应。刺葡萄花色苷粗提液发生白聚合作 用的初始浓度为0.120 mrnol/L(pH 1.72),适宜的自 聚合条件为:pH 3,时间60 min,温度20℃,花色 苷浓度0.240 mmol/L以上。在此条件下,聚合度达到 50.5433以上。 3.2花色苷对pH较敏感。本试验也发现pH 1.72与 pH 3.0条件下,花色苷浓度对自聚合度的影响规律不 一致。pH 1.72强酸性条件下,花色苷浓度在0.24 mmol/L时达到最佳白聚合效应,浓度过高反而自聚合 度下降,而pH 3温和酸性条件下,浓度越高,自聚合 度越高。试验中观察到的pH值对花色苷的颜色变化 结果与Dao[H】和邓洁红【4_的研究报道相一致,这种现 象可以解释为,在溶液中,花色苷随pH不同发生结 构上的转换,导致颜色随之变化。 3-3溶液的纯度对花色苷自聚合效应产生影响。2号 纯化液、1号纯化液及0号粗提液的初始聚合浓度分 别为0.03 rmno ̄_,、0.03 ̄ol/L及0.06 ̄ol/L,表明 花色苷纯化液对比粗提液更容易发生自聚合效应。且 各纯度样品自聚合效应的强弱顺序为:2号纯化液>1 号纯化液>0号粗提液。 149 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2015,Vo1.31,No.3 3.4刺葡萄花色苷粗提液中含有一定的糖、蛋白质等 水溶性成分及部分果胶、单宁等杂质,这些杂质的存 在会对花色苷的色泽和稳定性产生一定的影响。去除 单宁等辅色素后的花色苷表现出更好的白聚合特性, 提示刺葡萄花色苷分子间共色.辅色效应可能存在相 互制约机制。 3.5溶剂体系对花色苷自聚合效应产生影响。相比水 系溶剂,刺葡萄花色苷在醇系中更容易发生白聚合效 应,且醇系中的白聚合强度大于水系。 3.6溶剂体系也是研究花色苷自聚合作用时需要考 虑的一个重要因素。花色苷在质子型的溶剂中呈单体 状态,颜色呈红色,而在非质子型的溶剂中以二聚体 形式存在,颜色为黄色【l引。前人的研究成果充分说明 了乙醇对花色苷自聚合效应的影响主要取决于花色苷 结构、溶液pH及乙醇的浓度等。本试验结果显示, 在水系中,花色苷溶液显色深、吸光值较大;在醇系 中显色浅,吸光值偏小。不过,整体来说,花色苷在 醇系中自聚合的强度大于水系中,且比在水系中容易 发生自聚合现象。这一结果与Mirabel等[161和 Boulton[¨J的研究结果一致,原因可能是,本试验中使 用的乙醇浓度为12%、溶液pH为3.6,在此体系条件 下,低浓度的乙醇增强了花色苷分子之间的疏水相互 作用,进而促使垂直堆叠的花色苷分子的大量形成, 增强了它们之间的聚合作用。 参考文献 Gonzalez—Manzano Susana,Santos—Buelga C,Duenas M,et a1.Colour implications of self-association processes of wine anthocyanins[J]_European Food Research and Technology, 2008,226(3):483—490 [2] Gonzfilez—Manzano S,Duenas M,Rivas—Gonzalo J C,et a1. 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