全 文 ：食 品 科 技
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2013年 第38卷 第07期
食用色素分为天然色素与合成色素两种，合
收稿日期：2013-01-24
作者简介：张长峰(1976—)，男，湖北五峰人，博士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏工程。
成色素大多数毫无营养价值且部分还有不同程度
张长峰1,2，章 艳3
(1.山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室，济南 250103；2.国家农产品现代物流
工程技术研究中心，济南 250103；3.山东商业职业技术学院，济南 250103)
摘要：研究紫菜苔色素的稳定性。采用0.1%的盐酸溶液为微波浸提剂提取色素，在524 nm
处测定其最大吸收峰，通过计算色素残存率、比对颜色、探讨pH、温度、光照、氧化剂
H2O2、还原剂Na2SO4、金属离子、常用食品添加剂对紫菜苔色素稳定性的影响。结果表明：在
pH1.0~3.0色素稳定性好；日光直射、高温、氧化剂H2O2、还原剂Na2SO4对紫菜苔色素具有明显
的破坏作用；Fe3+ 、Cu2+对紫菜苔色素稳定性影响较大，Mg2+、Zn2+、K+、Ca2+、Na+、Al3+对色
素稳定影响较小；葡萄糖对紫菜苔色素稳定性基本没有影响，苯甲酸钠、山梨酸钾、高浓度的
柠檬酸、短时间的Vc、香精对色素具有不同程度的破坏作用，甜蜜素、蔗糖具有增色效应。由
此可知紫菜苔色素在食品工业中应用前景较广，尤其适合于酸性、非高温加热的食品。
关键词：紫菜苔；色素；稳定性
中图分类号：TS 202.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2013)07-0258-07
Stability of Brassica campestris pigment
ZHANG Chang-feng1,2, ZHANG Yan3
(1.Shandong Key Laboratory of Storage and Transportation Technology of Agricultural
Products, Jinan 250103; 2.National Engineering Research Center for Agricultural Products
Logistics, Jinan 250103; 3.Shandong Institute of Commerce and Techonlogy, Jinan 250103)
Abstract: The stability of the pigment extracted from Brassica campestris L was studied. The pigment
was extracted with 0.1% hydrochloric acid solution and scanned in the range of 524 nm. The results
showed that brassica campestris pigment was stable in pH1.0~3.0 conditions. But it was not stable in
direct sunlight, high temperature, the oxidant H2O2, reductant Na2SO4. It was greatly affected by Fe
3+and
Cu2+, while presented good stability under Mg2+, Zn2+, K+, Ca2+, Na+, Al3+. Glucose basically had no effect
on pigment stability. Benzoic acid sodium, potassium sorbate, citric acid of low concentration, Vc of short
time flavor of the pigment with varying degrees of damaging effects. And sodium cyclamate, sucrose
had a hyperchromic effect. Therefore, brassica campestris pigment in the food industry application has a
broad prospects, especially suitable for acidic, non-high-temperature heating food.
Key words: Brassica campestris L; pigment; stability
紫菜苔色素稳定性研究
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的毒性[1]，应用于食品工业、医药和化妆品行业不
能满足现代人对健康的需求，而天然色素以其安
全、绿色、无毒而备受青睐[2]，寻找和开发天然色
素取代人工合成色素是当前色素行业的总体发展
趋势。但是，目前天然色素在这一行业中的使用
份额仍占少部分，稳定性差是限制其应用的重要
原因。
紫菜苔(Brassica campestris L.)在我国南方具有
广泛的种植面积，其富含红色素(花青素类)，属于
黄酮类化合物。目前，国内外对紫菜苔的研究报
道主要集中在遗传学研究[3-4]，对紫菜苔色素研究
报道较少[5-6]，这限制了紫菜苔的精深加工和附加
值的提升。本研究对提纯后的紫菜苔色素进行稳
定性分析，旨在明晰紫菜苔色素的稳定条件，为
其进一步的开发利用提供数据参考。
1 材料与方法
1.1 材料
紫菜苔：市售；0.1%盐酸、10%盐酸、无水
乙醇、95%乙醇、冰醋酸、甲醇、0.1%柠檬酸、
10%柠檬酸、氢氧化钠、双氧水、亚硫酸钠、三
氯化铁、氯化钾、氯化钙、氯化钠、硫酸铜、硫
酸铝、硫酸锌、氯化镁、葡萄糖、蔗糖、Vc、苯
甲酸钠、山梨酸钾：国产分析纯。
722S型分光光度计：上海精密仪器科学有限
公司；WD800T型格兰仕微波炉：格兰仕微波炉电
器有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：常州国华电
器有限公司；紫外灯(30 W)；CS101-3D电热鼓风
干燥箱：重庆四达实验仪器有限公司；TDL-5离
心机：上海安亭科学仪器厂；PL303电子天平：梅
特勒-托利多仪器上海有限公司；XK96-A快速均
质机：姜堰市新康医疗器械有限公司；水流减压
蒸馏浓缩装置；水流减压抽滤装置和基本玻璃实
验器具。
1.2 方法
1.2.1 紫菜苔色素的提取 洗净的紫菜苔→阴干→
切碎→称量→微波加热浸提→抽滤→离心→减压
蒸馏→色素浓缩液
1.2.2 最佳浸提剂的选择 称取3 g紫菜苔碎末，
分别加入水、不同体积分数的乙醇(75%、95%)、
甲醇、冰醋酸、不同体积分数的柠檬酸(0.1%、
10%)、不同体积分数的盐酸(0.1%、10%)，微波火
力调节为中火，浸提5 min后离心，比较离心上清
液颜色的差异。
1.2.3 波峰的选择 按上述方法得到的色素浓缩液
取20 mL，调整pH=3[5]，在340~560 nm波长范围进
行紫外扫描，发现其在524 nm处有最大吸收峰。
选择524 nm为吸光度测定波长。
1.2.4 紫菜苔色素稳定性试验 紫菜苔色素在524
nm处测定各种环境条件下的吸光度，以吸光度大
小变化，即色素残存率来衡量紫菜苔色素的稳定
性，每组实验重复3次[7]。
(1)色素残存率计算
式中：At为t时刻色素溶液的吸光度；
A0为初始色素溶液的吸光度。
(2)pH对色素稳定性的影响
取色素浓缩液20 mL，用NaOH溶液调成pH为
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的溶液[8]，避光
放置，肉眼观察色素变化情况。
(3)温度对色素稳定性的影响
取色素浓缩液20 mL(pH3)于不同试管中，密
封并置于不同温度(20、40、60、80、100 ℃)的水
浴中，分别加热30、60、90、120 min后取出并迅
速冷却至室温，在524 nm下测量其吸光度，计算
色素残存率。
(4)光照对色素稳定性的影响
取色素浓缩液20 mL(pH3)于不同试管中，第
一组密封置于室外直射光下，第二组密封于暗
处，第三组密封置于距30 W紫外灯30 cm处，第一
组和第二组分别放置1、2、3、4、5、6、7 d而第
三组分别放置15、30、45、60 min后取出，在524
nm测量其吸光度，计算色素残留率。
(5)氧化剂对色素稳定性的影响
取色素浓缩液10 mL(pH3)于不同试管中，分
别加入不同体积分数的氧化剂H2O2，密封放置于
暗处2 h和24 h后取出，测量其吸光度，计算色素
残留率。
(6)还原剂对色素稳定性的影响
取色素浓缩液10 mL(pH3)于不同试管中，分
别加入不同体积分数的5 mL还原剂Na2SO4，密封
放置于暗处1 h和24 h后，测量其吸光度，计算色
素残留率。
(7)金属离子对色素稳定性的影响
取色素浓缩液10 mL(pH3)于不同试管中，分
别加入5 mL不同体积分数的金属离子Fe3+、Cu2+、
Ca2+、K+、Na+、Zn2+、Mg2+、Al3+，置于暗处1 h和
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24 h，测定其吸光度，计算色素残留率。
(8)常用食品添加剂对色素稳定性的影响
取色素浓缩液10 mL(pH3)于不同试管中，分
别加入5 mL不同体积分数的添加剂：葡萄糖、蔗
糖、苯钾酸钠、山梨酸钾、柠檬酸、Vc、香精、
甜蜜素，密封放置于暗处1 h和24 h后取出，测定
其吸光度，计算色素残留率。
2 结果与分析
2.1 最佳浸提剂的确定
表1 紫菜苔色素最佳浸提剂的确定
溶
液
冰醋
酸 水
甲
醇
乙醇
75%
乙醇
95%
柠檬酸
0.1%
柠檬酸
10%
盐酸
0.1%
盐酸
10%
颜
色 红色 紫色
深
绿 暗红色 绿色 粉红色 红色 红色 红色
如表1所示，冰醋酸、10%柠檬酸和盐酸的
提取效果都很好，但冰醋酸和柠檬酸均不易挥
发，且冰醋酸干燥后生成绿色颗粒，柠檬酸高温
产生焦糖化反应(黑色)，而10%的盐酸会产生大
量白色颗粒，综合比较而言，选取0.1%盐酸作为
最佳浸提剂。
2.2 pH对紫菜苔色素稳定性的影响
表2 pH对紫菜苔色素稳定性的影响
pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
颜
色
淡红
色
红
色
深红
色
暗红
色
淡绿
色
深绿
色
黄绿
色
淡黄
色
黄
色
黄褐
色
由表2可知，pH对色素的稳定性影响很大。
当pH≤4时，色素基本保持稳定；当pH＞4时，色
素开始变质，稳定性逐渐变差。
2.3 温度对紫菜苔色素稳定性的影响
的增加紫菜苔色素损失也随着增大，试验第6天颜
色变浅，且在第7天残存率降至79.89%。
图1 温度对色素稳定性的影响
图2 光照对紫菜苔色素稳定性的影响
图3 紫外线对紫菜苔色素稳定性的影响
图4 H2O2对紫菜苔色素稳定性的影响
由图1可知，紫菜苔色素对高温不稳定。在80
℃，水浴90 min稳定性开始下降，120 min后残存
率降为96.88%；在100 ℃，水浴30 min时稳定性就
开始下降，120 min时残存率降为80%且下降幅度
高于80 ℃组。
2.4 光照对紫菜苔色素稳定性的影响
如图2所示，紫菜苔色素在闭光状态下其稳定
性基本不受影响，放置7 d残存率依然接近100%。
在日光直射下，紫菜苔色素损失较快，随着天数
图3表明，紫外光在60 min内对色素影响不
大，残存率几乎为100%。
2.5 氧化剂H2O2对紫菜苔色素稳定性的影响
由图4可知，氧化剂H2O2对紫菜苔色素有明显
的氧化作用，且随着H2O2体积分数的增加，氧化
程度增强。试验到2 h时，0.1%的双氧水溶液色素
残存率为25.53%，0.3%的双氧水溶液色素残存率
仅为14.47%；试验到24 h时，0.1%的双氧水溶液
色素残存率为10%，0.3%的双氧水溶液色素残存
率仅为6.58%。此外，H2O2对色素具有减色效应，
在1 h时，随着H2O2体积分数的增加色素颜色逐渐
从粉红变到淡粉、粉白最后变为白色。
2.6 还原剂Na2SO4对紫菜苔色素稳定性的影响
由图5可看出，还原剂Na2SO4对紫菜苔色素有
较明显的降解作用，但随试验时间的延长，降解
作用并未增强。试验到1 h时，0.1 mg/mL的亚硫酸
钠溶液色素残存率为70.06%，1.0 mg/mL的亚硫酸
钠溶液色素残存率仅为21.26%；试验到24 h时，
0.1 mg/mL的亚硫酸钠溶液色素残存率为67.72%，
1.0 mg/mL的亚硫酸钠溶液色素残存率为21.26%。
此外，Na2SO4对色素具有减色效应，无论试验进
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行到1 h还是2 h，色素颜色随着Na2SO4体积分数增
加逐渐由粉红变为白色。
2.7 金属离子对紫菜苔色素稳定性的影响
2.7.1 Fe3+对色素稳定性的影响
素残存率最大，为101.18%，0.6 mg/mL的CaCl2溶
液色素残存率最小，为100.2%。说明Ca2+对色素
的影响与所加入的CaCl2体积分数、试验时间长短
没有明显的线性关系。
2.7.4 K+对色素稳定性的影响
图9 K+对色素稳定性的影响
图10 Na+对色素稳定性的影响
图5 Na2SO4对紫菜苔色素稳定性的影响
图6 Fe3+对色素稳定性的影响
图7 Cu2+对色素稳定性的影响
图8 Ca2+对色素稳定性的影响
图6表明，Fe3+对色素稳定性有一定影响，对
色素具有减色作用，且随着Fe3+体积分数的增大影
响作用增强。试验进行到24 h后，加入10 mg/mL
FeCl3的色素液残存率87.30%，加入50 mg/mL FeCl3
的残存率达到最小，为35.21%。
2.7.2 Cu2+对色素稳定性的影响
如图7所示，随着Cu2+的加入，吸光度值增
大，表明Cu2+对色素具有增色效应，但随Cu2+体积
分数的增大吸光度值增加程度减少。加入0.2 mg/
mL CuSO4的色素液残存率最大，为112.35%，而加
入0.5 mg/mL硫酸铜的色素液残存率为103.97%。
从肉眼上看，色素颜色保持粉红色。
2.7.3 Ca2+对色素稳定性的影响 图8表明，添
加Ca2+后色素吸光度略有增加，但幅度不大。
1 h时，0.6 mg/mL的CaCl 2溶液色素残存率为
100.48%，0.1 mg/mL的CaCl2溶液色素残存率最
小，为100.09%；24 h时，含0.1 mg/mL CaCl2的色
由图9可知，K+对色素稳定性影响不大。试验
进行1 h时，含0.4、0.6 mg/mL KCl的色素残存率最
大，为100.25%，0.1 mg/mL的KCl溶液色素残存率
为99.49%；24 h时，0.4 mg/mL的KCl溶液色素残存
率最大，为100.51%，含0.6、0.8、1.0 mg/mL KCl
的色素残存率最小为99.75%。观察表明，色素颜
色保持为粉红色。
2.7.5 Na+对色素稳定性的影响
由图10可看出，Na+对色素稳定性有影响，但
影响较小。24 h时，除0.4 mg/mL的NaCl溶液外，
含其他体积分数的KCl色素浓缩液的吸光度均增
加，0.6、0.8 mg/mL的KCl溶液色素残存率最大，
为101.30%。
2.7.6 Zn2+对色素稳定性的影响
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残存率为100.79%。
综合图7~图14结果，Fe3+、Cu2+对紫菜苔色素
稳定性影响较大，其中，Fe3+具有一定减色效应，
Cu2+具有一定增色效应，其他金属离子对色素表现
出较好的稳定性，除Fe3+、Cu2+外，对添加0.4 mg/
mL的金属离子试验24 h而言，对色素稳定性影响
强度依次为：Mg2+＞Zn2+＞K+＞Ca2+＞Na+＞Al3+。
2.8 常用食品添加剂对紫菜苔色素稳定性的影响
2.8.1 葡萄糖对色素稳定性的影响图11 Zn
2+对色素稳定性的影响
图12 Al3+对色素稳定性的影响
图13 Mg2+对色素稳定性的影响
图14 葡萄糖对色素稳定性的影响
图15 蔗糖对色素稳定性的影响
图11表明，Zn2+对色素稳定性影响较小，吸
光度略有增加。1 h时，0.6 mg/mL的ZnSO4溶液色
素残存率达到100.58%，0.8、1.0 mg/mL的ZnSO4溶
液色素残存率为99.71%；24 h时0.1、0.6 mg/mL的
硫酸锌溶液色素残存率最大，为101.46%，1.0 mg/
mL的硫酸锌溶液色素残存率降至100.58%。
2.7.7 Al3+对色素稳定性的影响
由图12可知，Al3+对色素稳定性影响较小。
1 h时，所有体积分数的Al2(SO)3溶液色素残存率几
乎为100%；24 h后，只有0.4 mg/mL的Al2(SO)3溶液
色素吸光度值突然下降，残存率仅为73.56%。
2.7.8 Mg2+对色素稳定性的影响
图13表明，Mg2+对色素稳定性影响不大。
1 h时，0.5 mg/mL的MgSO4溶液色素残存率达
100.53%，1.0 mg/mL的MgSO4溶液色素残存率降至
99.74%；24 h时，0.4 mg/mL的MgSO4溶液色素残存
率最大，为101.58%，1.0 mg/mL的MgSO4溶液色素
由14可知，葡萄糖对色素稳定性有一定影
响，1 h时，1.5%、2%、2.5%的葡萄糖溶液色素残
存率最大，达100.52%，1%的葡萄糖溶液色素残
存率最小，但也接近100%；24 h时，0.5%的葡萄
糖溶液色素残存率最大为101.04%，1%、1.5%、
2%的葡萄糖溶液色素残存率最小为99.74%。说明
紫菜苔色素对葡萄糖有较好的稳定性。
2.8.2 蔗糖对色素稳定性的影响
由图15可知，在试验进行到1 h时，3%、5%
的蔗糖溶液色素残存率最大，为99.74%，4%的蔗
糖溶液色素残存率最小，为98.98%；而24 h时，
4%的蔗糖溶液色素残存率最大，为108.67%，
1%、2%的蔗糖溶液色素残存率最小，为99.49%。
说明蔗糖能使紫菜苔色素吸光度升高，具有一定
的增色效应。
2.8.3 苯甲酸钠对色素稳定性的影响 图16表明，
苯甲酸钠对色素稳定性具有一定程度的破坏作
用。1 h时，0.2 mg/mL的苯甲酸钠溶液色素残存率
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为99.13%，1.0 mg/mL的苯甲酸钠溶液色素残存率
最小，为96.80%；24 h时0.2 mg/mL的苯甲酸钠溶
液色素残存率最大，为97.09%，1.0 mg/mL的苯甲
酸钠溶液色素残存率最小为94.48%。
2.8.4 山梨酸钾对色素稳定性的影响
为90.77%。说明低浓度的柠檬酸使色素吸光度上
升，高浓度柠檬酸使色素吸光度下降。
2.8.6 Vc对色素稳定性的影响
图16 苯甲酸纳对色素稳定性的影响
图17 山梨酸钾对色素稳定性的影响
由图17可看出，山梨酸钾对色素具有一定程
度的降解作用。1 h时，0.6 mg/mL的山梨酸钾溶液
色素残存率最大，为115.36%，1.0 mg/mL的山梨
酸钾溶液色素残存率最小，为97.67%；24 h时，
0.2 mg/mL的山梨酸钾溶液色素残存率最大，为
96.50%，1.0 mg/mL的山梨酸钾溶液色素残存率最
小，为92.42%。
2.8.5 柠檬酸对色素稳定性的影响
图18 柠檬酸对色素稳定性的影响
图19 Vc对色素稳定性的影响
图18表明，试验进行到1 h时，0.5 mg/mL的
柠檬酸溶液色素残存率为105.36%，0.2、0.3 mg/
mL的柠檬酸溶液色素残存率最小，为90.99%；24
h时，0.1 mg/mL的柠檬酸溶液色素残存率最大为
97.64%，0.4 mg/mL的柠檬酸溶液色素残存率最小
由图19可知，短时间内Vc使色素吸光度下降
明显，长时间的Vc添加使色素吸光度回升。1 h
时，0.2、0.6、1.0 mg/mL的Vc溶液色素残存率最
大，为86.56%，0.4、0.8 mg/mL的Vc色素残存率
最小，为85.90%；24 h时，色素吸光度均有所增
加，0.2 mg/mL的Vc色素残存率最大，为94.60%，
1.0 mg/mL的Vc色素残存率最小，为89.99%。
2.8.7 香精对色素稳定性的影响
图20 香精对色素稳定性的影响
图21 甜蜜素对色素稳定性的影响
图20表明，香精对色素表现出不稳定性。含
20%香精的色素溶液吸光度略有增加，残存率为
101.16%，含40%的香精色素溶液吸光度最少，残
存率为95.21%。
2.8.8 甜蜜素对色素稳定性的影响
由图21可知，甜蜜素对色素具有增色效
应。所有体积分数的甜蜜素对色素吸光度均有增
加，30 mg/mL时的甜蜜素色素液残存率最大，为
108.15%，20 mg/mL时的甜蜜素色素液残存率最
小，为102.18%。
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3 讨论
色素的生产应用价值很大程度上起决于其稳
定性。从试验结果来看，紫菜苔色素易溶于水、
醇和酸，在日光直射下易被分解，所以应尽量避
免日光直射；紫菜苔色素颜色受pH值影响较大，
由于这种色素属于花色苷类，其基本结构单元为
色原烯[9]，在不同pH的介质中，色素分子中的色
原烯发生变化，从而显示不同颜色，因此紫菜苔
色素只适用于酸性食品；不同金属离子对紫菜苔
色素的影响不同，Fe3+、Cu2+对色素稳定性影响较
大，可能是因为花色苷与金属离子络合而导致增
色或者褪色[10]，因此紫菜苔色素在使用和保存时
应避免和含铁、铜离子的器皿接触；短时间的Vc
对色素具有破坏作用，有研究表明[11]，Vc易发生
降解，产生过氧化物后对花色苷有很强的破坏作
用，这可能原因是：Vc作为抗氧化剂，防止色素
氧化褪色、变色；Vc属酸性物质，可使溶液pH
降低而起到增色作用；此外，氧化剂H2O2、还原
剂Na2SO4对色素具有明显的破坏作用，这在一定
程度上限制了紫菜苔色素的应用范围。本文对紫
菜苔色素稳定性的影响研究结果符合花色苷的一
般性质[12-13]。花色苷具有抗氧化、抗突变、预防
心脑血管疾病、保护肝脏、抑制肿瘤细胞发生等
多种生理功能[14]，因此，为进一步理解紫菜苔色
素稳定性影响条件和原理，需要深入地从紫菜苔
色素的组成成分、结构、呈色机理等方面进行研
究，这对提高紫菜苔色素的稳定性、提升紫菜苔
资源的附加值、拓宽天然色素的应用范围具有重
要意义。
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