全 文 ：《中国食品添加剂》 C h inaF o o dA d d it ie v s1 9 9N 8 o. 4
灰白毛毒红色素热降解动力学研究*
陈 斌 谷伏安 于华忠 雷红梅
( 武陵大学 湖南张家界 , 4 270 00)
摘 要 : 本文对灰 白毛荀果实中天然红色素热降解动力 学规律进行 了较为深人的研究 , 并建立 了该色素热降解 过程
的数学模型 , 为制定在加工 、 使用过程 中的合理工艺参数提供了理论依据 .
关键词 : 灰 白毛毒红色素 , 热降解动力学 , 数学模型
灰 白毛 墓 ( R u bus te p h ro d es H a n ce ) 温冰柜中保存待用 。
俗名乌泡 , 系蔷薇科悬钩子属 , 多年生落叶 L Z 方法 〔5 , 用 0 . 1% 的 H a 水 溶 液
攀援灌木 , 在武 陵山 区分 布甚广 , 蕴 藏量 配制一定浓度的灰 白毛毒红色素溶液 , 分别
大 , 花期 6 一 8 月 , 果期 8 一 10 月 , 成熟 在 4 0 ℃ 、 60 ℃ 、 8 0 oC 、 90 ℃ 、 10 0 ℃ 的
果实紫黑色 , 富含花青昔类红色素和果胶类 恒温水浴中处理 。 每隔一定时间取样 , 在岛
物质 , 种子为传 统中药强壮剂 〔 3 , 。 该 树种 津 U V 一 16 OA 双光束紫外可见分光光度计上
根系浅 , 耐脊薄 , 适应性强 , 是一种 良好的 于 sl .2 on m 处 比色测定 A 51 2值 , 以此研究该
水土保持树种 。 然而由于对其应用未作系统 色素在不同温度下随时间的降解规律 。
研究 , 至今仍处于 自生 自灭状态 。 本文通过 2 结果与分析
对该色素耐热性的研究 , 旨在为灰白毛墓的 灰 白毛毒红色素在酸性介质中 , 经不同
应用开发提供理论依据 。 温度和时间处理后 , A sl Z值的变化见表 1 .
1 材料和方法 根据表 l 中的数据 , 以吸光度 ( A ) 为
1
.
1 材料 灰 白毛葛成熟浆果 , 采 自张 纵坐标 , 时间 ( O 为横坐标 , 作不 同温度
家界市永定区大坪镇境 内海拔 50 米左右的 下的 A 一 t 变化图 (见图 l) 。 从图 l 中可以
山坡 、 路旁和溪边 。 采回后置 于 一 25 ℃ 低 看出 , 吸光度 A 与时间 t 不呈直线关系 。 当
表 1 灰白毛毒红色素经不同温度和时间处理后吸光度的变化
温度 (T ) 不同处理时间的吸光度 ( )A 及对数值 O l lA )
如℃ 时间 (而n) 0 3 0 印 o 150 2 10 270 3如 5 10
吸光度 ( )A 2 132 2 . 116 .2 的 7 2
.
O8() .2 以 l 1 .男 7 1 .9 56 1 87 1 1 7 8
对数值 OnA ) 0夕57 .0 7印 a 74 1 0 . 7 32 0 . 7 13 以 692 。
.
67 1 0
.
62 6 .0 58 1
印 ℃ 时间 (而 n) 0 30 印 叩 ! 50 2 10 270 3如 510
吸光度 ( )A 2 . 2 25 2 . 1劝 2 . 140 2 .的7 2 .加8 1 .例拓 1 8 13 1. 7田 1 . 598
对数值 (】认 ) .0别】) 以7 79 0 .7 6 1 仓74 1 0 .69 7 a 研 5 0 . 59 5 仓536 住肠 9
80 ℃ 时间 (加 n) O 20 40 印 1o 14D 180 刀0 2团 《 幻
吸光度 ( A ) 2 .肠 7 2 , (叉刃 2 . 0 55 2 .以 9 1 . 男6 1 . 8刃 1 . 75 5 1肠 1 1 . 5 70 1. 2 4()
对值数 ( h A) 住72 6 住7 23 住720 0 7 17 住仅拓 0石15 住肠2 0 . 50 7 0 . 4 5 1 0 2 15
如 ℃ 吸光度 (A) 2 .0 11 2 . 仪X) l 卯 2 1 . 92 5 1 . 77 0 1 . 冈9 1 . 538 1. 4 26 1 3 11 a 塑X】
对数值 l( nA ) 住6 9 0石93 以68 9 0石5 5 0
.
57 1 住 , ) 〕 0 .4 30 0 3 55 0 2 7 1 一 0刀 l
10 ℃ 时间 ( im n) 0 5 l 0 l5 20 3O 50 7 0 卯
吸光度 (A ) 2 . (蜷碑 2 . 02 3 1 9 2 9 1. 9 11 1 . 83 9 1 .翻 9 1. 3 16 1. (X场 0 . 979
对值数 (l n A ) 0 ` 72 5 0 . 70 5 0.6 5 7 位《讲8 住日刃 O, 夕刃 0 .2 75 0 .肠 一 0刀2 1
* 湖南省教委和张家界市科委资助项 l[ 。
《中国食品添加剂》 i C hn aF o od A d d i ti vs e19 9 8 6 N. 4
以 吸光度 的对数 (n IA)为 纵 坐 标 时 , 则
in A 一 t 呈直线关系 (见 图 2) 。 根据 L a b u m
、 _ , 。
d A
, , . 、 _ _ 1、 _上 , 卜 一 一 ~ , ~ ~ 、方程 , 带 一 K ()A n( 式 中 ” 代表反应级数 ),
因 in A一 t呈直线关系 , 故 n = 1 。 即表明灰
白毛墓红色素在所试范围内 (40 一 10 ℃ )
的酸性介质中 , 热降解符合一级反应的动力
学规律 〔刃 。
关系 : A ()t = 一 K A 。帐 > 0) , 将该式对时间求
导数 , 则有 :
d A ()t = 一 K A (t 。冲t今
d A ()t d/ t 二 一 K A仇) 帐 > 0)
两边积分 :
{
t 卫李旦 一 }` 一、人 以 J 、
那么 : A ()t = 标 一 (K卜叭 · · … ①
式① 就是所求的回 归方程的通式 。 根
据表 1 中的数据 , 利用最小二乘法 , 就可求
出不同温度下① 式 中的 K 值 , 从而得到不
同温度下 , 灰白毛毒红色素的吸光度与时间
的回归方程及相关系数 。 (见表 2) 。
A
ù竹E时
,一,ù
一4 0 ,C 一 6 0 ,C ~ 80 ,C 一 9 0 ,C 中 10 0℃
表 2 灰白毛葛红色素热降解回归方程及相关系数
温度 回归方程 K 值 相关系数
叨 .c (tA ) = 2一4女 一 , , · ’。 一、 K = 3邓 x r o一 ` R = o男s
印 ℃ 拭 t )一 22 1倪 一` ”。 一、 K 一 6石7 、 一。一` R 一 0 .姚
80 ℃ 柳 ) = 2 . 1旅 一 1 , ’。 一 、 K一 L29 x lo 一 , R = 0 . 984
叩 ℃
lX() ,C图 1
1 6 0 2 4 0 3 2 0 4 0 0 4 8 0
t (m : n )
在不同温度下 A一 t 的关系
拟 t ) = 2 . 1(又池一 , 3 3城 ’ 0 “
以 t ) = 2 . 132e 一生 , , X ’ o 一 、
K = 1 83 x 10
一 j
R = 0
.叨 7
K = 9
.
35 x l 0
一 3 R = 0
.
9 87
1
.
{扩
一 4 0 ,C 一 6 0 ,C一 8 0 ,C 几 9 0 ,C ~ 10 0℃
从表 2 中可以看出 , 各温度下的回归方
程的相关性都达到了极显著水平 。 这些回归
方程 , 为了解一定温度下灰白毛墓红色素因
热降解而损失的程度提供了理论依据 。
.2 2 灰 白毛蓦红色素热降解过程数学
模型的建立 , 在色素的加工和使用过程中 ,
常常需要知道任意温度 、 任意时间色素的损
失情况 , 因此很有必要建立一个关于色素含
量与温度及时间关系的数学模型 。
先将表 2 中的 K 值 对 温 度作 关 系 图
(见 图 3) , 由图 3 可知 , K 值 与温度 呈非
线性关系 。 通过对 K 值取对数 , 再对温度
作关 系图 (见 图 4) , 此 时则 In K 与温度呈
直线关系 。
通过 对 K 值 与 温度 进 一 步数 学处 理
(方法同前 ) , 则可得到 K 与温度 (T ) 的
回 归方程 K = .4 03 x 10 一 5e0 ~ 吓 : 单位为℃ ) ,
经相关分析 , R 二 .0 927 , 同样达到极显著水
平 , 说 明该方程具有代表性 , 将 K 值代人
① 式 , 则得 : A ()t 二 人厂 `403 “ ’ 。 尹~ , (t一叭
O曰`600
4,4
,
on
ù
8 0 16 0 2 4 0 3 2 0 4 0 0 4 8 0
t (m in )
图 2 在不同温度下 In A 一 t 的关系
2
.
1 灰白毛每红色素热降解动力学研究
根据表 1 中的数据 , 建立一定温度下 的
回归方程 。
设 0t 为热处理的初始时刻 (在本试验 中
与= 0) , t 为经历一段 时间后的时刻 , 人 为
初始时刻 (0)t 的吸光度 , 即 : A仇) 二人 , 由
于该色素的热降解符合一级反应的动力学规
律 , 在一定温度下 , 色素的降解存在这样的
《中国食品添加剂》 C h i l a F 0 0 d A d d i t iv巴 199 8 N o . 4
K
0 0 】 T — 热处理温度 (℃ )
t 一肠— 经历的时间 (而n) 。根据这个数学模型 , 对该色素在有关热
过程中的变化情况就有了定量基础 , 从而为
制定合理 的工艺参数条件 (如加热 、 杀菌
等 ) 提供了理论上的参考依据 。
弓.1
3
,j
T (℃ )
图 3 K 值对温度关系
讨论
灰 白毛毒在武陵山 区分布广 (最
1
. I K
U 尸
高海拔 可达 150 m ) , 适应性强 , 若将其果
实 中 色 素 (平 均 总 花 青 昔 含 量 达
52 .5 5mg /
10 9 ) 的开 发与小 流 域 综 合治 理
(指以灰白毛毒作为水土保持的主树种 ) 结
合起来 , 必将成为山区农民利用本地资源脱
贫致富的一条良好途径 。 其社会效益 、 经济
效益和生态效益十分明显 。
.3 2 灰 白毛葛果 实中红色素不仅含量
高 , 而且耐热性好 , 是一种优良的天然食用
色素资源植物 。 在人类崇尚自然 , 回归 自然
的今天 , 开发灰白毛蓦极具现实意义 。
-2摊6
6 0 8 0 9 0 10()
T (℃ )
图 4 K 值取对数对温度关系
其中 , A— 时刻 t 的吸光度人— 时刻联初始时刻 )的吸光度
参 考 文 献
陈友地 . 我国天然食 用色素的生产现状 、 发展趋势 及存在 问题 . 中国野生植物 ,
昊丽芬 . 开发食用夭 然色素的前景及生产方法 . 甘肃轻纺科技 , l卯汉 l) : 18
中科院 中国植物志编辑委员会 . 中国植物志 . 第三十 七卷 . 北京 : 科学出版社 ,
王璋等译 . 食品化学 . 北京 : 中国轻工业出版社 , 19 1
王华光等 . 山植色素性质及其热降解 动力学 . 食品科学 . l 9 2( 川 or 一 巧
卯2( l) 9 一 13
S ut d y o n t h e T h e r m o l y s i s K i n e it e s o f R e d R g m e n t
fr o m R u b u s T e P h r o d e s H a n e e
C h e n B i n
,
G u F u a n
,
( W u li n g nU i
u e r s i yt
Y u H u a z h o n g
,
L e i H o n g m ie
Z h a n gj f aj i e
,
H :` n a n , 4 2 7 00 0 )
A B S T R A C T : T h i s P a P e r s t u d ie d o n t h e t h e rm o l y s i s k i n e t i cs o f r e d P ig m e
n t fr o m
t h e r i P e b e r r i e s o f R
.
t e P h r o d e s H a n ce
, a n d t h e r e g r e s s i o n m o d e l fo
r h e a t d e g r a d a t i o n
w a s s u m m a r i z e d
.
I t a l s o P r o v id e s a t h e o r e t i e a l b a s i s fo r t h e P r a e t i c a l P r o d u e t i o n
.
K E Y W O R D S
: r e d P ig m e n t o f R
.
t e P h r o d e s H a n e
,
t h e rm o ly s is k i n e t i cs
, r e g r e s s i o n
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