全 文 ：No.2.2007
3.4 采用喷雾干燥法成本低,操作简单。
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收稿日期：2006-07-29
作者简介：周国海(1964-),男,江苏泰兴人,副教授,研究方向为植物化学。
朝天椒中辣椒红色素稳定性的研究
周国海1，于华忠 2，余志勇1
(1.吉首大学城乡资源与规划学院,张家界 427000;
2.湖南省林产化工工程重点实验室,张家界 427000)
摘要：通过对不同条件下朝天椒辣椒红色素特征吸光值变化的研究,探讨了其在不同光照、温度、
pH、氧化剂、还原剂、金属离子、防腐剂和蔗糖等环境条件下的稳定性。实验结果表明:朝天椒辣椒
红色素对热稳定;糖溶液、氧化剂、防腐剂和低浓度还原剂对其影响较小;对太阳光敏感;在pH<2
条件下不稳定;金属离子中Ca2+、Na+、K+对该色素的稳定性较好,并有不同程度的护色效果,Al3+和
Ba2+对其色素的稳定性影响较小,Cu2+、Fe3+对其稳定性有明显的影响或破坏作用。
关键词：朝天椒;辣椒红色素;稳定性
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1005-9989(2007)02-0170-05
Studyonstabilityofcapsanthinfromclusterredpepper
ZHOUGuo-hai1,YUHua-zhong2,YUZhi-yong1
(1.ColegeofResourcesandPlannningSciences,JishouUniversity,Zhangjiajie427000;
2.ForestProductsChemicalEngineeringKeyLabofHunanProvince,Zhangjiajie427000)
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食品添加剂
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DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2007.02.045
No.2.2007
Abstract: Stabilityofthecapsanthinfrom clusterredpepperunderdiferentconditionssuchaslight,
temperature,pH,oxidants,reducingagents,metalions,preservativesandsaccharosewasdiscussedby
investigatingitsspecificabsorbance. Resultsshowedthatthepigmenthasgoodresistancetoheat.
Saccharides,oxidants,reducingagentsandpreservativeshavelitleefectonitsstability.Whileitwassensitive
tosunlightandunstableundertheconditionpH<2.0.Ca2+,Na+andK+havebeterefectsonthestabilityof
capsanthinfromclusterredpepperandshowedacertaincolourmaintenance,Al3+andBa2+havelitleefecton
itsstability,whileFe3+andCu2+showthedecreasingappearancesignificantly.
Keywords:clusterredpepper;capsanthin;stability
朝天椒(Clusterredpepper)又名三樱椒,其辣味
强,植株紧凑、椒果向上生长的簇生型小辣椒,是辣
椒的一个品种,属茄科辣椒属植物,我国大部分地
区都有分布[1]。辣椒红色素(Capsanthin)别名辣椒红,分
子式C40H56O3,主要成分为辣椒红素和辣椒玉红素,
还含有β-胡萝卜素,为深红色黏性油状液体,无辣
味,有辣椒的香味[3]。目前,国内对辣椒红色素的研
究报道较多,但大多是研究色素的提取工艺和测定
方法,对辣椒红色素的稳定性研究探讨较少[4]。本文
以湘西地区朝天椒辣椒红色素作为研究对象,以常
见的几种影响因素对朝天椒辣椒红色素稳定性进行
探讨。湘西地区朝天椒资源十分丰富,大部分直接
用来烹饪或是以初级产品的形式对外销售,其经济
价值较低。为提高其经济与社会效益,需对朝天椒
进行深加工及综合利用。朝天椒中辣椒红色素稳定
性的研究可为朝天椒的深加工提供一定科学的理论
依据,对湘西朝天椒的深度开发及地区经济发展起
着较为积极的作用。
1 材料、试剂及仪器
1.1 实验材料
朝天椒购于张家界市沅古坪,所购的干品朝天
椒经去梗、去籽、烘干粉碎过20目筛,备用。
1.2 主要试剂
氯化铁、氯化钙、氯化钡、氯化铝、硫酸镁、硫
酸铜、碳酸钾、碳酸钠、山梨酸、甘氨酸、磷酸二氢
钠、柠檬酸、抗坏血酸、蔗糖、乙醇、乙醚、乙酸乙
酯、正己烷、石油醚、丙酮等试剂均为国产分析纯,
超纯水由实验室自行制备。
1.3 主要仪器
UV-160A紫外分光光度计:日本岛津;超声波
yamatoB8200、DP-32真空干燥箱、AEG-220分析天
平、RZ-52A旋转蒸发仪:日本;WQ-500超纯水装
置;EB-340HW电子天平。
2 实验方法
2.1 辣椒红色素的提取
称取适量的朝天椒原料,放入具塞锥形瓶中,
加入11倍量的丙酮溶剂(固液比为1∶11),超声提取
35min,过滤,浓缩,回收有机溶剂,将浓缩物置真
空干燥箱中烘干,得辣椒红色素粗品。粗品用石油
醚和碱性50%乙醇萃取,将石油醚液浓缩、挥干,置
真空干燥箱中烘干得到辣椒素精制品,供稳定性实
验用。
2.2 辣椒红色素的光谱特性[2]
准确称取0.1g辣椒红色素,用丙酮稀释定容至
100mL,充分摇匀后,以丙酮作参比液,比色皿厚
度为1cm,于紫外分光光度计上扫描,测定其最大
吸收峰。
2.3 朝天椒辣椒红色素稳定性的研究
2.3.1 温度对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响 称
取0.05g的辣椒红色素,用丙酮定容至50mL,制成
辣椒红色素溶液,取等量溶液分别于25℃(室温)、
40℃、60℃、80℃及100℃的恒温水浴中至4h,每隔
1h取样一次,冷却至室温后,用紫外分光光度计
在其最大吸收波长处测定吸光值,并目测其颜色
变化情况,以此来判断温度对辣椒红色素稳定性
的影响。
2.3.2 光照对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响 取
25mL的辣椒红色素溶液,分别放置于室外日光照射、
室内自然光照射及室内阴暗处,每隔1h取样一次,测
定吸光值,并目测其颜色变化情况。
2.3.3 pH值对辣椒红色素稳定性的影响[6] 采用柠檬
酸-磷酸盐缓冲液作为辣椒红色素稳定性实验的溶
液。分别量取1mL辣椒红色素溶液与9mL(pH1～11)缓
冲液充分混合,配置成不同pH值的辣椒红色素溶液,
对照为1mL辣椒红色素溶液与9mL超纯水的混合液,
在室温阴暗处放置,每隔1h取样一次,测定其吸光
值,并目测其颜色变化情况。
2.3.4 氧化剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响[7] 配
制0.2%、1.0%、5.0%和10%的H2O2溶液,分别量取
1mL加入到9mL辣椒红色素溶液中,对照液为9mL辣
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椒红色素溶液与1mL超纯水的混合液,在室温阴暗处
放置,每隔1h取样一次,测定其吸光值,并目测其
颜色变化情况。
2.3.5 还原剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响 配
制0.1%、0.5%、1.0%和2.5%不同浓度的抗坏血酸溶
液,分别量取1mL加入到9mL辣椒红色素溶液中,对
照液为9mL辣椒红色素溶液与1mL超纯水的混合液,
在室温阴暗处放置,每隔1h取样一次,测定其吸光
值,并目测其颜色变化情况。
2.3.6 防腐剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响 选
用常用的防腐剂山梨酸,根据国家食品添加剂使用
卫生标准,其在食品中限量为0.02%,因此配制浓度
为0.04%,吸取5mL移入5mL的辣椒红色素溶液中,
对照液为5mL辣椒红色素溶液与5mL超纯水的混合
液,室温暗处放置,每隔1h取样一次,测定其吸光
值,并目测其颜色变化情况。
2.3.7 蔗糖对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响 分
别配置浓度为2mg/mL、4mg/mL、6mg/mL和8mg/mL的
蔗糖溶液,分别取2mL加入到8mL的辣椒红色素溶液
中,对照液为8mL辣椒红色素溶液与2mL超纯水的混
合液,室温暗处放置,每隔1h取样一次,测定其吸
光值,并目测其颜色变化情况。
2.3.8 金属离子对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响[8]
用氯化铁、氯化钙、氯化钡、氯化铝、硫酸镁、
硫酸铜、碳酸钾、碳酸钠,分别配置0.025mol/L、
0.05mol/L、0.1mol/L及0.2mol/L4个梯度浓度的Fe3+、
Ca2+、Ba2+、Al3+、Mg2+、Cu2+、K+和Na+的离子溶液,
分别取2mL加入到8mL的辣椒红色素溶液中,对照液
为8mL辣椒红色素溶液与2mL超纯水的混合液,室温
暗处放置,每隔1h取样一次,测定其吸光值,并目
测其颜色变化情况。
3 结果与分析
3.1 朝天椒辣椒红色素的光谱特性
由图1可知,朝天椒辣椒红色素在400～560nm之
间有一最大吸收峰,该色素的最大吸收峰值为
472nm。以下实验的测定波长选择为472nm。
3.2 温度对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表1可看出,朝天椒辣椒红色素在25～60℃时吸
光值变化较小,从溶液的颜色来看,无明显的颜色变
化,仍然为橙红色,较稳定;当温度升高到80～100℃
时,吸光值下降幅度明显,颜色由橙红色逐渐变成了
橙黄色,说明在此温度范围内,色素不稳定;在
100℃后辣椒红色素极不稳定,易分解。从表1还可看
出,在80～100℃高温下,辣椒红色素在1h之内吸光值
较稳定,在1～2h之内,色素快速分解,2h后色素分解
趋于平缓。所以在加工时应避免长时间处于80℃以上
的高温。
3.3 光照对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表2可看出,室内暗光对辣椒红色素影响较
小,吸光值基本没有变化;室内自然光的影响也较
小,颜色无明显的变化;但在室外太阳光下不稳
定,吸光值下降较快,颜色也发生了明显变化,由
橙红色变成了乳白色,表明其在日光照射下稳定性
较差。
3.4 pH值对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表3可看出,辣椒红色素在不同pH值条件下,
其吸光值有一定的差异,当pH值在1～2范围内时,
吸光值在0～2h下降较为明显,其颜色逐渐由橙红色
变成橙黄色,颜色变浅,且有少量浑浊出现;在
pH3～11范围内时,其吸光值无明显变化,且颜色
也无明显变化,表明辣椒红色素在pH3～11范围内
较稳定。
温度(℃)
不同时间(h)下辣椒红色素的吸光值及颜色变化
0 1 2 3 4 颜色
25 1.152 1.150 1.148 1.149 1.147 橙红色
40 1.150 1.149 1.149 1.147 1.146 橙红色
60 1.153 1.150 1.148 1.146 1.147 橙红色
80 1.149 1.136 1.092 0.986 0.987 橙黄色
100 1.147 1.114 0.876 0.871 0.843 橙黄色
表1 温度对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
表2 光照对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
光照时
间(h)
室内暗光 室内自然光 室外日光
吸光值 颜色 吸光值 颜色 吸光值 颜色
0 1.506 橙红色 1.506 橙红色 1.506 橙红色
1 1.503 橙红色 1.496 橙红色 1.262 橙黄色
2 1.504 橙红色 1.491 橙红色 0.702 淡黄色
3 1.505 橙红色 1.488 橙红色 0.579 乳白色
4 1.507 橙红色 1.487 橙红色 0.548 乳白色
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pH值
不同时间(h)下辣椒红色素的吸光值及颜色变化
0 1 2 3 4 颜色
对照液 1.056 1.054 1.053 1.053 1.052 橙红色
1 1.036 0.977 0.936 0.931 0.929 橙黄色
2 1.043 0.995 0.962 0.950 0.946 橙黄色
3 1.058 1.053 1.052 1.051 1.050 橙红色
4 1.055 1.054 1.055 1.053 1.053 橙红色
5 1.057 1.054 1.055 1.053 1.054 橙红色
6 1.056 1.054 1.053 1.054 1.055 橙红色
7 1.054 1.052 1.053 1.053 1.052 橙红色
8 1.056 1.057 1.055 1.054 1.053 橙红色
9 1.057 1.054 1.053 1.053 1.054 橙红色
10
11
1.057
1.055
1.054
1.054
1.054
1.053
1.053
1.053
1.051
1.052
橙红色
橙红色
表3 pH值对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
H2O2的
浓度(%)
不同时间(h)下辣椒红色素的吸光值及颜色变化
0 1 2 3 4 颜色
对照液 1.243 1.242 1.241 1.241 1.239 橙红色
0.2 1.242 1.241 1.240 1.240 1.238 橙红色
1 1.244 1.243 1.241 1.239 1.238 橙红色
5 1.241 1.240 1.239 1.239 1.237 橙红色
10 1.242 1.241 1.241 1.239 1.238 橙红色
表4 氧化剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
抗坏血酸的
浓度(%)
不同时间(h)下辣椒红色素的吸光值及颜色变化
0 1 2 3 4 颜色
对照液 1.225 1.223 1.220 1.195 1.195 橙红色
0.1 1.195 1.151 1.100 1.092 1.062 橙红色
0.5 1.168 1.127 1.063 1.053 1.026 橙红色
1 1.165 1.098 1.022 1.004 0.900 橙红色
2.5 1.180 1.121 1.074 1.070 1.038 橙红色
表5 还原剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
3.5 氧化剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表4可看出,辣椒红色素溶液在有不同浓度的
氧化剂(H2O2)存在时,随时间变化,其吸光值、颜色
均无明显变化,维持在一个比较稳定的水平上。因
此该色素在氧化剂中较稳定,说明该辣椒红色素具
有一定的抗氧化特性。
3.6 还原剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表5可看出,辣椒红色素溶液在存在不同浓度
的还原剂(抗坏血酸)时,随时间的延长而有所下降,
但整体变化幅度不是很大,在0～2h内其吸光值快速
下降,2h以后趋于平缓,其颜色没有明显变化。总
体来讲,辣椒红色素在还原剂抗坏血酸溶液中是较
稳定的。
3.7 防腐剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表6可看出,辣椒红色素在常用防腐剂浓度下,
4h内吸光值变化不大,具有良好的稳定性,且颜色没
有变化,可以说明该色素在食品生产加工中应用受防
腐剂的影响较小。
3.8 蔗糖对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
从表7可看出,各浓度的蔗糖溶液对该色素影响
不大,色素溶液的颜色也无变化,表明辣椒红色素溶
液有蔗糖存在时其稳定性较好。
3.9 金属离子对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
山梨酸的
浓度(%)
不同时间(h)下辣椒红色素的吸光值及颜色变化
0 1 2 3 4 颜色
对照液 0.667 0.663 0.653 0.650 0.650 橙红色
0.02 0.689 0.686 0.685 0.682 0.678 橙红色
表6 防腐剂对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
蔗糖浓度
(mg/mL)
不同时间(h)下辣椒红色素的吸光值及颜色变化
0 1 2 3 4 颜色
对照液 1.289 1.281 1.271 1.266 1.260 橙红色
2 1.286 1.281 1.260 1.254 1.247 橙红色
4 1.289 1.281 1.268 1.258 1.248 橙红色
6 1.290 1.284 1.273 1.261 1.250 橙红色
8 1.289 1.285 1.282 1.272 1.265 橙红色
表7 蔗糖对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
Mg2+
对照液 1.265 1.245 1.226 1.212 1.209
0.025 1.285 1.262 1.245 1.232 1.222
0.050 1.314 1.285 1.269 1.251 1.244
0.100 1.325 1.289 1.261 1.243 1.231
0.200 1.338 1.298 1.275 1.254 1.237
离子
离子浓
度(mol/L)
处理不同时间 (h)辣椒红色素的吸光值
0 1 2 3 4
Cu2+
对照液 1.340 1.310 1.291 1.290 1.285
0.025 1.422 0.890 0.872 0.845 0.831
0.050 1.442 0.846 0.794 0.785 0.768
0.100 1.476 0.917 0.853 0.845 0.830
0.200 1.504 0.964 0.890 0.863 0.851
Ca2+
对照液 0.983 0.970 0.958 0.956 0.956
0.025 0.989 0.986 0.977 0.968 0.963
0.050 0.995 0.992 0.990 0.987 0.985
0.100 1.001 1.000 0.993 0.990 0.988
0.200 1.005 1.003 0.997 0.994 0.992
Al3+
对照液 1.024 1.002 1.006 1.007 0.999
0.025 0.998 0.943 0.934 0.920 0.919
0.050 0.996 0.930 0.921 0.899 0.896
0.100 0.998 0.943 0.935 0.917 0.914
0.200 0.985 0.960 0.938 0.926 0.921
Ba2+
对照液 1.203 1.199 1.196 1.194 1.192
0.025 1.202 1.193 1.188 1.171 1.165
0.050 1.194 1.188 1.181 1.159 1.158
0.100 1.201 1.190 1.187 1.171 1.157
0.200 1.201 1.192 1.186 1.169 1.166
表8 不同金属离子对朝天椒辣椒红色素稳定性的影响
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Fe3+
对照液 1.193 1.192 1.323 1.321 1.190
0.025 0.815 0.732 1.327 1.324 0.593
0.050 0.786 0.687 1.326 1.325 0.572
0.100 0.713 0.625 1.328 1.326 0.486
0.200 0.698 0.605 1.327 1.327 0.479
Na+
对照液 1.328 1.326 1.323 1.323 1.320
0.025 1.330 1.329 1.327 1.327 1.323
0.050 1.329 1.328 1.326 1.326 1.324
0.100 1.331 1.329 1.328 1.328 1.324
0.200 1.330 1.328 1.327 1.327 1.325
K+
对照液 1.184 1.182 1.180 1.179 1.178
0.025 1.186 1.184 1.183 1.181 1.179
0.050 1.189 1.187 1.185 1.183 1.180
0.100 1.187 1.185 1.184 1.182 1.181
0.200 1.188 1.186 1.186 1.184 1.182
从表8可看出,8种金属离子对朝天椒辣椒红色
素均有不同程度的影响,在色素液的吸光值及颜色
变化上,影响效应不同。
含有Ca2+、Na+、K+离子的辣椒红色素溶液,随着
时间的延长,其吸光值下降趋势与对照液相似,且
一直比对照高,从颜色变化上看,含有上述3种离子
的色素溶液均呈橙红色,较对照液深。表明这3种离
子对辣椒红色素的稳定性较好,且有不同程度的护
色效果。Mg2+对该色素的影响与上述3种离子相近,
不同的是Mg2+离子浓度愈高,辣椒红色素溶液的吸光
值下降趋势愈明显,但总体来说比对照液要高,且
颜色呈橙红色,说明Mg2+对该色素的稳定性较好。
Al3+和Ba2+对辣椒红色素影响相似,0h到4h,不
同浓度离子辣椒红色素溶液吸光值均比对照液低,
且溶液的颜色均比对照液稍浅,说明Al3+和Ba2+对辣
椒红色素的稳定性有一定影响,应用到加工过程中
时应予注意。含Cu2+的色素液,其0h的吸光值比对照
液的要高,但在0～1h之间时其吸光值的降幅较大,
Cu2+浓度大于0.05mol/L的色素溶液中不断有少量沉淀
产生,且颜色也发生了明显的变化,由橙红色到暗
红色再到浅红褐色,表明Cu2+对该色素有不良影响或
破坏作用。含Fe3+的色素溶液与含Cu2+的色素溶液对
色素的影响相似,不同的是含Fe3+的色素溶液的吸光
值一直都是低于对照液的吸光值,颜色变化也有所
不同,是由橙红色到桔黄色再到棕色,基本上失去
了原有的色泽,表明Fe3+对辣椒红色素有明显的不良
影响或破坏作用。
4 结论与讨论
4.1 辣椒红色素在25～60℃时较稳定,当温度升高到
80～100℃时其温度对辣椒红色素的影响较大,尤其在
加热到100℃后辣椒红色素损失更大,但辣椒红色素在
1h之内温度对其影响较小。所以在加工时应该避免长
时间处于80℃以上的高温。总体来讲,辣椒红色素的
耐热性较好,在前1h内,可适用于经高温处理的产品。
4.2 辣椒红色素在室内自然光和避光的条件下稳定
性较好,但在日照条件下其稳定性较差。辣椒红色
素属于类胡萝卜素类,其中含有不饱和键,可能在
日光照射下容易降解损失。所以该色素及其制品应
放置阴凉处,避光保存。
4.3 pH值在1～2的强酸对辣椒红色素的影响较大,在
pH值3～11范围内较稳定。可能由于在强酸条件中,
辣椒红色素的化学结构发生变化,生成了其他的物
质。但对食品加工来讲基本没有影响,因食品在加
工过程中一般不会用强酸处理。总体来说,pH值对
辣椒红色素的影响较小。
4.4 氧化剂和还原剂对辣椒红色素的稳定性影响较
小;防腐剂对辣椒红色素基本没有影响;不同浓度
的蔗糖溶液对其稳定性影响不大,在实际的加工过
程中朝天椒辣椒红色素和蔗糖可以一起使用。
4.5 8种金属离子中,Fe3+和Cu2+对辣椒红色素稳定性
有明显不良影响;Ca2+、Na+、K+和Mg2+对其稳定性
好,并有一定护色的效果;Al3+和Ba2+对辣椒红色素
稳定性有一定的影响。这些在生产过程中应引起注
意,在包装其制品时不应用铁和铝进行包装。
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(续表)
食品添加剂
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