全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 15 食品科学 ※基础研究46
路边青多酚的稳定性及其热降解动力学
欧阳玉祝，李 勇，吴道宏，郭鸿彬
(吉首大学食品科学研究所，湖南 吉首 416000)
摘 要：研究 pH值和温度对路边青多酚的稳定性影响及其路边青多酚的热降解动力学特征。结果表明：多酚质量
浓度随 pH 值增加而增加，随温度的升高而减小。多酚的热降解反应符合一级反应动力学模型，动力学曲线线性
关系良好。30～70℃条件下热降解反应的速率常数分别为 0.0096、0.0115、0.0153、0.0175h -1和 0.02h -1，表观活
化能为 15.6952kJ/mol。
关键词：路边青；多酚；稳定性；热降解动力学
Stability and Thermal Degradation Kinetics of Polyphenols from the Whole Plant of Geum japonicum Thunb variant
OUYANG Yu-zhu，LI Yong，WU Dao-hong，GUO Hong-bin
(Institute of Food Science, Jishou University, Jishou 416000, China)
Abstract：In this paper, the effects of pH and temperature on the stability and thermal degradation kinetic characteristics of
polyphenols from the whole plant of Geum japonicum Thunb variant were explored. Results indicated that the concentration of
polyphenols was increased with increasing pH but decreased with increasing temperature. The thermal degradation of polyphe-
nols from G.japonicum was a first-order kinetic model with an excellent linear relationship. The rate constants of thermal
degradation reaction at 30, 40, 50, 60 ℃ and 70 ℃ were 0.0096, 0.0115, 0.0153, 0.0175 h-1 and 0.02 h-1, respectively. Its apparent
activation energy was 15.6952 kJ/mol.
Key words：Geum japonicum Thunb variant；polyphenol；stability；thermal degradation kinetics
中图分类号：O643.1　　　　　 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)15-0046-03
收稿日期：2010-10-30
基金项目：植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室开放基金项目(JSK201001)；湖南省科技厅科技计划项目(2008FJ3077)
作者简介：欧阳玉祝(1956—)，男，教授，硕士，主要从事天然产物加工和功能食品研究。E-mail：ouyang1227@126.com
路边青(Geum japonicum Thunb variant)为蔷薇科多
年生草本植物柔毛路边青的干燥全株，是一种天然抗菌
药用植物。研究表明，在路边青的根、茎、叶中含
有丰富的植物多酚和黄酮化合物[1-2]，其中挥发油中含丁
香油酚 15.82%，甲基丁子香酚醚 2.99%[3]，具有良好的
药理作用和抗氧化活性。植物多酚是一种多酚羟基化合
物的混合物，有很强的清除自由基能力，广泛用于食
品添加剂和天然抗氧化剂领域[4-9]。由于植物多酚中特殊
的多酚羟基结构，受热时极易氧化分解，因此，多酚
的热稳定性研究对路边青的应用有重大的意义。本实验
考察路边青多酚在不同 pH值条件下的紫外光谱性能和热
稳定性能，探讨其热降解动力学特征，以期为路边青的
开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
路边青为8月采集于湖南衡山，新鲜路边青植株采回后
按参考文献[7]进行预处理，用植物粉碎机粉碎成约20目备用。
D-101大孔吸附树脂 天津市光复精细化工研究所；
石油醚 天津科密欧化学试剂公司；NaO H、浓盐酸
天津市化学试剂厂；没食子酸、酒石酸钾钠 湖南湘
中地质实验研究所；硫酸亚铁、磷酸氢二钠、磷酸二
氢钾 湖南试剂厂。
UV-2450型紫外 -可见分光光度计 日本岛津公司；
PHS-3C型pH计 上海精密科学仪器有限公司；KQ-250E
型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；SHB-III循
环水式多用真空泵、DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌
器 郑州长城科工贸有限公司；JA2003N型电子天平 上
海精密仪器厂；中量制备仪 天津玻璃厂。
1.2 方法
1.2.1 路边青多酚的超声提取
路边青多酚按参考文献[7 ]用超声辅助提取，提取
液用 60%乙醇定容到 100mL备用。
1.2.2 路边青多酚的热稳定性实验
47※基础研究 食品科学 2011, Vol. 32, No. 15
取路边青多酚样品液50mL于100mL圆底烧瓶中，分
别放入30、40、50、60、70℃恒温水浴锅中持续加热，每
隔1h取样用紫外 -可见分光光度计测定样品液在540nm波长
处的吸光度，计算多酚质量浓度，平行测定3次取平均值。
1.2.3 路边青多酚不同 pH值条件下的紫外光谱
取路边青多酚提取液1mL于25mL容量瓶中，加4mL
蒸馏水和 5mL酒石酸亚铁溶液，分别用 pH2～10的缓冲
液定容至刻度，放置 5min后，在波长 200～800nm范围
内扫描，并测定 540nm波长处的吸光度。
1.3 路边青多酚的热降解动力学
路边青多酚的热降解动力学参考文献[10]用酒石酸亚
铁法测定。
2 结果与分析
2.1 路边青多酚提取液在不同 pH值下的紫外光谱
图 1 表明，多酚提取物经酒石酸铁显色后，在
540nm波长处出现明显的吸收；pH2～10范围内，随着
pH 值的增加，样品液的吸光度增大；由于吸光度与多
酚质量浓度呈正比关系，所以，随 p H 值增加，多酚
质量浓度不断增大。其中 pH 2～6 内吸光度增加较快，
pH6～10基本上不变，说明路边青多酚在酸性条件下不
稳定，弱碱性范围内较稳定。由于提取液的 pH 值为 6
左右，所以本实验控制 pH 6～7。
2.2 温度对路边青多酚稳定性的影响
多酚化合物含有 2个以上酚羟基，具有很强的还原
性，在受热情况下极易氧化。由图 2 可知，不同温度
条件下，随反应时间延长多酚的质量浓度减小；相同时
间随温度的升高，多酚质量浓度不断减小。说明路边
青多酚极易被氧化，是一种优良的天然抗氧剂。
2.3 路边青多酚提取液的热降解动力学特性
2.3.1 不同温度下的热降解动力学模型
按照方法1.2.2节测定路边青多酚提取液在不同温度
下的吸光度，结合回归方程计算多酚质量浓度。按照
积分法求热降解反应动力学方程及反应级数[11-15]。设一
级反应的速率方程式为：
　
dcA
－——=kcA (一级反应) (1)

dt
式中：cA是反应时间为 t时的质量浓度 /(mg/mL)；
t是反应时间 / h；k 是反应速度常数 / h - 1。
将(1)式在边界条件下积分得：

cA
ln(——)=－k1t(一级反应) (2)


c0
根据图 2实验结果，计算对应的 ln(cA/c0)，结合(2)
式，将 ln(cA/c0)对 t作图(图 3)。由曲线的线性关系确定
热降解反应的反应级数和动力学方程式。并由直线斜率
求得反应的速率常数。一级反应动力学的 cA/c0-t见图 3。
图 3 路边青多酚热降解一级动力学曲线
Fig.3 First-order kinetic curves of thermal degradation of polyphenols
from G.japonicum
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
30℃
60℃
－l
n(
cA
/c
0)
反应时间 /h
0 1 2 3 4 5 6 7
40℃
70℃
50℃
由图 3 可知，路边青多酚在 3 0、4 0、5 0、6 0、
70℃温度下的 ln(cA/c0)-t有良好的线性关系，热降解一级
动力学参数如表 1 所示。
图 2 温度对路边青多酚质量浓度的影响
Fig.2 Effect of temperature on total concentration of polyphenols from
G.japonicum
0.74
0.72
0.70
0.68
0.66
0.64
0.62
30℃
50℃
70℃质
量
浓
度
/(
m
g/
m
L
)
反应时间 /h
0 1 2 3 4 5 6 7
40℃
60℃
温度 /K
一级反应
回归方程 相关系数 R2 反应速率常数 k/(h-1)
303 y = 0.0096x 0.9968 0.0096
313 y = 0.0115x 0.9931 0.0115
323 y = 0.0153x 0.9924 0.0153
333 y = 0.0175x 0.9843 0.0175
343 y = 0.02x 0.9939 0.020
表 1 不同温度下路边青多酚的一级动力学参数
Table 1 First-order kinetic parameters of polyphenols from
G.japonicumi under different temperature conditions
注：y .－ ln (c A/c 0)；x .时间 t。
图 1 路边青多酚提取液在不同 pH值下的紫外光谱和质量浓度变化
Fig.1 UV absorption spectra of polyphenols from G.j p nicum under
different conditions of pH and concentration
3
2
1
0
9
A
波长 /nm
200 400 600 800
8
7
65
4
3
2
1
0.45
0.35
0.25
0.15
0.05多
酚
质
量
浓
度
/
(m
g/m
L)
2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH
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由表 1可知，热降解反应在 5个温度下的一级反应
速率常数分别为 0.0096、0.0115、0.0153、0.0175h-1和
0.02h -1；动力学曲线的线性关系都较好，反应速率常数
随温度的升高不断增大，说明热降解反应速度随温度的增
大不断加快。所以，热降解反应遵守一级动力学模型。
2.3.2 路边青多酚热降解反应的表观活化能
在化学反应中，当反应温度的变化范围不是很大
时，其表观速率常数与温度的关系一般都遵循
Arrhenius方程(式(3))所示：
　　
Ea
k=k0exp(－——) (3)
　　 RT
式中：k 为速率常数；k 0 为指前因子；E a 为活化
能 /(kJ/mol)；T为反应温度 /K；R为理想气体常数，其
值为 8.314kJ/(mol·K)。
对式(3 )取对数得：
　　
Ea 1
lnk =－(——)×—＋lnk0 (4)
　　 R T
根据表 1数据，将速率常数取对数得 lnk，温度取
倒数 1 /T，并作 l nk -1 /T 图，结果见图 4。
图4 热降解动力学lnk-1/T曲线
Fig.4 lnk-1/Tkinetic curve for thermal degradation of polyphenols
from G.japonicum
4.8
4.6
4.4
4.2
4.0
3.8
－
ln
k
1/T(× 100)
2.9 3.0 3.1 3.2 3.3
由图 4可知，路边青多酚的热降解一级动力学 lnk-
1/T有较好的线性关系，表观活化能数据见表 2。
由表 2可知，lnk-1/T曲线的回归方程得出直线斜率
为 1.8878，结合公式(4)直线斜率 Ea/R可计算出路边青多
酚热降解反应的表观活化能(Ea)为 15.6952kJ/mol。反应表
观活化能数据可以说明路边青多酚很容易发生热降解反
应。所以，路边青多酚是一种良好的抗氧剂。
3 结 论
路边青多酚具有还原性强，高效低毒、纯天然的
特点，是一种优良的食品抗氧剂。结果表明：在 30℃
条件下，多酚质量浓度在 pH 6～10 范围内较稳定；在
30～70℃范围内，多酚质量浓度随温度升高而减小。动
力学研究表明：热降解反应符合一级反应动力学模型，
动力学曲线线性关系较好，热降解反应的反应速率常数
分别为 0.0096、0.0115、0.0153、0.0175h-1和 0.02h-1，
表观活化能为 15.6952kJ/mol。
参 考 文 献 ：
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温度 /K 1/T(× 103) 反应速率常数 k/(h-1) － lnk
303 3.3 0.0096 4.6460
313 3.2 0.0115 4.4654
323 3.1 0.0153 4.1799
333 3.0 0.0175 4.0456
343 2.9 0.0200 3.9120
回归方程 y = 1.8878x－ 1.6004
相关系数 R2 = 0.9822
表 2 一级反应动力学表观活化能数据
Table 2 Apparent activation energy of first-order reaction kinetics
注：y .－ l n k；x . 1 / T。