全 文 ：320
张 智，宋 静，王振宇* ，赵 鑫，王宇嘉
( 东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨 150040)
摘 要:天然色素的稳定性始终是制约其发展的瓶颈，以蓝靛果为原料，研究了添加酸、金属盐、糖类和氨基酸等辅色
素对蓝靛果中花色苷稳定性的影响。结果表明，对羟基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸的添加使得花色苷在吸收光谱中发
生红移并产生增色效应，且在连续高温光照后保存率依然较高。通过单因素实验选取三者最佳浓度，然后采用三因素
三水平响应面分析，依据回归分析确定最佳条件为: 对羟基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸添加的质量浓度分别为
0063%、0041%和 0039%，测得蓝靛果花色苷保存率为 8801%，而不加辅色素保存率仅为 4897%，稳定性提高了 18
倍，为蓝靛果花色苷天然色素的应用和发展提供了有利条件，有一定的开发利用价值。
关键词:蓝靛果，花色苷，辅色素，稳定性，响应面
Effect of co－pigments on enhancing stability
of anthocyanins from Lonicera edulis Turcz
ZHANG Zhi，SONG Jing，WANG Zhen－yu* ，ZHAO Xin，WANG Yu－jia
( College of Forest，Northeast Forest University，Harbin 150040，China)
Abstract: The technology for enhancing the stability of natural pigments was hard to breakthrough，which was the
restrictive factor of development The co－ pigmentation of several kinds of organic acid，metals，carbohydrate or
amino acids with anthocyanins from Lonicera edulis Turcz was detected in order to enhance stability of
anthocyanins The results indicated that para － hydroxybenzoic acid ( PHBA ) ，natrium salicylicum ( NaSA ) and
aminoacetic acid( Gly) made a hyperchromic effect and the absorption spectra of anthocyanins was bathochromic
shifted，after continuous high temperature and illumination remained high preservation rate The optimum
concentration of the three kinds of co－pigments were firstly selected by single－ factor experiment，then the optimum
conditions was determined by the method of response surface analysis with three factors and three levels The
anthocyanins prepared by adding 0063% PHBA，0041% NaSA and 0039% Gly ( w/w) met the high preservation
rate of 8801%，compared to the anthocyanins prepared without co－pigments whose preservation rate was 4897%，
the stability had increased 18 timesThis study was useful for the application and development of anthocyanins from
Lonicera edulis Turcz
Key words: Lonicera edulis Turcz; anthocyanins; co－pigmentation; stability; response surface
中图分类号: TS2023 文献标识码: A 文 章 编 号: 1002－0306( 2011) 04－0320－04
檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾
［13］程瑛琨，李蕾，王丹梅，等 酸浆宿萼色素的提取工艺及
稳定性的研究［J］食品工业科技，2006，27( 12) : 58－61
［14］陈录新，马鸿雁，张勉，等 千里光化学成分研究［J］中
国中药杂志，2006，31( 22) : 1872－1874
蓝靛果忍冬 ( Lonicera edulis Turcz ) 是忍冬科
( Caprifoliaceae) 忍冬属( Lonicera) 植物，落叶灌木，果
实为浆果，果汁为鲜艳的深玫瑰色，含有丰富的营养
物质，具有较高的保健及药用价值，特别是其活性成
分花色苷，近年来倍受国内外研究人员的青睐［1－3］。
花色苷是纤维素植物最重要的色素，安全无毒副作
用，作为水溶性天然着色剂有着广泛的应用［4］。但作
为天然色素，花色苷同样存在很多问题，一般情况下
收稿日期: 2010－04－15 * 通讯联系人
作者简介:张智( 1964－ ) ，女，博士，教授，研究方向: 植物功能性生物
转化、食品发酵。
基金项目:哈尔滨市科技攻关项目( 2008AA6AN087) 。
为水溶性，受 pH 影响会变色，对光、温度、氧等均敏
感，其应用被限制在花色苷的相对不稳定性和低提
取率上［5］。有研究表明，添加辅色素可以模拟植物体
内生化环境，是提高花色苷稳定性的有效手段［6］。辅
色素通常是无色的，但与花色苷溶液混合发生相互
作用产生增色效应，并在吸收光谱中发生红移( 紫外
－可见光区域) 。辅色素可以是黄酮、生物碱、氨基
酸、有机酸、核苷酸、多糖、金属或者其它花色苷［7］。
文中选用多种辅色素检测其对蓝靛果中花色苷稳定
性的影响，从中选出稳定效果较好的辅色素，采用响
应面设计方法，确定最佳配比，从而提高蓝靛果中花
色苷的稳定性，拓展其应用范围。
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2011.04.076
321
表 2 酸类对蓝靛果花色苷稳定性的影响
辅色素
λmax
( nm)
Δλmax
( nm)
吸光值
0h 12h 24h 36h 48h 60h 72h
保存率
( % )
空白
草酸
冰乙酸
丁二酸
丁二酸酐
三氯乙酸
邻苯二甲酸
对羟基苯甲酸
512
512
512
512
512
512
520
518
0
0
0
0
0
0
8
6
1251
1055
1420
1442
1491
1238
2048
1729
0945
0498
1169
1223
1246
0579
1583
1594
0882
0396
1147
1192
1185
0540
1517
1439
0812
0357
0985
1031
0992
0367
1261
1367
0753
0332
0968
0995
0984
0349
1245
1341
0709
0306
0945
0947
0968
0324
1214
1329
0625
0293
0909
0914
0945
0336
1192
1297
4996
2777
6401
6338
6338
2714
5820
7501
1 材料与方法
11 材料与仪器
蓝靛果 采摘于大兴安岭; 草酸、邻苯二甲酸、
对羟基苯甲酸、结晶三氯化铝、水杨酸钠、硫酸锰、甘
氨酸、盐酸羟胺、蔗糖等 均为国产分析纯。
HPG－280B 光照培养箱 哈尔滨市东联电子技
术开发有限公司; TU－1810PC 紫外可见分光光度计
北京普析通用仪器责任有限公司。
12 实验方法
121 蓝靛果花色苷的制备 将蓝靛果清洗除杂，
匀浆离心，通过大孔树脂 AB－8 初步纯化，真空旋转
蒸发浓缩，4℃保存备用。
122 辅色素对蓝靛果花色苷稳定性的影响 花色
苷是水溶性色素，根据比尔定律，溶液的浓度与其吸
光度 A成正比［8］，可用紫外－可见分光光度法测定总
花色苷的含量。添加辅色素后稳定一段时间，在 200
～700nm扫描波长，随后通过连续光照和高温来检测
添加辅色素对吸光值的影响，进而通过保存率得出
辅色素对花色苷稳定的影响。
1221 酸对蓝靛果花色苷稳定性的影响 吸取一
定量的花色苷浓缩液加入到 50mL的容量瓶中，分别
配制质量浓度为 1%的草酸、邻苯二甲酸、对羟基苯
甲酸、三氯乙酸、水杨酸、冰乙酸、丁二酸、丁二酸酐
溶液，取 5mL加到容量瓶中，用蒸馏水定容，以不加
酸的花色苷溶液为对照。
由于十四酸和月桂酸在水中的溶解度很低，取
2mL 乙醇萃取的蓝靛果花色苷浓缩液，用乙醇稀释
至 50mL，分别添加 005g十四酸和月桂酸，以不加酸
的花色苷溶液为对照。
1222 金属盐对蓝靛果花色苷稳定性的影响 分
别配制质量浓度为 1%的乙酸锌、乙二胺四乙酸二
钠、乙酸钠、无水氯化钡、水杨酸钠、无水氯化钙、硫
酸锰溶液，取 5mL 加到装有一定量花色苷的 50mL
容量瓶中，用蒸馏水定容，以不加金属盐的花色苷溶
液为对照。
1223 其它辅色素对蓝靛果花色苷稳定性的影响
分别配制质量浓度为 1%的甘氨酸、L－赖氨酸、
L－酪氨酸、N－亚甲基双丙烯酰胺、盐酸羟胺、蔗糖、
葡萄糖、D－果糖溶液，取 5mL 加到装有一定量花色
苷的 50mL容量瓶中，用蒸馏水定容，以不加金属盐
的花色苷溶液为对照。
123 辅色素浓度对蓝靛果花色苷稳定性的影响
选取稳定效果较好的辅色素，配制成质量浓度为
002%、004%、006%、008%、010%的花色苷溶液，
比较在不同浓度下吸光值的大小，确定最佳浓度。
124 响应面法优化辅色素对花色苷稳定性的影响
在单因素实验的基础上，选择对花色苷稳定性影
响较显著的对羟基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸，通过
Box－Behnken实验设计，以保存率为响应值，进行三
因素三水平的响应面分析实验。
表 1 实验因素水平表
因素
水平
X1 对羟基苯
甲酸( % )
X2 水杨酸钠
( % )
X3 甘氨酸
( % )
下水平( －1) 004 002 002
零水平( 0) 006 004 004
上水平( 1) 008 006 006
2 结果与讨论
21 酸对蓝靛果花色苷稳定性的影响
从表 2 可以看出，草酸对蓝靛果花色苷起到减
色作用;邻苯二甲酸和对羟基苯甲酸的添加使得蓝
靛果花色苷的最大吸收峰红移，吸光值增大; 其余酸
类对花色苷的稳定性也有不同程度的影响。在光照
和高温的作用下，吸光值逐渐降低，在 72h 后对羟基
苯甲酸的保存率最高，远远高于未添加的空白样，说
明对羟基苯甲酸对提高蓝靛果花色苷的稳定性有较
好效果，可以作为稳定条件进一步研究。
十四酸和月桂酸在乙醇提取的花色苷溶液中，
添加和不添加的三组花色苷的最大吸收峰均为
530nm，稳定并未提高，降低的趋势和空白样一致。
22 金属盐对蓝靛果花色苷稳定性的影响
从表 3 可以看出，金属盐的添加对花色苷的最
大吸收峰和吸光值均有不同程度的影响。硫酸锰使
得最大吸收峰红移的程度最大，但增色及稳定效果
均不好;无水氯化钙使得最大吸收峰蓝移，吸光值及
保存率有所提高;水杨酸钠使得最大吸收峰红移，吸
光值增大，保存率远远高于空白组，对蓝靛果花色苷
起到较好的稳定作用。
23 其它辅色素对蓝靛果花色苷稳定性的影响
从表 4 可知，糖类对花色苷的影响不显著，保存
率并未有显著提高; 氨基酸中，甘氨酸影响比较显
著，最大吸收峰有红移，且稳定性有较大的提高; 添
加维生素 B1 的花色苷稳定性降低; 添加两种胺类
后，吸光值明显降低，对花色苷具有减色作用。
24 辅色素浓度对蓝靛果花色苷稳定性的影响
根据上述实验，选择对花色苷稳定性影响较大
322
表 3 金属盐对蓝靛果花色苷稳定性的影响
辅色素
λmax
( nm)
Δλmax
( nm)
吸光值
0h 12h 24h 36h 48h 60h 72h
保存率
( % )
空白
乙酸锌
乙酸钠
硫酸锰
氯化钡
水杨酸钠
无水氯化钙
EDTA二钠
512
513
512
526
512
519
511
513
0
1
0
14
0
7
－ 1
1
0913
0832
0859
0641
0966
1148
0975
1036
0770
0701
0751
0515
085
0986
0855
0885
0647
0625
0718
0320
0706
0863
0679
0744
0596
0588
0662
0312
0647
0819
0637
0670
0534
0539
0635
0272
0596
0782
0565
0613
0457
0472
0553
0201
0527
0745
0492
0537
0413
0442
0520
0199
0489
0714
0449
0487
4524
5313
6054
3105
5062
6220
4605
4701
表 4 其它辅色素对蓝靛果花色苷稳定性的影响
辅色素
λmax
( nm)
Δλmax
( nm)
吸光值
0h 12h 24h 36h 48h 60h 72h
保存率
( % )
空白
蔗糖
葡萄糖
D－果糖
甘氨酸
L－酪氨酸
L－赖氨酸
维生素 B1
盐酸羟胺
N－亚甲基双丙烯酰胺
512
515
512
512
518
512
512
512
516
514
0
3
0
0
6
0
0
0
4
2
2572
2372
2431
2429
2702
2743
2672
2326
0319
0914
2221
2015
2020
2016
2362
2257
2197
1881
0291
0746
1998
1887
1826
1890
2199
2096
2070
1744
0280
0589
1787
1783
1767
1703
2065
1893
1790
1463
0257
0517
1631
1601
1658
1567
1957
1695
1694
1343
0216
0465
1479
1412
1409
1359
1834
1564
1543
1001
0211
0304
1243
1218
1204
1196
1605
1403
1387
0876
0199
0279
4833
5135
4953
4924
5940
5115
5191
3766
6238
3053
的辅色素对羟基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸，进一步
检测辅色素不同浓度对蓝靛果花色苷稳定性的
影响。
由图 1可知，开始随着对羟基苯甲酸浓度的增大，
吸光值逐渐增大，浓度高于 006%时，趋于稳定;甘氨
酸在小于 004%时吸光值逐渐增大，在高于 004%时，
略有降低随后又增大，但增大趋势不是很明显;随水杨
酸钠浓度增大，吸光值也不断增大，004%时达到最大
值。综合考虑，确定对羟基苯甲酸最佳浓度为 006%，
水杨酸钠和甘氨酸浓度均为 004%。
图 1 辅色素浓度对花色苷稳定性的影响
25 响应面法优化辅色素对花色苷稳定性的影响
251 响应面实验结果及回归模型的建立 采用
MINITAB15 软件中 Box－Behnken 设计，实验设计及
结果如表 5 所示。
根据响应面实验数据进行二次多元回归拟
合，建立以对羟基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸浓度
为自变量，以保存率为因变量的二次多元回归方
程为 :
Y = 878 + 369X1 + 0700X2 －0713X3 －142X
2
1 －
622X22－719X
2X3 + 178X1X2－0750X1X3－208X2X3
252 回归模型的分析 对回归方程进行显著性分
析和方差分析，结果如表 6、表 7 所示。
表 5 三因素三水平响应面实验设计及结果
实验号 X1 X2 X3 保存率( % )
1 － 1 － 1 0 650
2 1 － 1 0 693
3 － 1 1 0 619
4 1 1 0 733
5 － 1 0 － 1 634
6 1 0 － 1 718
7 － 1 0 1 625
8 1 0 1 679
9 0 － 1 － 1 714
10 0 1 － 1 779
11 0 － 1 1 751
12 0 1 1 733
13 0 0 0 878
14 0 0 0 882
15 0 0 0 875
表 6 回归系数显著性分析
变异来源 系数 自由度 t值 P 显著性
常量 0878333 0005419 16210 0000 
X1 0036875 0003318 1111 0000 
X2 0007000 0003318 211 0089 *
X3 － 0007125 0003318 － 215 0085 *
X1X1 － 0142417 0004884 － 2916 0000 
X2X2 － 0062167 0004884 － 1273 0000 
X3X3 － 0071917 0004884 － 1472 0000 
X1X2 0017750 0004693 378 0013 *
X1X3 － 0007500 0004693 － 160 0171 －
X2X3 － 0020750 0004693 － 442 0007 
注:“* ”在 01 水平显著;“”在 001 水平显著;“”在
0001 水平显著。
由表 6 回归系数显著性分析可知，此模型是极
其显著的，一次项的显著性分别是 X1 > X3 > X2，即各
因素对花色苷稳定性的影响顺序为: 对羟基苯甲酸
>甘氨酸 > 水杨酸钠; 二次项均比较显著; 交互项
323
X1X2 和 X2X3 较为显著，X1X3 交互作用不显著。由
表 7 可知，模型 P = 0000 < 00001，表明回归模型极
显著;失拟项 P = 0083 > 005 不显著，说明模型完全
可以用来对实验进行拟合，不需要引入更高次数的
项，校正复相关系数的平方 R2 = 09890，说明二次回
归方程的拟合程度较好，所以该模型可以用于保存
率的理论预测。
表 7 回归模型方差分析
方差来源 自由度 平方和 均方 F P
回归 9 0111773 0012419 14099 0000
线性 3 0011676 0003892 4419 0001
平方 3 0096890 0032297 36666 0000
交互作用 3 0003208 0001069 1214 0010
残差误差 5 0000440 0000088
失拟 3 0000416 0000139 1124 0083
纯误差 2 0000025 0000012
合计 14 0112214
253 响应曲面的分析 为了进一步描述因素变化
与保存率之间的内在规律，通过将三因素 X1、X2 和
X3 固定一个变量( 取 0 水平) 进行降维分析，由此可
对任意两因素之间交互作用对保存率的影响进行分
析与评价。
图 2～图 4 是三因素之间交互作用对保存率影响
的曲面图，可以很直观地表现出影响的显著性。经
比较可知，对羟基苯甲酸对保存率的影响最为显著，
表现为曲线较陡;相比之下，水杨酸钠和甘氨酸曲线
较缓和，影响较小。
图 2 对羟基苯甲酸和水杨酸钠浓度
对花色苷保存率影响的曲面图
图 3 对羟基苯甲酸和甘氨酸浓度
对花色苷保存率影响的曲面图
通过对二次回归方程求偏导，得到编码值 X1 =
0173、X2 = 0066、X3 = －0055，在此值时，保存率为
8810%，相对应的实际值 x1 = 0063%、x2 = 0041%、
x3 = 0039%。
254 验证实验 按照优化后的工艺参数进行验证
实验:对羟基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸添加的质量
浓度分别为 0063%、0041%和 0039%，以不加为空
图 4 对水杨酸钠和甘氨酸浓度
对花色苷保存率影响的曲面图
白，将各组放到光照培养箱中进行光照，72h 后测定
吸光值，计算保存率。添加辅色素的蓝靛果花色苷
保存率为 8801%，空白组保存率为 4897%，稳定性
提高了 18 倍。
3 结论与讨论
实验结果表明，一些辅色素与蓝靛果中花色苷
发生相互作用，使得花色苷的最大吸收峰红移，起到
增色作用，对稳定性影响比较显著的辅色素为: 对羟
基苯甲酸、水杨酸钠和甘氨酸。通过单因素实验选
取三者最佳浓度，然后采用三因素三水平响应面分
析，依据回归分析确定最佳条件为: 对羟基苯甲酸、
水杨酸钠和甘氨酸添加的质量浓度分别为 0063%、
0041%和 0039%，测得蓝靛果花色苷保存率为
8801%，而不加辅色素保存率仅为 4897%，稳定性
提高了 18 倍，为蓝靛果花色苷天然色素的应用和发
展提供了有利条件，有一定的开发利用价值。
另外，比较所有实验结果发现，对花色苷稳定性
效果较好的三种辅色素位移数相同，推断可能是作
用在花色苷上的位置相近，产生了一致或者类似结
构，起到了对花色苷的保护作用，具体机制有待于进
一步的研究分析。
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