葉綠素及其檢測(cè)技術(shù)

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1、葉綠素及其檢測(cè)技術(shù)葉綠素及其檢測(cè)技術(shù)徐長(zhǎng)亮西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院712100摘要:綠色是果蔬及其部分制品的重要商品性狀，本文通過對(duì)葉綠素的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的分析，提出了包括護(hù)色、染色等護(hù)綠技術(shù)；探討了葉綠素的紫外分光光度法、熒光分析法、光聲光譜法和.基于機(jī)器視覺技術(shù)的葉綠素檢測(cè)方法等檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)劣。關(guān)鍵詞:葉綠素；護(hù)綠；檢測(cè)技術(shù)；展望果蔬的色澤是構(gòu)成產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素,也是檢驗(yàn)果蔬成熟衰老的依據(jù),色澤不僅反映果蔬的新鮮度,還可促進(jìn)人們的食欲,美麗天然的食品顏色是優(yōu)質(zhì)果蔬的一個(gè)重要特征。果蔬的綠色主要來源于葉綠素,葉綠素決定了產(chǎn)品的品質(zhì)特征,同時(shí)還具有改善便秘、

2、降低膽固醇、抗突變等生理功能。而葉綠素在果蔬貯藏、加工和貨架期極易褪色或者變色,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)也大大降低了商品價(jià)值。而葉綠素含量的測(cè)定方法主要有紫外分光光度法、熒光分析法、活體葉綠素儀法、光聲光譜法和高效液相色譜法。但是這些檢測(cè)繁雜、耗時(shí)長(zhǎng)，精度易受各種因素的影響。因此葉綠素的快速檢測(cè)技術(shù)日益受到關(guān)注。1.葉綠素1.1葉綠素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)圖1葉綠素分子結(jié)構(gòu)及其模型葉綠素是高等植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，結(jié)構(gòu)為一個(gè)鎂和四個(gè)吡咯環(huán)上的氮結(jié)合以卟啉為骨架的綠色色素的總稱[1]。早在1818年，Berzelius就開始了對(duì)葉綠素的研究[2]。1933年美國以有

3、機(jī)溶劑法為基礎(chǔ)，開始工業(yè)生產(chǎn)葉綠素，此方法延用至今[3]。圖1是葉綠素a的結(jié)構(gòu)和模型。主要有葉綠素a和葉綠素b兩種,在一些藻類中還有葉綠素c和葉綠素d。葉綠素是脂溶性色素,不溶于水,可溶于丙酮、乙醇和石油醚等有機(jī)溶劑,在顏色上,葉綠素a呈藍(lán)綠色,葉綠素b呈黃綠色,它們的含量之比約為3∶6葉綠素及其檢測(cè)技術(shù)1。葉綠素a和葉綠素b及衍生物的吸收光譜表明,它們?cè)诩t光區(qū)(620~700nm)和藍(lán)紫區(qū)(400~500nm)出現(xiàn)了較深的黑帶,也就是說,這些光線被葉綠素強(qiáng)烈吸收;而在綠光區(qū)(520~580nm)沒有黑帶,即未被吸收,這也正是葉綠素是綠素的原因。戴榮繼等人[4]采用紫

4、外檢測(cè)器和二極管陣列的三維檢測(cè)器多次嘗試后,最終確定葉綠素a的發(fā)射波長(zhǎng)為433nm,激發(fā)波長(zhǎng)為664nm;葉綠素b的發(fā)射波長(zhǎng)為469nm,激發(fā)波長(zhǎng)為670nm。1.2葉綠素的功能應(yīng)用食品行業(yè)中用來分析葉綠素衍生物添加劑的含量以及食品的色澤。綠色食品近年來受到了人們廣泛關(guān)注，而存在于綠色植物中的一種獨(dú)特而重要的營養(yǎng)物質(zhì)—葉綠素，它的一些生理功能也開始備受重視。葉綠素的結(jié)構(gòu)和血紅素極相似，易于被人體吸收，有賦活細(xì)胞的作用，在醫(yī)藥、食品和日化工業(yè)中有廣泛用途，由于葉綠素為天然品，無毒副作用，長(zhǎng)期食用安全、可靠，因此，F(xiàn)AO/WHO對(duì)葉綠素每人日允許攝入量未作規(guī)定。目前，葉綠

5、素已廣泛應(yīng)用于口香糖、硬糖、果汁、瓊脂、糕點(diǎn)等食品（但不能用于酸性或含鈣食品，否則，易產(chǎn)生沉淀），日本已將其作為綠色色素用在食品添加劑中醫(yī)藥工業(yè)上葉綠素具有改善便秘、降低膽固醇、抗衰老、排毒消炎、脫臭、抗癌抗突變、抗貧血、保肝等功能，對(duì)皮膚組織有再生作用，可用于治療燙傷，慢性潰瘍，能抑制葡萄球菌和鏈球菌生長(zhǎng)，對(duì)齒齦炎、口臭、中耳炎等有一定療效。另外，葉綠素可以防治感冒，感冒患者可將葉綠素溶液內(nèi)服涂口唇或含漱，每日數(shù)次，1～2d后癥狀可減輕。以葉綠素為原料研制治療缺鐵性貧血的葉綠素鐵鈉鹽，提高白血球水平的葉綠素鈷鈉鹽，增強(qiáng)智力和記憶力的葉綠素鋅鈉鹽具有重要價(jià)值，由葉綠素

6、制得的葉綠素銅鈉鹽更是生產(chǎn)治療肝炎、胃病及十二脂腸潰瘍藥物的重要原料。葉綠素銅鈉鹽還是“肝寶”膠囊劑、“胃肝綠”片、“升血寶”、“胃康U”等藥物的重要有效成分。日化工業(yè)中用作制造香皂、香水、護(hù)膚霜、香波及牙膏等產(chǎn)品。因此，葉綠素的市場(chǎng)前景非常廣闊，而降低生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)化提取工藝、加強(qiáng)對(duì)葉綠素活性的一系列研究將對(duì)果蔬產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、食品科學(xué)、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[5~7]。1.3影響葉綠素穩(wěn)定的因素果蔬中葉綠素的降解是其色澤退化的根本原因。影響葉綠素穩(wěn)定的因素有很多，比如光、葉綠素酶、溫度、pH、氧氣、微生物以及金屬離子等[8]。研究表明，光和氧氣對(duì)葉綠素的降解具有極顯

7、著的影響，溫度、pH等對(duì)葉綠素降解影響也較顯著。1.3.1光光對(duì)葉綠素的降解機(jī)理，國內(nèi)外已有大量的研究。在活體植物中，葉綠素可以得到很好的保護(hù)，不僅不會(huì)發(fā)生降解，還可以進(jìn)行光合作用。但離體的葉綠素在光的作用下變?yōu)槿€態(tài)，通過電子傳遞，產(chǎn)生自由基等活性氧而破壞蛋白質(zhì)、碳水化合物及DNA等生物分子的結(jié)構(gòu)，引起葉綠素分子的降解［9,10］。研究發(fā)現(xiàn)，紫堇葉綠素隨著光照時(shí)間的增加，其光吸收值降低，同時(shí)葉綠素的顏色逐漸變淺，當(dāng)光照時(shí)間大于4h時(shí)，紫堇葉綠素在430nm處的光吸收值明顯降低。唐小俊等[11]在室外自然光、室內(nèi)自然光和黑暗條件下對(duì)苦瓜葉綠素的光穩(wěn)定