桂花果皮中以色泽行为及热稳定性为主的矢车菊素-3-O-芸香糖苷主导花青素体系：组成、色泽行为与热稳定性

《Food Chemistry: X》：A cyanidin-3-O-rutinoside dominant anthocyanin system from Osmanthus fragrans fruit peel: Composition, color behavior and thermal stability

　　

本研究评估了桂花（Osmanthus fragrans）果皮作为基于花青素的天然色素潜在来源的价值。采用酸化乙醇提取花青素，并通过大孔树脂吸附纯化，从干燥果皮中获得回收率为10.4±0.2%的富色素提取物。HPLC–MS/MS分析表明，矢车菊素-3-O-芸香糖苷（C3R）是该提取物中的主要花青素。研究人员实验测定了C3R的摩尔吸光系数，以实现对富含C3R体系的更准确定量。纯化提取物表现出典型的pH依赖色泽行为，在酸性条件（pH 2.0–4.0）下维持稳定的红色。热稳定性实验显示C3R降解受温度和pH强烈影响，且降解行为遵循一级动力学。此外，该提取物在DPPH和FRAP实验中显示出可测量的抗氧化能力。这些结果表明桂花果皮是一种有前景的富含C3R花青素来源，可作为酸性食品体系中的天然色素应用。

研究背景与立项依据

桂花是著名的观赏植物，其花广泛用于食品与医药，而果实常未被充分利用，成熟紫黑色果实自然脱落不仅造成植物化学资源浪费，也带来环境处置问题。前期转录组学已证实甜桂花果皮存在花青素生物合成途径，但成熟紫色果皮作为独立天然色素源的研究极少，且既往关于桂花果色素的报道存在不一致（如碱性法提黑色素、误鉴红景天苷等），主要花青素身份、定量参数及pH与温度依赖的稳定性均不清楚。与此同时，食品行业对清洁标签天然色素需求上升，但大多数天然源花青素组成复杂（如蓝莓多衍生物、桑葚C3G与C3R并存），给质量控制和稳定性解释带来困难。因此，研究人员选取桂花‘紫英桂’（Albus Group）成熟果皮，建立以单一主导花青素C3R为核心的简化花青素体系，以厘清其组成、定量参数、呈色与热降解规律，并为酸性食品着色提供模型。

主要技术方法概览

研究人员于杭州浙江工商大学下沙校区采集桂花‘紫英桂’成熟果实，分离果皮并冻干研磨；以70%（v/v）酸化乙醇（pH 2.0，HCl调节）超声辅助提取，AB-8大孔树脂柱层析纯化得纯化提取物（PE）。采用HPLC（检测520 nm）与HPLC-MS/MS（正离子ESI）鉴定花青素组成；以C3R标准品在pH 1.0与4.5磷酸盐缓冲液中系列稀释，按Lambert–Beer定律测算摩尔吸光系数（ε），并依pH差示法以C3R当量计算总花青素含量（TAC）。色泽行为以PE于pH 2.0–12.0磷酸盐缓冲液紫外可见扫描评估；热-pH稳定性在pH 2.0/4.0/6.0与60/75/90 °C水浴6 h内取样，HPLC定量剩余C3R，按一级动力学求速率常数k与半衰期t_1/2；抗氧化以DPPH自由基清除与FRAP铁还原能力评估，抗坏血酸作参照。

研究结果

3.1 桂花果皮资源化与花青素组成

3.1.1 果皮花青素提取纯化：酸化乙醇提取得粗提物（CE），AB-8树脂除多糖等亲水杂质后PE得率10.4±0.2%（对干燥果皮粉w/w），C3R由28.7±1.8 mg/g升至154.9±4.1 mg/g（约5.4倍），PE吸湿性显著降低，利于储运。

3.1.2 主导色素鉴定：HPLC 520 nm下PE仅两峰，峰2占可检花青素信号>99%；与桑葚提取物共注射峰完全重叠，推测峰1为C3G、峰2为C3R。MS/MS确认峰1 m/z 449[M]⁺、287[M-162]⁺（C3G，占0.8%），峰2 m/z 595[M]⁺、449[M-146]⁺、287[M-146-162]⁺（依次失鼠李糖146 Da、葡萄糖162 Da），即C3R（占99.2%）。该体系较桑葚、蓝莓等显著简化。

3.1.3 C3R定量与摩尔吸光系数：因主导物为C3R而非常用参比C3G，研究人员实测C3R的ε=21,974 L/mol/cm（pH 1.0差减pH 4.5，520 nm与700 nm校正），并依TAC=A×MW×DF/(ε×L)以C3R当量定量，MW=595.98 g/mol，提升富含C3R体系定量准确度。

3.2 色泽行为与稳定性

pH依赖呈色：PE 1.0 mg/mL于pH 2.0–12.0缓冲液，酸性区间（pH 2.0–4.0）保持稳定红色，随pH升高向紫、蓝灰演变，符合花青素 Flavilium阳离子–醌式碱–查耳酮平衡典型特征。

热-pH稳定性与动力学：pH 2.0/4.0/6.0下60–90 °C加热6 h，C3R残留率随温度与pH升高而下降；同温下pH 2.0最稳、pH 6.0最快降解；降解符合一级动力学ln(C₀/C_t)=kt，由斜率得k、t_1/2=ln0.5/k，证明C3R降解强烈依赖温度与pH。

抗氧化：DPPH与FRAP实验显示PE具可测量抗氧化能力，但低于同浓度抗坏血酸参比。

讨论与结论翻译

讨论指出，桂花果皮以C3R单一主导的简化花青素体系在天然色素源中较少见，可降低呈色变异、便于解析结构与稳定性关系，是研究中C3R-rich提取物的合适模型；实测ε避免了以C3G为参比带来的系统偏差。结论部分表明：桂花‘紫英桂’成熟果皮经酸化乙醇提取与AB-8树脂纯化可获得以C3R（99.2%）为主导的富色素物（得率10.4±0.2%），C3R摩尔吸光系数实测为21,974 L/mol/cm；该提取物在pH 2.0–4.0呈稳定红、热降解遵一级动力学且受温pH调控，并具DPPH/FRAP可测抗氧化性；桂花果皮是酸性食品体系天然色素的有前景源，其天然简化花青素系统亦可为花青素呈色与稳定机制研究提供模型。论文发表于《Food Chemistry: X》。