河南工业大学粮油食品学院，河南省粮油食品安全检测重点实验室的谢岩黎、王 威、朱晓路通过紫外-可见光谱、荧光光谱研究花青素提取液与铁离子在不同pH值条件下的相互作用机制，并对花青素提取液对Fe（II）离子稳定性和Fe（III）离子溶解度的影响进行研究。
1、最大吸收波长的确定
扫描光谱分别在280 nm和520 nm波长处有两个明显的吸收峰，其中520 nm为花青素类物质的特征吸收峰，280 nm波长处为多酚类化合物的特征吸收峰，以下实验中对黑豆皮中花青素含量的测定均采用最大吸收波长为520 nm。
2、花青素与铁离子相互作用的紫外-可见光谱分析
黑豆皮花青素提取液在pH 1.0条件下在520 nm和280 nm波长处有最大吸收，Fe（II）离子的加入对花青素提取液的紫外-可见光谱无明显作用，而Fe（III）离子对花青素提取液的紫外-可见光谱有明显影响，随着铁离子浓度的增加，520 nm波长处的吸光度逐渐降低，而在280 nm波长处的吸光度值逐渐升高且该处吸收峰出现红移现象，源于两者的相互作用。当加入花青素提取液与Fe（III）离子物质的量比为1∶4时，280 nm波长处已无吸收峰；pH 3.0时，Fe（II）离子对花青素提取液的吸收光谱有轻微作用，520 nm波长处的吸收峰无明显变化，280 nm波长处的吸收峰随着Fe（II）溶液浓度的增加，峰值逐渐升高，而Fe（III）离子对花青素提取液的吸收光谱影响同样集中在280 nm波长处的吸收光谱，280 nm波长处的吸收峰随着Fe（III）溶液浓度的增大，峰值升高，且升高幅度远大于Fe（II）对提取液吸收光谱的作用，当物质的量比为1∶8时，280 nm波长处已无明显吸收峰；在pH 5.0条件下，花青素提取液在520 nm波长处的吸收峰减弱，随着Fe（II）、Fe（III）浓度的增加，吸收光谱强度增大，Fe（II）的加入对280 nm吸收峰无明显影响，而Fe（III）的加入使得280 nm波长处的吸收峰逐渐趋于平坦至无明显吸收峰；在pH 7.3时，花青素提取液在520 nm波长处无峰值，铁离子的加入使提取液的吸收光谱强度逐渐升高，说明铁离子对花青素有辅色作用，生成了具有颜色的复合物。
3、花青素与铁离子相互作用的荧光光谱分析
激发波长为275 nm时，花青素的最大发射峰为320 nm。随着铁离子浓度的增加，溶液的荧光强度逐渐降低，说明铁离子对花青素有荧光淬灭作用，表明铁离子与花青素形成了复合物，花青素B环上的邻位羟基结构直接参与与金属离子的螯合。随着pH值的升高，不添加铁离子的花青素溶液的荧光强度从48.43降低到28.85。这是因为花青素的结构随着pH值的改变而改变，花青素在低pH值条件下更加稳定。添加铁离子后，当pH 1.0时，Fe（III）离子对花青素的淬灭作用较明显，而Fe（II）离子对花青素几乎没有淬灭作用；当pH 3.0时，Fe（III）离子和Fe（II）离子均对花青素表现出明显的淬灭作用；当pH 5.0时，Fe（III）离子和Fe（II）离子对花青素均表现出一定的淬灭作用；当pH 7.3时，Fe（III）离子和Fe（II）离子对花青素的淬灭作用明显降低。由此得出，pH值小于7.3时，Fe（II）离子对花青素的淬灭作用随着pH值的升高而增大，Fe（III）离子对花青素的淬灭作用随着pH值的升高而降低。
4、花青素对Fe（II）的稳定性的影响
Fe（II）在不加抗氧化剂的时候极易被氧化，仅10 d内，其Fe（II）离子含量降低了约47%，1 个月之内，仅有45%的铁离子以Fe（II）的形式存在。加入抗坏血酸后，Fe（II）得到了较好的保护，在实验期间，88.11%铁离子以Fe（II）离子的形式存在，相对于抗坏血酸，花青素提取液对Fe（II）离子具有更好的保护作用，实验的3 个阶段性数据表明，花青素对铁离子的抗氧化能力优于抗坏血酸，只有不到9%的铁离子被氧化。
5、花青素对Fe（III）的溶解度的影响
当溶液中Fe（III）的浓度小于10 mmol/L时，仅10%左右的Fe（III）存在于上清液中，当浓度继续增加时，Fe（III）的溶解度随着浓度的增大而增大，至接近于80%。Fe（III）的低溶解度主要因为，在实验环境中，生成了氢氧化合物的缘故。此外，在实验中放置的2 h期间，溶液接触空气也加速了Fe（III）离子的沉淀反应。铁离子在酸性条件下比较稳定。
结 论
本实验通过紫外-可见光谱、荧光光谱分析对黑豆皮花青素提取液与Fe（II）/Fe（III）在不同pH值条件下的相互作用进行研究。紫外-可见光谱表明铁离子能够影响花青素的紫外-可见吸收光谱，并且具有pH值依赖行为；荧光光谱的分析表明铁离子对花青素的荧光具有淬灭作用，且淬灭效率随着pH值的改变而改变；黑豆皮花青素能与Fe（II）/Fe（III）发生相互作用，在一定物质的量比下可形成可溶性的络合物；花青素提取液对Fe（II）离子的稳定性有很好的保护作用，抑制Fe（II）氧化成Fe（III）。不同浓度的Fe（III）离子在溶液中的溶解度不同，低浓度时溶解度极低，花青素能够有效地提高Fe（III）离子的溶解度。黑豆皮中花青素提取液表现了很强的还原力，且其安全性高、稳定性好，适用于食品添加剂、着色剂和保健类药物的研究与开发，在食品行业和医药领域有广阔的发展前景。
