维生素C和复合维生素中维生素C稳定性的比较研究

刘 光 魏振承 张 雁 唐小俊 邓媛元 张名位

（广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所 农业农村部功能食品重点实验室广东省农产品加工重点实验室 广州510610）

维生素C 又名抗坏血酸，人体不能合成维生素C，必须通过膳食补充[1]。研究表明，维生素C 具有预防动脉硬化、牙龈萎缩，治疗贫血，增强免疫力和抗癌等功效，在维持生命活动，保持人体健康方面发挥着重要作用[2]。维生素C 除具有生理作用外，还具有还原性和酸性，在食品工业中常被用作营养强化剂、抗氧化剂和酸味剂等[3]。然而，受其组成结构影响，维生素C 在食品加工过程中易降解，而丧失其化学和生理活性，因此，探究加工条件对维生素C 稳定性的影响，具有重要意义。

目前，有关维生素C 及其衍生物（如抗坏血酸棕榈酸酯、3-O-乙基维生素C 等） 稳定特性的研究已有报道[4-5]，这些研究对保持仅添加维生素C及其衍生物的食品体系中的维生素C 的稳定性具有指导意义，然而对添加复合维生素的食品体系中的维生素C 的稳定性变化则丧失了其指导意义。如今，众多食品体系如婴幼儿配方奶粉、特殊医学用途配方食品等为满足人体维生素需求常添加复合维生素[6-7]，而复合维生素含有的其它维生素对维生素C 的稳定性有一定影响，因此，探究复合维生素中维生素C 在不同条件下的稳定性，对提高特定食品体系中维生素C 的稳定性更具现实意义。

维生素C 含量的测定有多种方法，其中荧光分析法具有抗干扰性强，准确度高，测试时间短等特点[8]。本文采用荧光法作为维生素C 含量分析方法，系统对比抗坏血酸标准品（VC）和复合维生素中维生素C（CVC）在不同温度、pH 值、金属离子、光照、氧化还原剂和碳水化合物等条件下的稳定性差异，为复合维生素在特定食品体系中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

复合维生素 （抗坏血酸含量占564 mg/g），帝斯曼（中国）有限公司广州分公司；维生素C 标准品，西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；邻苯二胺、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、30%过氧化氢、葡萄糖和蔗糖等均为国产分析纯级试剂。

1.2 仪器与设备

InfiniteR200 Pro 多功能酶标仪，帝肯（上海）贸易有限公司；电子分析天平、PB-10 酸度计，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 维生素C 含量的测定原理及方法 采用荧光分光光度法测定维生素C 含量，其原理是抗坏血酸在活性炭存在下，氧化成脱氢抗坏血酸，后者与邻苯二胺反后生成荧光物质，其荧光强度与抗坏血酸的浓度在一定条件下成正比，通过测定荧光强度来定量抗坏血酸。维生素C 含量测定方法参照姜成君等[9]的报道。量取5 mg/mL 样品10 mL，用偏磷酸-乙酸溶液溶解并定容至100 mL，将该试液与2 g 酸性活性炭剧烈混合后过滤，收集滤液。分别吸取5 mL 滤液与5 mL 硼酸-乙酸钠溶液或乙酸钠溶液混合，定容至50 mL，作为样品空白液或样品测试液。将5.0 mL 0.4 mg/mL 的邻苯二胺溶液分别加入到2 mL 空白液和测试液中，避光条件下静置60 min，于激发波长350 nm，发射波长430 nm 条件下，测定其荧光值。按照上述方法做维生素C 定量标准曲线，其方程式为Y=9360.1ΔX（R2=0.9995），式中，ΔX——测试组和空白组荧光强度差值；Y——维生素C 含量值，μg/mL。

1.3.2 温度对CVC 和VC 稳定性的影响 称取125 mg CVC 和VC 样品，用蒸馏水溶解并定容至25 mL，将样品置于4，25，60，100°C 条件下分别保存2，4，6 h，随后按照1.3.1 所述方法测定各样品维生素C 残留含量值。

1.3.3 pH 值对CVC 和VC 稳定性的影响 称取125 mg CVC 和VC 样品，用一定量的蒸馏水溶解后加入适量的0.1 mol/L HCl 或0.1 mol/L NaOH，调节样品溶液pH 值至3.0，7.0，9.0 并定容至25 mL，样品于25 ℃的避光条件下分别放置2，4，6 h后按照1.3.1 所述方法测定各样品维生素C 残留含量值。

1.3.4 过氧化氢对CVC 和VC 稳定性的影响 称取125 mg CVC 和VC 样品，加入适量30%过氧化氢并用蒸馏水定容至25 mL，确保过氧化氢的终质量分数分别为1%，3%，5%，7%，9%，各组样品于25 ℃的避光条件下静置30 min 后按照1.3.1 所述方法测定维生素C 残留含量值。

1.3.5 EGCG 对CVC 和VC 稳定性的影响 称取125 mg CVC 和VC 样品，加入适量EGCG 并用蒸馏水定容至25 mL，确保EGCG 的终质量分数分别为0.02%，0.04%，0.08%，随后，各组样品于25℃的避光条件下静置30 min 后，按照1.3.1 所述方法测定维生素C 残留含量值。

1.3.6 光照对CVC 和VC 稳定性的影响 称取125 mg CVC 和VC 样品，用蒸馏水溶解并定容至25 mL，将样品分别置于日光和紫外光（波长254 nm）下处理2 h 和4 h，随后按照1.3.1 所述方法测定各组样品维生素C 残留含量值。

1.3.7 金属离子对CVC 和VC 稳定性的影响 称取125 mg CVC 和VC 样品，加入适量Na+，Mg2+，Zn2+，Ca2+，Fe3+等金属离子，用蒸馏水定容至25 mL，金属离子的终浓度为0.05 mol/L，将样品置于25 ℃的避光条件下分别放置2，4，6 h 后，按照1.3.1 所述方法测定各样品维生素C 残留含量值。

1.3.8 碳水化合物对CVC 和VC 稳定性的影响称取125 mg CVC 和VC 样品，加入适量葡萄糖或蔗糖并用蒸馏水定容至25 mL，确保葡萄糖或蔗糖的终质量分数分别为1%，5%，10%，20%，随后，样品于25 ℃的避光条件下分别放置2，4，6 h 后，按照1.3.1 所述方法测定各样品维生素C 残留含量值。

1.4 数据处理

试验所得数据均为3 次重复试验所得平均值，维生素C 稳定性变化以各样品中维生素C 残留含量的百分比计。

2 结果与分析

2.1 温度对CVC 和VC 稳定性的影响

如图1所示，温度对CVC 和VC 影响显著，温度越高，两组的残留率越低，与已有研究报道相符[10]。4 ℃孵育6 h 后，CVC 和VC 的残留率分别为84%和63%，温度升高到100 ℃后，两者残留率分别为56%和34%。该结果表明，CVC 比VC 具有更强的热稳定性。复合维生素中含有少量环糊精，维生素C 通过氢键作用嵌入环糊精的疏水空腔后有利于其热稳定性的提高[11]，这也就解释了CVC 热稳定性高于VC 的原因。刘奕博等[5]采用分光光度法测定了维生素C 的热稳定性，结果发现维生素C 在60 ℃处理3 h 后其残留率仅为13%，远低于本研究结果，其原因可能与维生素C 定量方法有关。使用分光光度法仅能检测抗化学酸含量，而采用荧光法可以同时测定维生素C 和脱氢维生素C的含量，因此，使用荧光法定量维生素C 的准确性更高。

2.2 pH 值对CVC 和VC 稳定性影响

由图2可知，在pH 3.0 酸性条件孵育6 h 后，CVC 和VC 基本无损失，残留率接近100%，当pH值升高到中性条件后，CVC 和VC 的残留率仍超过80%。然而，当pH 值提高到9.0 碱性条件后，CVC 和VC 残留率明显降低，6 h 后分别残留74%和49%。该结果表明，CVC 和VC 在酸性条件和中性条件下具有较好的稳定性，碱性条件则不利于其保存[12]，另外，CVC 表现出了比VC 更高的碱性耐受性。碱性条件容易引起维生素C 氢电离，引发其降解，并引发非酶促褐变反应[13-14]。本研究中CVC 耐碱性强的原因应与其组成有关，复合维生素中的维生素B1和B6等在碱性条件下不稳定[15]，其降低了碱性条件对维生素C 稳定性的影响。

图1 温度对CVC 和VC 稳定性影响Fig.1 Effect of temperature on the stability of CVC and VC

2.3 光照对CVC 和VC 稳定性的影响

图3分别考察了太阳光和紫外光 （波长254 nm）对CVC 和VC 稳定性的影响，结果表明，太阳光和紫外光对CVC 和VC 的稳定性都有影响，随光照时间的延长，其残留率变低（图3），与已有报道结果一致[5，16]。光照能够引发自由基的产生，导致维生素C 的光氧化反应，生成无生物活性的多羰基化合物，进而降低CVC 和VC 的残留率[1，16]。另外，从图中还可以看出，CVC 表现出了比VC 略强的抗光照稳定性，这可能与复合维生素中含有能够阻止自由基形成或淬灭自由基的成分，如类胡萝卜素和维生素E 等有关[17]。

图2 pH 值对CVC 和VC 稳定性影响Fig.2 Effect of pH value on the stability of CVC and VC

2.4 氧化剂对CVC 和VC 稳定性的影响

由图4可知，过氧化氢（氧化剂）对CVC 和VC 影响明显，过氧化氢浓度越大，其残留率越低，当过氧化氢体积分数为2.7%时，CVC 和VC 的残留率接近于零，表明两组样品中的维生素C 已基本被氧化降解。董月菊等[18]研究表明，维生素C 降解的主要途径是有氧氧化，有氧降解速率高于无氧降解速率。此外，从曲线变化可以看出，过氧化氢对CVC 和VC 稳定性影响效果较为接近，无明显差异，这可能与过氧化氢具有较高的氧化性有关。

图3 光照对CVC 和VC 稳定性影响Fig.3 Effect of illumination on the stability of CVC and VC

图4 过氧化氢对CVC 和VC 稳定性影响Fig.4 Effect of hydrogen peroxide on the stability of CVC and VC

2.5 抗氧化剂对CVC 和VC 稳定性的影响

图5为抗氧化剂EGCG 对CVC 和VC 稳定性的影响，结果表明，增加EGCG 浓度对提高CVC 和VC 残留率并不明显，该结果与刘奕博等[5]的研究并不一致。刘奕博等[5]发现维生素C 损失率随着EGCG 浓度的增大而升高，并据此推断维生素C 对EGCG 具有反向保护作用。相比于VC，添加EGCG 对CVC 的稳定性影响更大，EGCG 在相同浓度条件下，CVC 残留率低于VC，这意味着CVC 对EGCG 的反向保护作用应强于VC。因此，在含有复合维生素的溶液中应尽量避免添加EGCG，以保护其中的维生素C 不被降解。

图5 EGCG 对CVC 和VC 稳定性影响Fig.5 Effect of EGCG on the stability of CVC and VC

2.6 金属离子对CVC 和VC 稳定性的影响

如图6所示，不同价位金属离子对CVC 和VC 稳定性的影响差异明显。对于VC 而言，Na+对其残留率影响较小，而Zn2+最大。对于CVC 来说，Mg2+和Zn2+影响较小，Fe3+和Na+则影响较大。研究发现外层构型为全充满的离子，如Mg2+，Ca2+，Na+等不存在不成对的单电子，能量较低，化学性质较稳定，不容易与维生素C 发生反应[19]。而像Fe2+这样的可变价金属离子性质较活泼，则易与其发生反应。本研究所选的5 种金属离子皆为外层构型为全充满的离子，然而其对CVC 和VC 的稳定性仍表现出了不同甚至相反的影响，其主要原因可能与两组组分存在差异有关。

2.7 葡萄糖和蔗糖对CVC 和VC 稳定性影响

如图7所示，葡萄糖对CVC 和VC 稳定性影响与浓度有关，低葡萄糖含量（＜5%）对VC 稳定性无明显影响，其残留率随时间延长不断降低，而低葡萄糖含量对CVC 稳定性具有改善作用，6 h 后的残留率与2 h 左右相当。另外，当将葡萄糖含量提高至10%以上后，其表现出了显著提升CVC 和VC 稳定性的效果，尤其对VC 组效果明显，在10%和20%葡萄糖含量孵育6 h 后，CVC 和VC 残留率接近100%。高葡萄糖含量提高CVC 和VC稳定性的原因可能与大量葡萄糖添加后降低了溶液氧容量有关。

图6 金属离子对CVC（a）和VC（b）稳定性影响Fig.6 Effect of metal ions on the stability of CVC and VC

相比于葡萄糖，蔗糖对提高CVC 和VC 稳定性无明显效果，高含量和低含量蔗糖对CVC 和VC 稳定性也无显著差异（图8），该结果与已有研究结果相符[4]。另外，从图8可看出，蔗糖对CVC稳定性影响要强于VC。

图7 葡萄糖对CVC 和VC 稳定性影响Fig.7 Effect of glucose on the stability of CVC and VC

图8 蔗糖对CVC 和VC 稳定性影响Fig.8 Effect of sucrose on the stability of CVC and VC

3 结论

本研究比较了CVC 和VC 在不同条件下的稳定性，结果表明，相对于VC，CVC 具有更强的耐热性、耐碱性和抗光照稳定性。过氧化氢显著降低CVC 和VC 的残留率，而不同浓度抗氧化剂EGCG 对提高CVC 和VC 稳定性无明显影响，且对降低CVC 含量影响效果强于VC。不同金属离子对CVC 和VC 稳定性影响存在较大差异，Na+对VC 残留率影响较小，而对CVC 影响最大；Zn2+对CVC 残留率影响较小，却对VC 影响最大。不同碳水化合物对CVC 和VC 稳定性影响效果不一，低葡萄糖含量 （≤5%） 仅对提高CVC 稳定性有作用，而高葡萄糖含量（≥10%）则对提高CVC 和VC 稳定性都有促进效果；另外，不同含量的蔗糖对提高CVC 和VC 稳定性无明显效果。这些研究结果对需添加复合维生素的特殊医学用途婴幼儿食品和配方食品等食品体系，提高其中维生素C的稳定性具有较好的指导作用。