維生素C的穩(wěn)定性研究畢業(yè)論文

嘉 應 學 院本科畢業(yè)論文(設計)(2016屆)題 目: 維生素C的穩(wěn)定性研究 姓 名： 金力新 學 號： 121030131 學 院： 化學與環(huán)境學院 專 業(yè)： 應用化學 指導教師： 彭娜 申請學位： 工學學士 嘉 應 學 院 教 務 處維生素C的穩(wěn)定性研究摘要：維生素 C（Vitamin C）又叫 L-抗壞血酸（Ascorbic Acid，AA），是一種水溶性維生素，廣泛作為一種食品添加劑運用于飲料，乳制品，快餐食品，肉制品。常態(tài)下不穩(wěn)定，受光照容易被氧化，也非常容易受溫度，pH值，以及氧化劑的影響。這幾種因素也常常存在于日常的含抗壞血酸的制品中。 本實驗運用紫外光吸收光譜儀(UV absorbance spectrometry)，利用抗壞血酸在265nm處有最大吸收峰，測量不同條件下維生素C標準溶液（10mg/ml），包括光照條件，溫度條件，pH，氧化劑，抗氧化劑，糖類，模擬出日常食品制品中維生素C的變化，通過其吸光度殘留率，對其穩(wěn)定性進行研究。結果：1.在持續(xù)日光照射10小時下，抗壞血酸標準溶液的的殘留率僅為14.1%，說明光照會破壞維生素C。2.在不同恒溫水浴25C，40C，60C，80C，100C中放置180min，吸光度殘留率隨之溫度的升高與時間的增加而下降。3.抗壞血酸標準溶液在不同的pH下，10小時內(nèi)的殘留率變化：環(huán)境越偏向堿性，維生素C殘留率也隨之下降，強堿環(huán)境中維生素C被迅速破壞。4.抗壞血酸標準溶液在加入不同濃度氧化劑(H2O2)下，30min后的殘留率變化（扣除氧化劑本身的吸光度）：氧化劑濃度越高，維生素C殘留率越低，說明氧化劑會破壞維生素C。5，抗壞血酸標準溶液在加入不同濃度抗氧化劑（尿酸）下，觀察30min后的殘留率變化（扣除抗氧化劑本身的吸光度）：結果表明一定濃度的抗氧化劑對維生素C起保護作用。6. 抗壞血酸標準溶液加入不同濃度蔗糖溶液，2小時內(nèi)的殘留率基本與黑暗對比相同，說明蔗糖并不影響維生素C的穩(wěn)定性。關鍵詞：抗壞血酸；紫外吸收光譜儀；維生素C穩(wěn)定性；吸光度殘留率 Study on the Stability of Vitamin CAbstract: Vitamin C, （vitamin C) also known as L-ascorbic acid (ascorbic acid, AA) is a water soluble vitamin, widely used as a food additive used in beverages, dairy products, snack foods, meat products. Normal unstable, light is easily oxidized nor often easily affected by temperature, pH and oxidant effect. These factors often exists in the daily ascorbic acid containing products.This experiment using UV absorption spectroscopy (UV absorbance spectrometry), using ascorbic acid has a maximum absorption peak at 265nm, measured under different conditions of vitamin C standard solution (10 mg / ml), including light, temperature, pH, oxidants, antioxidants, sugar, simulating the changes of vitamin C daily food products, by its absorbance residual rate, the stability were studied.Results: 1. In under 10 hours of continuous exposure to sunlight, ascorbic acid standard solution of the residual rate is only 14.1% that the Illuminati destruction of vitamin C.2. In different constant temperature water bath at a temperature of 25C, 40C, 60C, 80C, 100C placed 180min absorbance residual rate along with the increase of temperature and the increase of the time decreased.3. Ascorbic acid standard solution at different pH, 10 hours the residual rate of change: environment more tends to alkaline, vitamin C residual rate was also decreased, vitamin C in alkaline environment being rapidly destroyed.4. Ascorbic acid standard solution with different concentrations of oxidant (H2O2) under, 30min after the residual rate of change (net oxidizing agent absorbance): oxidant concentration is high, vitamin C retention rate is lower that oxidation agent will destroy vitamin C.5, Ascorbic acid standard solution with different concentrations of antioxidants (uric acid) observed 30min after the residual rate of change (excluding antioxidants itself absorbance). The results show that a certain concentration of antioxidants on vitamin C protective effect.6, Ascorbic acid standard solution was added with different concentrations of sucrose solution, the residual rate in 2 hours was basically the same as the dark contrast, which showed that sucrose did not affect the stability of vitamin C.Key words: ascorbic acid; ultraviolet absorption spectroscopy; vitamin C stability; absorbance residue rate目 錄摘 要（I）關鍵詞（I）Abstract（II）Key words（II）1 前言（1）1.1 抗壞血酸的概述（1）1.2 常用的維生素C含量測量法（1）1.2.1 熒光法（1） 1.2.2 2,4-二硝基苯肼比色法（1） 1.2.3 2,6二氯靛酚滴定法（1） 1.2.4 碘量法（2） 1.2.5 高效液相色譜法（2） 1.2.6 紫外分光光度法（2）1.3維生素C的穩(wěn)定性研究（2）2 實驗部分（3） 2.1 實驗儀器與試劑（3）2.2 實驗處理（3） 2.3 最佳吸收波長的選擇（4）3 實驗結果（4）3.1 光照條件對維C穩(wěn)定性的影響（4）3.2 溫度對維生素C穩(wěn)定性的影響（5）3.3 pH對維生素C穩(wěn)定性的的影響（6）3.4 氧化劑對維生素C穩(wěn)定性的影響（7）3.5抗氧化劑對維生素C穩(wěn)定性的影響（8）3.6蔗糖對維生素C穩(wěn)定性的影響 （9）4 研究結論與展望（10）參考文獻（12） 致謝（13）1 前言1.1抗壞血酸的概述 （：Vitamin C，又稱L-）是高等動物與其他少數(shù)的必需。在大多的生物體可借由制造出來，但是是最顯著的例外。最廣為人知的是缺乏維生素C會造成。在生物體內(nèi)，維生素C是一種，保護身體免于的威脅，維生素C同時也是一種。其廣泛的食物來源為各類新鮮1。 維生素C含量在水果和蔬菜中十分豐富，主要的存在形式是L-抗壞血酸2,3（如圖1），具有最強的功效，即是平常所指的抗壞血酸。本文所研究的維生素C也即L-抗壞血酸。一定條件下，抗壞血酸被氧化，生成脫氫抗壞血酸，L-脫氫抗壞血酸在生物體內(nèi)抗壞血酸，這種變化可逆，故L-脫氫抗壞血酸仍具有生物活性。但脫氫抗壞血酸會進一步被氧化生成二酮古洛糖酸時，其活性消失，所以這個過程不可逆4。圖1抗壞血酸結構圖1.2現(xiàn)今抗壞血酸的常用檢測方法1.2.1熒光法 是現(xiàn)今3種國標法中的一種，出自國標GB/T 5009.86-2003蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸含量測定方法。該方法利用偏磷酸-乙酸溶液提取樣品中的維生素C，接著使用活性炭進行氧化處理，在乙酸鈉的溶液中與鄰苯二胺縮反應，從而產(chǎn)生具有藍色熒光的喹喔啉，選擇339nm的激發(fā)波長，420nm的發(fā)射波長，測定其熒光強度，根據(jù)該熒光強度與抗壞血酸的含量成正比，測算出抗壞血酸的含量5。該方法簡單，精準，但是操作復雜，若樣品中存在丙酮酸，會跟領苯二胺反應，造成干擾。1.2.2 2，4-二硝基苯肼比色法 是現(xiàn)今3種國標法中的一種，出自國標GB/T 5009.86-2003蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸含量測定方法。該方法是向抗壞血酸的草酸溶液加入活性炭氧化成脫氫抗壞血酸，然后和2,4-二硝基肼苯反應生成紅色的脎，再進行比色6。該方法簡單，迅速，材料方便，但是容易被干擾，所以不能對含量較低的樣品進行測量，同時，被測液顏色也會影響觀察。1.2.3 2,6二氯靛酚滴定法 是現(xiàn)今三種國標法中的一種，出自GB/T 6195-1986水果、蔬菜維生素C含量測定法。該方法是利用2，6-二氯酚靛酚染料的氧化性，氧化還原型的抗壞血酸為脫氧型，所以在滴定抗壞血酸的草酸溶液中，到滴定終點時，染料顏色會由紅變?yōu)闊o色，從而根據(jù)所用的染料消耗量計算出樣品中抗壞血酸的含量6,7。該方法廣泛運用于各種水果蔬菜中維生素C的含量，簡單方便，時間短，但由于很多水果蔬菜中含有有色物質(zhì)，從而影響滴定終點的顏色觀察，所以此種方法比較適合淺色果蔬的檢測。1.2.4 碘量法 該方法為我國藥典中測量抗壞血酸的一種標準方法。此種方法直接通過滴定碘的消耗量來計算出樣品中抗壞血酸的含量8,9。該方法可運用于果蔬中抗壞血酸含量的檢測，簡單易行，顏色容易觀察，但是同樣不適合自帶較深顏色的果蔬。1.2.5 高效液相色譜法 是目前常用的維生素C的檢測方法之一。該方法通過選擇不同的流動相與色譜柱，分離檢測物質(zhì)和其他共存的雜質(zhì)10,11。該方法速度快，但是費用比較大，原因為此機器一般比較昂貴。1.2.6 紫外分光光度法 該方法是利用抗壞血酸的水溶液中在265nm12出有強烈吸收峰，通過吸收峰的強度從而檢測出樣品中的含量。由于果蔬中有些成分在265nm中也有吸收峰，因此利用堿性溶液或者金屬離子氧化樣品中的抗壞血酸，利用2次吸光度的差值，從而測算出果蔬中抗壞血酸的含量13,14,15。此方法簡單快捷，并可以用于測算有色蔬果，因此得到廣泛應用。1.3維生素C的穩(wěn)定性研究 隨著當今社會生活水平的提高，人們越來越開始重視食物的營養(yǎng)價值。維生素C的重要性也逐漸被人們所認識。維生素C大量存在于各種新鮮的果蔬以及作為食品添加劑而存在于加工食品例如飲料，沖劑等等，它們的作用形態(tài)均為水溶液。然而因為維生素C水溶液具有的不穩(wěn)定性，加上交通運輸，已經(jīng)周邊關系的影響，使得眾多食物中維生素C的缺失，而很多食品中的維生素C存在于水溶液中，因此，本文將進行維生素C的穩(wěn)定性研究，探討維生素C的水溶液在各種環(huán)境的穩(wěn)定狀況：光照影響，各種溫度，pH，抗氧化劑，氧化劑，還有糖分16，這些條件都是日常含維生素C的食品所面臨的環(huán)境帶來的條件17,18。利用紫外分光廣度法測定10g/ml的抗壞血酸標準溶液，在設置不同實驗環(huán)境，并通過測量不同時間的吸光度，計算求得其吸光度的殘留率，從而得出得出維生素C的水溶液在各種環(huán)境下的穩(wěn)定狀況。2 實驗部分2.1實驗儀器和試劑樣品：25g分析純抗壞血酸(L-Ascorbic acid),抗壞血酸標準溶液10mg/ml儀器：日本島津，恒溫水浴鍋，pHS-3C酸度計，電子分析天平（感量0.1mg和0.1g），各種玻璃器皿，錫紙（避光用）試劑：NaOH溶液，鹽酸，雙氧水（30%），尿素，蔗糖。2.2實驗處理標準溶液的配制：用分析天平稱去1g分析純抗壞血酸，加水溶解于50ml容量瓶，定容。取1ml溶液至100ml容量瓶，定容。再取定容100ml后的溶液25ml定容于50ml容量瓶，完成10mg/ml抗壞血酸標準溶液的配制13,15。（1） 光照對維生素C的穩(wěn)定性的影響：挑選陽光明媚的天氣，在室外太陽光照的地方，將樣品照射0，2,4,6,8,10小時，在采樣時間取樣測定維生素C的含量。黑暗對照：將樣品避光0，2,4,6,8,10小時，在采樣時間取樣測定維生素C的在此時間段的紫外吸收強度，計算殘留率。（2） 溫度對維生素C穩(wěn)定性的影響：將溶液于25C，40C，60C，80C，100C恒溫水浴鍋中放置不同時間0,30,60,90,120,150,180min，在最佳測定波長測定出測定吸光度，計算殘留率。（3） pH值的影響：用適當濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH約為3、5、7、9、11。在黑暗中放置0,2,4,6,8,10小時，在最佳測定波長處測定吸光度，計算殘留率。（4） 氧化劑的影響：配制濃度分別為0.024%，0.048%，0.096%，0.24%，0.48%，0.96%的雙氧水溶液于抗壞血酸標準溶液以體積1:1混合均勻，黑暗中放置30min后再最佳測定波長處測定吸光度并扣除氧化劑本身的吸光度，計算吸光度殘留率。（5） 抗氧化劑的影響：將濃度分別為0.02%，0.04%，0.08%的尿酸溶液與抗壞血酸標準溶液以體積比1:1混合均勻，黑暗中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度并扣除測量濃度尿酸溶液本身的吸光度，計算吸光度殘留率。（6） 糖分的影響：將濃度為0.2%，0.4%，0.8%的蔗糖溶液于抗壞血酸標準溶液以體積1:1混合均勻，在黑暗中放置不同時間，在最佳測定波長處測定吸光度，并計算吸光度殘留率。吸光度殘留率的計算=Abs2/Abs1*100%2，數(shù)據(jù)取折線圖記錄。2.3 最佳吸收波長的選擇圖2抗壞血酸紫外吸收光譜選擇抗壞血酸標準溶液10mg/ml，于紫外分光光譜儀中測定最大吸收波長由圖可知在200-400nm波長范圍中，抗壞血酸標準溶液最大吸收峰為265.00nm19,20，因此選擇265.00為最佳吸收波長。3 實驗結果3.1光照條件對維C穩(wěn)定性的影響 在食品運輸中，會持續(xù)接觸太陽光的直射，而太陽光照會直接破壞維C。挑選陽光充足的地方放置樣品，在持續(xù)時間內(nèi)測量其吸光度，計算其吸光度殘留率并作出圖表。圖3 維C隨光照時間的穩(wěn)定性變化圖圖4 維C在黑暗處理的穩(wěn)定性變化圖結論：由圖3,圖4可知，光照會破壞溶液中的維生素C，黑暗也會被空氣中的氧氣氧化，形成去氫抗壞血酸，暴露在陽光下10h后，維生素C的殘留率不足15%。日光通過光氧化作用對維生素C產(chǎn)生破壞，使得分子中的烯二醇結構生成了多羰基化合物，吸收日光中紫外線的照射而發(fā)生降解，可知維C在陽光和空氣中會發(fā)生自然降解，使得自身結構被破壞。 3.2溫度對維生素C穩(wěn)定性的影響 溫度也是影響維生素C的重要因素之一，同時在生活中同樣也會使用不同溫度來處理食物，以下是溫度對維C穩(wěn)定性的影響，吸光度殘留率變化圖。 (a) (b) (c) (b)圖5 溫度對維生素C穩(wěn)定性的影響圖 (e) 結論：由上5圖可知維生素C的穩(wěn)定性隨著溫度的上升而降低。隨著溫度升高，維C的殘留率的下降速度也隨之提高，當溫度當溫度上升至80到100度時，維C在短時間內(nèi)迅速被破壞，半小時內(nèi)殘留率不足30%，1小時以后，溶液中的維生素C基本已經(jīng)降解完全，殘留率低至10%以下，因此較高溫度會破壞維生素C的活性。3.3 pH對維生素C穩(wěn)定性的的影響 現(xiàn)在大多飲料也已含有對人體有益的化學成分為賣點，維生素C也是其中一個，因此飲料的酸堿度同樣也是影響其維C穩(wěn)定性的因素。圖6 酸性及中性環(huán)境對維生素C的影響圖7 堿性環(huán)境對維生素C的影響結論：酸性環(huán)境時，結合黑暗時間的影響，也有50%左右的損失，但下降速率較為均勻，pH=3，pH=5時，維C每小時大概損失為10%左右；而中性和堿性環(huán)境時，維生素C開始突顯較大的損失，pH=9時，維C損失速度明顯加快每小時平均損失25%，在pH=11時，維生素C在極短的時間內(nèi)被破壞，維C殘留率在2小時之類下降至3%。以上分析可知，維C在堿性環(huán)境中最容易遭受破壞。這是因為維生素C在堿性溶液中，H+迅速被電離，從而使維生素C快速損失，在堿性環(huán)境中更容易被氧化。3.4氧化劑對維生素C穩(wěn)定性的影響圖8 氧化劑對維生素C穩(wěn)定性的影響圖結論：上圖為加入不同濃度氧化劑后30min后維C的殘留率。添加0.024%H2O2使維C殘留率在30min內(nèi)下降7.3%，實驗中0.048%，0.096%兩個較低濃度在半小時內(nèi)也對維C造成破壞，損失約為百分之50%，可知較低濃度的H2O2在短時間內(nèi)也能對維C進行破壞。提高氧化劑濃度，維生素C 的殘留率急劇下降，當H2O2濃度為0.48%，維C破壞速率明顯加快，半小時殘留率就僅剩不到20%,濃度為0.96%時，維生素C迅速被氧化，使之在半小時內(nèi)的殘留率僅剩5.91%。以上分析可知，隨著氧化劑的濃度提高，對維生素C的破壞率也逐漸提高。這是因為維C結構中含有碳碳雙鍵，是比較強的還原劑，容易被強氧化劑氧化。3.5抗氧化劑對維生素C穩(wěn)定性的影響 鑒于維生素C本省具有還原性，在食品制品中充當抗氧化劑的作用。同樣食品中也會含有其他不同的抗氧化劑，因此在本次論文也作為影響維生素C的因素。圖9 添加抗氧化劑對維C穩(wěn)定性影響圖結論：結果表明，添加0.02%的尿酸使維C的殘留率在120min內(nèi)有下降趨勢，約為百分之5.25%，在100-120min內(nèi)快速下降，達到約10%。添加0.04%的尿酸和0.08%的尿酸都使維C殘留率在60min維持在99%以上，說明在這個時間尿酸基本沒影響。0.08的尿酸使維C的穩(wěn)定性在60-90min內(nèi)迅速下降，在這30min中，維C殘留率下降了接近5%，0.04%的尿素使維C殘留率在60-120min內(nèi)快速下降，幅度約為5%。以上分析可知，作為抗氧化劑的尿酸加入有利于維生素C的穩(wěn)定，且濃度越高，效果越明顯，這是因為維C具有還原性，易被氧化，加入抗氧化劑對其起到了保護作用。3.6蔗糖對維生素C穩(wěn)定性的影響 糖類更是食品中不可或缺的一種食品添加劑，蔗糖更是在食品中應用廣泛，因此此次將其視為影響維生素C穩(wěn)定性的因素，加入不同濃度的蔗糖并在黑暗中放置8小時，觀察維C的穩(wěn)定狀況。(a)(b)(c)圖10蔗糖對維生素C的穩(wěn)定性影響結論：有圖可知，在1-8h內(nèi)，隨著蔗糖濃度的升高，維C的殘留率下降速度大致相同，且下降速度較為穩(wěn)定。8h后，加入0.2%蔗糖溶液的維C殘留率為88.7%；加入0.4%蔗糖溶液的維C殘留率維88.4%；加入0.8%蔗糖溶液的維C殘留率為88.5%，基本都下降了12%，平均每2小時下降3%，此結果并與黑暗對比8小時較為相似。有結果可知，蔗糖濃度的提高，并沒有使維C的降解速度加快。以上分析說明糖類基本不影響維生素C的穩(wěn)定性。4 研究結論與展望經(jīng)過本次畢業(yè)實驗，可以大致的了解到維生素C的水溶液在各種環(huán)境的穩(wěn)定性：在暴露在日光下，分解快，但就算是避光，空氣中的氧氣也會自然的影響到維生素C的穩(wěn)定性，使其發(fā)生氧化；高溫同樣會破壞維生素C：一般的酸度對維生素C影響不大，這大致與維生素C水溶液也呈酸性有關，但是強堿環(huán)境會迅速影響維生素C的穩(wěn)定性：高濃度的氧化劑同樣會是維生素C失去穩(wěn)定性，加入抗氧化劑可以使維生素C在一段時間保持活性：食品加入蔗糖，對于維生素C也影響不大。這就與生活中含維生素C的制品基本相符，對含此類物質(zhì)的食品的保存具有重要意義。例如蔬菜等，在高溫烹煮后，會影響其維生素C 的營養(yǎng)活性；爆曬太久，保存太久的果蔬，同樣會影響維生素C的穩(wěn)定性，使其失去該有的營養(yǎng)價值。例如果汁，剛買回來的蔬菜等等，應該避光保存。偏堿性的食品，同樣不利于其中維生素C的保存，應盡快食用。在者，食品添加劑中若缺少抗氧化劑，那么此制品的維生素C也同樣不易保存，所以大多有關維生素C的食品一般會加以添加維生素E利用其抗氧化性以降低維生素C的損失率。參考文獻1丁健樺, 饒火瑜, 王興祥. 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