维生素C的稳定性研究(毕业论文).doc

嘉应学院毕业论文（设计）嘉 应 学 院本科毕业论文(设计)(2016届)题 目: 维生素C的稳定性研究 姓 名： 金力新 学 号： 121030131 学 院： 化学与环境学院 专 业： 应用化学 指导教师： 彭娜 申请学位： 工学学士 嘉 应 学 院 教 务 处维生素C的稳定性研究摘要：维生素 C（Vitamin C）又叫 L-抗坏血酸（Ascorbic Acid，AA），是一种水溶性维生素，广泛作为一种食品添加剂运用于饮料，乳制品，快餐食品，肉制品。常态下不稳定，受光照容易被氧化，也非常容易受温度，pH值，以及氧化剂的影响。这几种因素也常常存在于日常的含抗坏血酸的制品中。 本实验运用紫外光吸收光谱仪(UV absorbance spectrometry)，利用抗坏血酸在265nm处有最大吸收峰，测量不同条件下维生素C标准溶液（10mg/ml），包括光照条件，温度条件，pH，氧化剂，抗氧化剂，糖类，模拟出日常食品制品中维生素C的变化，通过其吸光度残留率，对其稳定性进行研究。结果：1.在持续日光照射10小时下，抗坏血酸标准溶液的的残留率仅为14.1%，说明光照会破坏维生素C。2.在不同恒温水浴25C，40C，60C，80C，100C中放置180min，吸光度残留率随之温度的升高与时间的增加而下降。3.抗坏血酸标准溶液在不同的pH下，10小时内的残留率变化：环境越偏向碱性，维生素C残留率也随之下降，强碱环境中维生素C被迅速破坏。4.抗坏血酸标准溶液在加入不同浓度氧化剂(H2O2)下，30min后的残留率变化（扣除氧化剂本身的吸光度）：氧化剂浓度越高，维生素C残留率越低，说明氧化剂会破坏维生素C。5，抗坏血酸标准溶液在加入不同浓度抗氧化剂（尿酸）下，观察30min后的残留率变化（扣除抗氧化剂本身的吸光度）：结果表明一定浓度的抗氧化剂对维生素C起保护作用。6. 抗坏血酸标准溶液加入不同浓度蔗糖溶液，2小时内的残留率基本与黑暗对比相同，说明蔗糖并不影响维生素C的稳定性。关键词：抗坏血酸；紫外吸收光谱仪；维生素C稳定性；吸光度残留率 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 rateII目 录摘 要（I）关键词（I）Abstract（II）Key words（II）1 前言（1）1.1 抗坏血酸的概述（1）1.2 常用的维生素C含量测量法（1）1.2.1 荧光法（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 高效液相色谱法（2） 1.2.6 紫外分光光度法（2）1.3维生素C的稳定性研究（2）2 实验部分（3） 2.1 实验仪器与试剂（3）2.2 实验处理（3） 2.3 最佳吸收波长的选择（4）3 实验结果（4）3.1 光照条件对维C稳定性的影响（4）3.2 温度对维生素C稳定性的影响（5）3.3 pH对维生素C稳定性的的影响（6）3.4 氧化剂对维生素C稳定性的影响（7）3.5抗氧化剂对维生素C稳定性的影响（8）3.6蔗糖对维生素C稳定性的影响 （9）4 研究结论与展望（10）参考文献（12） 致谢（13）1 前言1.1抗坏血酸的概述 维生素C（英语：Vitamin C，又称L-抗坏血酸）是高等灵长类动物与其他少数生物的必需营养素。抗坏血酸在大多的生物体可借由新陈代谢制造出来，但是人类是最显著的例外。最广为人知的是缺乏维生素C会造成坏血病。在生物体内，维生素C是一种抗氧化剂，保护身体免于自由基的威胁，维生素C同时也是一种辅酶。其广泛的食物来源为各类新鲜蔬果1。 维生素C含量在水果和蔬菜中十分丰富，主要的存在形式是L-抗坏血酸2,3（如图1），具有最强的功效，即是平常所指的抗坏血酸。本文所研究的维生素C也即L-抗坏血酸。一定条件下，抗坏血酸被氧化，生成脱氢抗坏血酸，L-脱氢抗坏血酸在生物体内抗坏血酸，这种变化可逆，故L-脱氢抗坏血酸仍具有生物活性。但脱氢抗坏血酸会进一步被氧化生成二酮古洛糖酸时，其活性消失，所以这个过程不可逆4。图1抗坏血酸结构图1.2现今抗坏血酸的常用检测方法1.2.1荧光法 是现今3种国标法中的一种，出自国标GB/T 5009.86-2003蔬菜、水果及其制品中总抗坏血酸含量测定方法。该方法利用偏磷酸-乙酸溶液提取样品中的维生素C，接着使用活性炭进行氧化处理，在乙酸钠的溶液中与邻苯二胺缩反应，从而产生具有蓝色荧光的喹喔啉，选择339nm的激发波长，420nm的发射波长，测定其荧光强度，根据该荧光强度与抗坏血酸的含量成正比，测算出抗坏血酸的含量5。该方法简单，精准，但是操作复杂，若样品中存在丙酮酸，会跟领苯二胺反应，造成干扰。1.2.2 2，4-二硝基苯肼比色法 是现今3种国标法中的一种，出自国标GB/T 5009.86-2003蔬菜、水果及其制品中总抗坏血酸含量测定方法。该方法是向抗坏血酸的草酸溶液加入活性炭氧化成脱氢抗坏血酸，然后和2,4-二硝基肼苯反应生成红色的脎，再进行比色6。该方法简单，迅速，材料方便，但是容易被干扰，所以不能对含量较低的样品进行测量，同时，被测液颜色也会影响观察。1.2.3 2,6二氯靛酚滴定法 是现今三种国标法中的一种，出自GB/T 6195-1986水果、蔬菜维生素C含量测定法。该方法是利用2，6-二氯酚靛酚染料的氧化性，氧化还原型的抗坏血酸为脱氧型，所以在滴定抗坏血酸的草酸溶液中，到滴定终点时，染料颜色会由红变为无色，从而根据所用的染料消耗量计算出样品中抗坏血酸的含量6,7。该方法广泛运用于各种水果蔬菜中维生素C的含量，简单方便，时间短，但由于很多水果蔬菜中含有有色物质，从而影响滴定终点的颜色观察，所以此种方法比较适合浅色果蔬的检测。1.2.4 碘量法 该方法为我国药典中测量抗坏血酸的一种标准方法。此种方法直接通过滴定碘的消耗量来计算出样品中抗坏血酸的含量8,9。该方法可运用于果蔬中抗坏血酸含量的检测，简单易行，颜色容易观察，但是同样不适合自带较深颜色的果蔬。1.2.5 高效液相色谱法 是目前常用的维生素C的检测方法之一。该方法通过选择不同的流动相与色谱柱，分离检测物质和其他共存的杂质10,11。该方法速度快，但是费用比较大，原因为此机器一般比较昂贵。1.2.6 紫外分光光度法 该方法是利用抗坏血酸的水溶液中在265nm12出有强烈吸收峰，通过吸收峰的强度从而检测出样品中的含量。由于果蔬中有些成分在265nm中也有吸收峰，因此利用碱性溶液或者金属离子氧化样品中的抗坏血酸，利用2次吸光度的差值，从而测算出果蔬中抗坏血酸的含量13,14,15。此方法简单快捷，并可以用于测算有色蔬果，因此得到广泛应用。1.3维生素C的稳定性研究 随着当今社会生活水平的提高，人们越来越开始重视食物的营养价值。维生素C的重要性也逐渐被人们所认识。维生素C大量存在于各种新鲜的果蔬以及作为食品添加剂而存在于加工食品例如饮料，冲剂等等，它们的作用形态均为水溶液。然而因为维生素C水溶液具有的不稳定性，加上交通运输，已经周边关系的影响，使得众多食物中维生素C的缺失，而很多食品中的维生素C存在于水溶液中，因此，本文将进行维生素C的稳定性研究，探讨维生素C的水溶液在各种环境的稳定状况：光照影响，各种温度，pH，抗氧化剂，氧化剂，还有糖分16，这些条件都是日常含维生素C的食品所面临的环境带来的条件17,18。利用紫外分光广度法测定10g/ml的抗坏血酸标准溶液，在设置不同实验环境，并通过测量不同时间的吸光度，计算求得其吸光度的残留率，从而得出得出维生素C的水溶液在各种环境下的稳定状况。2 实验部分2.1实验仪器和试剂样品：25g分析纯抗坏血酸(L-Ascorbic acid),抗坏血酸标准溶液10mg/ml仪器：日本岛津AgilentCary300紫外可见分光光度计，恒温水浴锅，pHS-3C酸度计，电子分析天平（感量0.1mg和0.1g），各种玻璃器皿，锡纸（避光用）试剂：NaOH溶液，盐酸，双氧水（30%），尿素，蔗糖。2.2实验处理标准溶液的配制：用分析天平称去1g分析纯抗坏血酸，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抗坏血酸标准溶液的配制13,15。（1） 光照对维生素C的稳定性的影响：挑选阳光明媚的天气，在室外太阳光照的地方，将样品照射0，2,4,6,8,10小时，在采样时间取样测定维生素C的含量。黑暗对照：将样品避光0，2,4,6,8,10小时，在采样时间取样测定维生素C的在此时间段的紫外吸收强度，计算残留率。（2） 温度对维生素C稳定性的影响：将溶液于25C，40C，60C，80C，100C恒温水浴锅中放置不同时间0,30,60,90,120,150,180min，在最佳测定波长测定出测定吸光度，计算残留率。（3） pH值的影响：用适当浓度的盐酸和氢氧化钠溶液调节溶液的pH约为3、5、7、9、11。在黑暗中放置0,2,4,6,8,10小时，在最佳测定波长处测定吸光度，计算残留率。（4） 氧化剂的影响：配制浓度分别为0.024%，0.048%，0.096%，0.24%，0.48%，0.96%的双氧水溶液于抗坏血酸标准溶液以体积1:1混合均匀，黑暗中放置30min后再最佳测定波长处测定吸光度并扣除氧化剂本身的吸光度，计算吸光度残留率。（5） 抗氧化剂的影响：将浓度分别为0.02%，0.04%，0.08%的尿酸溶液与抗坏血酸标准溶液以体积比1:1混合均匀，黑暗中放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度并扣除测量浓度尿酸溶液本身的吸光度，计算吸光度残留率。（6） 糖分的影响：将浓度为0.2%，0.4%，0.8%的蔗糖溶液于抗坏血酸标准溶液以体积1:1混合均匀，在黑暗中放置不同时间，在最佳测定波长处测定吸光度，并计算吸光度残留率。吸光度残留率的计算=Abs2/Abs1*100%2，数据取折线图记录。2.3 最佳吸收波长的选择图2抗坏血酸紫外吸收光谱选择抗坏血酸标准溶液10mg/ml，于紫外分光光谱仪中测定最大吸收波长由图可知在200-400nm波长范围中，抗坏血酸标准溶液最大吸收峰为265.00nm19,20，因此选择265.00为最佳吸收波长。3 实验结果3.1光照条件对维C稳定性的影响 在食品运输中，会持续接触太阳光的直射，而太阳光照会直接破坏维C。挑选阳光充足的地方放置样品，在持续时间内测量其吸光度，计算其吸光度残留率并作出图表。图3 维C随光照时间的稳定性变化图图4 维C在黑暗处理的稳定性变化图结论：由图3,图4可知，光照会破坏溶液中的维生素C，黑暗也会被空气中的氧气氧化，形成去氢抗坏血酸，暴露在阳光下10h后，维生素C的残留率不足15%。日光通过光氧化作用对维生素C产生破坏，使得分子中的烯二醇结构生成了多羰基化合物，吸收日光中紫外线的照射而发生降解，可知维C在阳光和空气中会发生自然降解，使得自身结构被破坏。 3.2温度对维生素C稳定性的影响 温度也是影响维生素C的重要因素之一，同时在生活中同样也会使用不同温度来处理食物，以下是温度对维C稳定性的影响，吸光度残留率变化图。 (a) (b) (c) (b)图5 温度对维生素C稳定性的影响图 (e) 结论：由上5图可知维生素C的稳定性随着温度的上升而降低。随着温度升高，维C的残留率的下降速度也随之提高，当温度当温度上升至80到100度时，维C在短时间内迅速被破坏，半小时内残留率不足30%，1小时以后，溶液中的维生素C基本已经降解完全，残留率低至10%以下，因此较高温度会破坏维生素C的活性。3.3 pH对维生素C稳定性的的影响 现在大多饮料也已含有对人体有益的化学成分为卖点，维生素C也是其中一个，因此饮料的酸碱度同样也是影响其维C稳定性的因素。图6 酸性及中性环境对维生素C的影响图7 碱性环境对维生素C的影响结论：酸性环境时，结合黑暗时间的影响，也有50%左右的损失，但下降速率较为均匀，pH=3，pH=5时，维C每小时大概损失为10%左右；而中性和碱性环境时，维生素C开始突显较大的损失，pH=9时，维C损失速度明显加快每小时平均损失25%，在pH=11时，维生素C在极短的时间内被破坏，维C残留率在2小时之类下降至3%。以上分析可知，维C在碱性环境中最容易遭受破坏。这是因为维生素C在碱性溶液中，H+迅速被电离，从而使维生素C快速损失，在碱性环境中更容易被氧化。3.4氧化剂对维生素C稳定性的影响图8 氧化剂对维生素C稳定性的影响图结论：上图为加入不同浓度氧化剂后30min后维C的残留率。添加0.024%H2O2使维C残留率在30min内下降7.3%，实验中0.048%，0.096%两个较低浓度在半小时内也对维C造成破坏，损失约为百分之50%，可知较低浓度的H2O2在短时间内也能对维C进行破坏。提高氧化剂浓度，维生素C 的残留率急剧下降，当H2O2浓度为0.48%，维C破坏速率明显加快，半小时残留率就仅剩不到20%,浓度为0.96%时，维生素C迅速被氧化，使之在半小时内的残留率仅剩5.91%。以上分析可知，随着氧化剂的浓度提高，对维生素C的破坏率也逐渐提高。这是因为维C结构中含有碳碳双键，是比较强的还原剂，容易被强氧化剂氧化。3.5抗氧化剂对维生素C稳定性的影响 鉴于维生素C本省具有还原性，在食品制品中充当抗氧化剂的作用。同样食品中也会含有其他不同的抗氧化剂，因此在本次论文也作为影响维生素C的因素。图9 添加抗氧化剂对维C稳定性影响图结论：结果表明，添加0.02%的尿酸使维C的残留率在120min内有下降趋势，约为百分之5.25%，在100-120min内快速下降，达到约10%。添加0.04%的尿酸和0.08%的尿酸都使维C残留率在60min维持在99%以上，说明在这个时间尿酸基本没影响。0.08的尿酸使维C的稳定性在60-90min内迅速下降，在这30min中，维C残留率下降了接近5%，0.04%的尿素使维C残留率在60-120min内快速下降，幅度约为5%。以上分析可知，作为抗氧化剂的尿酸加入有利于维生素C的稳定，且浓度越高，效果越明显，这是因为维C具有还原性，易被氧化，加入抗氧化剂对其起到了保护作用。3.6蔗糖对维生素C稳定性的影响 糖类更是食品中不可或缺的一种食品添加剂，蔗糖更是在食品中应用广泛，因此此次将其视为影响维生素C稳定性的因素，加入不同浓度的蔗糖并在黑暗中放置8小时，观察维C的稳定状况。(a)(b)(c)图10蔗糖对维生素C的稳定性影响结论：有图可知，在1-8h内，随着蔗糖浓度的升高，维C的残留率下降速度大致相同，且下降速度较为稳定。8h后，加入0.2%蔗糖溶液的维C残留率为88.7%；加入0.4%蔗糖溶液的维C残留率维88.4%；加入0.8%蔗糖溶液的维C残留率为88.5%，基本都下降了12%，平均每2小时下降3%，此结果并与黑暗对比8小时较为相似。有结果可知，蔗糖浓度的提高，并没有使维C的降解速度加快。以上分析说明糖类基本不影响维生素C的稳定性。4 研究结论与展望经过本次毕业实验，可以大致的了解到维生素C的水溶液在各种环境的稳定性：在暴露在日光下，分解快，但就算是避光，空气中的氧气也会自然的影响到维生素C的稳定性，使其发生氧化；高温同样会破坏维生素C：一般的酸度对维生素C影响不大，这大致与维生素C水溶液也呈酸性有关，但是强碱环境会迅速影响维生素C的稳定性：高浓度的氧化剂同样会是维生素C失去稳定性，加入抗氧化剂可以使维生素C在一段时间保持活性：食品加入蔗糖，对于维生素C也影响不大。这就与生活中含维生素C的制品基本相符，对含此类物质的食品的保存具有重要意义。例如蔬菜等，在高温烹煮后，会影响其维生素C 的营养活性；爆晒太久，保存太久的果蔬，同样会影响维生素C的稳定性，使其失去该有的营养价值。例如果汁，刚买回来的蔬菜等等，应该避光保存。偏碱性的食品，同样不利于其中维生素C的保存，应尽快食用。在者，食品添加剂中若缺少抗氧化剂，那么此制品的维生素C也同样不易保存，所以大多有关维生素C的食品一般会加以添加维生素E利用其抗氧化性以降低维生素C的损失率。参考文献1丁健桦, 饶火瑜, 王兴祥. HPLC法初步研究维生素C的稳定性J. 食品工业, 2004, 25(1):44-45.2刘奕博. 婴幼儿配方奶粉中维生素C稳定性研究D. 中南林业科技大学, 2013,35-44.3王海佳. 紫外分光光度法研究维生素C的稳定性及蔬果和果汁中含量的测定D. 山西医科大学, 2015,14-24.4劳家怪，祁明梢.对维生素C 若干条件的探讨J.沈阳农学院学报2012,16(1):72-74.5张冬梅, 汪振立, 罗六保,等. 对新鲜果蔬中维生素C的测定结果影响因素研究J. 江西化工,2010(1):73-76.6李春霞，李艳.果蔬中抗坏血酸的几种测定方法J安徽农业科学，Journal of Anhui Agri Sci 2013，41( 35) :胜利，刘娟娟，苟建霞.果蔬中抗坏血酸含量的测定J湖北农