黑芝麻色素的制備及其應(yīng)用現(xiàn)狀

李秋鳳，王金亭

（聊城大學(xué)東昌學(xué)院化生系，山東聊城252000）

黑芝麻色素的制備及其應(yīng)用現(xiàn)狀

李秋鳳，王金亭

（聊城大學(xué)東昌學(xué)院化生系，山東聊城252000）

黑芝麻色素是從芝麻黑色種子中提取的黑色素,是一類安全、無毒的天然食用色素，具有重要的生物活性。文章參考國內(nèi)外的最新研究成果，綜述了該色素的提取工藝、化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和應(yīng)用情況，對(duì)黑芝麻色素的綜合開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。

黑芝麻色素；制備；應(yīng)用

Abstract:Black sesame pigment is extracted from the Sesamum indicum L.seeds and is a safety,not poisonous edible natural pigment.Based on the latest research results in recent years,this text provides an overview of the extraction process,purification,chemical constitution,physic-chemical property and application of the black sesame pigment.This information may lead to a reference value in the comprehensive development and application of the black sesame pigment.

Key words：black sesame pigment;preparation;application

黑芝麻（Sesamum indicum L.），古稱胡麻，是胡麻科脂麻的黑色種子。黑芝麻原產(chǎn)我國云貴高原，主要分布于江西、福建、廣東、廣西及云南等省區(qū)，目前全國各地均有栽培。黑芝麻為一年生草本植物，種子秋季成熟，扁卵圓形，長約3 mm，寬約2 mm，種皮薄、黑色，富含色素。黑芝麻色素安全無毒，具有特定的生物學(xué)活性，可廣泛地用于醫(yī)藥、化妝品著色和食品加工。結(jié)合國內(nèi)外有關(guān)黑芝麻色素的最新研究成果，綜述了其制備新技術(shù)，分析了其化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化特性和應(yīng)用價(jià)值，為其綜合開發(fā)和利用提供理論參考。

1 黑芝麻色素的制備

制備黑芝麻色素的步驟是：黑芝麻→脫脂→浸泡提取→抽濾→真空濃縮→冷凍干燥→成品。當(dāng)前常用的提取方法主要有：醇提取法和超聲波輔助提取法。

1.1 醇提取法

水和乙醇均可作為色素提取介質(zhì)，醇提取率較高。孫玲等[1]認(rèn)為最佳提取條件是：酸性乙醇溶液為溶劑，提取溫度 80 ℃、時(shí)間 3 h，物料比為 1∶50（g/mL）。武文潔等[2]認(rèn)為提取劑的pH值對(duì)色素的提取有較大的影響，在酸性條件下色素提取率較低，中性條件下有所提高，堿性條件下提取率最高。經(jīng)正交試驗(yàn)得出最佳提取條件為：60%乙醇-0.5%NaOH溶液作提取劑，提取溫度80℃，時(shí)問3.5 h，提取2次，提取率可達(dá)10.2%。徐利萍等[3]研究認(rèn)為最佳提取條件為：50%乙醇溶液、提取溫度 65℃、時(shí)間 60 min、料液比l∶50（g/mL），提取時(shí)間大大降低。

1.2 超聲波輔助提取法

陳小全等[4]首次采用超聲波技術(shù)輔助提取黑芝麻色素，通過單因素分析和正交試驗(yàn)確定了提取工藝：以蒸餾水為浸提劑，料液比為 1∶20（g/mL），超聲功率80 W、時(shí)間30 min、溫度為50℃，具有效率高、能耗低、無污染的特點(diǎn)，而且不影響色素的性質(zhì)。

2 黑芝麻色素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

2.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)

黑芝麻色素屬于天然黑色素系列，其組成與結(jié)構(gòu)不同于動(dòng)物來源色素，其結(jié)構(gòu)至今尚不明確。現(xiàn)有的研究結(jié)果也有很大差異。孫玲等[1]研究表明黑芝麻色素的水溶液在紫外光270 nm處有特征吸收峰，在可見光區(qū)510 nm～530 nm處有吸收平臺(tái)，紅外光譜顯示色素分子中有碳氧雙鍵、四位取代苯環(huán)、芳香族聯(lián)苯環(huán)和羥基存在，初步推斷黑芝麻色素的主要成分可能為花青素類化合物。劉元法等[5]通過采用堿性體系提取和多步純化獲得黑芝麻色素檢測(cè)樣品，對(duì)其紫外可見吸收進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)了275 nm~280 nm處黑色素特有的吸收平臺(tái)，通過對(duì)其FT-IR圖譜分析，推測(cè)其結(jié)構(gòu)中不含噻嗪環(huán)，黑芝麻色素是屬于吲哚類色素，含有羧基和酚羥基。陸懋蓀等[6-7]對(duì)黑芝麻黑色素進(jìn)行了元素分析、紫外光譜、紅外光譜、核磁共振氫譜和碳譜以及堿熔降解-氣相色譜-質(zhì)譜表征研究，認(rèn)為黑芝麻黑色素屬于兒茶酚型的生物大分子，其分子結(jié)構(gòu)以芳環(huán)連接成共軛體系，在芳環(huán)上有羧基、酚羥基、氨基及脂肪烴基等取代基團(tuán)。

2.2 理化性質(zhì)

黑芝麻色素為水溶性色素，易溶于水、甲醇、乙醇、甘油和稀堿溶液，不溶于乙醚、石油醚、正己烷、氯仿等有機(jī)溶劑[1,3]。

pH值對(duì)色素的色調(diào)影響不大，隨著pH值的升高，色素溶液吸光值增加，顏色也更黑，酸性條件下（pH＜6）呈淺黑色，堿性條件下（pH≥7）呈黑色[2,8]。

黑芝麻色素對(duì)光照和溫度穩(wěn)定性較好[4]，自然光照射6 d、80℃水浴2 h，吸光度變化不大。試驗(yàn)表明[2]：室溫光照16 h，吸光度只有微小變化；但高溫下放置會(huì)使色素溶液吸光值下降，溫度越高，時(shí)間越長，吸光值下降越多；酸性條件下熱穩(wěn)定性較好，100℃水浴4 h，色素保存率為86.6%；中性、堿性條件下熱穩(wěn)定性差，100℃水浴4 h，色素溶液吸光值損失率分別為20.3%和25.4%。

黑芝麻黑色素對(duì)金屬離子的穩(wěn)定性與花色苷色素相似[9]。低濃度的 K+、Na+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+離子對(duì)黑芝麻色素沒有影響；金屬離子含量較高時(shí)，F(xiàn)e3+、Fe2+、Sn2+、Cu2+離子（2×10-4mol/L）可使色素溶液產(chǎn)生沉淀，吸光度至衰減過半；K+、Zn2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+對(duì)色素有保色、增色作用，增色效果依次為Al3+＞Zn2+＞Mn2+＞Mg2+＞K+＞Ca2+，推測(cè)可能是離子與色素分子的某個(gè)基團(tuán)反應(yīng)，使色素的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的結(jié)果[2,4]。

氧化劑和還原劑對(duì)色素穩(wěn)定性影響較小[2,8]。武文杰等[2]的研究表明：在色素溶液中分別加入H2O2、Na2SO3，至濃度分別為0.96%和0.6 mol/L，放置24 h后測(cè)定吸光度，色素?fù)p失率分別為4.5%和4%。不過陳小全等研究表明[4]：色素對(duì)H2O2和Na2SO3比較敏感，耐氧化性、耐還原性較差。

葡萄糖、蔗糖、氯化鈉對(duì)色素的穩(wěn)定性沒有影響，試驗(yàn)表明[2,4]：在添加劑濃度葡萄糖高達(dá)60%、蔗糖50%、氯化鈉60%時(shí)，室溫靜置3 d，目測(cè)溶液顏色沒有改變，吸光度值變化不明顯，表明色素的耐糖、耐鹽性較好。

3 黑芝麻色素的應(yīng)用

黑芝麻色素具有水溶性好、對(duì)光熱穩(wěn)定、耐糖耐鹽、安全無毒，它作為一種天然色素具有廣闊的開發(fā)前景和很高的利用價(jià)值。

3.1 用作天然抗氧化劑

龍盛京[10]用化學(xué)發(fā)光分析法研究了黑芝麻色素抗氧化作用。黑米色素能夠清除H2O2、超氧陰離子自由基（O2-·）和羥基自由基（·OH），黑芝麻色素對(duì)全血化學(xué)發(fā)光有較強(qiáng)的抑制作用并成量效關(guān)系，對(duì)細(xì)胞內(nèi)體系或非細(xì)胞體系產(chǎn)生的活性氧都有一定的清除能力。單良等研究表明[9]：黑芝麻色素清除自由基的能力由強(qiáng)到弱依次為：DPPH·＞·OH＞O2-·，在一定濃度范圍內(nèi)隨著黑芝麻色素濃度的增大而增強(qiáng)，可以用作食品中較好的自由基清除劑。黑芝麻色素可降低乙醇誘導(dǎo)急性肝損傷小鼠MDA水平和升高肝臟SOD活性，具有保肝作用[11]。因此，黑芝麻色素具有較強(qiáng)的體內(nèi)、外抗氧化能力，是非常有潛力的天然黑色素，是一種很好的天然抗氧化劑資源。

3.2 用作食品添加劑

文獻(xiàn)表明[12]：黑芝麻色素 LD50＞10000 mg/kg，在試驗(yàn)劑量范圍內(nèi)對(duì)小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞無致突變性，衛(wèi)生檢測(cè) As≤2 mg/kg，Pb≤5 mg/kg，符合食用色素衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。目前[13]，我國開發(fā)的黑芝麻色素已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，主要有膏狀和粉狀兩種產(chǎn)品。作為天然食用色素之一，在食品工業(yè)中，黑芝麻色素已廣泛用于黑色食品的著色和功能食品、保健食品的開發(fā)。如黑色糕點(diǎn)（0.05%～0.1%）、餅干（0.05%）、方便面（0.05%～0.06%），還可用作烏雞精（0.03%）、烏雞口服液（0.02%～0.04%）。我國黑芝麻色素開發(fā)性研究相對(duì)滯后,尚未列入食品添加劑使用名單。

3.3 用作日化產(chǎn)品原料[14]

由于黑芝麻色素具有良好的理化特性，在日化工業(yè)上也得到很好的應(yīng)用，以膏狀黑芝麻色素為基料配制出一種梳理劑（含8%～10%黑色素）除了具有常規(guī)梳理效果外，更使頭發(fā)亮麗、滑潤，具有一定的護(hù)發(fā)、染發(fā)效果。另外，黑芝麻色素還可生產(chǎn)高檔眉筆、口紅、黑芝麻香皂等。

4 結(jié)論

黑色素廣泛存在于自然界生物體內(nèi)，具有很大的應(yīng)用潛力，不同來源的黑色素有一定的特異性，對(duì)黑色素的開發(fā)已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。我國黑芝麻資源豐富，黑芝麻色素提取工藝簡單，黑芝麻色素作為天然食用色素之一，將廣泛用于食品加工、醫(yī)藥保健品、化妝品行業(yè)。雖然國、內(nèi)外已開展了一些研究，但有關(guān)其分子結(jié)構(gòu)鑒定及生物活性、藥理作用的研究很少，還需要大量數(shù)據(jù)，為其進(jìn)一步開發(fā)和利用提供理論參考。

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Research on Preparation and Application of Purple Black Sesame Pigment

LI Qiu-feng，WANG Jin-ting
（Dongchang College，Liaocheng University,Liaocheng 252000，Shandong，China）

2010-06-24

聊城大學(xué)東昌學(xué)院科研基金資助（NO：DCLG 2008001）

李秋鳳（1967—），女（漢），實(shí)驗(yàn)師，本科，主要從事生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)與教學(xué)。