葡萄皮色素和黑米色素穩(wěn)定性比較研究

黃士文，孫志棟，張方剛

(1.慈溪市橫河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)辦公室，浙江慈溪315318；2.寧波市農(nóng)科院315300；3.寧波燭湖酒業(yè)有限公司315318)

葡萄皮色素和黑米色素穩(wěn)定性比較研究

黃士文1，孫志棟2，張方剛3

(1.慈溪市橫河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)辦公室，浙江慈溪315318；2.寧波市農(nóng)科院315300；3.寧波燭湖酒業(yè)有限公司315318)

通過不同pH、糖濃度、酒精度對黑米色素和葡萄皮色素及復(fù)配色素在不同條件下花色苷穩(wěn)定性研究。比較了兩種色素的穩(wěn)定性差異，除了在酸性環(huán)境條件下(pH值3～5)葡萄皮色素的穩(wěn)定性高于黑米色素外。其他在不同糖濃度條件下，黑米色素穩(wěn)定性高于葡萄皮色素，它們的穩(wěn)定性與糖濃度之間均呈正相關(guān)關(guān)系。在不同乙醇濃度條件下，黑米色素穩(wěn)定性也高于葡萄皮色素。復(fù)配色素在(乙醇濃度15%、pH3.0)和(糖度10%、pH3.0)條件下穩(wěn)定性隨著黑米色素成分的增加而上升。因而黑米色素在不同條件下相對葡萄皮色素更穩(wěn)定。

黑米色素；葡萄皮色素；花色苷；穩(wěn)定性

0 前言

人工合成色素大多以煤焦油為主原料。既沒有營養(yǎng)價(jià)值，又會對人體產(chǎn)生危害，許多國家已禁止使用。來源于動植物的天然色素，特別是從可食性植物中提取的天然色素，使用安全性高，色澤自然，多數(shù)兼有營養(yǎng)保健和著色的雙重作用，因而備受人們的青睞[1]。 葡萄皮色素和黑米色素均為天然色素，主要應(yīng)用于果酒和果汁加工中。葡萄皮和黑米中主要的色素為花青素，花青素與各種單糖以糖苷鍵結(jié)合形成的化合物，稱為花色苷[2]?；ㄉ帐瞧咸哑ず秃诿咨氐闹饕煞郑兹苡谒?、乙醇和甲醇，不溶于乙醚、石油醚、乙酸乙醋等有機(jī)溶劑?；ㄉ疹惿厥且活惥哂斜＝」δ艿奶烊换钚晕镔|(zhì)，還具有抗氧化、捕獲氧自由基的能力，對某些疾病的發(fā)生有防治作用[3]，因而葡萄皮和黑色素的發(fā)展前景被一致看好。但是它們應(yīng)用于不同食品后色素的穩(wěn)定性如何，尚無研究報(bào)道。

花色苷穩(wěn)定性較差，在水溶液中極易受到水分子的親核進(jìn)攻而水解，易受pH值、溫度、有機(jī)酸、光照、氧、金屬離子、糖、酶等的影響而發(fā)生變化[2-3]。

pH值是影響花色苷穩(wěn)定性的重要因素。在不同的pH值下花色苷存在形式不同；一般單糖花色苷在pH值小于2時花色苷以2-苯基苯并吡喃陽離子(AH+)的形式存在；pH值為4～5時，花色苷主要以醌型假堿(B)或查爾酮(C)存在，pH值大于6時花色苷主要以醇型(A)存在。pH值通過影響花色苷的存在形式改變花色苷的熱穩(wěn)定性[4]。pH值越低，花色苷的穩(wěn)定性越強(qiáng)。其顏色隨pH不同而改變，非?；蛦熙；幕ㄉ赵趐H值很低時，其溶液呈現(xiàn)最強(qiáng)紅色。在pH3.0以下時顯鮮艷的玫瑰紅色，隨著pH值的增大，花色苷的顏色將褪至無色，在pH 7.0以上時顏色有紅色變紫色，隨pH值加大顏色由淺變深，在pH 13.0時變成紫黑色[5]。但是，具有兩個或兩個以上酰基的花色苷在整個pH范圍內(nèi)都表現(xiàn)出了相當(dāng)好的顏色穩(wěn)定性[6]。

糖對花色苷穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為，花色苷溶液在高濃度糖的條件下，由于水分活度降低，花色苷生成假堿式結(jié)構(gòu)的速度減慢，所以花色苷的顏色得到了保護(hù)；在低濃度的條件下，花色苷的降解或變色卻加速。果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖的這種作用比葡萄糖、蔗糖和麥芽糖更強(qiáng)。花色苷的降解速率和糖本身降解時生成糖醛類化合物的速率有關(guān)[7]。而對與這兩種色素穩(wěn)定性比較一直沒有定論。

本實(shí)驗(yàn)主要從4個方面比較葡萄皮和黑米色素的穩(wěn)定性：(1)不同pH對兩種色素穩(wěn)定性影響；(2)不同糖濃度對兩種色素穩(wěn)定性影響；(3)不同酒精度對兩種色素穩(wěn)定性影響；(4)復(fù)配色素在不同條件下花色苷穩(wěn)定性影響。目的在與比較兩種色素穩(wěn)定性差異，為果酒果汁的實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原料。 葡萄皮色素，由寧波市燭湖酒業(yè)有限公司提供，花色苷含量為3%；黑米色素，由浙江瑞康生物技術(shù)有限公司提供，花色苷含量為25%。

1.1.2 主要試劑。本研究使用的主要化學(xué)藥品和試劑如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)主要試劑一覽表

1.1.3 主要儀器和設(shè)備。本研究所采用的主要儀器和設(shè)備如表2所示。

表2 主要儀器和設(shè)備

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葡萄皮色素和黑米色素初處理。稱取0.2g花色苷含量為3%的葡萄色素，在容量瓶中定容至100mL,使葡萄皮色素花色苷的濃度為0.06g/L；稱取0.024g花色苷含量為25%的黑米色素，在容量瓶中定容至100mL，使黑米色素花色苷的濃度為0.06g/L。

1.2.2 不同pH對葡萄皮色素花色苷和黑米色素花色苷保存率影響。準(zhǔn)確稱取28.392g磷酸氫二鈉定容至1L，使其濃度為0.2mol/L;稱取21.024g檸檬酸定容至1L，使其濃度為0.01mol/L。配置pH3.0(4.11mL Na2HPO4與15.89mL檸檬酸混合)、pH4.0(7.71mL Na2HPO4與12.29mL檸檬酸混合)、pH5.0(10.3mL Na2HPO4與9.7mL檸檬酸混合)的緩沖溶液，待用。將花色苷濃度為0.06g/L的葡萄皮色素和黑米色素溶液用pH (3.0、4.0、5.0)的緩沖溶液稀釋至0.03g/L，在陰暗處放置24h，在λvis-max為520nm下測量吸光值，根據(jù)吸光值計(jì)算葡萄皮色素和黑米色素花色苷保存率的變化。

1.2.3 不同乙醇濃度對葡萄皮色素花色苷和黑米色素花色苷保存率影響。取10mL無水乙醇，稀釋成乙醇濃度分別為(10%、15%、20%)的溶液。用不同濃度乙醇溶液將花色苷濃度為0.06g/L的葡萄皮色素和黑米色素溶液稀釋至0.03g/L，在陰暗處放置24h，在λvis-max為520nm下測量吸光值，根據(jù)吸光值計(jì)算葡萄皮色素和黑米色素花色苷保存率的變化。

1.2.4 不同糖濃度對葡萄皮色素花色苷和黑米色素花色苷保存率影響。準(zhǔn)確稱取10g蔗糖，用蒸餾水溶解成糖度為(5%、10%、15%)的蔗糖溶液。用不同濃度蔗糖溶液將花色苷濃度為0.06g/L的葡萄皮色素和黑米色素溶液稀釋至0.03g/L，在陰暗處放置24h，在λvis-max為520nm下測量吸光值，根據(jù)吸光值計(jì)算葡萄皮色素和黑米色素花色苷保存率的變化。

1.2.5 復(fù)配色素對果酒和果汁花色苷保存率影響。將1.2.1中配置好的兩種濃度相同的色素溶液在(乙醇濃度15%、pH3.0)的水平下稀釋成0.03g/L，按(9∶1、8∶2、7∶3……1∶9)9個水平配置，以0.03g/L葡萄皮色素和黑米色素溶液為對照組，在λvis-max為520nm下測量吸光值，根據(jù)吸光值計(jì)算花色苷保存率的變化進(jìn)行比較。將1.2.1中配置好的兩種濃度相同的色素溶液在(糖度10%、pH3.0)的水平下稀釋成0.03g/L，按(9∶1、8∶2、7∶3……1∶9)9個水平配置，以0.03g/L葡萄皮色素和黑米色素溶液為對照組，在λvis-max為520nm下測量吸光值，根據(jù)吸光值觀測花色苷保存率的變化進(jìn)行比較。1.2.6 花色苷含量的測定。 采用pH示差法，具體操作如下：

pH1.0緩沖液的配制：準(zhǔn)確稱取1.49g KCl，用蒸餾水定容至100mL。準(zhǔn)確量取1.7mL鹽酸(分析純)，用蒸餾水定容至100mL，配制成0.2mol/L鹽酸溶液，將KCl溶液與鹽酸溶液以25∶67的比例混合。用KCl溶液調(diào)節(jié)pH(1.0±0.1)。

pH4.5緩沖液的配制：準(zhǔn)確稱取8.203g NaAC，用蒸餾水定容至100mL。準(zhǔn)確量取8.453mL HCl，用蒸餾水定容至100mL，從中分別取25mL HCl溶液，50mL NaAC溶液，在加入180mL的蒸餾水，充分混合，用HCl調(diào)節(jié)pH至4.5。取pH1.0緩沖液和pH4.5緩沖液各9mL，分別加入待測樣品1mL，混勻，平衡2h，用蒸餾水作為空白，在λvis-max和700nm(校正渾濁度)下，測定其吸光度，并按下式計(jì)算稀釋樣品的吸光度(A)：

A=(Aλvis-max-A700)pH1.0-(Aλvis-max-A700)pH4.5

按照下式計(jì)算原始樣品中花色苷色素的質(zhì)量濃度：

花色苷色素(mg/L)=(A×MW×DF×1000)/(ξ×1)

式中：MW為分子量，DF為稀釋因子，ξ為摩爾吸光度，1為比色皿直徑(cm)。本實(shí)驗(yàn)中按矢車菊素-3-葡萄糖苷計(jì)算花色苷濃度，其中MW=449.2，ξ=26900。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同pH下葡萄皮和黑米色素穩(wěn)定性比較

從圖1可以看出，當(dāng)葡萄皮和黑米色素花色苷濃度為0.03g/L時，葡萄皮和黑米色素花色苷保存率隨著pH的增大而減小。許多資料表明，pH值越低，花色苷的穩(wěn)定性越強(qiáng)[10]。當(dāng)pH為3時，葡萄皮和黑米色素花色苷的保存率最好，分別為96.9%和92.4%。所以葡萄皮色素比黑米色素更穩(wěn)定。

圖1 不同pH下葡萄皮和黑米色素花色苷保存率變化

2.2 不同乙醇濃度下兩種色素穩(wěn)定性比較

圖2 不同乙醇濃度下葡萄皮和黑米色素花色苷保存率變化

由圖2可以看出，在乙醇濃度為15%條件下葡萄皮色素和黑米色素花色苷保存率處于最佳狀態(tài)。葡萄皮色素花色苷最優(yōu)保存率為73.4%，黑米色素花色苷最優(yōu)保存率為85.2%。因此，酒精度對于黑米色素的影響小于葡萄皮色素，所以黑米色素更穩(wěn)定。

2.3 不同糖濃度下兩種色素穩(wěn)定性比較

從圖3中可以看出，葡萄皮和黑米色素在花色苷濃度為0.03g/L條件下，糖濃度越高花色苷的保存率越好。與許多資料中顯示的高濃度糖降低了水分活度，對花色苷起保護(hù)作用相符[13]。在糖度為15%時，葡萄皮色素和黑米色素花色苷的保存率最好，分別為83.8%和90.8%。因?yàn)楹诿咨氐谋４媛瘦^高，所以黑米色素較葡萄皮色素更穩(wěn)定。

圖3 不同糖濃度下葡萄色素皮花色苷保存率變化

2.4 復(fù)配色素下兩種色素穩(wěn)定性

由圖4可以看出，復(fù)配色素隨著黑米色素成分的增多保存率逐漸上升。在乙醇濃度15%、pH3.0條件下，隨著黑米色素成分增加，花色苷保存率由83.5%上升到90.1%；在糖度10%、pH3.0條件下，當(dāng)黑米成分增加，花色苷保存率由86.8%上升到91.9%。所以黑米色素在復(fù)配色素中占主導(dǎo)地位，黑米色素穩(wěn)定性更高。

圖4 復(fù)配色素在不同條件下花色苷保存率變化

3 結(jié)論

在酸性環(huán)境條件下(pH 3～5)葡萄皮色素的穩(wěn)定性高于黑米色素，葡萄皮色素和黑米色素花色苷保存率與pH值呈負(fù)相關(guān)性。在花色苷濃度為0.03g/L時，pH為3時，葡萄皮色素花色苷的保存率為96.9%，而黑米色素花色苷保存率僅92.4%。

在不同糖濃度條件下，黑米色素穩(wěn)定性高于葡萄皮色素，它們的穩(wěn)定性與糖濃度之間均呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)蔗糖濃度為15%時，黑米色素花色苷的保存率為90.8%，而葡萄皮色素的保存率為83.8%。

在不同乙醇濃度條件下，黑米色素穩(wěn)定性也高于葡萄皮色素。在乙醇濃度為15%時，黑米色素花色苷的保存率85.2%，而葡萄皮色素的保存率為73.4%。

復(fù)配色素在(乙醇濃度15%、pH3.0)和(糖度10%、pH3.0)條件下穩(wěn)定性隨著黑米色素成分的增加而上升。因而黑米色素在該條件下更穩(wěn)定。

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2015-04-03

寧波市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目(2012092015)

黃士文(1979-)，男，工程師，農(nóng)推碩士在讀，從事農(nóng)林技術(shù)推廣，E-mail:773768904@qq.com。

S663.1

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.04.006