不同條件對紅曲色素及色價的穩(wěn)定性分析

倪 斌，張 輝，邱華振

(1.上海金楓酒業(yè)股份有限公司，上海 200063；2.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093）

紅曲色素是紅曲霉菌在大米中培養(yǎng)發(fā)酵而成，也是紅曲霉的次級代謝產(chǎn)物[1]。商品名也叫紅曲米，廣泛應(yīng)用于調(diào)味品、腌制品、酒類、面制品行業(yè)中。同時，紅曲色素是多種色素的混合物，其中主要含黃色素、紅色素和橙色素[2]。本試驗通過選取不同品牌的紅曲米從溫度、pH 值、光照條件對萃取出的紅曲色素所含的3 種色素對照試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析[3]，綜合選取最優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的紅曲米品種，對后期紅曲黃酒產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)維護色價的穩(wěn)定性奠定一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

原料：國內(nèi)不同品牌的紅曲米；市售。

儀器設(shè)備：DNP-9272電熱恒溫培養(yǎng)器，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；DS-673 電子計重秤，上海寺岡電子有限公司；分光光度儀UV-1600PC，上海美譜達儀器有限公司；立式恒溫震蕩搖床，上海一恒儀器有限公司；PB-10 普及型pH 計，德國sigma 公司；TM050 碾米機，江蘇秉宏生物科技有限公司；5810離心機，德國Eppendorf公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅曲色素溶液的制備

從6 個樣品中各自稱取0.10 g 樣品分別裝入50 mL 比色管中，振蕩搖勻后放入恒溫水浴鍋，溫度為30 ℃，水浴30 min 后取出。將混合液移入80 mL 離心管中，5000 r/min 離心10 min。離心后取上清液20 mL 分兩組分別加入2 個10 mL 比色管中作為平行數(shù)據(jù)，共6組，做好標記。

本實驗所測Abs 值分3 個波長即λ=410 nm、λ=465 nm 和λ=510 nm，其中λ=410 nm 所測得值為紅曲色素中黃色素的Abs 值，可代表黃色素含量，λ=465 nm 所測得值為紅曲色素中橙色素的Abs 值，可代表橙色素含量，λ=510 nm 所測得值為紅曲色素中紅色素的Abs 值，可代表紅色素含量。分別計算3種不同顏色的色素損失率。

1.2.2 不同溫度對紅曲色素穩(wěn)定性影響

將6 組比色管放入恒溫水浴鍋，溫度條件分別為100 ℃、90 ℃、80 ℃、70 ℃、60 ℃、50 ℃，均水浴加熱3.5 h。完成后取出冷卻至常溫，分別從反應(yīng)完成的樣液和原始樣液取樣加入石英比色皿中并放入紫外分光光度儀，在3 個波長（410 nm、465 nm、510 nm）下測量樣品的Abs值。

1.2.3 不同pH值條件對紅曲色素穩(wěn)定性影響

滴加標準氫氧化鈉溶液并利用電子pH 計讀數(shù)，調(diào)整溶液按不同pH 值條件進行實驗，分別為12、10、8、6、4、2，穩(wěn)定后靜置反應(yīng)3.5 h，利用上述實驗方法計算Abs值。

1.2.4 不同光環(huán)境對紅曲色素穩(wěn)定性影響

根據(jù)上述實驗方法，用移液槍將清液分為3 份各15 mL，加入標記好的透明試管中并封口。原樣液先用紫外分光光度儀測量3個波長的Abs值并記錄。6 組18 個樣品分成3 個大組，按表1 進行分組。按表1 分組后，第一組6 個樣品暴露放置于紫外光照射下，第二組6 個樣品暴露放置于自然光照射下，第三組6 個樣品則移入6 個棕色試管中并使用錫箔紙完整包裹后放入避光環(huán)境下，每隔24 h 對18個樣品進行Abs值的測量。

表1 樣品在不同光環(huán)境條件下的Abs值測量

1.2.5 紅曲色素損失率的測定

按照上述實驗步驟內(nèi)容進行實驗，記錄的數(shù)據(jù)結(jié)果均為Abs 值，通過測得的Abs 值來表示水溶性紅曲色素的濃度，記錄實驗前原始樣液的Abs 值和反應(yīng)后樣液的Abs 值進行相關(guān)數(shù)據(jù)計算與分析，得出相應(yīng)結(jié)論，本實驗主要計算水溶性紅曲色素的損失率，以得到相關(guān)結(jié)論。

損失率的計算公式為：

式中：A 為測得原樣液的Abs 值；ā為兩個經(jīng)過試驗后的樣液的Abs平均值。

1.2.6 紅曲色素色價的測定

實驗測得6 種不同樣品的初始樣液吸光值，為了比較其各自間優(yōu)劣，在此引入色價這一概念，即通過色素含量作為選定標準之一。

色價的定義：也稱比吸光度，是指天然食用色素，其1 %濃度的溶液、透過1 cm 比色皿在其最大吸收峰處的吸光度值。色價的單位：U/mL或U/g。

色價的計算公式：

式中：λnm 表示該物質(zhì)溶解在合適溶劑中的最大吸收波長，通過光譜圖獲得；A 表示吸光度值；m表示樣品質(zhì)量，單位為克（g）；f表示稀釋倍數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紅曲米樣品色價分析

測定6 種樣品中紅曲紅色素、紅曲橙色素和紅曲黃色素的色價，結(jié)果如圖1、圖2 和圖3 所示。圖1 為6 種紅曲米樣品中的紅曲黃色素的平均色價，可知樣品5 的黃色素色價最高，為44.3 U/g，其次為樣品2 和樣品4；圖2 為6 種紅曲米樣品中的紅曲橙色素的平均色價，可知樣品5 的橙色素色價最高，為38.8 U/g，其次是樣品4 和樣品2，樣品1 色價最低，僅為21.7 U/g；圖3 為6 種紅曲米樣品中的紅曲紅色素的平均色價，即樣品5 的紅色素色價最高，為44.6 U/g，其次是樣品2 和樣品4，可見樣品5 的紅色素色價也超過其他5 個樣品，由于紅曲黃酒發(fā)酵最終呈現(xiàn)明亮鮮紅的顏色，故紅曲紅色素為本文篩選紅曲米樣品以及色素的首要色素。綜合以上討論可知，樣品5 中不僅具有最高的紅曲紅色素含量，同時亦顯示出較高的橙色素和黃色素色價。

圖1 不同紅曲米所含黃色素的平均色價

圖2 不同紅曲米所含橙色素的平均色價

圖3 不同紅曲米所含紅色素的平均色價

2.2 不同溫度對紅曲色素穩(wěn)定性分析

許多天然色素的穩(wěn)定性都會隨溫度改變而受到影響，其中大部分色素的結(jié)構(gòu)在環(huán)境溫度升高后會逐漸被破壞，導(dǎo)致樣品褪色，紅曲色素也不例外。由圖4—圖6 可知，樣品1 的紅曲色素對高溫處理較為穩(wěn)定，損失率最低，而樣品6 中的紅曲色素高溫處理則較為敏感，損失率最高。雖然樣品1對溫度處理具有較好的穩(wěn)定性，但樣品1 中的紅曲紅色素色價較低，70 ℃處理前后的色價分別為16.45 U/g 和11.7 U/g，而樣品5中的紅曲紅色素色價最高，經(jīng)過溫度處理前后損失的色價分別為42.1 U/g和15.7 U/g。

圖4 不同樣品的黃色素損失率

圖5 不同樣品的橙色素損失率

圖6 不同樣品的紅色素損失率

紅色素作為本實驗最關(guān)注的核心內(nèi)容，總體趨勢仍然是隨著加熱溫度的不斷上升，損失率總體也上升。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算結(jié)果觀察發(fā)現(xiàn)，紅曲色素中紅色素的耐熱穩(wěn)定性明顯不如黃色素和橙色素，在當加熱溫度超過90 ℃時，6 個樣品的紅色素損失率均大于60%，在60 ℃以下的耐熱穩(wěn)定性表現(xiàn)良好，損失率均低于35 %，且最低損失率為9.1 %。樣品1的損失率總體仍為最低，樣品3、樣品4、樣品5的損失率較為穩(wěn)定且隨溫度變化不大。

2.3 不同pH值對紅曲色素穩(wěn)定性的影響

不同pH 值環(huán)境下紅曲色素的穩(wěn)定性表現(xiàn)均不同，已有研究表明，紅曲色素在溶液呈弱酸或弱堿性時穩(wěn)定性較好，而在強酸強堿環(huán)境下其結(jié)構(gòu)容易遭到破壞。不同pH 值對紅曲色素穩(wěn)定性的影響結(jié)果見圖7、圖8、圖9?？芍?，隨著環(huán)境溶液酸堿性由中性逐漸變?yōu)閺娝嵝曰驈妷A性時，6 種紅曲米樣品的損失率總體也呈上升趨勢，在pH2 及pH12 時，3種色素損失率均較高，且當pH12 時，色素的損失率明顯高于pH2 時的色素損失率，可知紅曲色素在強堿性環(huán)境下穩(wěn)定性較差。同時，紅曲色素對強酸強堿環(huán)境比較敏感，尤其是紅色素。紅曲黃酒模擬發(fā)酵實驗的pH值一般在4～7之間，當pH4時，樣品1的原色價與試驗后色價分別為28.35 U/g和19.8 U/g，而樣品5 的原色價和試驗后色價分別為49.1 U/g 和38 U/g，在當pH6 時，樣品1 的原色價與試驗后色價分別為41.2 U/g和31.95 U/g，而樣品5的原色價和試驗后色價分別為64.25 U/g和48.2 U/g。因此，樣品5在該實驗中結(jié)果優(yōu)于樣品1。

圖7 不同樣品的黃色素損失率

2.4 不同光環(huán)境對紅曲色素穩(wěn)定性的影響

由圖10—圖18 可知，不同光照條件對紅曲色素的穩(wěn)定性影響差異較大，避光時，紅曲色素的損失率較低，其次為紫外光，而自然光會造成較大的紅曲色素損失。

圖8 不同樣品的橙色素損失率

圖9 不同樣品的紅色素損失率

圖10 避光條件下不同樣品的黃色素損失率

圖11 自然光條件下不同樣品的黃色素損失率

圖12 紫外光條件不同樣品的黃色素損失率

圖13 避光條件下不同樣品的橙色素損失率

圖14 自然光條件下不同樣品的橙色素損失率

圖15 紫外光條件不同樣品的橙色素損失率

圖16 避光條件下不同樣品的紅色素損失率

從紅曲黃色素的穩(wěn)定性影響結(jié)果可知，避光條件下不同樣品的色素損失率最低，放置96 h 為最佳穩(wěn)定時間，樣品6 在避光條件下的黃色素損失率最低，僅為9.1 %；紫外光照下，樣品6 的色素損失率最低，僅為28.9 %。而自然光照射條件下，所有樣品的黃色素損失率均較高，可見自然光對紅曲黃色素的穩(wěn)定性影響較大，自然光照射下，紅曲黃色素極易分解。

圖17 自然光條件下不同樣品的紅色素損失率

圖18 紫外光條件不同樣品的紅色素損失率

從紅曲橙色素的穩(wěn)定性影響結(jié)果可知，避光條件下橙色素的損失率也處于較低水平，說明避光條件對橙色素的穩(wěn)定性也起到積極作用。紫外光照條件下，樣品色素損失率均成線性上升趨勢，相較之在避光條件下上升不明顯。而自然光照射條件下樣品橙色素的損失率均達到相當高的數(shù)值水平，在放置96 h 后，各樣品色素損失率均在50 %～70 %之間，說明自然光條件對橙色素同樣產(chǎn)生破壞，而最低損失率為60.1%。

從紅曲紅色素的穩(wěn)定性影響結(jié)果可知，避光條件下紅色素的損失率也處于較低水平。樣品6 的紅色素損失率最低為10.1%。紫外光照條件下，樣品色素損失率均成線性上升趨勢，上升趨勢有限。而自然光照射條件下樣品紅色素的損失率均達到相當高的數(shù)值水平，在放置96 h 后，各樣品色素損失率均在60%～80%之間，最低為64.6%，

紅色素作為本實驗研究的重要組分，在自然光光照下的損失率較高，表明自然光對紅曲色素穩(wěn)定性影響較大，且顯著高于紫外線，紅曲色素對自然光敏感度很強，在保存時需要注意避光保存[4]。

3 結(jié)論

3.1 紅曲米中所含紅曲紅色素作為關(guān)注點，因為形成的紅曲黃酒呈現(xiàn)鮮紅的紅曲紅色素含量作為優(yōu)質(zhì)紅曲黃酒的選定標準，紅曲色價作為設(shè)定紅曲色素含量的首要指標，選取的樣品5 不僅紅曲紅色素含量最高，同時也顯示出較高的橙色素和黃色素色價。

3.2 紅曲紅色素隨著溫度上升損失率明顯增加，其耐熱性不如黃色素和橙色素。酒體在溫度60 ℃以下，紅曲色素相對穩(wěn)定，色價損失率相對較低。

3.3 紅曲色素的pH4～pH10 時紅曲色價相對穩(wěn)定。特別是相對偏酸的環(huán)境下，紅曲色價值性對較高，橙色素和黃色素相對色價損失率偏低，而堿性環(huán)境下，紅曲色價損率較大。

3.4 不同光環(huán)境下紅曲色素穩(wěn)定性各不相同，相對避光條件對紅曲色素穩(wěn)定性損失率更低，自然光條件對紅曲色素的穩(wěn)定性損失率更大。