萝卜红色素的提取与性质研究

12 f 一 吁 ／ 广州食品工业科技 Guangzhou Fcxxt Sc[eno~and Technology vo【l 15 No．3(总 58) ，『 6(f1 萝 卜红色素 的提取与性质研究 李浩明 (青岛大学天然色 研 究所 青岛266071) 摘 要 本文报道了从红心萝 中提取花青素类天然食用色素、用太孔吸附树脂精制花青素类 天然食用色素 的工艺方法，以及萝 卜红色素的理化性质，包括光谱特征和溶液pH及其它理化因素对萝 红色素颜色稳定性、呈 色强度和色词等的影响。研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，与其它来源的花青素一样 ，随 pH增大 ，最大吸收波长 向长渡方 向移动。当溶 液中 口一浓度增加时 ，最大吸收峰处 关键词 萝 红色素 花譬素 Abstract Red radish col0Llr眦 毗 糖丧 佞片]邑专 obtained by aqueoug extraction 红包蠢 of red radlsh(Uaphantts Sativ~ L Sinomber Maki n )，and refined by macroporc~s resin The spectrtma characterlctlc of red radish colour，and the effects of pH on the co]our mad stability 0{the S~l／lle colour were studied e~thochromic shift in the visible wavelenth of maxlmum ahsorp— tion found as the pH is raised，and the oo[our solufica is deeped as the C1一 concentratkm is increased Heating also caused colour change~． KeyW ords Red rad[sh cdour ，,~nthccyanin 食用色素是 食 品着 色和改善食品颜色为 目的的食品添加剂。长期 来，人们为达到这 一 目的 ，同时为使食品更具吸引力 ，常在食品加 工的过程中使用一些着色物质。 自从十九世纪 中期第一个人工合成有机色素一苯胺紫问世以 来 ，合成色素被大量应用于食品工业中。此后， 由于合成色素的安全性受到怀疑，并确认部分 合成色素具有潜在的致畸 ，致癌及其他毒副作 用，不少合成色素的使用相继在各国受到不同 程度的限制 ，尤其是 1976年美国禁止使用人工 合成苋菜红后，有些国家如挪威 ，丹麦完全禁止 使用合成色素，人们把注意力转向了天然色素。 花青苷类色素是各国普遍允许使用的一类 天然食用色素。它们存在于几乎所有的高等植 物中，已知的花青苷结构有 200多种。由于花 青苷性质不稳定，在 pU改变时 ，颜色会相应地 发生变化 ，且氧化、光照、金 属离子的影响也会 导致其颜色的改变 。所以人们不断发掘新的资 源， 寻找稳定性 良好的新品种 ，并寻找提高其 稳定性的方法。为此 ，我们对萝 h红色素的生 产工艺、理化性质及其稳定性等进行了研究。 红心萝 h(Raphanus Sativus L．Sinomber Makino)属十字花科，在我国大部分地 区都有 栽培 ，常用作蔬菜。人们利用的萝 红色素是 存在块茎中的花青素，主要成分为报春花色素 (Cyanidin)[ 。 1 试验材料与方法 1 1 材料 1 1．1 红心萝 h 鲜红心萝 ：市售品 1 1．2 大孔吸附树脂 AB一8、X一5、NKA一 9太孔吸附树脂 (南开大学化工厂出品)，聚酰 胺(上海警备区后勤部出品) 1．1．3 试剂 所用试剂均为国产分析纯试剂 1．2 仪器设备 1，2．1 日本岛律 UV一1601自动记录分光光 度计 1．2．2 TCPⅡG全 自动测 色色差计 (北京光 学仪器厂) 1．3 试验方法 1．3．1 原料处理 取鲜红心萝 ，水洗干净 ， 切丝，待用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 广卅食品工业科技 Guangzl'~uFc,od Sc[ertce andTechnology vol 15No 3(总 58) 13 1．3．2 色素提取 取处理后的红心萝 放入 提取容器中，加入 5倍重量的酸化水 (酸调 pH ：2．0～3．0)，加一定浓度的食盐，在不同的温 度下逆流循环提取 。 1．3．3 几种吸附树脂对红萝 红色素的吸附 性能 取 AB一8、x一5、NKA一9大孔吸附树 脂，聚酰胺各 1．0克，分别置于 50n1l具塞三角 瓶中，加入色素提取液 20ml，于室温摇动 24小 时，然后取一定量的吸附后的溶液用 pH3 0的 缓冲液稀释后测其吸光值。根据吸附前后的吸 光值计算出树脂的吸附容量。将吸附色素的树 脂用一定量的95％乙醇解吸，取一定量 的解吸 液用 pH3 0的缓冲液稀释后测其吸光值。根 据吸附容量和解吸液的吸光值计算解吸 的比 率。 l 3．4 AB一8吸附树脂对红萝 红 色素的动 态吸附 称取 9 0克干态 AB一8树脂 ，用 95％ 乙醇浸泡 2小 时，装入 qb1．5*30cm玻璃 色谱 柱。用 2～3倍树脂床体积的蒸馏水洗柱后，将 色素提取液 以流速 1 0ml／min上柱。吸 附色 素的树脂床用 95％乙醇解 吸，分部收集解吸 液 ，依次测其吸光值，依据测定的数据绘制解吸 曲线 2 结果与讨论 2 1 提取温度对萝 红色素提取效率的影响 时僻 一mm 圊 1 温度对 萝 卜红色素提取效率的影响 花青素色素均为水溶性色素，因此不必考 虑水以外的其他溶剂。花青素色素在酸性条件 下较稳定(见后)，提取溶剂为酸化至 pH3．0左 右的水(在下面的叙述中，如无特别说明，pH均 为 3．0)。 图 1是几种温度下萝 红色素提取效率的 情况 ，从 图可以看出，在温度条件中以 60℃ 较 为合适 ，在这一温度下 ，能在较短的时间内达到 最大提取率 ；温度过高过低都不理想 ，8耵℃时， 虽能较快地将色素提取出来 ，但提出的色素因 受高温的影 响，色价降低 。较高的提取温度虽 能缩短提取时间，但考虑到在提取中加盐可以 防止新鲜原料腐烂及能源和设备方面等因素， 在实际生产中也可采用室温提取。提取方式采 用逆流循环提取，见工艺流程如下： 提 解 ] 4 + I L一 2．2 提取液盐浓度对萝 红色素提取率和终 产品质量 的影响 盐对萝 红色素提取率和终产品质量的影 响试验结果见表 1，从表中结果看 出：盐浓度对 提取率几乎没有影响，但对终产品的质量(色价 佃 形物 )却有较为明显的影响，随着提取液中 盐浓度的升高，终产品色价佃 形物 比值降低 ， 换句话 说提取液中盐浓度的增加 ，终产品中非 色素成分增加。这是 由于 盐降低了 AB一8吸 附树脂 对萝 红色素 的选择性吸 附。AB一8 吸附树脂是通过氢键 吸附色素的，盐在一定程 度上可增加树脂的吸附能力，但降低吸附选择 性 表 1 盐浓度对萝 卜红色素提取率和终产品质■的影响 (提取液：pH3．0，10倍原料重；室温浸泡5小时：其他 按工艺流程处理) 2．3 酸碱度及酸的种类对萝 红色素提取率 维普资讯 http://www.cqvip.com 14 广州食品工业科技 G埘謦 }眦 Fox：]Science ar-dTechnology ．15No 3(总 58) 和终产品质量的影响 试验中研究了 pH2．0～5．0的盐酸酸化提 取液 、盐酸一硫酸(2：1)酸化提取液和柠檬酸酸 化提取液对萝 红色素提取率和终产品质量的 影响．结果见表 2。从结果可以看 出酸碱度及 酸的种类对萝 红色素提取率和终产品质量的 影响很小。考虑到实际生产中提取时间较长， 为防止色素溶液 在提取过程 中损失和原料腐 烂，我们将提取液用盐酸酸化至 pH2．0～3．0。 表2 酸碱度殛酸的种类对萝 卜红色素提取辜和 终产品质量的影响 2．0 盐酸 一硫 酸 3．0 (2：1) 4 0 5．0 93 9 93．1 92．6 92．6 6．21 S．88 5 97 S 8S 2．4 几种吸附树脂对萝 红色素的吸附容量 和解吸率 为使 吸附达到充分平衡 ，静态吸附时间选 为 24小时。因无萝 红色素标准品 ，试验中， 我们在色素量及浓度的计算 中以其在 m 处 的吸光值表示。表 3是吸附树脂对萝 红色素 的吸附容量和解吸率的试验结果。 从试 验结果可以看出：AB一8树脂在吸附 容量和解吸百分率上都明显优于试验中的其他 树脂，故在后面的试验中选择 AB一8树脂作为 吸附荆。 表3 几种树脂对萝 卜红色素的吸附容量和解吸百分辜 0·5 O．4 3 I】．2 0-l {】 流 }h液体积 (ML*400) 图 2、AB一8村脂吸附色素的泄膏曲线 解吸液体积(m1) 图 3 解吸曲线 图4 pH对萝 卜红色辜色调和呈色强度的影响 2．5 AB一8吸附树脂对萝 红色素的动态吸 附 从 图 2可看出，动态吸附量略低 于静态吸 附量。这是因为在动态吸附时树脂对色素的负 载量从 上至下梯度降低。吸附色素的树脂用 啡 ¨嘣 们 晒 啡 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 广州食品工业科技 Guangzhou Fb0d Science and Techno】ogy vol 15 No．3(总 58) 15 95％乙醇解吸，其解吸峰非常集中，几乎无拖尾 现象(图3)，用 1 5倍左右床体积的解吸液就 可使解吸基本完全 2 6 pH对萝 红色素色调和呈色强度 的影响 花青素色素颜色受介质酸碱度影响很大， 随 pH值的变化而变化 ，其原 因是 花青素结构 中吡喃杂环上的氧原子为四价，使得其表现出 某些碱性性质，而结构 中含有的酚羟基又具有 某些酸的性质。因此在酸碱的作用下 ，花青素 的化学结构会发生变化 在本项 目中研究的萝 h红色 素，随 pH 值 的增大，其最大 吸收波 长 kmax(nrn)向长波方向移动。pH5．0～6．0时最 大吸收波长 irnax(nm)下的吸光值最低 ，这就 是由花青素的两性性质决定的，在酸性条件下， 花青素主要以红色的黄锌盐形式存在，碱性条 件下 ，主要以蓝色的醌式存在。当花青素溶液 在其等电点时 ，颜色最浅，花青素结构处在红色 黄锌盐和蓝色醌式结构之间 J。pH值对花青 素色素溶液的色调的影响也很 明显，pH3．0时， 呈紫红色；pH4．0～6．0时，呈粉红色；pH7．0以 上时，呈蓝色；这一点从亨特颜色值(表 4)可 以 看得更清楚 以磷酸氢二钠 一柠檬酸缓冲液溶 解色素，测其在不同pH值下的可见光谱，结果 显示 ，随 pH值增大 ，最大吸收波长 向长波方向 移动。pH值对萝 红色素的色调的影响也很 明显(表 4)。 袁4 酸碱度对萝 卜红色素色调及呈色强度的影响 图5 不 同 DH 下 温 度 对 色素 稳 定 性 的 影 响 (80℃。lh) 2．7 温度对花青素稳定性的影响 花青素对温度很敏感，长时间的加热会使 花青素褪色，这是 由于生成无色的查尔酮式结 构。酸碱度不 同，花青素色素对热的稳定性也 有很大 的差异。图 5为不同 pH下温度对萝 h 0I璇 0I1 0哂 0 l O15 ) 图6 NaC1对萝 I、红色素呈色强度的影响 红色素稳定性 的影响。随溶液 pH增大，色素 对热更为敏感 ，尤其当 pH大于 6．0时，色素的 热稳定性明显下降。因此 ，在制备和使用花青 素色素时 ，应尽可能在低温、酸性条件下进行。 2 8 NaC1对萝 红色素溶液呈色强度和稳定 性的影响 (下转第 19页) 0{ 维普资讯 http://www.cqvip.com 广州食品工业科技 G,mngz~u Fct)d Science andTechnoLogy ．15 N0．3(总58) 19 Na2S。3、Vitc色素溶液，另取一份不加上述溶 液值接配成色素试液作对照进行测定，结果见 表 lO。 表 1O 氧化还原剂对色素的影响 从测试结果可见，除次氯酸以外 ，其余试剂 对该黄色素的吸收峰形无不良影响。其中抗坏 血酸、连二亚硫酸钠与对照样品几乎完全一致 ， 亚硫酸钠 、过氧化氢有轻微的减色作用，但经肉 眼观察几乎看不出有何变化。 3．7 糖 、盐(Nac1)的髟晌。 分别配制浓度 为 5％的蔗糖 和 1％ 的盐 (Naa)色素液，放置 4小时，测定吸收曲线，同 时做试剂空白。结果发现糖盐对该色素均有不 同程度的增色作用，但观察不明显。 4 小 结 通过以上实验，可得到以下结果 ： 4．1 红花黄色素的最太吸峰波长随 pH的变 化而紫移 ，在 pH为 2．72时吸光度为最大。 4 2 光 照或 日晒，对红花黄色素有一定的影 响，但在酸性条件下 pH4．00～5．59之间存放 时间可加倍。但它不受紫外光影响，其耐光性 在天然色素中是比较好的。 4．3 红花黄色素溶液在 pH3．4时 ，100。C加热 1小时保存率在 80％以上，说 明该天然色素有 一 定的耐热性 ，但热稳定性不是很好 (上接第 15页) 图 6是 NaCI对萝 红色素溶液(pH6 0， 室温暗处 、密闭存放 30天)呈色强度和稳定性 的影响。当溶液中 a一浓度增加时 ，最大吸收 峰处吸光强 度增加 ，这是 由于 AH Cl一十H】o — AH +a 反应 向有利于黄锌盐氯化物 的 方向进行。 4．4 经对 Ca、Mg、Fe、Zn、A1、Pb几种离 子对 红花黄色素的影响进行研究 ，结果 ：Fe对 色素 影响较太 ，使其颜色变暗，且峰值随 Fe浓度增 高而向紫外光移动，还会产生乳浊液。zn有明 显的增色作用，其余离子对色素基本无影响 4．5 对食品工业中常用的食盐、蔗糖、H】o2、 抗坏血酸、亚硫酸钠等一定浓度的溶液对红花 黄色素的测定 ，除亚硫酸钠有轻微的碱色作用， 糖、盐等均有不同的增色作用。 根据以上结果作为理论依据，作者认为该 色素适台酸性食品的着色加工，可作为清凉饮 料、冷饮 、色酒、蜜饯的着色。在使用时要注意 酸度、温度 ，尽量避免与铁接触，控制好锌离子 的量就能使红花黄色素最大限度地发挥作用。 参 考 文 献 l 高其铭．中药红花 的药理研究概 况 中西 医结台杂 志．1984．4(12)：758-760 2 蔺定运编 著 食 用色素的识剐 与应用 中国食品 出 版社 北京 l987． 3 秦建侯编著．分析测试数据统计处理中计算机的应 用．化学工业出版社．北京 ．1989 【【● IIII● 【● IIII● ㈩ ● IIII● + ⋯ l● 参 考 文 献 l 陈清轩 张志红 生物化学杂志 1993．9(4)：424～ 427 2 RobertL．J．et al，J biochem 1987 (n)： 2 7～ 211． 维普资讯 http://www.cqvip.com