紫甘薯花色苷的组成、颜色、稳定性及其发酵提取.doc

紫甘薯花色苷的组成、颜色、稳定性及其发酵提取摘要 本文对紫甘薯色素的组成稳定性进行了研究。从发酵紫甘薯中提取花色苷使用的紫甘薯是由苏州葡萄酒酒曲发酵的。在这些紫甘薯花色苷中，5种主要的花色苷被高效液相色谱法检测出来。花青素和芍药素是在酸水解的紫甘薯色素中的主要组成部分。按紫外可见吸收光谱和CIELAB色彩坐标更，紫甘薯花色苷在酸性条件（pH2.0-4.0）下比微酸条件(pH5.0-6.0)稳定。2007年瑞士社会食品科学与技术。由Elsevier出版有限公司保留所有权利。 关键词：紫甘薯花色苷;发酵;组成;颜色稳定 1. 简介公众对食品中合成色素安全性的关切，引起越来越多的关注。花色苷作为一类广泛存在于植物王国的酚类化合物，能满足消费者对食品的颜色需求可作为合成色素的替代品。目前在自然世界中发现的花色苷其颜色覆盖由橙色到蓝色光谱的范围，因此，花色苷可用来代替合成色素。它们还具有众人皆知的药理特性和治病功效。花青素通常是从植物中提取而得。目前采用的提取方法是用甲醇，乙醇，丙酮，水或溶剂的混合物作为提取剂。然而，这些花色苷很容易和甲氧基，糖基，特别是酰基及温度和光线的影响而与羟基发生作用，发生作用，因此提取时往往向溶剂中添加盐酸或甲酸，以防止花色苷受环境的影响而变质退化。但在这些提取物中，有很多直链淀粉和蛋白质等杂质。在净化和提纯花色苷时需要用到各种溶剂而这些提取方法需要的成本相对较高。因此需要一个不太昂贵的方式，就是直接提取纯花青素。 紫甘薯花色苷的发酵萃取研究始于日本科学家。该方法中紫甘薯花色苷的提取是在紫甘薯与大米混合后在根霉和酵母发酵后进行的。因此，提取的花青素是比传统的化学方法提取的纯度高。然而，这些花色苷成分及其稳定性在专利文件中没有提到。因而在我们这里一直没有这方面的知识报告。此外，在发酵过程中酵母不仅生产乙醇和糖，而且产生CO2和一些次生代谢产物，如高级醇，乙醚，醋酸盐和脂肪酸。这些次生代谢物可能结合在一起，形成比花青素更稳定的联苯三酚花青素。然而，不管日本科学家有没有在发酵紫甘薯发现联苯三酚花青素，但是已有报道说联苯三酚花青素可在红葡萄检测出来。紫色甘薯淀粉和有足够的根霉和酵母还原糖。我们想知道的是，我们是否能够从发酵紫甘薯花色苷中获得联苯三酚花青素，以及是否能够仅用根霉和酵母发酵紫色甘薯就能获得紫甘薯花色苷。这将是一个更经济，更理想的紫甘薯花色苷提取方法。在本研究中，紫甘薯花色苷是从用苏州葡萄酒酵母发酵的紫甘薯中提取的。该紫甘薯花色苷的成分已被反相高效液相色谱法测定。该紫甘薯花色苷的稳定性在6个不同的介于pH2.0和pH7.0之间被测定并且被紫外可见吸收光谱及CIELAB色彩坐标测定。这项研究的目的是要找到一个有用的方式来提取纯紫甘薯花色苷，并确定其作为天然食品着色剂的应用前景及其组成和颜色稳定性。 2材料与方法 2.1物料 江苏省于2005年在徐州收获了紫甘薯。这些红薯是用自来水清洗，并在实验前于20下储存。花青素和芍药素均购自Sigma化工有限公司，苏州酒曲买自江苏省苏州米厂。 2.2 提取紫甘薯花色苷 取1千克冷冻的紫色甘薯蒸熟并和1 L柠檬酸溶液捣碎。这些紫色甘薯泥接种4克苏州酒酒曲，并在282下发酵72小时并在1776g 下离心15分钟。将该上清液用旋转蒸发器浓缩至50毫升并存储在一个4的冰箱内供日后分析。 另取1Kg冷冻紫甘薯蒸熟并和1L乙醇捣成泥状，然后置于50恒温水浴中5小时后在1766g离心15分钟，上清液用旋转蒸发器浓缩至50 mL并贮存于4冰箱供日后分析用。 2.3 酸水解紫甘薯花色苷 取1mL浓缩的紫甘薯花色苷溶解至装有10mL1.0mol/L的盐酸螺旋盖试管中，在98水解为1小时，在冰浴冷并于4保存。 2.4定量分析 下面的花色苷进行的定量分光光度方法由弗朗西斯提出。花色苷含量的测定采用Lambert - Beer定律。在25、530纳米下用紫外分光光度计2802二极管阵列记录的光谱比溶剂。为了这个目的用了10毫米的石英细胞。花青素产量使用以下计算公式： A530稀释倍数总花青素 = - 98.22.5 高效液相色谱法分析紫甘薯花色苷 紫甘薯花色苷用反相高效液相色谱分离，使用的是Agilent 1100 液相色谱仪和ProdigyC18反相柱4.6 250毫米，并采用紫外光二极管阵列在520 nm检测检测吸光度。采用高效液相色谱温度为30，流速为1毫升/分钟，进样量为20毫升。流动相A为100HPLC级乙腈，而流动相B为10，蒸馏水中乙酸的混合物。对花色苷分离进行了25分钟。洗脱特征为线性梯度洗脱，从0到15分钟用10-25溶剂A，从15到25分钟用25-30的溶剂A,分离花色苷用30分钟。洗脱特征曲线为用10-40的溶剂A，由0至30分梯度洗脱。 2.6在不同pH值对紫甘薯花色苷稳定性分析用Na2HPO3和柠檬酸分别制备6种不同pH值的缓冲液（其pH值分别为2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0）。缓冲溶液的pH值由装有CHN 060型号的电极的Thermo Orion 868pH计测量。将6份浓缩的紫甘薯花色苷样本分别溶解在装有不同缓冲溶液的容量瓶中，并稀释至10毫升。这些溶液在1776g下离心，取上清液。分光光度计光谱分析是用UNIC-2802分光光度计进行的，并且数据是由UNIC SB光谱软件记录的。颜色强度指数是指从可见光A520获得的光的强度。紫甘薯花色苷颜色质量是用彩色密度，色调和退化指数进行评价的。 彩色密度 =A420+A520+A620彩调 =A420/A530退化指数 =A420/Amax三刺激参数（L*,C*和H）计算采用CR - S4w软件，以CIELAB色彩坐标为基础，并参照10的标准观察和标准照明灯D65，为5 nm 。2.7统计 所有试验结果进行了一式三份并且数据整理成主值标准差的形式。统计意义的评估采用学生的t -检验并设定p0.05。 3 结果和讨论 3.1提取的紫甘薯花色苷的质量和数量两种提取方法在表1进行了比较研究。每1毫升浓缩紫甘薯花色苷分别溶解于10mL容量瓶并用酸化的乙醇稀释至10mL。在比较中发现，化学提取的颜色强度较高，而发酵提取的退化指数较低。化学方法提取物是一种多羟基的糖基化的聚合物和一些盐类的错综复杂的混合体。然而，一些如有机酸，无色多酚，直链淀粉和可溶性蛋白的水溶性成分也被提取出来。这种方法提取的花色苷需要纯化，直到我们可以在食品工业中使用它。通过发酵提取的紫甘薯花色苷具有较低的退化指数，这表明，这些提取物几乎没有杂质，更纯净。通过我们的研究，我们比较了两种花色苷提取物的产量。结果表明，由于杂质的关系分光光度测定方法不能代表实际提取花青素的产量。 表 13.2高效液相色谱法表征紫甘薯花色苷 图 1表明，用520nm光检测时，紫甘薯花色苷在色谱图上有18个色谱峰。从色谱和紫外可见光谱特征可以得到，峰1，2，3，4和5所代表的花色苷分别占总量的8.3，7.3，22.9，22.6和19.6，以及他们洗脱顺序分别为9.3，12.1，14.3，14.5和15.6分钟。5种主要的花青素中之一的紫外可见光谱吸收峰在出现在330nm处表明，这些花青素是酰化花青素。这一结果与 Suda, Oki, Masuda, Kobayashi,Nishiba, 和 Furuta的结果相符。他们指出，在紫甘薯中花色苷是以单或二-酰化形式存在的。色谱图计算结果显示，超过80.7的紫甘薯花色苷花青素是酰化的。这表明了紫甘薯花色苷的高稳定性和证实了紫甘薯花色苷作为为食品工业的天然色素来源的潜在用途，然而我们并没有在发酵紫色甘薯中发现Morate等在发酵红酒中发现的联苯三酚花青素。图 1Goda等和Bridle以及Timberlake布赖德尔和布莱克表示，在紫甘薯花色苷是单酰化或双酰化的芍药素的形式存在，图2 是经过酸水解后的紫甘薯花色苷色谱图，峰1和峰2与标准样品对比发现他们占总花青素的48。花青素在19.3分钟后洗脱约占30。芍药素于23.2分钟后洗脱约占18。要确定紫甘薯花色苷的花青素的含量，需要进一步研究。 图 2表 23.3 色素在不同pH值的稳定性 在这项研究中的紫甘薯花色苷稳定性参照西班牙的法定标准，这是一个表示颜色强度使用的法定标准。CD和CT表示橙黄色和红色。随着pH值从2.0提高到目前7.0，CI和CD分别从0.424和0.511下降到0.099和0.187，而电脑断层从0.221上升到0.717。这表明，紫甘薯花色苷的稳定性随着pH值的升高而降低以及紫甘薯花色苷溶液颜色由红色变为紫色。 该色素的稳定性是由于因不同的pH值或质子或水合作用使其结构在2-苯基-1-苯并吡喃阳离子，醌型碱，无色醇型假碱假碱，黄色的查耳酮变化引起的。在本次研究中，max随着pH值从2.0上升到7.0而由527纳米变成548纳米从而表现为溶液颜色的变化。pH值的增加导致褐变，从而导致紫甘薯花色苷在420 nm处吸光度增加，较低的甲醇基的形成，导致在520纳米吸收减少。这些反应表明，紫甘薯花色苷在较低的pH值的环境中比在较高pH的环境中更加稳定。的紫甘薯花色苷在不同pH值稳定性也可以通过颜色的统一CIELAB颜色的L* ，C*和H(表3)C*空间参数确定代表灰色调范围从0到100。结果显示，pH下降时C*值当上升，在pH为 2.0时C *最高，而pH值为7.0左右时C*最低。低C *值表明，有色原料在样品溶液中减少。该花色苷在微酸条件颜色红色由改为无色。H值表明在不同pH值的颜色。我们的研究结果表明，H由0.621下降到-15.16。花色苷溶液在pH 2.0时为红色并且当pH值逐渐提高到7.0时变得更红。一般认为，在低pH值，花青素作以最稳定的2-苯基-1-苯并吡喃阳离子形式存在。当pH值增加时这种鲜红的形式转化成蓝色醌型碱或无色的醇型假碱。在碱性条件下，花色苷以黄色查尔酮存在，L * 值与pH值的变化无关。 4 结论 总之，从发酵紫甘薯中提取的花色苷的纯度高于用化学方法提取的纯度。紫甘薯花色苷中的花青素有80.7以上以酰化的形式存在。紫甘薯花色苷的主要成分为花青素和芍药素。要对关于联苯三酚花青素下结论，需要进一步研究。从发酵紫甘薯中提取的花色苷在低pH值较稳定。研究结果对于天然色素紫甘薯花色苷在食品工业中的应用有着积极意义。 表35