高粱色素的研究——Ⅰ．高粱色素的性质

中国食品添加剂 China Food Additives 1995 No．1 高梁色素的研究 工．高梁色素的性质 ／ 阎炳宗 王 威 董锡山 王春利 (天津师范大学生物 系 天津，300074) 了 摘要： 一年生禾本科植物高粱(Sorghum Vulgare Pets)外果皮提取、纯化、精制的高粱色素为深褐色粉末。易溶于水及 乙醇水溶液；不溶于非极性溶剂。色素水溶液红棕透明，对热和光等稳定性很高。并 研究 了与该色素色 调相 匹配的吸收 峰、颜色反应、不同 pH条件 F的色调及色度、纸上色谱分析等。两个主要着 色成分均 为黄酮类化合物．初 步认为 是 5．7． 4’一三羟基黄酮和 5．3’，4’三羟基黄酮 一7一葡萄糖苷 ⋯ ： ⋯ ， ， ， ， ／ [／-舵 — 一 一 一 一 1 f V 『 V 卜、 一 、 材 料和方 法 1．高粱 色素样 品 由天津 师范大 学 分子 生物 学研究室制备 。为深褐 色粉末 。 2．溶解 度 试验 取 0．1g样 品 8份 ，分别 放入 250ml烧杯中。于各烧 杯 中分 别加入 100ml蒸馏 水、100m140％ 乙醇 水 溶 液、100ml 乙醚 、100ml正 己烷 、100ml三 氯 甲烷 、100ml 乙酸乙酯，搅匀，观察各烧杯溶解情况。 3．不 同 pH 条件下 色素 行 为试 验 取 样 品，用蒸馏水 配制 成 O．01％ 高粱 色素水溶 液。8只烧杯中各加入 100ml上述样液。用 10MHC1或 10MNaOH调整各烧杯溶液使之 分别 为 pH3．0、pH5．0、pH6．0、pH7．0、pH7．5、 pH8．5、pill0．0、pill2．0。 观 察 溶 解 度、色 调 、色度 。 4．pH值检测 取样 品 1g，用 蒸馏 水 配 制成浓度为 1％ 的色素水溶液。用酸度计测 定该样 液的 pH 值 。 5．紫外 一可见光 图谱 扫描 取样 品， 用蒸馏 水配制成浓 度为 0．1％ 的色素 水溶 液。以蒸馏水为空 白对照。 lcm 石英 比色 皿。用紫外 一可见 光 分 光 光度 计 由波 长 190nm ～ 900nm 进行扫 描。 6．颜 色反 应 (1)取 0．2％ 高粱色素水溶液，滴于滤纸 上。待样点干燥后，置于氨蒸气 中，观察样 品颜 色 变 化。再 转 置 紫 外光 下 观 察 样 点 颜 色。 (2)取 样 品少许 ，溶 于 甲醇 中，加 入 1％ 三氯化铝甲醇溶液，观察溶液颜色变化。 (3)取样 品，溶于 95％ 乙醇 中，取 lml于 试 管 中，加入镁粉 ，再加 入浓 盐 酸 数 滴 ，观 察 颜 色变化 。 7．纸 层析 (1)仪器和设备 层析缸 毛细管 新 华 1号滤纸 15cm× 7cm (2)试剂 和溶液 正丁醇 (HG3—1012) 分析纯 冰乙酸 (GB676) 分析纯 展 开剂 为 正 丁醇 ：冰乙 酸 ：水 =4 ：l ： 5。将三者加入到分液漏斗中，充分振摇。静 置 24小 时以上 。取 上层液作 为展开剂 ；下 层 液 为平衡 液 。 (3)试 验 将 展 开 剂 倒 人 大 培 养 皿 中，平衡液倒入小烧杯 中。二者均平放于层 析缸底部。盖上层析缸盖，使缸 内空间为展 开剂蒸气充分饱和。在滤纸距其一端 1．5cm 处 用铅 笔划一细 线，在此线 上用毛 细管点 样，样液为 1％ 色素 乙醇溶 液 (70％ 乙醇)。 斑 点 直 径 不 超 过 2mm，风 干，重 复 点 样 三 一 1 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No、1 次。点 完 样 的层 析 纸 入层 析 缸。 16± 1 ℃ 条件下做上行展开。待流动相溶液行进 到 滤纸 三分 之 二 处 时，取 出 滤纸 ，用 铅 笔 划 出展开剂前沿、斑点位置和形状。计算各斑 点 Rf值 。 8．热稳定性 试验 取样 品，配制 成 0．015％ 色素 甲醇 一盐 酸溶液 (pH3．0)。分别装入 10只具塞螺 旋 口 试管 中，每 只 管 装 20ml。旋 紧 管盖 。2只作 为对照样液。4只管置 80℃ 水浴 中加 热 ，待 l小 时，取出 2只管，迅速冷却至室温；待 4 小时，取出 2只管，迅速冷却至室温。4只管 100℃ 水浴加热，待 30分 钟 时，取 出 2只 管，迅速冷却至室温；待 60分钟时，取出 2只 管，迅速冷却至室温。分别测定 10只管中样 液 的最大 吸收 峰 ( )、波 长 429nm 处 的 吸 光 度 (A 29n丌l的 OD 值)、波 长 512nm 处 的 吸 光 度 ( 。 的 OD值 )。 9．光稳 定性试验 用“热稳定性试验 配制的样液装入 4只 具 塞螺旋 口试 管 中，每 只管 装 20ml。 旋 紧管 盖。其中2只为对照；另二 只管于 1986年 6 月 1日阳光直射 8小时 (地点天津)。分别测 定 4只管 中样液 的 一、 的 OD值、A 。 的 OD 值 。 二、结果与讨论 1．结果 (1)溶解度 试验结果表明，高粱色素易溶于水及乙 醇水 溶 液 ，其 水 溶 液 为 稳 定 的 红 棕 色 ，透 明。不溶于 乙醚 、正 己烷 、三氯 甲烷、乙酸 乙 酯等非极性溶剂。 表 l 高粱色素 不同 pH条件下的溶解度、色调、色度 ＼ pH 项 目＼＼ 3．0 5．0 6．0 7．0 7．5 &5 l0．0 l2．0 有红色颗粒 溶解 易溶 易溶 易溶 易溶 易溶 易溶 溶解度 状 沉淀 出现 色调 棕红 透 明 红棕 透 明 红 棕透 明 红棕透 明 红 棕透 明 红棕 透 明 红 棕透 明 红棕 透 明 色度 ++ +++ ++++ +++++ 注 ：色度 不颜 色深 浅 ，“+ 号越 多 ，色越深 。 (2)不同 pH条件下色素水溶液的现象 由上表结果可见，高粱色素在 pH ≤ 3．0 环境下 ，易发生沉淀 ，溶液红 色加强 ；而在 pH ≥ 5．0时，无色素沉淀现象。pH 由低至高， 色素 在 水 中溶 解 度 逐 渐 加 大 ，色 调 变 得 红 棕 ，颜 色加深 。 (3)该色素 pH值：1％ 高 粱 色 素水 溶 液 ，pH7．0～ 7．5。 (4)紫外 一可见光图谱 由图 l可 见，高粱 色素水 溶 液 在波 K 215nm处有一最大吸收峰；在波长 276nm处 有一吸收峰；在波长 215nm处最大吸收峰与 波 长 276nm 处 吸 收峰 之 间 的波 长 260rim 处 有一波谷。在波长 500nm 附近似有一平缓 小突起 。 一 ，， 一 图 1 高粱色素紫外一 可见光图谱 (5)颜色反 应 高粱色素在氨蒸气中呈橙黄色，紫外光 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国食品添加剂》’ China Food Additives 1995 No．1 下 有黄 绿 色荧 光。 与三 氯化 铝反 应 呈 鲜 黄 试 验 结 果 出 现 二 个 斑 点 。 色。与镁粉在盐 酸环境 中液体 呈红 色。 Rfl=0．9± 0．05，Rf2=0．5±0．05 (6)纸层析 (7)热稳定性 试验 表 2 高粱色素耐热性试验结果 、 、 — ＼ 处 理 加热 (80℃ ) 加热 (100℃ ) 分 析 项 目 、、 ＼ ＼ ～ 对照 1，J、时 4，J、时 30分 钟 60分 钟 (nm) 499 499 499 499 499 处 OD 值 0．89 1，2l l38 1．19 l，60 ‰ 处 OD 值 l，70 2-38 2．76 2．12 2．99 加热后 A41 处OD — N ~ - ／ l-36 1．55 1．34 1．80 —]i 前 A4 处OD值 ／ 加热后A 一处0旦篁一 ／ 1 ．40 1．62 1．25 1．76 — 前 。： 处 OD值 ! 处 OD值 一 0．52 n51 0．50 0．56 0，54 — 一 。： 处 OD 值 注：合成色素柠檬黄水溶液的黄色吸收峰为 429nm；合成色素胭脂红水溶液的红色吸收峰为 512rim。此处借以分析色调 表 2结果表明，高粱色素加热(80℃ 、100 ℃ )后，499nm 处 平 缓 小 突 起 与 对 照 组 比 较，未发生变化。A4 处OD值／A 处 OD 值亦与对照差异不大。加热后与加热前 的 A4 处 OD值比值及 A 处 OD值比值表 明 ，无论加热 80℃ 还是加热 100℃ 黄、红 色 调均 呈 加深 趋 势，但 80℃ 加 热 红 色调 比黄 色调加深趋势强 ；而 100℃ 加 热 黄 色调 比红 色调加深趋势强 。 (8)耐光性 试验 表 3 高粱色素耐光性试验结果 、、、～ ＼ 处 理 日光 照射 分 析 项 ～ ＼ 对照 、 ＼ (8小 时) (rim) ． 499 499 A4： 处 OD值 0．890 2．2oo AⅢ 处 OD值 1．7oo 1．130 照光后A41 竺 笪 ———————————，—一 ／ 1．270 照光 前 ： 处 OD 值 ， 照 光话 Ast2．m 一 ~ ODN — — — — — — — — — — — ， — 一 f 1．135 照光前 A5 。! 处 OD值 处 OD值 A5。： 处 OD值 0．524 0．505 由表 3可见，高粱色素水溶液夏 日直射 阳光照射 8小 时，与其 颜色 相 匹配 的 499nm 吸收峰，与对照组相同，未发生变化。照射 8 小 时 29mn处 0D 值 ／As 处 0D 值 比 值 (0．505)分析看出，与对照组 (0．524)比较似红 色色调稍有降低，但变化极小。照射后 与照 射 前 的 A4 处 OD 值 比值 分 析 及 A 。 处 OD值比值分析表明，经 口照，红色色调 和黄 色色调 均有加强 ，但 黄色 较 红色 加强 趋 势 更 多些 。 2．讨论 以 上 结 果 表 明，高 粱 色 素 为 水 溶 性 色 素 。适 用 的 pH 环 境 在 pH5．0左 右或 以 f 。 在 pH6．O～7．5环 境 中使 用可 以 获得 满 意 的 红棕色 。环境越 偏碱红棕 色越 加深 。在很低 的 pH环境下 (pH<3．0)，高粱色素易发生沉 淀。 因此 ，不宜 用于 酸性 较 强 的饮料 及食 品 中 。 1％ 色素水溶液的 pH为 7．0～ 7．5。此 参数可以作为高粱色素质量指标之一。 从紫外一可见光扫描图谱亩丁以找到一个 与高梁色素水溶液呈红棕色相匹配的波长， 此波 长 是 500nm 处 附 近 的平 缓 小突 起 。 测 量该波段的吸光度，代入公式，即可计算 出 3 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．1 高梁色素的色价，这是高粱色素质量中 最主要指标，它反映了高粱色素着色能力的 大小。此外，在紫外部分 215rim处 的最大 吸 收峰 、276nm 处 的吸收峰 以及 260nm 处 的波 谷和整个扫描图形，亦可作为定性鉴别高梁 色素的依据之一(指高粱色素水溶液)。 由紫外 一可见光扫描图谱及颜色反 应 结果可 以初步判定高粱色素的主要 着色成 分为黄酮类化合物【1】。进一步分析纸层析结 果，参照 Swccny于 l983年的报道嘲和 日本 文献[2J提供 的情况，可以进一步认为高粱色 素中的二 个主要 着 色成 分为 5，7，4 一三羟 基 黄 酮 和 5，3 ，4 一三 羟基 黄 酮 一7一 葡 萄 糖 苷。这二个结构 C环节三位碳原子上均 无 羟基，致使高粱色素很稳定。因此．，高梁 色 素耐热性和耐光性试验结果都表明了它在加 热和照光条件十分稳定的优良特性。这种稳 定性赋予了高梁色素可以着色于热加工食品 及焙烤食品的优良特性和着色于货架商品较 长时 间陈列 亦不退色 的优点 。 参 考 文 献 I J．B．Harbome，T．J．Mabry and Helge M abry；The Flavonoids 、 Chapnmn and Hal1．1975 2 Swoeny，J．G．，lam bucci G．A．，1983；Effect of Substitution on the Stability of 3一deoxyanthocyanidins in Aqlleous Solutions，J Agric．Food Chem．，31：531—533 3 谷村显雄等：天然着色料，、 岁，日本光琳，昭和 54年 6月 Studies on Sorghum Pigment I ．Properties of Sorghum Pigment Yan Bi~ zong，W ang W ai，Dong Xishan，W ang Chunli (Department of Biolooy,Ticmjin Teachers College Tianjin，300074) ABSTRACT：Epicarps of annual graminaceous plant Chinese sorghum (Sorghum vulgare Pers)were extracted and purified in the present study．The highly finished sorghum pigment is dark brown powder，which is soluble in water and ethanol easily．but not in non—polar so1． ven ts． It appears red brown and transparent in the solution， and is stable to heat and sunlight．Also，the absorption peak matched with the pigment tone ， the colour reaction，the tone and chroma ticness under different pH and paper chroma tography were studied ．Th e re． suits indicated that the two main colour components were co ns idered flavonoid ， suggesting tentatively that they are apigen in and quercitrin． KEY WORDS：solubility，pH value，absorption Peak，absorbance，colour value ， paper chroma tography，stability 一 4 一 维普资讯 http://www.cqvip.com