越桔天然色素純化及光譜特性研究

越桔天然色素純化及光譜特性研究

所有食品都有一定的顏色特征。顏色的質(zhì)量直接影響到消費者對食品的可及性和質(zhì)量評價。在食品加工業(yè)中常用的食用色素有合成色素和天然色素兩大類。合成色素是由人工合成方法所制得的有機色素,具有穩(wěn)定性好、著色強度高、經(jīng)濟、使用方便等優(yōu)點。然而,隨著醫(yī)學毒理學和生物學研究工作的發(fā)展,化學合成色素由于其大多數(shù)種類對人體有毒害作用而逐漸被天然植物色素替代。天然食用色素主要從自然界的各種植物中提取,它的優(yōu)點是具有營養(yǎng)價值和生理活性,相對合成著色劑而言,更加安全無毒,符合綠色食品的發(fā)展潮流。因此天然食用色素的研究和開發(fā)有著廣闊的前景和發(fā)展?jié)摿?。越桔是杜鵑花科越桔亞科越桔屬植物,又名紅豆、藍莓等,廣泛分布于北半球熱帶、亞熱帶、美洲和亞洲的熱帶山區(qū)。成熟的越桔果中含有糖類、甲酸、蛋白質(zhì)、脂肪、果膠以及多種維生素和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì),健康美味的越桔作為完全的脂肪替代品,以各種形式在生產(chǎn)低脂肪、高附加值的焙烤食品中發(fā)揮作用。越桔色素即由成熟的越桔果或果皮提取精制而得,是天然植物食用色素的—個品種。國內(nèi)外將越桔色素應(yīng)用到眼科醫(yī)療、食品工業(yè)以及營養(yǎng)保健品生產(chǎn)中,但是由于越桔色素很容易褪色,大大降低了其應(yīng)用價值。目前國內(nèi)外對越桔色素的研究甚少,都局限在研究其基本理化性質(zhì)。本研究進行了較為系統(tǒng)的穩(wěn)定性探討,并采用添加食品添加劑的方法進行穩(wěn)定化研究,從而延緩色變、延長貯存期,使其更廣泛地應(yīng)用于食品工業(yè)。1材料和方法1.1材料表面越桔粗色素溶液:大興安嶺北奇神生物工程有限公司提供。1.2u3000熱水浴鍋722S型分光光度計,HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋,HH.B11.500型電熱恒溫培養(yǎng)箱,JPT-5型架盤天平,AB204-N電子分析天平。1.3實驗方法1.3.1鹽酸甲醇溶液配制在600mL甲醇中加入16.7mL,37%的鹽酸,配成1%鹽酸甲醇溶液。取200mL越桔粗色素溶液與600mL,1%鹽酸甲醇溶液混合,靜置4h,過濾2次,得到浸提液待用。1.3.2越理論溶劑對越理論穩(wěn)定性的影響先確定越桔色素在可見光區(qū)波長下的最大吸收峰,然后在該波長下考察溫度、光照、pH值等因素對越桔素色的影響及耐氧化還原性,進而研究食品添加劑對提高越桔色素穩(wěn)定性的作用。2結(jié)果與討論2.1不同波長下的吸光度以蒸餾水為參比液,用722S型分光光度計測定色素提取液在不同波長下的吸光度(A),在可見光區(qū)找出最大吸收峰。實驗結(jié)果見圖1。可見,越桔色素測定液在可見光區(qū)的最大吸收波長為520nm。2.2根據(jù)越氧化鉀穩(wěn)定因素的試驗結(jié)果2.2.1加熱對越防護劑對越理論色素的降解效果的影響各取越桔色素提取液5mL加入4只試管中,在不同的溫度下加熱2h,30min記錄1次數(shù)據(jù)。冷卻后觀察其顏色變化,用蒸餾水做參比液,在波長520nm下測定其吸光度(A),并計算色素的相對保存率,實驗結(jié)果見表1。由表1可見,從室溫到80℃,加熱對越桔色素吸光度無明顯影響,只有當溫度達80℃以上或長時間加熱時才會對色素降解具有較強作用。這說明該色素在適當溫度下對熱穩(wěn)定性較好。2.2.2紫外光光照越防護測定在比色管中加入少量越桔色素提取液置于日光直射處,每天測定一次吸光度,連續(xù)測10d,實驗結(jié)果見圖2。由圖2可見,日光直射2d后,越桔色素吸光度達到原來的50%左右。光照天數(shù)再延長,吸光度無明顯變化。說明日光照射對越桔色素降解有很強烈的促進作用,因此保存和使用時應(yīng)盡量避光。2.2.3ph值對吸收光譜的影響用檸檬酸及磷酸氫二鈉配制pH值為2.6、3.6、4.6、5.6、6.6、7.6的緩沖溶液,在6只比色管中,各吸入1mL越桔色素提取液,用相應(yīng)pH值的緩沖溶液稀釋至10mL,搖勻后,觀察顏色變化。以各緩沖溶液為參比液,分別測定不同pH值下越桔色素溶液的吸收光譜特性和吸光度,實驗結(jié)果見表2。由表2可見,隨著pH的增大,最大吸收波長向長波方向漂移,當pH=7.6時最大吸收波長達到580nm。在酸性條件下越桔色素提取液的吸光度逐漸減小,顏色由紫紅色變?yōu)闇\紅色。堿性條件下吸光度又回升,顏色逐漸變?yōu)樗{色。2.2.4雙氧水分光光度法在比色管中各吸入1mL越桔色素提取液,用3%雙氧水溶液定容至10mL,搖勻并倒入比色皿中,以雙氧水溶液為參比液,在520nm波長下迅速讀取吸光度,以后每隔10min讀數(shù)一次,實驗結(jié)果見圖3。由圖3可見,前30min吸光度隨反應(yīng)時間的延長迅速下降,在30min之后,吸光度趨于穩(wěn)定。2.2.5vc含量測定分別配制濃度為0.02%、0.04%、0.25%、0.4%、1%的VC溶液,在各比色管中吸入1mL色素提取液,用各濃度的VC溶液稀釋至25mL,以各濃度VC溶液為參比液,在520nm波長下測定吸光度。實驗結(jié)果:VC濃度分別為0.02%、0.04%、0.25%、0.4%、1%時,溶液吸光度分別為0.164、0.158、0.150、0.176、0.160?？梢?隨VC濃度不斷增加,吸光度變化無明顯規(guī)律,還原作用對色素的影響不大。2.2.6蔗糖濃度的測定分別配制濃度為1%、5%、10%、30%、50%、70%的蔗糖溶液,分別將1mL色素提取液用不同濃度蔗糖溶液稀釋至10mL,以各濃度的蔗糖溶液為參比液,在520nm波長下測定其吸光度。實驗結(jié)果:蔗糖溶液濃度為1%、5%、10%、30%、50%、70%時,吸光度分別為0.438、0.441、0.444、0.481、0.425、0.362。可見,不同濃度的蔗糖溶液對越桔色素無明顯影響,低濃度蔗糖溶液使越桔色素溶液吸光度略增加,而高濃度蔗糖溶液反而使其吸光度降低。2.2.7其他金屬離子的影響分別配制濃度為0.1%的FeCl3、CaCl2、SnCl2、SnCl4、MnCl2、ZnCl2、CuCl2、AlCl3、MgCl2溶液,取1mL色素提取液,用以上各溶液稀釋至10mL,以不同金屬離子溶液為參比液,在520nm波長下測定色素溶液的吸光度,實驗結(jié)果見表3。由表3可見,除了Fe3+,其他金屬離子都使色素的吸光度略有增加,所以它們在低濃度下對越桔色素有一定的護色作用。其中,SnCl2、SnCl4溶液使越桔色素溶液變?yōu)槁詭ё仙?FeCl3溶液使之變成黃色,有少量綠黃色沉淀出現(xiàn)。2.3現(xiàn)劑及添加劑的配比對吸光度的影響以蘋果酸、醋酸、丙二酸、丁二酸、乳酸、檸檬酸、柚皮苷、蘆丁、對羥基苯甲酸、阿魏酸、DL-丙氨酸、L-輔氨酸等物質(zhì)進行了單因素試驗。實驗結(jié)果見表4。由表4可見,各種添加劑添加到越桔色素溶液中后,蘋果酸、丁二酸、阿魏酸、蘆丁、柚皮苷、對羥基苯甲酸等物質(zhì)能使越桔色素提取液的吸光度有所增加。然而蘋果酸的效果不是很明顯,蘆丁因自身帶顏色,添加后對越桔色素溶液的顏色及透明度有不良影響。其余4種物質(zhì),即丁二酸、阿魏酸、對羥基苯甲酸、柚皮苷對提高色素穩(wěn)定性有較好的作用,為了研究這4種物質(zhì)的組合對提高色素穩(wěn)定性的效果,本研究設(shè)計了正交試驗,實驗設(shè)計見表5。在各試管中加入越桔色素提取液2mL,再按表5加入添加劑,靜置1h后,以各添加劑溶液為參比液,在520nm波長下測定其吸光度,實驗結(jié)果見表6。由表6可見,影響越桔天然色素吸光度因素的主次順序為:D>A>B>C,即柚皮苷>丁二酸>阿魏酸>對羥基苯甲酸。根據(jù)K1、K2、K3確定各因素的最優(yōu)水平組合為A3B1C1D1,即丁二酸0.09%、阿魏酸0.03%、對羥基苯甲酸0.08%、柚皮苷0.01%。3其他金屬離子對越理論穩(wěn)定性的影響越桔天然色素短時受熱和光照不變色,但較長時間的加熱和光照對其有較強的降解作用,另外,它的耐氧化性差,對普通還原劑較穩(wěn)定。越桔色素在酸性條件下穩(wěn)定,在堿性條件下變色,蔗糖對越桔色素無不良影響。除Fe3+外,其他金屬離子對越桔色素無不良影響,還有一定的護色作用。Fe