紫玉米與紅玉米籽粒花色苷提取方法比較研究

崔麗娜 董樹亭 高榮岐 劉吉強(qiáng)

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,泰安 271018)

紫玉米與紅玉米籽?；ㄉ仗崛》椒ū容^研究

崔麗娜 董樹亭 高榮岐 劉吉強(qiáng)

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,泰安 271018)

以紫色玉米品種——紫糯香與紅色玉米品種——西星赤糯一號(hào)玉米為原料,通過(guò)單因素試驗(yàn),探索了甲醇提取玉米籽粒花色苷色素的條件:紫糯香玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,2%HCl甲醇,浸提次數(shù) 2次,提取時(shí)間為 1.5 h,提取溫度 50℃;西星赤糯一號(hào)玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,4%HCl甲醇,浸提次數(shù) 3次,提取時(shí)間為 7 h,提取溫度 60℃。

花色苷 鹽酸甲醇 色素

近年來(lái),由于隨著人們回歸自然的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈,以及合成色素出現(xiàn)的一些類似致癌作用和其他的對(duì)人體的傷害作用(如可能導(dǎo)致生育力下降、畸胎、抵抗力下降、影響人的生長(zhǎng)發(fā)育等)[1],人們對(duì)合成色素越來(lái)越排斥,對(duì)天然色素隨之熱衷起來(lái)。玉米色素因其具有多種功能,諸如具有保護(hù)視力、促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育和提高抗病能力等,人們對(duì)玉米色素的研究、開發(fā)和應(yīng)用也越來(lái)越多,越來(lái)越深入。對(duì)于玉米籽?；ㄉ仗崛〉难芯恐饕诤谏衩鬃蚜Ｉ豙2-5]及紫色玉米色素方面[6-7],而對(duì)于紫色玉米籽?；ㄉ丈靥崛》椒凹t色玉米籽?；ㄉ丈氐奶崛》椒ㄑ芯亢苌?特別對(duì)紅色玉米籽粒花色苷色素提取的具體方法未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)研究紅色玉米籽?；ㄉ丈匾约白仙衩鬃蚜；ㄉ丈鼐唧w的提取方法,以為玉米籽?；ㄉ丈氐纳a(chǎn)、應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫色玉米品種紫糯香 (Z)及紅色玉米品種西星赤糯一號(hào)(C):山東農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地。

UV-2450紫外分光光度計(jì):島津公司。

1.2 方法

本試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn),其他因素采用已知的最佳條件進(jìn)行試驗(yàn)。從中選擇最合適的提取條件。將浸提液混合,并定容至 2 5 mL,用紫外分光光度計(jì)確定其最大吸收波長(zhǎng),并在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度,用色素的吸光度作為色素溶液提取效率的標(biāo)準(zhǔn)。采用比吸光度法,食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)建議采用比吸光度(λ)表示色素含量。

E=A/m

式中:A為樣品稀釋到 100 mL時(shí),用 1 cm比色皿測(cè)得最大波長(zhǎng)下的吸光度值;m為樣品質(zhì)量/g。

由上式可以看出,當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),色素的比吸光度與色素的吸光度成正比。在本試驗(yàn)中,直接用樣品稀釋至 2 5 mL時(shí)的吸光度值除以質(zhì)量來(lái)表示色素含量。結(jié)果仍然用吸光值 ( OD)來(lái)表示。并參考孫群等[8]、宋偉等[9]的試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮干樣不同對(duì)浸提效果的影響

稱取 3 g的鮮玉米 6份,3份經(jīng)干燥處理,另 3份保存于 -20℃的冰箱中,將材料研磨成漿,加入浸提劑 1%HCl甲醇,在常溫下(25℃)反復(fù)浸提 48 h,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL,在紫外分光光度計(jì)下測(cè)其最大吸收峰并測(cè)其吸光度 (OD),將數(shù)據(jù)處理后,結(jié)果如圖 1。從圖 1中可以看出,鮮樣比干樣的色素含量大,可能是因?yàn)椴牧显诟稍锏倪^(guò)程中,使得色素部分分解。

圖1 鮮干樣對(duì)浸提效果的影響

2.2 不同浸提劑對(duì)浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入不同浸提劑,分別為乙醇、甲醇、1%HCl、水、1%HCl乙醇、乙酸乙酯、1%HCl甲醇、1%HCl甲醇乙醇。在常溫下(25℃)反復(fù)浸提 48 h,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL,在紫外分光光度計(jì)下測(cè)其最大吸收峰并測(cè)其吸光值 (OD),將數(shù)據(jù)處理后,結(jié)果如圖 2。從圖 2中可以看出,1%HCL甲醇浸提效果最好。因此,選擇 1%HCl甲醇作為浸提劑。因玉米籽粒中的花色苷類色素易溶于極性溶劑,極性越強(qiáng),浸提效果越好。

圖2 不同浸提劑對(duì)浸提效果的影響

2.3 不同 HCl甲醇比甲醇比對(duì)浸提效果的影響

圖3 不同HCl甲醇比對(duì)浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入不同比值 HCl甲醇溶液,在常溫下 (25℃)反復(fù)浸提 48 h,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL,在紫外分光光度計(jì)下測(cè)其最大吸收峰并測(cè)其吸光度 (OD),將數(shù)據(jù)處理后,結(jié)果如圖 3。從圖 3中可以看出,隨 HCl甲醇比的升高,吸光度增加,紫糯香在 2%HCl甲醇處達(dá)到峰值,之后略有下降。而西星赤糯一號(hào)在 4%鹽酸甲醇處達(dá)到最大值。說(shuō)明花色苷類色素對(duì)鹽酸濃度有一定限度的耐性,超過(guò)閾值,就會(huì)影響色素的結(jié)構(gòu)。因而紫糯香與西星赤糯一號(hào)分別選擇的HCl甲醇比為2%、4%。

2.4 浸提次數(shù)對(duì)浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入 1%HCl甲醇溶液,在常溫下 (25℃)浸提 48 h,浸提次數(shù)分別為 1次、2次、3次、4次、5次、6次,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL在紫外分光光度計(jì)下測(cè)其最大吸收峰并測(cè)其吸光度 (OD),將數(shù)據(jù)處理后,結(jié)果如圖 4。隨浸提次數(shù)的增加,吸光度增加,但紫糯香從浸提 2次后,其吸光值的幾乎不變,西星赤糯一號(hào)從浸提 3次以后,吸光度值不再變化,這說(shuō)明浸提 2次以后,色素已幾乎完全轉(zhuǎn)移到浸提液中。因此,紫糯香與西星赤糯一號(hào)可以選擇浸提次數(shù)分別為 2次、3次。

圖4 浸提次數(shù)對(duì)浸提效果的影響

2.5 浸提溫度對(duì)浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入 1%HCl甲醇溶液,在不同的溫度 (10、20、30、40、50、60℃)下,反復(fù)浸提 3 h,浸提 3次,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL在紫外分光光度計(jì)下測(cè)其最大吸收峰并測(cè)其吸光度 (OD),將數(shù)據(jù)處理后,結(jié)果如圖 5。隨溫度的升高,吸光度變大,被浸提出的色素越多。溫度升高,溶液的滲透性增強(qiáng),有利于色素的浸提。在 50℃時(shí),紫糯香浸提液吸光度達(dá)到最大;西星赤糯一號(hào)在 60℃時(shí)達(dá)到最大值。說(shuō)明對(duì)其溫度的耐性有一定的閾值,到超過(guò)這個(gè)閾值時(shí),色素的吸光度稍有下降,因溫度升高加快了色素的分解,并接近于甲醇的沸點(diǎn) 64.7℃。因此,選擇浸提溫度為紫糯香 50℃、西星赤糯一號(hào) 60℃。

圖5 溫度對(duì)浸提效果的影響

2.6 浸提時(shí)間對(duì)浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入 1%HCl甲醇溶液,在 50℃下浸提不同時(shí)間 (1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 h),反復(fù)浸提 3次,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL在紫外分光光度計(jì)下測(cè)其最大吸收峰并測(cè)其吸光度 (OD),將數(shù)據(jù)處理后,結(jié)果如圖 6。隨時(shí)間的延長(zhǎng),吸光度變大,色素浸出增加,當(dāng)時(shí)間超過(guò) 2 h時(shí),紫糯香浸提液吸光度只是略有增加。當(dāng)時(shí)間為 7 h時(shí),西星赤糯一號(hào)浸提液吸光度值達(dá)到最大值。因此,浸提時(shí)間紫糯香 1.5 h、西星赤糯一號(hào) 7 h。

圖6 浸提時(shí)間對(duì)浸提效果的影響

3 討論與結(jié)論

研究表明,對(duì)于玉米籽?；ㄉ丈氐慕岱椒?離心比過(guò)濾效果更佳,特別是對(duì)于要保留殘?jiān)脑囼?yàn),此種方法要優(yōu)先考慮。鮮樣中含有比曬干后樣品中更多的色素,因此在工業(yè)生產(chǎn)中可以將干燥這一步驟省去,既省時(shí)又省能源。

紫糯香玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,2%HCl甲醇,浸提次數(shù)2次,提取時(shí)間為1.5 h,提取溫度50℃;西星赤糯一號(hào)玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,4%HCl甲醇,浸提次數(shù) 3次,提取時(shí)間為 7 h,提取溫度 60℃。

不同顏色玉米籽?；ㄉ丈氐木唧w組成不同,其具體提取方法也有差異。總體來(lái)講西星赤糯一號(hào)籽粒色素比紫糯香玉米籽?；ㄉ丈馗灰妆惶崛〕鰜?lái)。即西星赤糯一號(hào)籽粒色素比紫糯香玉米籽粒色素的穩(wěn)定性更強(qiáng),西星赤糯一號(hào)籽粒色素可能是?；亩擒??；ㄉ疹惿鼐哂锌寡趸⑾杂苫?降低血清及肝臟中脂肪含量,抗變異、抗腫瘤及防止人體內(nèi)過(guò)氧化的作用。有研究表明,紫玉米籽粒色素可預(yù)防肝臟的損傷以及防癡呆和防腦老化[10-11],對(duì)大鼠所作試驗(yàn)說(shuō)明,紫玉米籽粒色素對(duì)PhIP(2-氨基 -1-甲基 -6-苯基-咪唑并[4-6]吡啶)誘發(fā)的大腸癌有明顯的抑制作用[12]。并且紫玉米籽粒色素對(duì)高脂肪飲食有明顯抑制體重增加和體內(nèi)脂肪組織的積累的作用,而對(duì)正常的膳食無(wú)明顯影響。并且可以保護(hù) DNA免受氧化損傷[13]。花色苷類色素不僅是天然的食品著色劑,還被用來(lái)開發(fā)保健食品[14-15],具有廣泛的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)前景。

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Comparison Study of Extraction Conditions of Anthocyanin from PurpleMaize and RedMaize

CuiLina Dong Shuting Gao Rongqi Liu Jiqiang
(Agronomy College of Shandong AgriculturalUniversity,State KeyLab.of Crop Biolog,Tai′an 271018)

The conditions of extracting pigment from purple(Zinuoxiang)and red maize(XixingchinuoNO.1) with methanolwere optimized with single factor experi ments.The optimum extraction conditions are as follows:For Zinuoxiang,using fresh sample,2%HClmethanol,extraction times2,extraction time 1.5 h,extraction temperature 50℃;for XixingchinuoNO.1,using fresh grain sample,4%HClmethanol,extraction ti mes 3,extraction ti me 7 h, and extraction temperature 60℃.

anthocyanin,HClmethanol,pigment

S38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-0174(2010)10-0028-04

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2006BADO2A09),農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(2006cb0058),山東省良種工程(2006.90,2007.7)

2009-10-23

崔麗娜,女,1981年出生,博士,種子生物學(xué)及玉米高產(chǎn)研究

董樹亭,男,1953年出生,教授,作物研究