不同品種黑小麥色素穩(wěn)定性

楊希娟，黨斌，張國權(quán)

（1.青海省農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

不同品種黑小麥色素穩(wěn)定性

楊希娟1，2，黨斌1，2，張國權(quán)2，*

（1.青海省農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

以9個黑小麥品種的麩皮為原料，研究不同品種黑小麥天然色素的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：黑小麥色素色調(diào)在酸性和堿性范圍內(nèi)變化分別呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，在酸性條件下比較穩(wěn)定；黑小麥色素對光很敏感，在光照的條件下容易分解，產(chǎn)生褪色現(xiàn)象，避光條件下穩(wěn)定性最好；高溫對黑小麥色素的降解作用明顯，在80℃以下有很好的熱穩(wěn)定性；黑小麥色素對H2O2比較穩(wěn)定，對VC的穩(wěn)定性較差；鋅、錳、鈣離子對黑小麥色素有一定的增色作用，銅、鎂、鐵離子對黑小麥色素有明顯的降解作用。

黑小麥；色素；穩(wěn)定性

天然植物色素是一類存在于植物的花、果、皮、莖、葉中的色素，具有安全性高，兼有一定的營養(yǎng)和藥理作用，能更好地模仿天然物的顏色，著色的色調(diào)比較自然等優(yōu)點(diǎn)，可作為重要的食品添加劑，廣泛應(yīng)用于飲料、糖果、糕點(diǎn)、酒類等食品的著色[1-3]。但天然色素受外界因素影響較大，容易變色、褪色，從而使天然色素的實(shí)際應(yīng)用受到限制[4]。因此尋求和開發(fā)天然色素資源并研究天然色素的穩(wěn)定性已成為日益關(guān)注的課題。

黑小麥?zhǔn)侵负刑烊缓谏兀蚜ｎ伾仕{(lán)色、紫色、深褐色或接近于黑色的小麥，它不僅具有普通小麥的一般特征，還具有獨(dú)特的營養(yǎng)和保健功能[5]?，F(xiàn)在黑小麥（藍(lán)粒、紫粒）主要作為標(biāo)記性狀在小麥遺傳育種研究中已被廣泛應(yīng)用，但在食品、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用很少[1，6]。黑小麥麩皮中具有豐富的天然黑色素，是良好的天然色素資源，可開發(fā)為保健食品或食品添加劑，因此研究黑小麥色素在加工、包裝及儲藏中的穩(wěn)定性對其開發(fā)利用具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。目前對天然色素穩(wěn)定性的研究已見不少報道[7-9]，而關(guān)于黑小麥色素穩(wěn)定性研究的報道極少。本文選用目前國內(nèi)推廣的9個黑小麥品種的麩皮為原料，對其黑色素的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，為開發(fā)利用黑小麥天然色素提供理論參考，對提高黑小麥的綜合利用及推廣有重要的意義。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)原料

黑小麥品種主要有漯珍1號、河?xùn)|烏麥、小偃烏麥、商洛烏麥、ZL97（6）、黑大粒、貞選1號、黑小麥76、黑小麥：均由西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)作一站提供。

1.1.2 主要儀器與試劑

UV1900型紫外分光光度計(jì)：日本島津公司；RE－52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、SHZ－Ⅲ型循環(huán)水真空泵：上海亞榮生化儀器廠；CD1型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)：法國肖邦科技公司。

檸檬酸、磷酸二氫鈉、H2O2、VC、鹽酸、甲醇、FeCl3、CaCl2、CuSO4、MgSO4·7H2O、MnCl2、ZnSO4均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料處理

黑小麥?zhǔn)斋@后精選1000 g，以14%濕基加水潤麥，CD1型肖邦實(shí)驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行“一皮二心”磨粉，收集麩皮過40目篩備用。

1.2.2 黑小麥色素提取

參照孫群的方法[6]。準(zhǔn)確稱取10 g不同品種黑小麥麩皮，在料液比為1∶25（g/mL），提取時間90 min，提取溫度為40℃，鹽酸甲醇溶液濃度為1%的條件下浸提，提取液抽濾，濾液經(jīng)真空濃縮備用。

1.2.3 不同因素對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響

1.2.3.1 pH對黑小麥色素的影響

取濃縮的色素提取液1 mL，用檸檬酸和磷酸二氫鈉的系列緩沖液，配成不同的pH（1、3、5、7、8）的色素溶液，定容至25mL，靜置30min，以相應(yīng)的pH緩沖溶液為參比液，測定其在535nm下的OD值，重復(fù)2次，取平均值。

1.2.3.2 光照對黑小麥色素的影響

取濃縮的色素提取液1mL，用蒸餾水定容至25mL，取10 mL于15 mL試管中，分別置于自然光、日光燈、避光的條件下每隔2天測定其在535 nm下的OD值，重復(fù)2次，取平均值，連續(xù)測定14 d。

1.2.3.3 溫度對黑小麥色素的影響

取濃縮的色素提取液1mL，用蒸餾水定容至25mL，并將pH調(diào)為2，分別在40、60、80、100℃的條件下，每隔30 min測定其OD值，重復(fù)2次，取平均值，連續(xù)測定120 min。

1.2.3.4 氧化劑對黑小麥色素的影響

取濃縮的色素提取液1 mL，用3%的雙氧水定容至25 mL，以雙氧水作參比液，每隔10 min測定其在535 nm OD值，重復(fù)2次，取平均值，連續(xù)測定70 min。

1.2.3.5 還原劑對黑小麥色素的影響

分別配制濃度為0、0.05%、0.1%、0.25%、0.5%、1%的VC溶液，取濃縮的色素提取液1 mL，用相應(yīng)不同濃度的VC溶液定容至25 mL，以相應(yīng)濃度的VC溶液作參比液，測定其在535 nm處的OD值，重復(fù)2次，取平均值。

1.2.3.6 金屬離子對黑小麥色素的影響

配制濃度為0.1%的Fe3+、Ca2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Mg2+的溶液，調(diào)pH為3.0，取濃縮的色素提取液1 mL定容至25 mL。室溫條件下放置12 d，以不含上述金屬離子的pH色素溶液作參比液，每2天定時測定其在535 nm處OD值，重復(fù)2次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對不同品種黑小麥色素穩(wěn)定性的影響

pH對不同品種黑小麥色素穩(wěn)定性的影響，見圖1。

目測pH1～8的色素溶液的顏色變化可知，隨著pH升高，黑小麥色素溶液的顏色由紅色向淺紅色、淺黃色、黃綠色轉(zhuǎn)變，并且伴隨有沉淀產(chǎn)生，這與孫群的報道一致[6]。pH越低，色素溶液的顏色越鮮艷，這種變化與花青苷的變化相一致，這是由于pH的增加導(dǎo)致花色素的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生變化的結(jié)果[10-11]。其中漯珍1號麩皮色素穩(wěn)定性受pH的影響最明顯（見圖1），其次是黑小麥76，其余黑小麥品種的麩皮色素在酸性pH下比較穩(wěn)定，在堿性pH條件下變化較為明顯。可見黑色素在酸性環(huán)境下性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易分解，因此黑小麥麩皮色素在實(shí)際應(yīng)用時最好保持在適當(dāng)?shù)乃嵝原h(huán)境。

2.2 光照對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響

光照對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響，見圖2～圖4。

從圖2～圖4可以看出，黑小麥色素對光很敏感，在光照的條件下容易分解，色素溶液的OD值急劇降低，產(chǎn)生褪色現(xiàn)象。在自然光條件下，不同品種的差異較大，其中漯珍1號、河?xùn)|烏麥、黑大粒、貞選1號和黑小麥76色素的降解最為明顯；5 d后參試品種的黑小麥色素OD值基本趨于穩(wěn)定；在日光燈條件下，參試品種的色素溶液OD值變化很復(fù)雜，沒有明顯的規(guī)律性，總體呈下降趨勢；在避光條件下，3 d后參試品種的色素溶液的OD值趨于穩(wěn)定。可見黑小麥麩皮色素在避光條件下穩(wěn)定性最好，自然光下次之，日光燈條件下穩(wěn)定性較差。

2.3 溫度對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響

溫度對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響，見圖5～圖8。

由圖5～圖8可知，在40℃條件下，隨著時間的延長，不同品種的黑小麥色素OD值均無明顯變化，基本趨于穩(wěn)定；60℃和80℃條件下，隨著加熱時間的延長，黑小麥色素的OD值有不同程度的下降，變化幅度很?。辉?00℃條件下，不同品種黑小麥色素的OD值隨著時間的延長均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。由此可知，黑小麥色素在小于80℃條件下熱穩(wěn)定性相對較好，當(dāng)溫度大于80℃時，對色素有明顯的破壞作用。一般高溫對色素降解具有較強(qiáng)的作用，這可能是花色苷類色素的母體結(jié)構(gòu)受熱生成無色的查爾酮式結(jié)構(gòu)的緣故[11-12]，圖中OD值的波動可能是色素濃縮液中的其他醇溶成分造成的影響。

2.4 氧化還原劑對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響

氧化還原劑對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響，見圖9、圖10。

圖9結(jié)果表明，隨著時間的延長黑小麥色素的OD值基本趨于穩(wěn)定，說明黑小麥色素對氧化劑比較穩(wěn)定。由于天然色素是生物有機(jī)物質(zhì)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在較短時間內(nèi)反應(yīng)不明顯，顏色也不發(fā)生持續(xù)性的變化。在VC濃度較低時，黑小麥色素的OD值急劇下降，當(dāng)VC濃度大于0.05%時，黑小麥色素溶液的吸光度變化逐漸趨于平緩，幾乎呈平行的直線（見圖10），表明還原劑VC的濃度大小對黑小麥色素的穩(wěn)定性影響較大?？梢娫诩庸ず谛←湠樵系氖称窌r，應(yīng)注意VC的添加量，避免VC的加入影響產(chǎn)品的色澤。

2.5 金屬離子對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響

金屬離子對黑小麥色素穩(wěn)定性的影響，見圖11～圖16。

由圖11～圖16可知，銅、鎂、鋅、鈣、錳、鐵等金屬離子均對黑小麥色素的穩(wěn)定性有不同程度的影響。其中，鋅、錳、鈣等離子隨著時間的延長使黑小麥色素溶液的OD值呈先增加后降低的趨勢，在5 d后黑小麥色素的OD值逐漸趨于穩(wěn)定，這可能是這些金屬離子與黑小麥色素中的某個基團(tuán)結(jié)合后，可使色素的某結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，并且具有相當(dāng)大的增色效果。這與趙吉壽等的研究結(jié)果一致[7，13-14]；銅、鎂離子隨著時間的延長，色素溶液的OD值明顯降低，但在5 d后色素溶液的OD值也逐漸趨于穩(wěn)定，不再變化；鐵離子對黑小麥色素的影響呈現(xiàn)無規(guī)則的變化，這主要是因?yàn)榧尤虢饘勹F離子后色素溶液中有沉淀產(chǎn)生所致。因此，在黑小麥?zhǔn)称芳庸ぁb及儲存過程中應(yīng)避免與鐵、銅、鎂等容器接觸。

3 結(jié)論與討論

黑色糧油食品資源種類繁多，品種各異，營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)不盡相同。黑小麥由于含有天然黑色素，其色澤均呈烏黑或深紫、深褐色，有的一黑到底，表里如一，有人將其稱為第4代食品，是一種具有極大開發(fā)價值的黑色食品的新資源[1-3]。黑小麥麩皮中含有豐富的天然黑色素，屬花色苷類，對人類安全無毒，對食品飲料有較強(qiáng)的著色性及穩(wěn)定性，而且具有多種保健功能，可直接用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)，是一種極具開發(fā)前景的食用天然色素資源。

本研究結(jié)果表明，黑小麥色素色度變化在酸性和堿性范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，酸性條件下比較穩(wěn)定；黑小麥色素對光很敏感，在光照的條件下容易分解，產(chǎn)生褪色現(xiàn)象，避光條件下穩(wěn)定性最好，自然光下次之，日光燈下最不穩(wěn)定；高溫對黑小麥色素的降解作用明顯，黑小麥色素在80℃以下的熱穩(wěn)定性相對較好；黑小麥色素對H2O2比較穩(wěn)定，但受VC濃度大小的影響較大；銅、鎂、鋅、鈣、錳、鐵等金屬離子都對黑小麥色素的穩(wěn)定性有不同程度的影響。其中鋅、錳、鈣離子對黑小麥色素有一定的增色作用，銅、鎂、鐵離子對黑小麥色素有明顯的降解作用。因此，黑小麥色素在提取及應(yīng)用時，應(yīng)保持在低溫、酸性的環(huán)境，避免光照，同時在貯存時禁忌與鐵、銅、鎂等容器接觸。

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Study on the Stability of Different Black Kernel Wheat Varieties Pigment

YANG Xi-juan1，2，DANG Bin1，2，ZHANG Guo-quan2，*
（1.QingHai Academy of Agriculture and Forestry，Xining 810016，Qinghai，China；2.College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100，Shaanxi，China）

Take 9 black kernel wheat varieties bran as a raw material，and stability of different black kernel wheat varieties pigment from the materials were studied.The results indicate that the tone of the melanins displays certain regular change under acidic or alkaline conditions respectively，it keeps stable in acid conditions，it was sensitive to light，easy to decompose and fade under light condition，has the best stability under dark condition，the melanins have good thermal endurance at temperatures below 80℃，it is quite stable to H2O2and unstable to VC，Zn2＋，Mn2＋，Ca2＋had fortification effects on the tone of black kernel wheat varieties pigment，and Cu2＋，Mg2＋，F(xiàn)e3＋had significantly degradation.

black kernel wheat；pigment；stability

楊希娟（1980—），女（漢），助研，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品精深加工。

*通信作者：張國權(quán)（1968—），男，教授，博士，主要從事糧食工程與淀粉技術(shù)方面研究。

2011-04-12