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南阳彩色小麦中天然色素的提取、初步纯化及其理化性质研究

张晓歌  
【摘要】: 以南阳彩色小麦中的灰麦为原料,以灰麦麦皮为试验材料,对灰麦色素的提取工艺、初步纯化、理化性质等进行了较为系统的研究及分析,为南阳彩色小麦的多方位进一步开发和灰麦天然色素的利用提供理论依据及参考。 主要研究内容和结果如下: (1)南阳灰麦色素最佳提取条件的确定 分别研究提取溶剂、提取方式和超声波提取时间、温度、提取剂最佳pH和提取次数等方面对提取效果的影响。通过单因素试验、正交实验及方差分析可知灰麦色素的最佳提取条件为:超声波提取;提取温度50℃,提取时间50min,1+25(m/V),提取剂为无水乙醇+盐酸(50+6体积比),提取次数为三次。 (2)南阳灰麦色素理化性质的研究 研究了灰麦色素的耐光性、耐热性、耐酸碱性、耐氧化还原性、金属离子Al~(3+)、Zn~(2+)、Mg~(2+)、Cu~(2+)、Ca~(2+)、K~+、Fe~(3+)、Fe~(2+)和常用食品添加剂(Vc、NaCL、柠檬酸、苯甲酸钠、Na_2SO_3和H_2O_2)对色素稳定性的影响。通过单因素实验分析可知: ①对色素溶液稳定性影响较大的有:阳光直射对灰麦色素的破坏性很强;80℃以上时,色素很快变性,成为黑色物质;加入Cu~(2+)、Fe~(3+)和Vc对色素的稳定性影响比较大,色素溶液的吸光度明显降低;加入H_2O_2使色素溶液颜色明显变浅,说明色素耐H_2O_2性能较差。 ②对色素溶液稳定性影响不太显著的有:60℃以下时,短时间加热对色素的稳定性影响不大;当NaCL的加入量为2%时,色素吸光度变化率只有8.00%,色素相对较为稳定。与对照相比,色素溶液中分别加入浓度低于0.5%Na_2SO_3和浓度低于2.5%柠檬酸时,7d后色素溶液的保留率仍在85%以上,吸光度略有下降,溶液的颜色仍为紫红色,说明南阳灰麦色素的耐还原能力和耐柠檬酸性能较强。 ③对色素稳定性基本无影响的有:室内自然光和避光保存条件下,色素比较稳定;4℃冰箱中保存6个月后保留率仍高达92.36%,因此低温存放更有利于保持其稳定性;色素溶液pH5时稳定性良好;除Cu~(2+)和Fe~(3+)外,其它金属离子影响较小;含糖量5%的葡萄糖或蔗糖溶液对色素溶液的稳定性影响很小;苯甲酸钠浓度低于1.0%时,色素溶液一周后的保留率可达90%以上,说明苯甲酸钠对色素溶液有较好的稳定性; ④溶液中加入浓度大于2.0×10~(-3) mol/L Al~(3+)时,吸光度明显变大,初步推断Al~(3+)可能对色素溶液有一定的增色效应。 综合所述,南阳灰麦色素的理化特性为:耐光性很差,避光有利于保存;耐热性较差;耐碱性较差,耐酸性很好;耐氧化性很差,耐还原性较好;耐NaCL、柠檬酸、苯甲酸钠等食品添加剂的性能较好。除Cu~(2+)、Fe~(3+)和Vc外,其它金属离子对色素的稳定性影响较小。 (3)灰麦色素的初步纯化条件研究 对南阳灰麦色素纯化所用的大孔树脂种类、洗脱溶剂、树脂吸附饱和时间、吸附温度和吸附pH进行了初步研究。以吸光度为实验指标,采用单因素实验分析,得出如下结论:XDA-5大孔树脂对南阳灰麦色素吸附效果较好;提取溶剂酸性乙醇作为洗脱剂效果较好;XDA-5最佳吸附条件为:温度为室温,色素最佳pH 1.0~3.0,吸附效果较好时的吸光度为0.6304。色素溶液在吸附24h后基本达到吸附饱和,此时的吸光度为0.6342。 (4)初步纯化后色素的定性分析 以XDA-5大孔树脂为柱料装层析柱纯化色素,在400~700nm对纯化后的色素进行自动扫描,由扫描图可知:灰麦色素的最大吸收波长为542nm;除此之外色素溶液遇醋酸铅试剂会沉淀,并能被活性炭吸附,其颜色随pH不同而改变,酸性条件下显色较好,呈红色,在中性、近中性条件下呈无色。由此初步判断:灰麦色素可能为花青素类色素,有待进一步研究确定。


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