黑米色素提取工艺优化及其稳定性

黑米色素提取工艺优化及其稳定性

发表时间：2019-07-18T10:15:15.793Z 来源：《科技尚品》2018年第12期作者：曹靖丽

[导读] 黑米种植历史悠久，是中国古老而名贵的药食兼用的特殊稻种。黑米营养丰富，主要含有蛋白质、碳水化合物两类营养物质，富含钙、磷、钾、镁、铁、锌等矿物元素以及B族维生素、维生素E等。以黑米为材料，采用醇提法提取黑米色素，从而达到多元化利用黑米资源的目的。所以本文主要分析的就是黑米色素提取工艺优化及其稳定性，进而提出以下内容，希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值。

天津市康友天然色素有限公司

1导言

黑米是一种特殊的稻种资源，其营养丰富，含有多种微量元素和花色苷类物质。据《本草纲目》记载，黑米具有"滋阴补肾、健脾暖肝、明目活血"等功效。在民间，黑米有"珍贡米"、"药米"的美誉。现代研究证明黑米具有抗氧化、抗炎、预防心脑血管疾病等多种生物活性。而这些生物功能活性与黑米含有的色素成分紧密相关。同时随着人们对身体健康关注度的提高，对人们经常食用的黑米以及其中的色素也得到研究人员的重视。

2黑米色素成分的分离鉴定和测定方法

2.1黑米色素成分的分离鉴定

黑米色素成分主要为花色苷成分。由于花色苷类成分对热、光等条件不稳定，因此也增加其分离鉴定的难度。目前针对黑米色素成分的鉴定应用最多的方法是液相色谱串联质谱法。孙妩娟等采用红外光谱和高效液相色谱串联质谱法对黑米色素超声提取液中色素成分进行分离和鉴定。根据分离物的一级质谱和二级质谱鉴定出提取液中含有矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷两种花色苷成分，质量分数分别为15.20%和39.60%。Park等人以黑米提取物为研究对象，利用高效液相色谱法和紫外可见分光光度法鉴定黑米色素成分为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷、花青素-3-O-葡萄糖苷、锦葵素-3-O-葡萄糖苷、天竺葵素-3-O-葡萄糖苷和飞燕草素-3-O-葡萄糖苷，其中矢车菊素-3-O-葡萄糖苷含量最高，相对含量占95%。Mikihlemori等利用高效液相色谱法-光电二极管阵列检测法和电喷雾质谱法鉴定黑米色素成分，证明其主要成分是矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和花青素-3-O-葡萄糖苷，相对含量分别为91.13%和4.74%。张名位等从黑米中分离纯化鉴定了锦葵素、天竺葵-3，5-二葡萄糖苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3，5-二葡萄糖苷4种黑米花色苷，其中天竺葵-3，5-二葡萄糖苷和矢车菊素-3，5-二葡萄糖苷是前人未鉴定过的成分。

2.2黑米色素的测定方法

目前黑米色素测定方法主要有分光光度法，高效液相色谱法，以及液相色谱质谱串联法等。其中液相色谱质谱串联法优势在于分离鉴定，具有高效、快速、灵敏度高等诸多优点。但是该法所用设备价格较高，运行维护技术要求较高。液相色谱法、分光光度法则更适用于普通企业等机构。应龙彬等以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷为标准物质，建立了高效液相色谱检测黑米中花色苷类物质的方法。确定检测波长为535nm，流动相为甲醇和水（含1%甲酸），进行梯度洗脱。该方法花色苷质量浓度在0.0052～0.052mg/m L范围内，具有良好的线性关系（R=0.9998），平均回收率为99.72%，RSD为0.9100，最低检测限为0.1ng/m L。Osawa早在1982年就利用p H示差法测定食品中花色苷成分，以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷为基准物质，利用花色苷成分在不同p H条件下结构转变是p H的函数，在同一波长下吸光度值不同而建立测定花色苷的方法。研究人员利用此方法测定黑米色素含量，以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷为基准物质，测定黑米色素溶液在p H1.0和4.5时的最大吸光度，以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的分子量和消光系数为基础，计算黑米色素浓度。

3黑米色素的提取与纯化技术

3.1溶剂提取法

溶剂提取技术是一种应用最广的天然产物提取技术，此法主要是根据原料中目标成分的化学性质，根据相似相溶的原理，选用适宜的提取溶剂提取目标成分，并尽可能避免非目标成分溶出。常用浸提法、煎煮法、回流法等。黑米色素的提取多用浸提法，多使用适当p H的乙醇溶液为提取溶剂。吴素萍等以乙醇为溶剂，利于浸提法提取黑米色素。得到了最佳提取条件，即：50%乙醇，粉碎度50目，料液比1∶5，浸提时间30min，浸提温度80℃，pH为3。研究人员用乙醇为溶剂，应用浸提法提取黑米色素。通过单因素试验和正交试验确定影响黑米色素提取率的主次因素为：浸提时间＞料液比＞浸提温度＞浸提pH，最佳提取工艺条件为：95%乙醇，料液比1∶45（g∶m L），浸提p

H 3.0，浸提温度80℃，浸提时间90min。

3.2超声波提取法

超声提取技术是利用超声的"空化效应"、机械效应和热效应加速有效组分的扩散释放，实现目标成分的提龋此法已应用于多种天然产物，如黄酮、多酚等多种有效成分的提龋此方法具有提取温度低、效率高、时间短等优点。张吉祥等采用超声辅助提取法提取黑米色素。确定最优工艺条件：乙醇浓度80%，超声波作用时间50min，料液比1∶32，超声功率250W，最优提取率为4.5%，比传统的索式提取法的提取率提高了近3倍。研究人员应用超声波辅助提取黑米色素。以花色苷含量、DPPH自由基清除率、总抗氧化能力为评价指标，确定最佳条件为：超声功率280W，提取时间20min，乙醇浓度70%，固液比（mg/m L）1∶20，温度50℃，此条件下花色苷提取率为12.56mg/g，DPPH自由基清除率为54.41%，TAC为52.38 u/m L。

3.3微波萃取法

微波萃取技术是利用微波辐射的能量加热萃取溶剂，同时使目标成分从样品中扩散溶解至溶剂中。此法具有加热均匀、选择性好、节约溶剂、操作简单、重现性好、节能环保等优点。近年来，微波萃取技术在天然产物有效成分提取中应用较多，也显现出一定的优势。

3.4酶解法

酶解法是利用酶的性质，选择合适的酶，其可以在较温和的条件下分解植物组织。因为纤维素酶可破坏植物细胞壁，促进目标成分的溶出，所以多应用此酶进行天然产物有效成分的提龋刘永吉等应用纤维素酶酶解提取黑米皮花色苷，通过单因素试验和响应曲面法优化提取工艺，得到优化工艺条件为：酶添加量为2.0%，酶解温度为38.7℃，酶解时间为128.8min，料液比为1∶10，浸提时间为40min，浸提温度为50℃，乙醇浸提液浓度为80%，在此条件下，黑米皮中花色苷的提取率可达21.9mg/g（理论值）。