紫甘薯色素研究进展

6. 0时, 最大吸收波长 Kmax ( nm )下的吸光值最低, 这 室内自然、室外自然光和紫外光下保存几周后, 该
也是由紫甘薯红色素的两性性质决定的, 在酸性条 色素仍然表现出相当好的稳定性, 光密度的变化也
件下, 紫甘薯红色素主要以红色黄盐形式存在, 在碱 很小。陆国权等人曾对紫薯色素、葡萄和李色素、
化的色素分子可以使色素的稳定性提高 [ 2] 。由于 紫甘薯色素分子是酰基化的色素分子, 所以其稳定 性较强, 应用前景广泛。
1 原料
甘薯亦称番薯、红薯、白薯、薯、地瓜, 广泛栽培 于全世界热带和亚热带地区的一种杂粮作物。我 国南北各地沙质土壤均有栽培 [ 4] 。甘薯的块根断 面有白色、黄色、橙色和紫色 多种类别, 品种约为 500种, 均可作为粮食或制取淀粉、酒精等的原料。 橙色品种富含 B- 胡萝卜素, 黄色品种富含黄酮类 色素, 紫色品种富含鲜红色花色素苷, 但由于含量 很低 ( 一般色价仅为 1左右 ) , 所以过去很少有生 产意义上的甘薯红色素 [ 4 ] 。
红色; 而在 pH > 5时, 其颜色则由红色变成紫色再 性; 而当 pH 为 5时, 且较长时间高温时, 则其色素
变成蓝色。究其原因是与结构有关, 因为其吡喃环 稳定性有所下降, 但下降幅度并不大, 说明其耐热
上有四价氧原子, 具有碱性的性质, 而同时又有酚羟 性较强。但是, 在实际生产中, 为了减少对该色素
紫甘薯红色素在不同介质中呈现不同的光谱 特性。只有在 酸性介质中, 波长 在 520nm 处才出 现特征吸收峰。
《中国食品添加剂》
3. 4 pH 的影响
Rc OH
O
O
R2
OR c
蓝色醌型碱 ( A )
OR c
China Food Additives
Rc OH
HO
+O
R2
OR d
红色黄 盐阳离子 ( AH + )
F e2 + 、A l3+ 、Fe3+ 、K + 、Cu2+ 、M g2+ 、C a2+ 等常
大吸收波长反而向 400nm 方向移动, 说明介质 pH 见金属离子对紫甘薯红色素没有显著影响, 所以在
对其吸收峰位有影响。
实际生产中可以不用考虑其所用容器的材质。但
3. 5 稳定性 3. 5. 1 加热对色素稳定性的影响
2
置决定的 [ 7] 。紫甘薯所含的花青素, 以 C6 - C3 C6 为基本骨架, 为类黄酮系化合物, 具有类黄酮的 典型结构, 即 2- 苯基苯并吡喃阳离子 [ R = HOH 或 OCH 3 ] [ 7] 。
H aborne( 1958)曾鉴定紫甘薯块根部分花色苷 为带咖啡酯的矢车菊素 - 3- 愧糖苷 - 5- 葡糖苷
《中国食品添加剂》
China Food Additives
2005 No11
紫甘薯色素研究进展
高彦祥, 许正虹
(中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083)
摘 要: 本文主要针对紫甘薯红色素的来源、结构、理化性质、提取及其在功能性食品、药物 和化妆品等 领域 的应用及前景作概要论 述。
日本经杂交后得到一种新品种, 并命名为 / 阿 雅紫 0。这种甘薯所含 的花色素苷含量为原品种 的 8倍, 并且因栽培特性等改良, 使亩产量大大增 加, 因而可作为天然食用色素生产的原料, 这使得
收稿日期: 2004 - 09- 22 作者简介: 高彦祥 ( 1962- ), 男, 教授, 博士, 研究方向: 食品添加剂
在 pH 为 3时, 添加山梨酸钾对该色素的颜色
3
《中国食品添加剂》
China Food Additives
2005 No11
及吸收峰均未造成影响, 光密度变化也极小, 这说
明防腐剂在食品使用浓度范围内对色素稳定性几
乎没有影响。该色素在氧化剂或还原剂存在时, 其
颜色变化不大, 但是光密度有所变化。添加还原剂
PH B=
OH
图 1 紫甘薯色素化学结构式
花色苷的糖苷配基是以 3, 5, 7- 三羟基 - 2苯基苯 ( 并 ) 吡喃 ( 3, 5, 7- trihydroxy- 2 - pheny-l benz- opyry lium ) 为基本骨架, 其结构是由母核苯 环 ( B 环 ) 中的取代基、羟基和甲氧基的数量及位
1
《中国食品添加剂》
China Food Additives
2005 No11
PSPC 产业化成为可能。 在我国, 紫甘薯的产量一直以来都很低, 难以
实现 PSPC商品化生产 [ 5] 。 1980年, 从国外引进了 / 紫玫瑰 0等品种, 经杂交改良, 获得产量和色素含 量均较理想的品系, 可 满足工业化提 取色素的要 求 [ 6] 。
2 成分和结构 [ 4]
YGM
R1
1a
H
1b
H
2
H
3Leabharlann H4bMe
5a
Me
5b
Me
6
Me
R2
R3
Caf
PHB
Caf
Caf
Caf
H
Caf
F er
Caf
Caf
Caf
PHB
Caf
H
Caf
F er
Ca:f 咖啡酸, F er 阿魏酸; PH B: 对羟基苯甲酸 OH
O Caf=
OH
O F er=
OCH3 OH
O
性条件下, 主要以蓝色醌式存在。当紫甘薯红色素 溶液在其等电点时, 颜色最浅, 结构处在红色黄盐和
紫苏色素和黑米色素在相同的光照的条件下进行 比较发现, 紫薯色素的稳定性最好 [ 23 ] 。
蓝色醌式结构之间。另外, 该色素最大吸收波长随 3. 5. 3 金属离子对色素稳定的影响
pH 的升高而向长波方向移动, 但当 pH 为 11时, 最
OR c
2005 No11
无色醇型假碱 ( B)
无色查尔酮 ( C)
图 2 花青素随 pH 的结构变 化 [ 14]
花青素类色素对 pH 值十分敏感, 随着 pH 的升 素对热具有较强的稳定性。但如果在 100e 受热 5
高, 花青素由红色的黄盐阳离子向无色的醇型假碱 变化, 具体结构变化见图 2[ 16] 。紫甘薯红色素属于
基, 具有酸的性质, 所以该色素颜色易随着 pH 值的 的破坏, 应尽量避免高温长时间的加热。
改变而变化。但因加工食品的 pH 值多在 3~ 5范围 3. 5. 2 光照对色素稳定性的影响
内, 可呈现出稳定的红色 [ 17] 。此外, 当 pH 为 5. 0~
将紫甘薯红色素 ( pH 为 3时 ) 置于室内暗处、
( cyanidin- 3- sophroside- 5- g lueside- caffey l ester) [ 8] ; Sh i等人鉴定出紫甘薯中两种主要的花色 苷为带三个分子阿魏酸 ( ferulie acid) 和一分子咖 啡酸 ( caffe ic acid) 的芍药素 - 3- 二葡糖苷 - 5葡糖苷 ( peonidin - 3- dig lueoside - g lucoside w ith
( Co llege of F ood Sc ience and Nutritional Eng ineering, China Agricu ltural Un iversity, Be ijing, 100083)
Abstrac t: T he raw m ateria,l the configuration, the physics and chem istry quality, extraction o f purple sweet po tato co lo r w ere summ arized. The applications o f purp le sweet po ta to co lor in functiona l food, m edicines and cosm etics were d iscussed. K ey word s: purple sw ee t po tato; p igment; phys ics and chem istry qua lity; ex traction; app lication
3 理化性质
3. 1 外观和色调 紫甘薯红色素的固态呈紫黑色, 其稀酸液为鲜
艳透亮的深红色, 且产品中无甘蓝红色素和胡萝卜 素产品中难以除尽的异味 [ 14] , 1% 色素液呈红色。 3. 2 溶解性
紫甘薯红色素 可溶于纯 水、甲 醇、乙醇、冰醋 酸、丙酮、稀盐酸和稀氢氧化钠, 但不溶于石油醚和 菜油等有机溶剂, 因此, 是一种水溶性色素 [ 15] 。从 而可以确定其使用特性, 可以用于饮料、果酒、花色 奶等食品生产中。 3. 3 光谱特性
N aH SO 3 时, 颜色变化不大, 但光密度有所增加, 添 加氧化剂 H2 O2 时, 同样, 其颜色变化不大, 但光密 度却有所下降。由此可见, 该色素抗氧化性较弱, 而抗还原性较强 [ 15] 。
3. 5. 5 NaC l对 PSPC 溶液呈色强度和稳定性的影 响
0 前言
随着人们生活水平的提高, 对食品色、香、味的 要求越来越高。从植物中提取天然色素重新引起
人们的兴趣, 其开发和利用成为一大研究热点, 其 主要原因是天然色素直接来源于动植物和微生物, 不仅仅是食品、药品、化妆品等的着色剂, 而且自身 还含有多种营养成分, 有的对某些疾病还有疗效作 用, 对人体有保健功能 [ 1] 。紫甘薯是甘薯的一个特 殊品种类型, 因其薯肉富含红色素, 作为一种重要 天然色素源而引起许多学者的关注。紫甘薯红色 素 ( PSPC, purple sw eet po tato color) 是从紫甘薯的 块根和茎叶中浸提出来的一种天然红色素, 色泽鲜 亮自然, 无毒, 无特殊气味, 具有多种营养、药理和 保健 功能, 是一 种理想 的天然 食用色 素资 源 [ 3] 。 目前, 天然着色剂存在的最大问题就是在产品中多 数不稳定, 因此在一定程度上影响了其在工业中的 应用。但是另一方面, 有资料报道, 酰基
h后与原吸光度比较发现下降了 50% 左右, 因此, 受热温度越高, 受热时间越长, 对色素的稳定性越
花青素类色素, 颜色受介质酸碱度的影响较大, 随 不利。另外, 温度对 光密度的 影响似乎 与 pH 有
pH 值的变化而变化, 当 pH [ 5时, 该色素呈稳定的 关。当 pH 为 3 时, 该 色素对热 表现出相 对稳定
是, 当加入 F e3+ 时溶液呈紫褐色, 然而却不能得出 F e3 + 可以增强其颜色, 因为 Fe3+ 本身也有颜色, 所
将紫甘薯红色素配制成色素溶液, 置于 90e 以其机理有待进一步研究。
的水浴中加热 3h, 取出后快速冷却至室温, 在其特 3. 5. 4 食品添加剂对色素稳定性的影响
征吸收峰处测定其 ABS( 吸光度 ) 可知紫甘薯红色
关键词: 紫甘薯; 色素; 理化性质; 提取 ; 应用 中图分类号: TS202. 3 文献标识码: A 文章编号: 1006- 2513( 2005) 01- 0001- 06
Research progress on purple sweet potato co lor
GAO YanOxiang, XU ZhengOhong
three m o lecules o f feru lic acid and one m o lecule of caffe ic ac id ) 和含二分子阿魏酸及一分子咖啡酸的 芍药素 - 3 - 二葡糖苷 - 5- 葡糖苷 [ 9] ; K innosuke 等人则鉴定出紫甘薯的两种花色苷化学结构为被 咖啡酸和阿魏酸酰化的矢车菊素 - 3- 愧糖苷 - 5 - 葡 糖苷 ( 3 - caffey lferu lysophoro side- 5 - glucosides of cyan iding) 和芍药素 - 3- 愧糖苷 - 5- 葡 糖苷 ( 3- caffey lferu lysopho ro side- 5- glucosides of peon id in) [ 10] ; L uis等人的研究结果表明主要为 Q香豆酰天竺葵 - 3- 芸香糖苷 - 5- 葡糖苷 [ 11, 13 ] ; M asaru 等人鉴定日本 90年代后期 培育出的紫甘 薯新品种的主要花色糖苷结构为 8种属于被咖啡 酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸酰化的花青素, 从而构 成了日本甘薯红着色剂的主要化学组分为带有酰 基的矢车菊苷和芍药苷两种 [ 12, 13] 。