黃瓊

（福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350007）

天然食用色素廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、日用化工廠品、化妝品等的著色，已成為世界食用色素工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢(shì)。有的天然色素還保留了植物體內(nèi)豐富的多種天然物質(zhì)，兼具一定的營(yíng)養(yǎng)和藥理功能，日益受到人們的青睞[1-2]。玉米黃色素是一種利用價(jià)值較高的天然食用色素，是從濕法制玉米淀粉的副產(chǎn)品玉米蛋白粉中提取出來(lái)。它主要由玉米黃素和隱黃素組成[3]。它屬于類胡蘿卜素，具有重要的生理功能。在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為VA，具有保護(hù)視覺、上皮組織、提高機(jī)體免疫力的作用[4]。本文對(duì)玉米黃色素的穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)研究，以期為其開發(fā)利用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原料

玉米蛋白粉：福州市淀粉廠提供。

1.1.2 試劑

無(wú)水乙醇、抗壞血酸、雙氧水、NaCl、KCl、FeSO4、FeCl3、CuSO4、ZnSO4、Al2（SO4）3、CaCl2、HCl、NaOH、苯 甲酸鈉、山梨酸鉀、蔗糖、麥芽糖均為分析純。

1.1.3 儀器設(shè)備

AB204-N/PL202-S型電子天平：梅特勒—托利多儀器（上海有限公司）；UV-2800型紫外可見分光光度計(jì)：尤尼克（上海）儀器有限公司；HL-2S型恒流泵：上?？瞪瘍x器制造廠；DHF-9055A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋、PHSJ-3F精密pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海天呈科技有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 玉米黃色素的制備

稱取一定量的玉米蛋白粉干燥，用無(wú)水乙醇浸提，得到玉米黃色素提取液，減壓蒸餾揮去乙醇得無(wú)乙醇味的濃縮液，經(jīng)水適當(dāng)稀釋后，經(jīng)大孔吸附樹脂進(jìn)行吸附，再用乙醇洗脫，減壓蒸餾得黃色色漿，真空干燥即得粉末狀色素樣品。

1.2.2 玉米黃色素最大吸收波長(zhǎng)的確定

將玉米黃色素的提取液，用紫外可見分光光度計(jì)在波長(zhǎng)280 nm～600 nm范圍內(nèi)進(jìn)行全波長(zhǎng)光譜掃描，測(cè)定其最大吸收峰，并以最大吸收波長(zhǎng)作為玉米黃色素的測(cè)定波長(zhǎng)。

1.2.3 玉米黃色素的穩(wěn)定性研究

將色素粉末用95%乙醇稀釋15倍，按設(shè)計(jì)要求測(cè)定不同光照條件、溫度條件、氧化還原劑、pH、金屬離子及常用食品添加劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響。色素穩(wěn)定性以其在最大吸收峰吸光度值的改變來(lái)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

紫外—分光光度法在波長(zhǎng)范圍280 nm～600 nm內(nèi)對(duì)提取液掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見圖1所示。

圖1 玉米黃色素的吸收光譜Fig.1 Absorb spectrum of effect of yellow pigment from maize powder

由圖1可知，玉米黃色素在波長(zhǎng)為448 nm處呈現(xiàn)明顯的最大吸收峰，多次重復(fù)，峰形一致，故可選擇448 nm作為樣品的最大吸收波長(zhǎng)。

2.2 pH對(duì)玉米黃色素顏色和穩(wěn)定性的影響

配制pH為1.0～14.0的緩沖溶液，分別加入等量的色素稀釋液，搖勻，靜置1.0 h，觀察其顏色的變化，結(jié)果見表1。

表1 玉米黃色素的顏色反應(yīng)Table 1 Colour variety of yellow pigment from maize powder under different pH values

測(cè)定色素溶液在不同pH下在可見光區(qū)域398nm～598 nm處的吸收光譜，觀察其最大吸收峰的變化情況，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見圖2。

由表1可知，玉米黃色素隨著pH的增大，顏色基本無(wú)變化，說(shuō)明玉米黃色素在pH 1.0～14.0內(nèi)能夠穩(wěn)定存在，適合作為食品的黃色素添加劑使用。

圖2 不同pH下玉米黃色素吸收光譜曲線Fig.2 Spectrum characteristics of yellow pigment from maize powder under different pH values

由圖2可知，當(dāng)pH在3.0～7.0范圍內(nèi)，最大吸收波長(zhǎng)相同，λmax=448 nm；但當(dāng)pH=9.0時(shí)，曲線接近平坦；當(dāng)pH=11.0時(shí)，最大吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，λmax=518 nm。由上述分析結(jié)果可知，不同pH對(duì)玉米黃色素的最大吸收波長(zhǎng)影響很大，相對(duì)來(lái)說(shuō)，在pH為3.0～7.0之間時(shí)，溶液的最大吸收波長(zhǎng)均無(wú)明顯變化，而大多數(shù)食品pH正好在此范圍內(nèi)，因此該色素適合添加于大多數(shù)食品中。

2.3 光照對(duì)玉米黃色素穩(wěn)定性的影響

將色素稀釋液分別置于室內(nèi)光、室外光和紫外光下，每隔1天定時(shí)取樣測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見表2。

表2 光照對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of light on stability of yellow pigment

由表2可知，日光直射對(duì)色素穩(wěn)定性影響較大，當(dāng)放置6 d后，色素保存率降至78.8%；室內(nèi)自然光對(duì)色素穩(wěn)定性也有影響，開始變化明顯，以后逐漸減緩，放置6 d后，色素保存率降至92.9%；避光保存對(duì)色素穩(wěn)定性影響最小，放置6 d后，色素保存率為95.6%。說(shuō)明強(qiáng)光照射一定程度，會(huì)對(duì)玉米黃色素的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，在弱光照射下，玉米黃色素的穩(wěn)定性還是較好的，因此，在保存和使用該色素時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間日光直射。

2.4 溫度對(duì)玉米黃色素穩(wěn)定性的影響

將色素稀釋液分別于 20、40、60、80、100 ℃下保溫，每隔0.5小時(shí)后測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見表3。

表3 溫度對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of temperature on stability of yellow pigment

由表3可知，室溫保藏下的色素穩(wěn)定性較好，可長(zhǎng)時(shí)間放置。但隨著溫度的升高，該色素穩(wěn)定性下降。在60℃以下受熱2 h，色素保存率仍在93.8%以上；但在超過(guò)60℃后，色素保存率明顯下降，在100℃以下受熱2 h，色素保存率僅為26.4%。說(shuō)明色素具有一定的耐熱性，但在高溫下不穩(wěn)定。因此，在保存和使用過(guò)程中，應(yīng)盡量避免高溫和長(zhǎng)時(shí)間受熱。

2.5 還原劑對(duì)玉米黃色素穩(wěn)定性的影響

以VC作為還原劑，配制不同濃度的VC水溶液加入到色素稀釋液中，每隔1.0小時(shí)測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見表4。

表4 VC對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of VCon stability of yellow pigment

由表4可知，隨著VC濃度的增大和作用時(shí)間的延長(zhǎng)，色素溶液的吸光度減小，但變化不顯著，色素溶液在2%、5%和10%VC溶液中3.0 h后色素的保存率分別為99.4%、98.8%和93.7%。說(shuō)明玉米黃色素具有良好的耐還原性。因此在使用時(shí)，可以同低濃度的還原劑接觸。

2.6 氧化劑對(duì)玉米黃色素穩(wěn)定性的影響

以H2O2為氧化劑，配制不同濃度的H2O2水溶液加入到色素稀釋液中，每隔1.0小時(shí)測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見表5。

表5 氧化劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 5 Effect of oxidant on stability of yellow pigment

由表5可知，H2O2的加入對(duì)色素的穩(wěn)定性有很大的影響，3.0 h后色素的保存率分別為46.6%、33.7%和26.1%，變化顯著，且氧化劑濃度越大，色素的穩(wěn)定性越差，說(shuō)明該色素的耐氧化性很差，且隨氧化劑濃度的增大而耐氧化性降低。在各濃度H2O2的作用下，色素溶液顏色逐漸變淺，隨時(shí)間延長(zhǎng)顏色最終完全消失，因而在使用和保存該色素時(shí)應(yīng)盡量避免H2O2等化學(xué)氧化劑的混入。

2.7 糖對(duì)玉米黃色素的影響

取色素稀釋液分別加入等量不同濃度的蔗糖、葡萄糖、麥芽糖混合均勻，每隔1.0小時(shí)測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見表6。

表6 糖類對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 6 Effect of carbohydrates on stability of yellow pigment

由表6可知，加入蔗糖色素溶液吸光度變化比加入麥芽糖和葡萄糖的色素溶液吸光度變化大，但隨時(shí)間的延長(zhǎng)變化并未進(jìn)一步增大。3.0 h后色素的保存率分別為99.5%、98.9%和99.6%，說(shuō)明總體上加入三種糖色素溶液吸光度變化不顯著，說(shuō)明該色素對(duì)上述3種糖有一定的穩(wěn)定性。

2.8 金屬離子對(duì)玉米黃色素的影響

取色素稀釋液分別加入用 CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、NaCl、KCl、CaCl2、Al2（SO4）3配制不同濃度金屬離子 Cu2＋、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Na+、K+、Ca2+、Al3+的色素供試液中，濃度分別為 0.01%和0.05%。每隔1.0小時(shí)測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，同時(shí)做空白對(duì)照，結(jié)果見表7。

由表7可知，同空白對(duì)照相比較，大多數(shù)金屬離子在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)該色素基本無(wú)影響，但Fe3+和Al3+的加入對(duì)色素溶液影響較大，且Fe3+和Al3+濃度越大，對(duì)玉米黃色素穩(wěn)定性影響越大。因此，在使用和保存中應(yīng)避免與鐵制、鋁制容器以及含鐵、鋁離子的化學(xué)試劑的接觸。

表7 金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 7 Effect of metallic ions on stability of yellow pigment

2.9 防腐劑對(duì)玉米黃色素的影響

取色素稀釋液分別加入0.1%的苯甲酸鈉、山梨酸鉀溶液，同時(shí)設(shè)立對(duì)照，每隔1.0小時(shí)測(cè)吸光值，試驗(yàn)測(cè)定3次，對(duì)所得結(jié)果取平均值，結(jié)果見表8。

表8 防腐劑對(duì)色素穩(wěn)定性的影響Table 8 Effect of preservatives on stability of yellow pigment

由表8可知，與對(duì)照組相比，加入苯甲酸鈉和山梨酸鉀的色素溶液吸光度發(fā)生了非常明顯的改變。3 h后色素的保存率分別為85.1%和79.3%，其原因可能是苯甲酸鈉和山梨酸鉀加入后色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化從而導(dǎo)致該色素黃色的部分消失。因此，玉米黃色素使用時(shí)最好避免添加苯甲酸鈉和山梨酸鉀。

3 結(jié)論

1）玉米黃色素是一種功能性較強(qiáng)的食用色素，具有較強(qiáng)的生理活性，在食品行業(yè)中有廣泛的開發(fā)應(yīng)用前景。玉米黃色素的最大吸收波長(zhǎng)為448 nm。其具有一定的耐光、耐熱性，但日光直射和高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱對(duì)其穩(wěn)定性有不良的影響，因此，在保存和使用該色素時(shí)，應(yīng)盡量避免日光直射和長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱。

2）玉米黃色素在pH 1.0～14.0內(nèi)能夠穩(wěn)定存在，糖類、還原劑和金屬離子 Cu2+、Zn2+、Fe2+、Na+、K+、Ca2+對(duì)色素穩(wěn)定性影響不大，而苯甲酸鈉、山梨酸鉀、強(qiáng)氧化劑H2O2及金屬離子Fe3+、Al3+對(duì)色素穩(wěn)定性影響較大，因此在綜合開發(fā)和利用玉米黃色素產(chǎn)品時(shí)應(yīng)盡量避免這些干擾因素。

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