红米红色素 2.docx

红米红色素的提取及稳定性的研究摘要：实验确定了黑米色素提取溶剂、溶剂浸泡黑米时间、黑米的用量、提取温度和提取时间结果表明; 将黑米碾碎过100 目筛子后，用300ml 的95 % 乙醇浸泡1d，在45、0.08Mp 的条件下用旋转蒸发仪减压蒸馏，之后用石油醚进行蒸馏得到黑米紫素色。同时HPLC对色素纯化。关键词: 黑米紫色素; 提取 The Research on the Extraction and StabilityOf “Red Rice Red Pigment”Abstract: In this paper, we mainly determine the better extraction solvent for extracting the black rice pigment, time of solvent soaking black rice, black rice consumption, extraction temperature and extraction time. The results show that the black rice crushed after 100 mesh sieve, with 300ml of 95% ethanol for 1d, at 45 , under conditions 0.08Mp a rotary evaporator under reduced pressure distillation, followed by distillation of petroleum ether to obtain a dark purple plain rice. Simultaneously with the HPLC purified pigment, red pigment is determined using red rice extract absorbance at around 2.0, a flow rate of 2 BV / column adsorbed on h. Using a concentration of 70% ethanol, flow rate of 1 BV / h for elution. After purification by macro porous resin adsorption, the pigment of red rice is getting a better purification and enrichment and pigment color value reached 261.1.Key words: Purple pigment of black rice; extract目录1 引言11.1 实验背景及研究意义11.2 国内外研究现状11.3 黑米的介绍21.3.1 历史考证21.3.2生长环境21.3.3特征及特性21.3.4经济价值31.4常见色素介绍41.4.1葡萄皮红色素41.4.2山楂花色素41.4.3红米红色素41.5红米红色素粗提取原理及作用41.6红米红色素分离原理52.1 仪器52.2 试剂53 实验部分53.1标准曲线的制作53.2实验材料63.3提取方法63.4最佳提取条件的选择64 结果与分析7参考文献121 引言1.1 实验背景及研究意义 化学合成的食用色素1因其化学性质稳定，着色力强、色泽鲜艳、价格低廉在食品工业中得到广泛应用，但近些年来人们发现合成色素中某些品种具有慢性毒性，甚至有致癌性，这种潜在的危害性促使人们寻找新的色素资源。 天然色素来源于生物体，安全性高，着色时色调柔和，接近天然色，以其对人的安全性及营养和药理作用，在食品、日化、医药行业越来越受到人们的青睐。各国都致力于植物天然色素的研究与开发。在我国，在食品、日化、医药行业的开发虽然有所发展，但远远不能满足日益发展的食品和化妆品工业的需要。在我国 天然、健康、多功能 已经是食品添加剂的发展方向，目前，几十种天然色素已经允许在食品加工制造中使用。既天然又兼具有生理功能的天然色素必将是今后优先快速发展的食品添加剂之一。 红米红色素是一种纯天然着色剂，深红色粉末、糊状、或液体，略有特殊香米气味，其呈色随PH值而变化，酸性溶液1%柠檬酸溶液呈紫红色或红色，在PH 值3以下呈鲜明紫红色，碱性溶液不稳定呈绿色，中性溶液呈紫或紫蓝色。红米红色素具有色泽鲜艳、着色力强且安全性高等性能特点，主要应用于食品、医药、化妆品等行业，是方便面、酱菜、水产品、肉类、糕点、色拉、奶油、糖果、饮料最理想、最安全的食品添加剂。因此，红米红色素在市场竞争中具有较强的竞争力。 然而，红米红色素存在稳定性较差，对光、热、酶菌等较敏感的缺点，为保持其天然性与稳定性，本研究主要对使用溶剂萃取法从黑米色素中提取红、紫色素的条件进行研究，并对所提取的色素的稳定性的影响因素进行研究，从而对进一步开发黑米的使用价值，有效保持天然黑米色素的稳定性提供一定的理论依据,同时满足市场和消费者对红米红色素这一天然色素的需求。1.2 国内外研究现状 黑米（紫米）是我国古老的一种名贵稻种，分布于贵州、广西、云南、四川等省区，在中、高海拔地方种植，按分布地域大小，种植面积多少，云南居首。黑米米质佳，颖壳和米皮中有水溶性花青素，壳颖呈紫褐色，米粒呈紫黑色，糙米浸水后为紫红色，水也染成紫红色，煮成饭后则为紫黑色，由于营养丰富，味芳香，具有滋补作用，为山区妇女的惯用食品，山区少数民族历来有饮用黑米甜酒的嗜好，把黑米酿成黑糯米甜酒，又因，常用于中药配方，故有“补血米”、“长寿米”、“药米”之美称。 随着人们对黑米认识的不断深入，黑米逐渐的被食用、开发。近些年来，从黑米中提取红米红色素，用于织品纺织方面的研究已有一些报道2，但对其提取条件及稳定性方面研究较少。本文主要利用溶剂萃取法从黑米中提取中红米红色素，并确定提取的最佳条件，同时，采用紫外-可见法测定红米红色素溶液的光谱曲线，研究了PH、温度、溶剂用量等因素对红米红色素稳定性的影响。1.3 黑米的介绍1.3.1 历史考证 最早齐民要术提到“色黑，晚熟，耐水与寒”即为黑糯3，距离现今有1500余年的栽培历史。根据宋代方志，宝佑琴川志记载，将黑糯称为乌口稻。淳祐玉峰志中将其称为乌粒稻，色乌而香。李时珍在本草纲目中讲到，黑米有滋阴补肾、健脾暖肝及明目活血的作用。所以，印证了黑米是一种极为古老的水稻品种，经过人工栽培驯化后的野生稻突变类型选育成的的一个种。根据现代科技测定，黑米脂酶同功酶带与野生酶带有很多相似性。根据收集到的黑米品种，总共整理归纳为29个品种，只云南省就收集黑米19份之多，无论哪个品种都大同小异。1.3.2生长环境 根据调查，籼型黑米分布在200到800海拔地带，粳型黑米分布在1000米以上地带，大部分都在中高海拔地带，其生长发育最适宜温度为26至32，温度在35以上，生长发育会受到阻碍，生长极为缓慢，在16至22能正常生长。最适宜湿度40到60，但种植土壤并不需太讲究，种植在山边，山谷，烂田，沙石冈田，PH36微酸性及酸性土壤均可以生长。适应冷凉稍微干燥的气候环境，对光照时间长短反应极为敏感，属于典型的日照晚季水稻类型，具有耐干旱，耐寒，耐酸性等特点。1.3.3特征及特性 黑米的普通表现为高秆、叶长、穗长，每穗粒数较少，产量不高，生育期较长，为晚季迟熟品种。黑米的形态特征因不同品种而不同，共同特征为植株高大，株型松散，叶片阔长下垂，叶片淡绿、叶缘淡紫色，有芒或无芒。如粳型黑米株高145到155厘米，叶色淡绿，个别种叶缘淡紫色，穗型较长，着粒比籼型黑米密些，谷粒短圆，长芒、短芒或无芒，千粒重24.2到26.3克。1.3.4经济价值 可以用来酿酒或煮黄汤粥，是身体虚弱病人或产妇的滋补品；可以与其他药物搭配质量营养性不良水肿；可以用于与其他药物搭配治疗贫血虚弱病症患者，有很好的滋补疗效；可用于与其他药物搭配治疗肝炎病症4；可用于与其他药物搭配治疗维生素B1缺乏引起的脚气病；稻根用水煮可用于治疗哮喘盗汗，咳嗽病症；禾杆垫睡可用于治疗风湿病症，舒筋活血；稻草煮水可用于治疗斑疹过敏性皮肤炎症，故其营养价值极高，具备很好的经济价值。1.4常见色素介绍1.4.1葡萄皮红色素 葡萄皮中提取的天然实用色素6，主要成分包括花青素、黄酮等组成。产品为暗紫色粉末，易溶于水及乙醇水溶液，不溶于油脂、无水乙醇。其色调及稳定性受PH影响：酸性时呈稳定的红色或紫红色；中性时呈蓝色；碱性时呈不稳定的绿色1.4.2山楂花色素 以山楂果实为原料,利用现代的生物技术提取而成的天然着色剂,主要成分为矢菊色素-3-半乳糖苷（含量为80.4%）、矢车菊色素的双糖或三糖苷（含量为19.6%）等花色苷类化合物。深红色粉末。该产品广泛应用于药品、保健品,食品领域的产品着色1.4.3红米红色素 红米红色素又称黑米色素、黑米红色素，是以红米和黑米的米皮为原料，利用现代生物技术提取的天然色素，主要成分为矢车菊素-3-葡萄糖苷，属于类黄酮花色素苷类化合物，红米红色素为深红色粉末，易溶于水和乙醇，着色能力强，主要用于食品工业的着色。 1.5红米红色素粗提取原理及作用利用溶剂萃取法7 ，将黑米60烘干至恒重，回流浸提、浓缩、离心，取上清夜脱色再浓缩、离心，转移到容量瓶定容测量其吸光度。红米红色素以黑米米皮为原料，运用现代技术提取，属于花苷类化合物，主要成分为矢车菊素-3-葡萄糖苷，结构如下： 红米红色素为深红色粉末，易溶于水和乙醇，主要用于食品工业着色，红米红色素也有多种生理功能，如抑癌，抗氧化8，抗过敏，降血脂12，预防动脉硬化等功效。本文旨在研究PH、温度、溶剂用量等因素对红米红色素稳定性的影响，为其在医药和视频领域的广泛应用提供理论依据。1.6红米红色素分离原理采用高效液相色谱（HPLC）反向色谱法对硅胶色谱柱分离的样品进行优化，实现对红米红色素的精提取和分离，以避免含有的杂质对红米红色素的研究产生干扰。高效液相色谱分离原理是根据溶于流动相的各组分经过固定相时，与固定相发生吸附作用大小、强弱不同，在固定相中滞留时间不同，从而先后从固定相中流出，按照分离机制不同分为液固吸附色谱法、液液分配色谱法、离子交换色谱法、离子对色谱法和分子排阻色谱法，其中液液色谱法按固定相和流动相极性不同可分为正相色谱法（NPC）和反相色谱法(RPC),本文采用反相色谱法，即固定相采用非极性如碳的同系物C8等，流动相为极性如甲醇与水互溶的有机溶剂等。2 仪器与试剂2.1 仪器TU-1810紫外分光光度计(北京普析通用用仪器有限责任公司)、N-1100旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限公司)、TGL-16C高速台式离心机（上海安亭科学仪器厂）、CP214电子天平(上海奥豪斯仪器有限公司)、XA-1固体样品粉碎机（江苏金坛市亿通电子有限公司）2.2 试剂95 % 乙醇、0.1 mol/l盐酸、红米红色素（食品级）、丙酮、氯仿、乙醚、苯、石油醚、柠檬酸、酒石酸、冰醋酸、氨水、氯化铵、醋酸铵、草酸、抗坏血酸、ZnSO4、FeSO4、MgSO4、CaCl2、AlCl3(以上试剂均为分析纯)、蒸馏水、双重蒸馏水3 实验部分3.1标准曲线的制作准确称取经60干燥至恒重的红米红色素标准液100mg，用95%乙醇溶液溶解，定容至100ml。分别吸取该溶液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0定容至100ml，用紫外分光光度计在280nm下测其吸光度，作出标准曲线，根据不同浓度下吸光度值经过最小二乘法作线性回归，得回归线方程。3.2实验材料 将黑米在60烘干至恒重,粉碎成粉末,过100目筛,然后70烘干至恒重, 取出后置于真空干燥器中备用。3.3提取方法 分别取5 份40.00g 过筛的黑稻米，分别加入300ml 的95 % 乙醇、0.1mol/l 盐酸，回流提取9，盐酸和95% 的乙醇配置而成体积比为15 /85，丙酮、氯仿作溶剂，用1000ml 大烧杯浸泡1d，用旋转蒸发器进行减压蒸馏1h， 用吸量管吸取溶液，放于100ml容量瓶中用0.1mol/l HCl定溶，测量其吸光度值。3.4最佳提取条件的选择 3.4.1黑米用量选择 在提取温度为45，提取时间1h，采用体积分数为95%的乙醇溶液，黑米用量分别为10.00g、20.00g、30.00g、40.00g，研究不同黑米用量对红米红色素提取的影响。3.4.2黑米紫色素浸提溶剂的影响 在提取温度为45，提取时间1h，采用体积分数为95%乙醇浸泡后紫色素溶液、95%乙醇加酸浸泡紫色素溶液、丙酮浸泡后紫色素溶液，黑米用量为40.00g，研究不同黑米紫色素浸提溶剂对红米红色素提取的影响。3.4.2黑米紫色素浸提时间及温度选择 在提取温度为30，提取时间2.5h；提取温度为45，提取时间1h；提取温度为60，提取时间0.5h的各自条件，采用体积分数为95%乙醇，黑米用量为40.00g，研究不同黑米紫色素浸提时间及温度对红米红色素提取的影响。3.5稳定性实验3.5.1 PH稳定性10 取2g/L提取的红米红色素3ml，用不同PH（2-10）的缓冲溶液稀释至100ml，常温放置60min，观察颜色变化，测定吸光度画出光谱曲线。3.5.2 耐热稳定性 取2g/L提取的红米红色素3ml，用PH为3.6的缓冲溶液稀释至100ml，分别在50-98下保温放置90min,快速冷却到40以下，测定吸光度，画出光谱曲线。3.5.3 光照稳定性 取2g/L提取的红米红色素7.5ml，用PH为3.6的缓冲溶液稀释至250ml，取50ml置于培养皿中，在紫外灯下光照112h，测定吸光度，画出谱线曲线。3.5.4 金属离子稳定性 取2g/L提取的红米红色素3ml，2g/L金属离子溶液2mL，用缓冲溶液稀释至100ml，60放置60min，冷却后，观察现象，看是否有沉淀生成，取上清液测定吸光度画出光谱曲线。4 结果与分析4.1黑米的用量选择表1 不同黑米用量提取结果Tab 1 Difference quality of black rice causing different result黑米用量(g)现象10基本没有出现黑米色素20基本没有出现黑米色素30出现了少量黑米色素40出现适中的黑米色素50过量的黑米色素 如表1，实验结果表明，取黑米40g 时完成实验时，出现始终的黑米色素，取样量合适。4.2黑米紫色素浸提溶剂的影响表2 使用不同浸提液的黑米紫色素吸光度和波长Tab.2 Absorption wave and absorbance ofpurple pigments by different extraction solution不同溶剂Amax(nm)95%乙醇浸泡后紫色素溶液0.95951895%乙醇加酸浸泡紫色素溶液0.621521丙酮浸泡后紫色素溶液0.219517 数据及实验现象表明，95% 乙醇浸提后为紫色，且吸光度最大，95% 乙醇加0.1mo l /L HCl 溶液浸提，色素为葡萄红色，而丙酮提取液，色素虽为紫色，但吸光度很小,溶剂量合适。4.3 紫色素浸提时间及温度选择表3 减压蒸馏的温度和时间Tab.3 Suitable temperature and time of revolving evaporation of black rice水浴温度时间沸腾现象302.5h无451h无600.5h有，较剧烈 pH 实验结果表明，浸泡1d 的色素溶液，选择45，减压蒸馏1h，所得色素溶液产品最多，提取温度和时间合适。4.4 pH稳定性 由图1可知，随pH增大，吸光度逐渐减小，吸收向长波方向移动，红米红色素的颜色由酒红到紫最后为棕色，可见红米红色素的颜色与介质pH有关，在酸性条件下，红米红色素带着正电荷，颜色稳定，随着pH增大，红米红色素结构发生变化，在pH为2到4时较稳定。4.5 耐热稳定性 由图2可知，红米红色素吸光度随温度升高逐渐减小，温度越高，下降幅度越大，但最大吸收波长无明显变化，98红米红色素最大吸收波长向短波方向移动，可推知高温热处，红米红色素发生分解，因此，红米红色素不耐热，避免在高温下使用。4.6耐光稳定性 由图3可知，红米红色素在光照下降解十分显著，光照时间越长，降解越严重，耐光稳定性较差，影响染色织物的耐光色牢度。4.7金属离子稳定性 如图4可知，Mg2+,Al3+,Zn2+对红米红色素的光谱波形影响并不大，色素溶液的颜色也并未改变，且无沉淀产生，所以这些金属离子与色素不容易发生配位作用或使生成配合物可溶于水。而Fe3+,Fe2+产生了沉淀，Fe3+与色素的作用很明显，生成的配合物不易溶于水，上层清液的吸光度下降较大。这一结果的产生有利于染色时媒染剂的选择以及推测媒染后的织物的颜色的变化。表4 金属离子对红米红色素的影响Tab.4The influence of metal ions on red rice red pigment 金属离子max(nm)A是否产生沉淀不加5160.366无Zn2+5160.394无Mg2+5160.398无Fe3+无0.183较多Fe2+5170.384少量Al3+5170.398无 如表4所示：除了Fe3+,其他几种金属离子对于红米红色素的色泽的影响并不大，但是Fe3+Fe2+产生了沉淀，是金属离子与红米红色素发生配合作用的结果。5 结论（1）对红米红色素最佳提取条件的选择 根据实验结果表明，选取不同黑米量完成实验时，取40g时出现始终的黑米色素，取样量合适；黑米色素在不同浸提溶剂中提取颜色是有差异的,本实验采用95 %乙醇浸泡1d 后浸提所得色素溶液为紫色，而用乙醇加盐酸溶液浸提，所得色素为红紫色，所以选用95 %乙醇作为浸提的溶剂；pH 实验结果表明，浸泡1d 的色素溶液，选择45，减压蒸馏1h，所得色素溶液产品最多，提取温度和时间合适。（2）对红米红色素稳定性条件的研究 根据实验结果表明，红米红色素的颜色主要取决于介质的PH，在PH为2到4时为较稳定的酒红色，随着pH增大，颜色由酒红色逐渐变为紫色，最后变为棕色；红米红色素的耐热稳定性不佳，当