不同品种黑小麦色素稳定性

杨希娟，党斌，张国权

（1.青海省农林科学院，青海 西宁 810016；2.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

不同品种黑小麦色素稳定性

杨希娟1，2，党斌1，2，张国权2，*

（1.青海省农林科学院，青海 西宁 810016；2.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

以9个黑小麦品种的麸皮为原料，研究不同品种黑小麦天然色素的稳定性。结果表明：黑小麦色素色调在酸性和碱性范围内变化分别呈现一定的规律性，在酸性条件下比较稳定；黑小麦色素对光很敏感，在光照的条件下容易分解，产生褪色现象，避光条件下稳定性最好；高温对黑小麦色素的降解作用明显，在80℃以下有很好的热稳定性；黑小麦色素对H2O2比较稳定，对VC的稳定性较差；锌、锰、钙离子对黑小麦色素有一定的增色作用，铜、镁、铁离子对黑小麦色素有明显的降解作用。

黑小麦；色素；稳定性

天然植物色素是一类存在于植物的花、果、皮、茎、叶中的色素，具有安全性高，兼有一定的营养和药理作用，能更好地模仿天然物的颜色，着色的色调比较自然等优点，可作为重要的食品添加剂，广泛应用于饮料、糖果、糕点、酒类等食品的着色[1-3]。但天然色素受外界因素影响较大，容易变色、褪色，从而使天然色素的实际应用受到限制[4]。因此寻求和开发天然色素资源并研究天然色素的稳定性已成为日益关注的课题。

黑小麦是指含有天然黑色素，籽粒颜色呈蓝色、紫色、深褐色或接近于黑色的小麦，它不仅具有普通小麦的一般特征，还具有独特的营养和保健功能[5]。现在黑小麦（蓝粒、紫粒）主要作为标记性状在小麦遗传育种研究中已被广泛应用，但在食品、医药等方面的应用很少[1，6]。黑小麦麸皮中具有丰富的天然黑色素，是良好的天然色素资源，可开发为保健食品或食品添加剂，因此研究黑小麦色素在加工、包装及储藏中的稳定性对其开发利用具有很大的现实意义。目前对天然色素稳定性的研究已见不少报道[7-9]，而关于黑小麦色素稳定性研究的报道极少。本文选用目前国内推广的9个黑小麦品种的麸皮为原料，对其黑色素的稳定性进行了研究，为开发利用黑小麦天然色素提供理论参考，对提高黑小麦的综合利用及推广有重要的意义。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 试验原料

黑小麦品种主要有漯珍1号、河东乌麦、小偃乌麦、商洛乌麦、ZL97（6）、黑大粒、贞选1号、黑小麦76、黑小麦：均由西北农林科技大学农作一站提供。

1.1.2 主要仪器与试剂

UV1900型紫外分光光度计：日本岛津公司；RE－52A型旋转蒸发仪、SHZ－Ⅲ型循环水真空泵：上海亚荣生化仪器厂；CD1型实验磨粉机：法国肖邦科技公司。

柠檬酸、磷酸二氢钠、H2O2、VC、盐酸、甲醇、FeCl3、CaCl2、CuSO4、MgSO4·7H2O、MnCl2、ZnSO4均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 原料处理

黑小麦收获后精选1000 g，以14%湿基加水润麦，CD1型肖邦实验磨进行“一皮二心”磨粉，收集麸皮过40目筛备用。

1.2.2 黑小麦色素提取

参照孙群的方法[6]。准确称取10 g不同品种黑小麦麸皮，在料液比为1∶25（g/mL），提取时间90 min，提取温度为40℃，盐酸甲醇溶液浓度为1%的条件下浸提，提取液抽滤，滤液经真空浓缩备用。

1.2.3 不同因素对黑小麦色素稳定性的影响

1.2.3.1 pH对黑小麦色素的影响

取浓缩的色素提取液1 mL，用柠檬酸和磷酸二氢钠的系列缓冲液，配成不同的pH（1、3、5、7、8）的色素溶液，定容至25mL，静置30min，以相应的pH缓冲溶液为参比液，测定其在535nm下的OD值，重复2次，取平均值。

1.2.3.2 光照对黑小麦色素的影响

取浓缩的色素提取液1mL，用蒸馏水定容至25mL，取10 mL于15 mL试管中，分别置于自然光、日光灯、避光的条件下每隔2天测定其在535 nm下的OD值，重复2次，取平均值，连续测定14 d。

1.2.3.3 温度对黑小麦色素的影响

取浓缩的色素提取液1mL，用蒸馏水定容至25mL，并将pH调为2，分别在40、60、80、100℃的条件下，每隔30 min测定其OD值，重复2次，取平均值，连续测定120 min。

1.2.3.4 氧化剂对黑小麦色素的影响

取浓缩的色素提取液1 mL，用3%的双氧水定容至25 mL，以双氧水作参比液，每隔10 min测定其在535 nm OD值，重复2次，取平均值，连续测定70 min。

1.2.3.5 还原剂对黑小麦色素的影响

分别配制浓度为0、0.05%、0.1%、0.25%、0.5%、1%的VC溶液，取浓缩的色素提取液1 mL，用相应不同浓度的VC溶液定容至25 mL，以相应浓度的VC溶液作参比液，测定其在535 nm处的OD值，重复2次，取平均值。

1.2.3.6 金属离子对黑小麦色素的影响

配制浓度为0.1%的Fe3+、Ca2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Mg2+的溶液，调pH为3.0，取浓缩的色素提取液1 mL定容至25 mL。室温条件下放置12 d，以不含上述金属离子的pH色素溶液作参比液，每2天定时测定其在535 nm处OD值，重复2次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 pH对不同品种黑小麦色素稳定性的影响

pH对不同品种黑小麦色素稳定性的影响，见图1。

目测pH1～8的色素溶液的颜色变化可知，随着pH升高，黑小麦色素溶液的颜色由红色向浅红色、浅黄色、黄绿色转变，并且伴随有沉淀产生，这与孙群的报道一致[6]。pH越低，色素溶液的颜色越鲜艳，这种变化与花青苷的变化相一致，这是由于pH的增加导致花色素的结构和组成发生变化的结果[10-11]。其中漯珍1号麸皮色素稳定性受pH的影响最明显（见图1），其次是黑小麦76，其余黑小麦品种的麸皮色素在酸性pH下比较稳定，在碱性pH条件下变化较为明显。可见黑色素在酸性环境下性质比较稳定，不易分解，因此黑小麦麸皮色素在实际应用时最好保持在适当的酸性环境。

2.2 光照对黑小麦色素稳定性的影响

光照对黑小麦色素稳定性的影响，见图2～图4。

从图2～图4可以看出，黑小麦色素对光很敏感，在光照的条件下容易分解，色素溶液的OD值急剧降低，产生褪色现象。在自然光条件下，不同品种的差异较大，其中漯珍1号、河东乌麦、黑大粒、贞选1号和黑小麦76色素的降解最为明显；5 d后参试品种的黑小麦色素OD值基本趋于稳定；在日光灯条件下，参试品种的色素溶液OD值变化很复杂，没有明显的规律性，总体呈下降趋势；在避光条件下，3 d后参试品种的色素溶液的OD值趋于稳定。可见黑小麦麸皮色素在避光条件下稳定性最好，自然光下次之，日光灯条件下稳定性较差。

2.3 温度对黑小麦色素稳定性的影响

温度对黑小麦色素稳定性的影响，见图5～图8。

由图5～图8可知，在40℃条件下，随着时间的延长，不同品种的黑小麦色素OD值均无明显变化，基本趋于稳定；60℃和80℃条件下，随着加热时间的延长，黑小麦色素的OD值有不同程度的下降，变化幅度很小；在100℃条件下，不同品种黑小麦色素的OD值随着时间的延长均呈现明显的下降趋势。由此可知，黑小麦色素在小于80℃条件下热稳定性相对较好，当温度大于80℃时，对色素有明显的破坏作用。一般高温对色素降解具有较强的作用，这可能是花色苷类色素的母体结构受热生成无色的查尔酮式结构的缘故[11-12]，图中OD值的波动可能是色素浓缩液中的其他醇溶成分造成的影响。

2.4 氧化还原剂对黑小麦色素稳定性的影响

氧化还原剂对黑小麦色素稳定性的影响，见图9、图10。

图9结果表明，随着时间的延长黑小麦色素的OD值基本趋于稳定，说明黑小麦色素对氧化剂比较稳定。由于天然色素是生物有机物质，结构稳定，在较短时间内反应不明显，颜色也不发生持续性的变化。在VC浓度较低时，黑小麦色素的OD值急剧下降，当VC浓度大于0.05%时，黑小麦色素溶液的吸光度变化逐渐趋于平缓，几乎呈平行的直线（见图10），表明还原剂VC的浓度大小对黑小麦色素的稳定性影响较大。可见在加工黑小麦为原料的食品时，应注意VC的添加量，避免VC的加入影响产品的色泽。

2.5 金属离子对黑小麦色素稳定性的影响

金属离子对黑小麦色素稳定性的影响，见图11～图16。

由图11～图16可知，铜、镁、锌、钙、锰、铁等金属离子均对黑小麦色素的稳定性有不同程度的影响。其中，锌、锰、钙等离子随着时间的延长使黑小麦色素溶液的OD值呈先增加后降低的趋势，在5 d后黑小麦色素的OD值逐渐趋于稳定，这可能是这些金属离子与黑小麦色素中的某个基团结合后，可使色素的某结构更加稳定，并且具有相当大的增色效果。这与赵吉寿等的研究结果一致[7，13-14]；铜、镁离子随着时间的延长，色素溶液的OD值明显降低，但在5 d后色素溶液的OD值也逐渐趋于稳定，不再变化；铁离子对黑小麦色素的影响呈现无规则的变化，这主要是因为加入金属铁离子后色素溶液中有沉淀产生所致。因此，在黑小麦食品加工、包装及储存过程中应避免与铁、铜、镁等容器接触。

3 结论与讨论

黑色粮油食品资源种类繁多，品种各异，营养成分和生理活性物质不尽相同。黑小麦由于含有天然黑色素，其色泽均呈乌黑或深紫、深褐色，有的一黑到底，表里如一，有人将其称为第4代食品，是一种具有极大开发价值的黑色食品的新资源[1-3]。黑小麦麸皮中含有丰富的天然黑色素，属花色苷类，对人类安全无毒，对食品饮料有较强的着色性及稳定性，而且具有多种保健功能，可直接用于食品、医药、化妆品等行业，是一种极具开发前景的食用天然色素资源。

本研究结果表明，黑小麦色素色度变化在酸性和碱性范围内呈现一定的规律性，酸性条件下比较稳定；黑小麦色素对光很敏感，在光照的条件下容易分解，产生褪色现象，避光条件下稳定性最好，自然光下次之，日光灯下最不稳定；高温对黑小麦色素的降解作用明显，黑小麦色素在80℃以下的热稳定性相对较好；黑小麦色素对H2O2比较稳定，但受VC浓度大小的影响较大；铜、镁、锌、钙、锰、铁等金属离子都对黑小麦色素的稳定性有不同程度的影响。其中锌、锰、钙离子对黑小麦色素有一定的增色作用，铜、镁、铁离子对黑小麦色素有明显的降解作用。因此，黑小麦色素在提取及应用时，应保持在低温、酸性的环境，避免光照，同时在贮存时禁忌与铁、铜、镁等容器接触。

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Study on the Stability of Different Black Kernel Wheat Varieties Pigment

YANG Xi-juan1，2，DANG Bin1，2，ZHANG Guo-quan2，*
（1.QingHai Academy of Agriculture and Forestry，Xining 810016，Qinghai，China；2.College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100，Shaanxi，China）

Take 9 black kernel wheat varieties bran as a raw material，and stability of different black kernel wheat varieties pigment from the materials were studied.The results indicate that the tone of the melanins displays certain regular change under acidic or alkaline conditions respectively，it keeps stable in acid conditions，it was sensitive to light，easy to decompose and fade under light condition，has the best stability under dark condition，the melanins have good thermal endurance at temperatures below 80℃，it is quite stable to H2O2and unstable to VC，Zn2＋，Mn2＋，Ca2＋had fortification effects on the tone of black kernel wheat varieties pigment，and Cu2＋，Mg2＋，Fe3＋had significantly degradation.

black kernel wheat；pigment；stability

杨希娟（1980—），女（汉），助研，硕士，研究方向：农产品精深加工。

*通信作者：张国权（1968—），男，教授，博士，主要从事粮食工程与淀粉技术方面研究。

2011-04-12