黑米色素稳定性研究

曾惠琴，张艳明，金辉

（1.徐州工业职业技术学院，江苏徐州221140；2.邳州市环保局，江苏邳州221300）

黑米色素稳定性研究

曾惠琴1，张艳明1，金辉2

（1.徐州工业职业技术学院，江苏徐州221140；2.邳州市环保局，江苏邳州221300）

通过对可能影响黑米色素稳定性的因素进行研究，结果表明，在酸性环境，温度40℃以下，Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+环境，还原剂，低浓度防腐剂，室内自然光或避光环境下，黑米色素表现良好的稳定性；而碱性环境，相对长时间高温，Fe3+环境，氧化剂，高浓度防腐剂，阳光或紫外线直射等均不利于黑米色素的稳定。

黑米；天然色素；稳定性

黑米为米中珍品，素有“贡米”、“药米”、“长寿米”之美誉，具有特殊的营养价值及药用成分，其氨基酸、黄酮、铁、锌含量很高，能够发挥滋阴补肾、健脾暖肝、明目活血、降压强心等作用，其保健功效也越来越受到人们的关注[1]。

黑米中除含有丰富的蛋白质、氨基酸、植物油脂、纤维素、维生素、人体必需的微量元素等，还含有丰富的生物活性物质如黄酮类、花青素、生物碱、强心苷、β-胡萝卜素等物质。黑米中含有的黑米色素为花青苷类色素，属于植物多酚类化合物，具有降低冠心病发病率，改善视敏度，抗氧化和抗癌的活性[2]。黑米表皮富含黑色素，利用黑米开发安全的天然黑米色素，对食品、医药和化妆品行业都具有重要的意义。

而天然色素的最大问题是其不稳定性，容易变色和褪色。目前对天然色素稳定性的研究已有不少报道[3-10]，而关于黑米色素稳定性的研究报道不多，对黑米色素的开发与应用报道更是极少。因此，对可能影响黑米色素稳定性的因素进行探讨，为黑米色素的进一步研究及产品开发提供一定的技术参考。

1 材料、仪器与方法

1.1 材料

黑米：购自江苏徐州。

无水乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、过氧化氢、VC、苯甲酸钠、山梨酸钾、无水氯化钙、氯化锌、三氯化铁、氯化钠、氯化亚铁、氢氧化钠、盐酸等均为分析纯。

1.2 仪器

SHZ-III型循环真空泵、SHZ-Ⅲ型抽滤机、RE-52旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；HH-4型数显恒温水浴锅、80-1离心机：江苏金坛荣华仪器制造有限公司；UV-7504紫外可见分光光度计：上海欣茂仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑米色素提取工艺

前期试验确定，以水为提取剂，提取基本工艺为：黑米→浸提→抽滤→离心→上清液浓缩。吸光度测定波长为520 nm。

1.3.2 黑米色素稳定性试验

分别试验研究pH、温度、氧化剂、还原剂、防腐剂、金属离子、光照[3]、时间等因素对黑米色素稳定性的影响。

2 结果与讨论

2.1 pH对黑米色素稳定性的影响

取等量黑米色素溶液，用稀盐酸和稀氢氧化钠调整pH，使pH分别为4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，同一环境下放置相同时间1 h，520 nm波长处测定吸光度值。结果如图1所示。

图1 pH对黑米色素稳定性的影响Fig.1 Effect of pH on the stability of pigments from black rice

由图1可以看到，黑米色素在pH4.0、5.0、6.0及原液（pH6.5）等酸性条件下较稳定，在碱性条件下稳定性发生明显变差，颜色也由暗紫红色逐渐变为蓝黑色。由此可见，黑米色素更适宜添加到偏酸性的产品中。

2.2 温度对黑米色素稳定性的影响

取等量黑米色素溶液，分别放置于0、20、40、60、80、100℃水浴中，定时测定吸光度值。结果如表1所示。

表1 温度对黑米色素稳定性的影响Table 1 Effect of temperature on the stability of pigments from black rice

由表1可以看出，随着温度增高，黑米色素溶液颜色稍变浅，吸光度有所下降，但变化不大，可见黑米色素对热稳定性良好，可以满足食品等行业生产对着色剂的温度要求。表中数据还可以看出，如考虑对黑米色素进行保存，温度应控制40℃以下，最好是干燥后冷藏。

2.3 氧化剂对黑米色素稳定性的影响

取一定量黑米色素溶液，加入适量H2O2稀溶液，每隔10 min取样测定吸光度值，结果如图2所示。

从图2可以看出，氧化剂加入初期，黑米色素吸光度值显著下降，说明氧化剂的存在不利于黑米色素的稳定和保存。一定时间后吸光度值下降趋势变缓，变缓主要原因是氧化剂与色素物质反应趋于平衡。

图2 氧化剂对黑米色素稳定性的影响Fig.2 Effect of oxidant on the stability of pigments from black rice

2.4 还原剂对黑米色素稳定性的影响

取等量黑米色素溶液4份，分别加入等量不同浓度（质量分数分别为0.05%、0.1%、0.5%、1%）VC溶液，混匀，在相同环境下放置相同时间24 h后测定吸光度值，结果如图3所示。

图3 还原剂对黑米色素稳定性的影响Fig.3 Effect of reducing agent on the stability of pigments from black rice

从图3可以看出，加入不同浓度的还原剂VC溶液一定时间后，黑米色素溶液的吸光度值差别不大，说明VC对黑米色素的稳定性几乎无影响，这一特性将有利于黑米色素在产品开发中应用，尤其是VC应用较广泛的食品生产加工行业。

2.5 防腐剂对黑米色素稳定性的影响

取等量黑米色素溶液，加入不同浓度（质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）防腐剂苯甲酸钠及山梨酸钾，1h后测定溶液吸光度值，结果如图4及图5所示。

图4 防腐剂苯甲酸钠对黑米色素稳定性的影响Fig.4 Effect of sodium benzoate on the stability of pigments from black rice

图5 防腐剂山梨酸钾对黑米色素稳定性的影响Fig.5 Effect of Potassium Sorbate on the stability of pigments from black rice

由图4和图5可以看出，随着防腐剂苯甲酸钠和山梨酸钾浓度的增大，黑米色素溶液的吸光度值也逐渐增大，但是高浓度防腐剂时黑米色素溶液颜色由原来的紫黑色变为粉黑色，色泽变化较大，失去黑米色素作为天然色素的应用价值，因此，在使用防腐剂时，应选择低浓度，以确保黑米色素的稳定性。

2.6 金属离子对黑米色素稳定性的影响

取等量黑米色素溶液，分别加入等量等浓度（0.05 mol/L）的氯化钙、氯化锌、三氯化铁、氯化钠、氯化镁溶液，混匀，相同环境下放置相同时间后测定吸光度，结果如图6所示。

图6 金属离子对黑米色素稳定性的影响Fig.6 Effect of metallic ion on the stability of pigments from black rice

从图6可以看到，加入金属离子Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+后，黑米色素溶液的吸光度略有增减，观察颜色基本保持原液的紫红色，说明此类金属对黑米色素有一定的固色和增色作用；而加入Fe3+后，吸光度值明显增加，但是溶液颜色由原来的紫红色变为红黑色，说明Fe3+不利于黑米色素的稳定，生产加工和贮存过程中应避免两者接触。

2.7 光照对黑米色素稳定性的影响

取等量黑米色素溶液4份，分别在室内、避光、阳光、紫外线4种不同环境下放置，在不同时间点测定吸光度，结果如图7所示。

从图7可以看出，黑米色素溶液在避光和室内自然光条件下贮藏，与日光直射和紫外线照射情况相比，吸光度值始终保持较高水平，并在12 h后表现出较稳定状态，而紫外线照射的样品，其吸光度值变化较大较快。因此，对于用黑米色素开发的产品，应避光保存为佳。

图7 光照对黑米色素稳定性的影响Fig.7 Effect of light conditions on the stability of pigments from black rice

2.8 时间对黑米色素稳定性的影响

取一定量的黑米色素溶液，在室内放置不同时间后测定吸光度值，结果如图8所示。

图8 时间对黑米色素稳定性的影响Fig.8 Effect of time on the stability of pigments from black rice

由图8可以看到，黑米色素溶液在室内自然光放置时，其吸光度值随着时间变化不明显，说明时间对黑米色素稳定性影响不大，以黑米色素为着色剂的产品，其贮藏期间的色泽稳定性良好。

3 结论

本课题经过前期的工艺优化试验，确定以水为黑米色素提取溶剂，对黑米原料本身无理化性破坏，在不影响黑米二次销售和加工的前提下，提高黑米资源利用率，增加其附加值。

黑米色素有着天然色素所特有的不稳定性，但是通过上述对黑米色素稳定性因素包括pH、温度、氧化剂、还原剂、防腐剂、金属盐类及光照条件等的试验，发现黑米色素在适宜的贮藏和加工环境中能保持较稳定的状态，使其符合糖果、饮料、肉制品等食品的着色需求。

通过对可能影响黑米色素稳定性的各因素进行研究，结果表明，在酸性环境，温度40℃以下，Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+离子环境，有还原剂，低浓度防腐剂，室内自然光或避光环境下，黑米色素表现良好的稳定性；而碱性环境，相对长时间高温，Fe3+环境，氧化剂，高浓度防腐剂，阳光或紫外线直射等均不利于黑米色素的稳定。

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[2] 游月华.黑紫米的色素和营养成分研究综述[J].中国稻米,2006 (5):7-8

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Study on the Stability of Pigments from Black Rice

ZENG Hui-qin1，ZHANG Yang-ming1，JIN Hui2
（1.Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221140，Jiangsu，China；2.Pizhou Environmental Protection Agency，Pizhou 221300，Jiangsu，China）

Through the research on the factors that may affect the stability of black rice pigment，the results showed that，in the acidic environment，below temperature 40℃，Na+，Mg2+，Ca2+，Zn2+environment，reducing agent，low concentration of preservatives，indoor natural light or dark environment，the black rice pigment has better stability；on the contrary，in alkaline environment，relatively long time high temperature，Fe3+，oxidant，high concentration of preservatives，sunlight or ultraviolet are not conducive to the stability of black rice pigment.

black rice；natural pigment；stability

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.19.005

2013-12-24

曾惠琴（1980—），女（汉），讲师，硕士，研究方向：食品加工。