黑花生色素的干扰因素探讨

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本文作者：杜蕾、李新华 单位：沈阳农业大学食品学院

黑花生衣色素经过长时间的光照后，颜色由紫红色略微向红褐色转变，并且产生絮状物，室外光照后的絮状物明显多于室内光的。从图1可以看出，在室内光和室外光照的条件下，黑花生衣色素紫外吸收曲线发生了变化，278nm最大吸收峰消失，色素的结构在光照下发生了很大的改变，说明黑花生衣色素耐光性较差。而在可见光区，光照后色素的吸光度反而增加，可能是由于光促进了多酚类色素的自动氧化、聚合产生有色物质[5]。因此，应在避光的条件下使用和保存黑花生衣色素及以其为添加剂的产品。

由图2可以看出，黑花生衣色素加热后颜色由紫红色略微向红褐色转变，吸光值随着温度的增加而不断变大，即颜色不断加深。在加热2h后，各温度的吸光值增加幅度较小；在加热4h后，25~80℃吸光值增加幅度较小，80~100℃吸光值增加幅度较大。由于高温加速了多酚类色素的自动氧化，从而颜色加深[5]，说明黑花生衣色素具有很好的耐热性。

由图3可以看出，蔗糖、氯化钠溶液均能使黑花生衣色素的吸光度增强。随着蔗糖浓度增加，黑花生衣色素吸光度变化并不明显，而氯化钠对黑花生衣色素增强吸光度的作用于其浓度有关，随着氯化钠浓度的增加，吸光度上升，以4%以上的氯化钠浓度效果最明显，而较低浓度的氯化钠则没有明显作用。可见，蔗糖和低浓度的食盐对黑花生衣色素的稳定性基本无影响。由图4可以看出，色素溶液的紫外吸收曲线在加入蔗糖或氯化钠后基本没有变化。蔗糖和食盐仅仅会改变色素在水中的溶解度，并没有影响色素的结构。

由图5可以看出，苯甲酸钠对于黑花生衣色素没有明显的增色和减色作用，较高浓度的山梨酸钾则会使黑花生衣色素的吸光度下降，但是低浓度的山梨酸钾(0.1%)对黑花生衣色素颜色影响不明显。按照国家标准[6]添加的苯甲酸钠和山梨酸钾(最大使用量为0.1%)不会导致黑花生衣色素色泽变化。

图6所示，加入Vc后，色素色调改变较大，变为红色，随着Vc浓度增加，溶液颜色加深，吸光度值也逐渐增大。由图7可以看出，加入Vc后，色素溶液的紫外吸收曲线发生了很大变化，说明色素的结构发生了改变。实验表明Vc对色素稳定性有一定影响，但颜色是向着加深的方向变化，黑花生色素在与Vc一起使用时应尽注意颜色反应。

黑花生衣色素在pH2.2~11的缓冲液中，颜色由深红逐渐变为浅红，在中性溶液中基本没有变色，随着pH值的增加，颜色由浅蓝绿色变为深绿色。根据报道，花色苷黑色素色调在pH3.0以下，为鲜艳的深红色，随着pH值的升高，溶液颜色渐渐由浅红向紫红、紫色、紫蓝色、蓝色过渡[7]。可见，黑花生衣色素中含有花色苷类物质。由图8可知，在酸性条件下，随pH上升，色素颜色变浅，吸光度降低；在碱性条件下，随pH上升，色素颜色变深，吸光度增加。可能是色素溶液中含有的花色苷的存在形式由红色黄烊盐失去质子变为蓝色醌式碱[8]。由图9可以看出，黑花生衣色素酸性溶液(pH2.2)在可见光区520nm处出现了最大吸收峰，紫外光区最大吸收峰的位置并没有变化，色素的结构没有发生变化，说明黑花生衣色素的耐酸较强。而黑花生衣色素的紫外-可见光谱图与花色素的吸收曲线相一致[9]。黑花生衣色素碱性溶液(pH11)的紫外吸收曲线也发生了变化，最大吸收峰278nm消失，色素的结构在碱性下发生了很大的改变，说明黑花生衣色素耐碱性较差。可见，随着pH值逐渐升高，黑花生衣色素的色调有很大变化。这一方面限定了特定色泽的pH值范围；另一方面，由于黑花生衣色素的pH值使用范围宽，可以用不同pH值调节成不同色泽使用。

由图10可以看出，H2O2可以使黑花生衣色素溶液的吸光度降低，浓度越大，下降越多。而色素溶液在加入Na2SO3后，吸光度却有所上升。从图11可以看出，加入H2O2后黑花生衣色素的迅速降解褪色，可见光区吸光值逐渐变小，而且紫外吸收曲线也发生了变化，最大吸收峰278nm消失，这说明色素的结构在H2O2的作用下发生了很大的改变。因此，在使用和保存该色素时应避免H2O2等化学氧化剂的混入。加入Na2SO3后，在可见光下色素的吸收曲线虽然有些变化(在589nm处有一个吸收峰)，吸光值并没有下降，反而上升了，色素溶液颜色也变为墨绿色。紫外的最大吸收峰的位置并没有变化，说明黑花生衣色素有一定的耐还原性。黑色素可以被氧化也可以被还原，是由于色素结构中醌和多聚物邻苯二酚部分之间的电子离域，使其产生很多半醌自由基，可以参与一些单价或双价的氧化还原反应[10]。

黑花生衣色素对不同的金属离子显示出不同的稳定性。由表1可以看出，K+、Mg2+、Ca2+、Mn2+4种金属离子均没有使黑花生衣色素的颜色发生改变，吸光度也没有明显的变化，说明在一定浓度范围内，这4种金属离子对黑花生衣色素基本没有影响。而色素遇到Fe3+、Al3+、Cu2+和Fe2+4种金属离子，不但颜色会发生变化，吸光度也明显的增大，说明黑花生衣色素对这4种金属离子比较敏感，可以利用这种变色反应调配出不同的颜色应用到加工领域；在遇到较高浓度的Cu2+和Fe2+时还会形成沉淀，而且离子浓度越大，沉淀越多，推测可能是因为色素分子结构中多个邻位酚羟基结构作为多基配体与这几种金属离子发生络合反应。2个相邻的酚羟基能以氧负离子的形式与金属离子形成稳定的五元环螯合物，络合后形成沉淀[10]。因此，黑花生衣色素应避免与高浓度的Cu2+和Fe2+一起使用。

从色素光谱图的对比可以看出：黑花生衣色素受到光、Vc、碱性环境、氧化剂以及还原剂的影响后，光谱扫描图都发生了变化，说明这些理化因子都可以使色素的结构发生变化；而糖、盐、酸性环境下色素的光谱扫描图并没用发生改变，说明黑花生衣色素的结构没用变化。从色素吸光度值的变化可以看出：加热、糖、盐、Vc、酸性环境以及碱性环境均使色素吸光度不同程度的变大；氧化剂使色素吸光度变小；而按标准添加的防腐剂、中性环境、还原剂以及K+、Mg2+、Ca2+和Mn2+4种金属离子对色素的吸光度基本没什么影响。从色素颜色、状态的变化可以看出：光、加热、Vc、氧化剂、还原剂、酸性环境、碱性环境以及Fe3+、Al3+、Cu2+和Fe2+4种金属离子均会使色素的颜色发生变化，其中Cu2+和Fe2+2种金属离子还会使色素形成沉淀。

黑花生衣色素对光不稳定，应避光保存和使用。具有对热稳定，耐糖、耐盐性好，耐防腐剂等优点。Vc对色素的稳定性影响很大，所以该色素不能加入含有丰富Vc的产品中。该色素在酸性条件下稳定，且适应pH范围较广，通过调节pH值可获得不同颜色。该色素耐还原性，但对氧化剂比较敏感，说明该色素具有抗氧化活性。色素对数种金属离子的稳定性较好，Cu2+和Fe2+2种金属离子对色素稳定性影响比较大，使色素产生沉淀，因此，在生产和使用过程中，应该避免与含有Cu2+和Fe2+2种金属离子的设备或化学药品接触。黑花生衣色素色调自然，性质稳定，是非常有潜力的天然黑色素，在食品、医药、保健等领域具有较好的开发应用前景。