紫玉米與紅玉米籽粒花色苷提取方法比較研究

崔麗娜 董樹亭 高榮岐 劉吉強

(山東農業大學農學院作物生物學國家重點實驗室,泰安 271018)

紫玉米與紅玉米籽?；ㄉ仗崛》椒ū容^研究

崔麗娜 董樹亭 高榮岐 劉吉強

(山東農業大學農學院作物生物學國家重點實驗室,泰安 271018)

以紫色玉米品種——紫糯香與紅色玉米品種——西星赤糯一號玉米為原料,通過單因素試驗,探索了甲醇提取玉米籽粒花色苷色素的條件:紫糯香玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,2%HCl甲醇,浸提次數 2次,提取時間為 1.5 h,提取溫度 50℃;西星赤糯一號玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,4%HCl甲醇,浸提次數 3次,提取時間為 7 h,提取溫度 60℃。

花色苷 鹽酸甲醇 色素

近年來,由于隨著人們回歸自然的愿望越來越強烈,以及合成色素出現的一些類似致癌作用和其他的對人體的傷害作用(如可能導致生育力下降、畸胎、抵抗力下降、影響人的生長發育等)[1],人們對合成色素越來越排斥,對天然色素隨之熱衷起來。玉米色素因其具有多種功能,諸如具有保護視力、促進人體生長發育和提高抗病能力等,人們對玉米色素的研究、開發和應用也越來越多,越來越深入。對于玉米籽粒花色苷提取的研究主要在黑色玉米籽粒色素[2-5]及紫色玉米色素方面[6-7],而對于紫色玉米籽?；ㄉ丈靥崛》椒凹t色玉米籽?；ㄉ丈氐奶崛》椒ㄑ芯亢苌?特別對紅色玉米籽?；ㄉ丈靥崛〉木唧w方法未見報道。本試驗研究紅色玉米籽?；ㄉ丈匾约白仙衩鬃蚜；ㄉ丈鼐唧w的提取方法,以為玉米籽?；ㄉ丈氐纳a、應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫色玉米品種紫糯香 (Z)及紅色玉米品種西星赤糯一號(C):山東農業大學試驗基地。

UV-2450紫外分光光度計:島津公司。

1.2 方法

本試驗采用單因素試驗,其他因素采用已知的最佳條件進行試驗。從中選擇最合適的提取條件。將浸提液混合,并定容至 2 5 mL,用紫外分光光度計確定其最大吸收波長,并在最大吸收波長下測其吸光度,用色素的吸光度作為色素溶液提取效率的標準。采用比吸光度法,食品添加劑標準委員會建議采用比吸光度(λ)表示色素含量。

E=A/m

式中:A為樣品稀釋到 100 mL時,用 1 cm比色皿測得最大波長下的吸光度值;m為樣品質量/g。

由上式可以看出,當質量一定時,色素的比吸光度與色素的吸光度成正比。在本試驗中,直接用樣品稀釋至 2 5 mL時的吸光度值除以質量來表示色素含量。結果仍然用吸光值 ( OD)來表示。并參考孫群等[8]、宋偉等[9]的試驗進行試驗設計。

2 結果與分析

2.1 鮮干樣不同對浸提效果的影響

稱取 3 g的鮮玉米 6份,3份經干燥處理,另 3份保存于 -20℃的冰箱中,將材料研磨成漿,加入浸提劑 1%HCl甲醇,在常溫下(25℃)反復浸提 48 h,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL,在紫外分光光度計下測其最大吸收峰并測其吸光度 (OD),將數據處理后,結果如圖 1。從圖 1中可以看出,鮮樣比干樣的色素含量大,可能是因為材料在干燥的過程中,使得色素部分分解。

圖1 鮮干樣對浸提效果的影響

2.2 不同浸提劑對浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入不同浸提劑,分別為乙醇、甲醇、1%HCl、水、1%HCl乙醇、乙酸乙酯、1%HCl甲醇、1%HCl甲醇乙醇。在常溫下(25℃)反復浸提 48 h,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL,在紫外分光光度計下測其最大吸收峰并測其吸光值 (OD),將數據處理后,結果如圖 2。從圖 2中可以看出,1%HCL甲醇浸提效果最好。因此,選擇 1%HCl甲醇作為浸提劑。因玉米籽粒中的花色苷類色素易溶于極性溶劑,極性越強,浸提效果越好。

圖2 不同浸提劑對浸提效果的影響

2.3 不同 HCl甲醇比甲醇比對浸提效果的影響

圖3 不同HCl甲醇比對浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入不同比值 HCl甲醇溶液,在常溫下 (25℃)反復浸提 48 h,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL,在紫外分光光度計下測其最大吸收峰并測其吸光度 (OD),將數據處理后,結果如圖 3。從圖 3中可以看出,隨 HCl甲醇比的升高,吸光度增加,紫糯香在 2%HCl甲醇處達到峰值,之后略有下降。而西星赤糯一號在 4%鹽酸甲醇處達到最大值。說明花色苷類色素對鹽酸濃度有一定限度的耐性,超過閾值,就會影響色素的結構。因而紫糯香與西星赤糯一號分別選擇的HCl甲醇比為2%、4%。

2.4 浸提次數對浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入 1%HCl甲醇溶液,在常溫下 (25℃)浸提 48 h,浸提次數分別為 1次、2次、3次、4次、5次、6次,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL在紫外分光光度計下測其最大吸收峰并測其吸光度 (OD),將數據處理后,結果如圖 4。隨浸提次數的增加,吸光度增加,但紫糯香從浸提 2次后,其吸光值的幾乎不變,西星赤糯一號從浸提 3次以后,吸光度值不再變化,這說明浸提 2次以后,色素已幾乎完全轉移到浸提液中。因此,紫糯香與西星赤糯一號可以選擇浸提次數分別為 2次、3次。

圖4 浸提次數對浸提效果的影響

2.5 浸提溫度對浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入 1%HCl甲醇溶液,在不同的溫度 (10、20、30、40、50、60℃)下,反復浸提 3 h,浸提 3次,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL在紫外分光光度計下測其最大吸收峰并測其吸光度 (OD),將數據處理后,結果如圖 5。隨溫度的升高,吸光度變大,被浸提出的色素越多。溫度升高,溶液的滲透性增強,有利于色素的浸提。在 50℃時,紫糯香浸提液吸光度達到最大;西星赤糯一號在 60℃時達到最大值。說明對其溫度的耐性有一定的閾值,到超過這個閾值時,色素的吸光度稍有下降,因溫度升高加快了色素的分解,并接近于甲醇的沸點 64.7℃。因此,選擇浸提溫度為紫糯香 50℃、西星赤糯一號 60℃。

圖5 溫度對浸提效果的影響

2.6 浸提時間對浸提效果的影響

稱取鮮玉米籽粒約 3 g,研磨成漿,加入 1%HCl甲醇溶液,在 50℃下浸提不同時間 (1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 h),反復浸提 3次,離心取上清,將浸提液混合,并定容至 25 mL在紫外分光光度計下測其最大吸收峰并測其吸光度 (OD),將數據處理后,結果如圖 6。隨時間的延長,吸光度變大,色素浸出增加,當時間超過 2 h時,紫糯香浸提液吸光度只是略有增加。當時間為 7 h時,西星赤糯一號浸提液吸光度值達到最大值。因此,浸提時間紫糯香 1.5 h、西星赤糯一號 7 h。

圖6 浸提時間對浸提效果的影響

3 討論與結論

研究表明,對于玉米籽粒花色苷色素的浸提方法,離心比過濾效果更佳,特別是對于要保留殘渣的試驗,此種方法要優先考慮。鮮樣中含有比曬干后樣品中更多的色素,因此在工業生產中可以將干燥這一步驟省去,既省時又省能源。

紫糯香玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,2%HCl甲醇,浸提次數2次,提取時間為1.5 h,提取溫度50℃;西星赤糯一號玉米,材料為玉米籽粒鮮樣,4%HCl甲醇,浸提次數 3次,提取時間為 7 h,提取溫度 60℃。

不同顏色玉米籽?；ㄉ丈氐木唧w組成不同,其具體提取方法也有差異?？傮w來講西星赤糯一號籽粒色素比紫糯香玉米籽粒花色苷色素更不易被提取出來。即西星赤糯一號籽粒色素比紫糯香玉米籽粒色素的穩定性更強,西星赤糯一號籽粒色素可能是?；亩擒??；ㄉ疹惿鼐哂锌寡趸?、消除自由基,降低血清及肝臟中脂肪含量,抗變異、抗腫瘤及防止人體內過氧化的作用。有研究表明,紫玉米籽粒色素可預防肝臟的損傷以及防癡呆和防腦老化[10-11],對大鼠所作試驗說明,紫玉米籽粒色素對PhIP(2-氨基 -1-甲基 -6-苯基-咪唑并[4-6]吡啶)誘發的大腸癌有明顯的抑制作用[12]。并且紫玉米籽粒色素對高脂肪飲食有明顯抑制體重增加和體內脂肪組織的積累的作用,而對正常的膳食無明顯影響。并且可以保護 DNA免受氧化損傷[13]?；ㄉ疹惿夭粌H是天然的食品著色劑,還被用來開發保健食品[14-15],具有廣泛的應用和經濟前景。

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Comparison Study of Extraction Conditions of Anthocyanin from PurpleMaize and RedMaize

CuiLina Dong Shuting Gao Rongqi Liu Jiqiang
(Agronomy College of Shandong AgriculturalUniversity,State KeyLab.of Crop Biolog,Tai′an 271018)

The conditions of extracting pigment from purple(Zinuoxiang)and red maize(XixingchinuoNO.1) with methanolwere optimized with single factor experi ments.The optimum extraction conditions are as follows:For Zinuoxiang,using fresh sample,2%HClmethanol,extraction times2,extraction time 1.5 h,extraction temperature 50℃;for XixingchinuoNO.1,using fresh grain sample,4%HClmethanol,extraction ti mes 3,extraction ti me 7 h, and extraction temperature 60℃.

anthocyanin,HClmethanol,pigment

S38 文獻標識碼:A 文章編號:1003-0174(2010)10-0028-04

國家科技支撐計劃(2006BADO2A09),農業成果轉化項目(2006cb0058),山東省良種工程(2006.90,2007.7)

2009-10-23

崔麗娜,女,1981年出生,博士,種子生物學及玉米高產研究

董樹亭,男,1953年出生,教授,作物研究