“靠山紅”紅小米色素提取工藝條件優化及其穩定性研究

趙迪 張一凡 高育哲 楊曉瓊 李月 李樟萍

摘要：以“靠山紅”紅小米為原料，利用由70%乙醇與0.8%檸檬酸制成的提取液對紅小米色素進行提取，通過單因素和正交試驗確定最佳的提取條件為：料液比1∶30（g/mL），提取時間40 min，提取溫度60 ℃。同時研究紅小米色素在不同光照、溫度、氧化劑及還原劑條件下的穩定性，結果表明：紅小米色素有一定的耐熱性，在60 ℃下熱穩定性最高;對氧化劑和還原劑都有較高的穩定性;對光照較敏感。

關鍵詞：紅小米色素;提取工藝;優化;穩定性

中圖分類號：TS202.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2018）05-0048-04

紅小米是指小米未脫殼前的谷子，即外殼是紅色的小米，也叫糜子米或稷米。紅小米是我國干旱及半干旱地區主要的糧食作物，具有較高的營養價值，其含有的天然紅色素可以作為食品加工業中的天然色素來源。目前國內外關于紅小米色素的研究少有報道，本課題以遼寧省北票地區特產“靠山紅”紅小米為原料提取其中紅色素，確定最優工藝條件，并研究紅小米色素在不同條件下的穩定性。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：紅小米，品種為“靠山紅”，產地為遼寧朝陽北票地區。

試劑：無水乙醇，氫氧化鈉，檸檬酸，VC（食用級），H2O2（分析純），Na2SO3（分析純）。

1.2 儀器與設備

SSB-25-12DT型數控超聲波提取機：寧波新芝生物科技股份有限公司;HWS12型電熱恒溫水浴鍋;DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥機：天津市泰斯特儀器有限公司;ESJI20-48型電子天平：上海精密科學儀器有限公司;ZFQ-85A3型旋轉蒸發儀;AXTD5A型轉子離心機：美國科峻儀器公司;SH2型循環水真空泵;UV-2501PC型紫外可見分光光度計;UV-2000型紫外分光光度計：上海凌析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅小米色素提取工藝流程 小米脫殼→粉碎→過80目篩→添加70%乙醇與0.8%檸檬酸進行提取。

1.3.2 紅小米色素提取工藝優化單因素試驗 1） 最佳提取溫度。稱取紅小米每份2 g，在提取溫度分別為40，50，60，70 ℃條件下對紅小米色素進行提取，測定吸光度值。2） 最佳提取時間。稱取紅小米每份2 g，在提取溫度60 ℃、提取時間分別為30，40，50，60 min條件下對紅小米色素進行提取，測定吸光度值。3）? 最佳提取料液比。稱取紅小米每份2 g，在提取溫度60 ℃、提取時間40 min、提取料液比分別為1∶20，

1∶30，1∶40，1∶50（g/mL）條件下對紅小米色素進行提取，測定吸光度值。

1.3.3 紅小米色素提取工藝優化正交試驗 以色素吸光度值為指標，選取溫度、時間和料液比為影響因素，進行三因素四水平正交試驗設計。因素水平設計方案見表1。1.3.4 紅小米色素的含量測定 含量是色素產品質量的重要指標之一。由于天然色素中存在大量無色素組分，其中大多數組分不能用通用方法來表示而確定含量。國外大多數國家采用色價法;中國食品添加劑標準化委員會規定統一采用吸光法。吸光法具體操作為：準確稱取一定量色素樣品G，溶解于少量溶劑，然后稀釋到合適的濃度（根據吸光度的大小調整）;使用紫外可見分光光度計，以1 cm比色皿和溶劑作為參考，測定可見光區域最大吸收峰，求出及吸光度A。根據下列公式計算色素含量。

式中：E為色素含量;λmax為最大吸收波長，nm;G為稱樣質量，g;A為實測吸光度;n為色液稀釋倍數。

1.3.5 紅小米色素的光照穩定性研究 1） 光照保存。將紅小米色素提取液置于中午12點的陽光下進行保存，分別隔2，6，12 h測定吸光度，考察光照條件下紅小米色素變化情況。2） 避光保存。將色素提取液置于4 ℃冰箱內進行避光保存，分別隔2，6，12 h測定吸光度，考察避光條件下紅小米色素變化情況。

1.3.6 紅小米色素的溫度穩定性研究 將紅小米色素提取液分別置于40，50，60，70 ℃水浴鍋中，每隔2 h測定 1 次吸光度，考察不同溫度條件下紅小米色素變化情況。

1.3.7 紅小米色素的氧化性及還原性研究 制備加入不同濃度H2O2，Na2SO3和VC的紅小米色素溶液，分別置于室溫黑暗處2 h和24 h，測定440 nm處的吸光度。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 溫度對紅小米色素含量的影響 不同提取溫度下紅小米色素溶液的吸光度測定結果如圖1所示。

由圖1可以看出：隨著紅小米色素提取溫度升高，吸光度先增大后減小;在60 ℃時，吸光度達到最大;溫度繼續升高，吸光度明顯減小。因此，選擇適宜提取溫度為60 ℃。

2.1.2 提取時間對紅小米色素含量的影響 不同提取時間下紅小米色素溶液的吸光度測定結果如圖2所示。

由圖2可以看出：隨著紅小米色素提取時間延長，吸光度先增大后減小;在提取50 min時，吸光度最大;時間繼續增加，吸光度減小。因此，選擇適宜提取時間為50 min。

2.1.3 料液比對紅小米色素的影響 不同料液比下紅小米色素溶液的吸光度測定結果如圖3所示。

由圖3可以看出：隨著料液比增大，吸光度先增大后減小;在料液比為1∶30時，吸光度最大;料液比繼續增大，吸光度反而減小。因此，選擇適宜提取料液比為1∶30。

2.2 正交試驗結果

根據單因素試驗結果，初步確定紅小米色素最佳提取條件為提取時間50 min、提取溫度60 ℃、料液比1∶30。以此進行正交試驗，結果見表2。

由表2可見：6號試驗條件下，即料液比1∶30

（g/mL）、提取時間40 min、提取溫度60 ℃的吸光度最高，說明紅小米色素的提取率最高。因此，采用此條件進行紅小米色素提取及后續試驗。

2.3 紅小米色素的光照穩定性

在光照和避光條件下保存的紅小米色素提取液的吸光度變化情況見表3。

由表3可知：紅小米色素受光照的影響較大，在保存時應注意避光放置。

2.4 紅小米色素的溫度穩定性

在不同溫度條件下保存的紅小米色素提取液的吸光度變化情況見表4。

由表4可知：隨著保存溫度升高，吸光度先逐漸增大，在60 ℃時達到最大，而后又減小。這說明，隨著溫度的升高，紅小米中β-胡蘿卜素的穩定性逐漸增強，但溫度過高又使其穩定性降低;60 ℃為該色素保存的最適溫度。因此，在紅小米色素保存過程中應注意控制溫度，使其在相對有利的條件下保存。

2.5 紅小米色素的氧化性及還原性

2.5.1 氧化劑H2O2對紅小米色素的影響 向提取液中加入濃度分別為3%，6%，9%的H2O2溶液，于室溫黑暗處保存2 h和24 h，測定吸光度，結果見表5。

由表5可知：隨著H2O2濃度增大，紅小米色素提取液的吸光度逐漸減小;并且，隨著儲藏時間延長，吸光度也均有所下降。總體來看，吸光度的下降幅度均不明顯。

2.5.2 還原劑Na2SO3和VC對紅小米色素穩定性的影響? 向紅小米色素提取液中加入濃度分別為0.12，0.24，

0.36，0.48，0.60 mg/mL的Na2SO3和VC溶液，于室溫黑暗處保存2 h和24 h，測定吸光度，結果見表6。

由表6可知：當還原劑濃度較低時，吸光度隨著保存時間延長有所減小，且減小速率相較于高濃度下偏大，但幅度不明顯，說明還原劑對紅小米色素的影響不大。此外，加入VC的溶液隨時間延長有所褪色，說明還原劑對紅小米色素有一定的保護作用。

3 結論

1） 紅小米色素的最佳提取工藝為：料液比1∶30（g/mL），提取時間40 min，提取溫度60 ℃。

2） 紅小米色素的熱穩定性較強，在60 ℃條件下最強;但其光穩定性差，需避光保存。氧化劑及還原劑對紅小米色素的影響不大，且還原劑在一定程度上可以對紅小米色素起到保護作用。

參考文獻

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Study on Extraction Process Optimization of “Kaoshaohong”

Red? Millet Pigment and Its Stability

ZHAO Di， ZHANG Yifan*， GAO Yuzhe*， YANG Xiaoqiong， LI Yue， LI Zhangping

（College of Grain Science and Technology， Shenyang Normal University， Shenyang 110034， China）

Abstract： In this experiment， pigment extraction was performed on red millet， pigment extraction was performed on red millet using an extract made of 70% ethanol and 0.8% citric acid， and the optimum extraction condition was determined as the ratio of solid to liquid was 1∶30 （g/mL）， the? extraction time is 40 min and the temperature is 60 °C. At the same time， the stability of red millet pigments under different light conditions， different temperatures， oxidants and reducing agents at different conditions was studied. The results showed that the red millet pigments have a certain degree of heat resistance and heat stability at 60 °C is the highest; Red millet pigments have high stability to oxidants and reducing agents; Sensitive to light.

Key words： red millet pigment; extraction process; optimization; stability