葡萄皮色素研究進展

王彥陽 蔡小玉 陳梓軒 吳遠東

摘 要：葡萄皮色素具有消除自由基、改善脂質、抗變異原以及抗肝瘍、防御身體過氧化、防止動脈硬化等許多生理功能。本文介紹了葡萄皮色素的結構、葡萄皮色素提取工藝、葡萄皮色素的穩定性、部分添加劑對葡萄皮色素的影響以及葡萄皮色素在非食品領域的應用。

關鍵詞：葡萄皮;色素;組成;生理功能;穩定性

Abstract：Pigments from Grapeskin has many physiological functions such as eliminating free radicals， improving lipids， resisting allergens， resisting liver ulcers， defending the body from peroxidation， and preventing arteriosclerosis. This paper introduces the structure of grape skin pigment， the progress of grape skin pigment extraction process， the influence of some additives of grape skin pigment stability on grape skin pigment and the application of grape skin pigment in non-food field.

Key words：Grapeskin; Pigments; Composition; Physiological function; Stability

中圖分類號：TS264.4

食用色素分為天然色素和人工合成色素兩種，天然色素主要從植物組織中提取以及從微生物的次生代謝產物中獲得，也包括來自動物的一些色素。從植物中提取的天然色素，不僅能賦予食品各種鮮艷的色澤，還能起到補充營養以及預防疾病的作用，如葡萄皮紅。

葡萄在古代被稱為蒲陶，是葡萄科葡萄屬植物，又被稱為山葫蘆、草龍珠等。葡萄皮紅是利用現代工藝從葡萄皮渣中提取出來的一種可食用的天然色素，其主要成分為花色苷。根據2014年5月24日開始實施的《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》

（GB 2760-2014）規定，葡萄皮紅在冷凍飲品的最大使用量為1.0 g·kg-1，在果醬中的最大使用量為

1.5 g·kg-1，在飲料類中的最大使用量為2.5 g·kg-1（除包裝飲用水之外），在配制酒中的最大使用量為

1.0 g·kg-1。葡萄皮紅成品帶有葡萄香味，紅紫色，因其色澤鮮艷、天然、安全、無毒等特性獲得越來越多的研究和應用。目前，關于葡萄皮色素能夠消除自由基、改善肝臟以及血清中的脂質、抗變異原以及抗肝瘍、防御身體過氧化和防止動脈硬化以及提高視力等的作用已在文獻中有報道。

1 葡萄皮色素結構

王穎等[1]以葡萄皮為原料，對葡萄皮的色素結構進行了初步鑒定，葡萄皮色素的呈色反應及現象見表1。研究結果表明，葡萄皮色素是一種含有酚羥基的類黃酮物質，不含有鄰位酚羥基，含有葡萄糖苷。

從表1可以看出，葡萄皮色素溶液中加入堿性醋酸鉛后，產生藍紫色沉淀，沉淀量與堿性醋酸鉛量呈正相關，直到紅色消失，沉淀變為藍色，加入稀鹽酸，沉淀消失，溶液變回紅色，推測葡萄皮色素分子中含有酚羥基。在葡萄皮色素溶液中加入氯化鋁，呈現紅色，初步推測該葡萄皮色素屬于黃酮類物質;紫外光譜圖沒有發生紅移現象，說明無鄰位酚羥基。紅紫色的葡萄皮色素與濃鹽酸-鎂粉反應后顏色呈紅色，推測該色素溶液含有花色素及其苷元、黃酮醇、二氫黃酮、二氫黃酮醇類物質。紅紫色的葡萄皮色素與氯化鐵反應，顏色呈棕褐色，推測含有類黃酮化合物分子結構成分中的酚羥基。通過葡萄皮色素完全水解后生成葡萄糖推測葡萄皮色素中含有葡萄糖苷。

2 葡萄皮色素提取工藝

常用的葡萄皮色素提取方法有單一溶劑法、超聲波輔助提取法、酶解法以及微波輔助提取法。其中，單一溶劑法操作簡單，影響因素可控，成本低;在對花色苷的定量分析中，比色法、pH示差法、色譜法是常用的方法。

張麗等[2]在超聲波提取葡萄皮色素的工藝研究中確定了影響葡萄皮色素提取的4個因素及其主次順序，即提取溶劑>提取溫度>料液比>超聲時間。何金環等[3]以釀酒葡萄皮渣為原料，在單因素試驗基礎上，采用響應面法優化釀酒葡萄皮渣的色素提取工藝。結果表明，70%乙醇、提取60 min、50 ℃及pH為3.0條件下釀酒葡萄皮渣色素提取效率最高。馮靖等[4]研究表明，提取溫度70 ℃、乙醇濃度60%、液料比10∶1（mL∶g）、提取次數3次、提取劑pH值為1時葡萄皮色素提取濃度最高，為7.163 5 mg·g-1。

近年來興起的加壓提取色素的方法是一種綠色環保的提取技術，該技術通過對現有提取設備進行適當改進即可實現技術轉移，在工業化生產上具有廣闊的應用前景。孫彥妮等[5]對葡萄皮色素加壓提取動力學進行了研究，結果表明葡萄皮色素的加壓提取符合二階動力學模型。任意時刻葡萄皮色素濃度與溫度的關系均高度契合，表示為Ct=t/{[1/exp（-5 888.6T+18.434）]+

t/（0.0391T-9.3293）}。色素提取速率常數與溫度的關系為k=8 822.85/exp（-30 321.2/8.314T）。提取過程表現為吸熱，表觀活化能為30 321.2 J·mol-1。此模型可預測在任意時刻和溫度下的葡萄皮色素的提取率，對于指導葡萄皮色素的提取有重大意義。

3 葡萄皮色素的穩定性

一直以來，貨架期的穩定性問題在含葡萄皮紅飲料中備受關注。葡萄皮紅作為著色劑添加在酸性飲料中使液體呈紅色或紫紅色，但其容易受到金屬離子、熱、光、氧或添加劑的影響，化學性質并不穩定。

維生素C是一種常用于食品中的添加劑，具有抗氧化性、協助護色以及強化營養的作用。維生素C應用于含葡萄皮色素飲料中，不僅可起到穩定飲料風味的作用，還可增強營養。D-異抗壞血酸鈉也常被考慮應用于含葡萄皮色素飲料中。作為一種新型生物型食品抗氧化劑、護色劑，D-異抗壞血酸鈉抗氧化性好，價格低廉，也多被應用在食品領域。李靜等[6]與馮靖等[4]在研究葡萄皮天然色素穩定性時發現，維生素C、D-異抗壞血酸鈉添加量與對葡萄皮紅的破壞性呈正相關，添加越多破壞越大。在開發含葡萄皮紅的果汁飲料時，合適的葡萄皮紅添加量非常重要，有必要從色澤穩定、風味保持、產品訴求等方面綜合考量。實驗證明，除熱和光照會影響葡萄皮紅的穩定性外，氧化劑也會影響葡萄皮紅的穩定性，且不同氧化劑濃度下葡萄皮色度含量均快速下降。所以考慮到葡萄皮色素的保存問題，建議不添加氧化劑保存。有研究表明，不同還原劑濃度對葡萄皮色素的影響沒有明顯規律，建議在保存葡萄皮色素時避免與還原劑共存。避光條件下，葡萄皮色素能夠長時間保持在穩定狀態，在日光下，葡萄皮色素含量快速下降，建議該類飲料在貨架期間盡量避免陽光直射和高溫。

張衛敏[7]探討了葡萄皮紫色素的穩定性，結果顯示葡萄皮紫色素為紫色膏狀，具有芳香氣味，易溶于水，難溶于丙酮、乙醚、乙酸乙酯，溶于甲醇、乙醇，不溶于氯仿，葡萄皮紫色素在pH為3～6時穩定性好。Fe3+、Cu2+、Fe2+對葡萄皮紫色素有一定影響，光對葡萄皮紫色素有降解作用，葡萄皮紫色素清除DPPH自由基能力比維生素C弱。

4 部分添加劑對葡萄皮色素的影響

食鹽、蔗糖、苯甲酸鈉等添加劑對葡萄皮色素無明顯影響。檸檬酸對葡萄皮色素含量的影響較大，葡萄皮色素溶液中加入檸檬酸，溶液顏色由紅色變成深紅色，葡萄皮色素含量與檸檬酸濃度呈正相關，檸檬酸對葡萄皮色素溶液有明顯的增色效應，日常中將葡萄皮色素與檸檬酸結合使用以達到更佳的效果。另外，茅周祎[8]研究表明，Na-VC、EDTA-2Na和山梨酸鉀對含葡萄皮紅色素的風味飲料有一定的護色效果，當比例為Na-VC 0.25%、山梨酸鉀0.06%、EDTA-2Na 0.017%時，護色效果最佳。

5 葡萄皮色素在非食品領域的應用

除了食品領域，葡萄皮色素還可應用在太陽能電池、棉織物染色中。王彬蔚[9]等研究了葡萄皮天然色素在染料敏化太陽能電池中的應用，結果表明，以葡萄皮乙醇提取液作為敏化劑用于染料敏化太陽能電池，光電轉換效率可達到0.81%。葡萄皮色素敏化的光陽極的單色光光電轉換效率在不同pH值下相差較大。

徐靜等[10]研究了葡萄皮色素在棉織物染色中的應用，以廢棄的葡萄皮為原料，用90%的乙醇溶液提取葡萄皮中的花青素，通過檸檬酸調節溶液pH，用正交法得到了最佳的色素提取條件，并得到了染色工藝。結果表明，葡萄皮色素在棉織物的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度評定中表現較好，說明葡萄皮色素在棉織物染色中具有較高的實用價值。

參考文獻：

[1]王 穎，吳 冬.葡萄色素結構的研究[J].廣東化工，2012，39（16）：34-35.

[2]張 麗.超聲波提取葡萄皮色素的工藝研究[J].云南化工，2018，45（10）：55-57.

[3]何金環，唐艷彥，張世凱，等.響應面法優化釀酒葡萄皮渣色素提取條件研究[J].現代牧業，2019，3（3）：28-32.

[4]馮 靖，時玉正，邱 曉，等.葡萄皮天然色素的提取工藝及其穩定性研究[J].食品研究與開發，2018，39（4）：60-68.

[5]孫彥妮，趙文英，徐艷麗，等.葡萄皮色素加壓提取動力學研究[J].糧食與油脂，2018，31（12）：95-97.

[6]李 靜.兩種常用抗氧化劑對葡萄汁飲料中葡萄皮紅色素穩定性的影響[J].飲料工業，2019，22（2）：5-9.

[7]張衛敏.葡萄皮紫色素的穩定性研究[J].菏澤醫學專科學校學報，2015，27（3）：8-10，17.

[8]茅周祎.葡萄皮紅色素在風味飲料中應用探究[J].食品工業，2018，39（4）：40-42.

[9]王彬蔚，林建民，吳季懷，等.葡萄皮天然色素在染料敏化太陽能電池中的應用[J].化學工程與裝備，2013（8）：4-6.

[10]徐 靜，劉 曉.葡萄皮色素的提取及在棉織物染色中的應用[J].印染助劑，2017，34（2）：32-36.

基金項目：廣東省農村科技特派員，農產品食品加工技術培訓項目（編號：KTP20190179）。

作者簡介：王彥陽（1978—），男，博士，講師;研究方向為植物保護。