全 文 ：第 1 3卷第 2 期
20 0 0 年 6月
青岛大学学报
J OUR N A L OF QN I G DA U ON I V ER S I T Y
V OL
.
N 1 3 O
J un
.
2 0 00
文章编号 :10 0 6一 1 0 7 3(2 0 0 0 )0 2 一0 0 2 9一0 5
黑大豆色素的研究 ’
孟 洁
(青岛大学理工学院化学系 , 青岛 26 607 1)
摘要 : 从黑大豆皮中提取的天然黑大豆黑 ( 紫 ) 色素是一种安全 、 无毒的食用色素 。 本
文研究 了黑大豆 色素最稳定的 PH 值范围 、 高温加热 、 光照时 色素的变化 , 以及食品添加
剂 、 金属离子 、 氧化剂等常见共存物质对色素稳定性的影响 。
关键词 : 黑大豆 ; 色素稳定性 ; 食品添加剂
中图分类号 : T S 2 02 3 文献标识码 : A
黑大豆系豆科植物大豆的黑色种子 。 全国各地均有栽培 。 黑大豆具有活血 、 利水 、
祛风 、 解毒的功效 , 可用于治疗水肿涨满 、 风毒脚气 、 黄痘浮肿等症 。 黑大豆的皮呈黑
色 , 含有十分丰富的花色昔类 , 据文献报道 , 其主要成份为矢车葡素一3 一半乳糖昔 。 黑豆
皮色素作为天然色素已广泛应用于医药 、 食品 、 化妆品等的着色 。 但食品添加剂对其影
响目前未见报道 。 本文研究各种因素对色素稳定性的影响 。
1 材料与方法
1
.
1 仪器与材料
黑大豆 ( 山东沂南产 ) , 乙醇 、 蔗糖等试剂均为分析纯 。
7 5 3 0 G 型紫外可见分光光度计 , PHS一 2C 型精密酸度计 , 真空旋转式蒸发器 。
1
.
2 提取方法
称取 10 9 黑大豆皮 , 洗净 、 凉干 , 置于锥型瓶中 , 加入 s oml 8 c0y 的乙醇溶液后 ,
用 1 : 1 盐酸调 p H至 2 . 8 , 在 60 ℃水浴中浸提 40 分钟 , 过滤得紫红色滤液 。 滤渣用同
样方法浸提 , 过滤 。 两次滤液合并 , 在真空旋转蒸发器中浓缩至稠状 , 移至真空干燥器
内干燥 , 得黑 (紫 ) 色素 , 产率为 13 . 6%o
称取一定量的色素 , 溶于水中即得一定浓度的色素水溶液 。 本实验色素溶液的 p H
值均用 1 : I H引 或 N a 0H 调节 。
2 结果与分析
2
.
1 色素的溶解性
黑大豆色素系水溶性色素 , 易溶于水 、 乙醇 、 丙酮等极性溶剂 , 不溶于正己烷 、 甘
油 、 花生油等非极性溶剂 。
2
.
2 色素的吸收光谱
` 收稿 日期 : 2 00 0一 0 1一 10
作者简介 : 孟洁 , 女 , 讲师 , 34 岁 。 1991 年毕业于山东师范大学化学系 , 获硕士学位 , 现任教于
理工学院化学系
青岛大学学报 第 3 1卷
ǎ 5侧灵奋
图 1是 p H二 2.8的黑大豆色素水溶
液的紫外可见吸收光谱 。 该色素在紫外
区内有两个强吸收峰 , 分别在 Z o 6 n m 和
2 7 9 n m 处 。 表明该色素对紫外线有一定
的吸收作用 , 因而当用于化妆品时可增
加产品的防晒 、 抗紫外线功效 。 色素在
可见区内吸收 4 5 O n ln 一 5 5On 。 间的紫 、
蓝色 , 最大吸收在 sl sn m , 呈现亮丽的
紫红色 。
2
.
3 p H值对色素的影响
图 2 是浓度为 0 . 0%5 的色素水溶液
在不同酸碱度的介质中 , p H 值对色素的
影响 。 由图可知 , 在值 p H小于 7 的介质
中色素的最大吸收波长无变化 , 但吸光
度随 p H 的减小而增加 , 溶液的颜色亦随
p H 值 的减 小 由浅 红 变为 深 红 色 ; 在
p H
二
7~ 13 的范围内 ,色素溶液颜色加深 ,
变为灰绿 , 最后变为棕黄 。 说明色素在
碱性介质中不能稳定存在 。
2
.
4 色素的热稳定性
图 3 是 p H= 2 . 8 的 0 . 0 5 %的色素水
溶液在 2 5℃一 10 ’ C 范围内恒温 1 小时
后的吸收光谱 。 可以看出 , 在 25 ℃一 80
℃ 的范围内 , 色素的最大吸收波长 、 吸
光度几乎不变 , 在 90 ℃ 一 10 0℃ 范围内
最大吸收波长的吸光度虽有降低 , 但 目
视溶液的颜色基本不变 , 说明该色素受
温度变化的影响不显著 。
表 1 是色素溶液 ( p H= 2 . 8 )在 80 ℃
分别恒温 20 、 40 、 60 、 80 分钟后的吸光
度 ( 入= 5 15二 处 ) 。 进一步表明色素溶液
受温度的影响不显著 。
2
.
5 色素的光稳定性
表 2 是色素溶液 ( p H= 2 . 8 8) 在自然
光下照射后的吸光度 。 可以看出 , 光照
下色素有一定的降解作用 。 目视溶液颜
色仍为红色 。
2
.
6 蔗糖对色素的影响
配制含蔗糖浓度分别为 1%、 y3r0 、 q50 、
4 0 0 5 0 0
泊彬试n m )
1科讥尸14|
1仁oO05022100
图 1 黑大豆色素的恻文光谱
n甘 `,占
0ù匀` .0
ē感侧护多
吸茄 5 0 0
滋长 (n m )
5 5 0 60 0
O -
马 _
枯
4一
图 Z PH 催口寸色索的影响
p H
二 1
.
76 颜色 : 深红 1一 p H月 . 83 颜色 : 红
p H
= 5
. 皿 颜色 : 粉红 3一 p H=7 , 30 颜色 : 浅粉
p H拍 . 34 颜色 : 灰绿 5 一 pH二 12 . 08 颜色 : 棕黄
0
.
6 ,
4乃`O
ǎ感翻更督
0 0 千一一~ ` -一一 , 一 - 一一一一一一一一 - 护一4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0
滋长( n m )
图 3 温度对色素的影响
主: 图中曲线按 A减小月可字, 依次为O , l , 2 , 3 , 4
表 1 色素的期急定性 (下二印℃ )
时间 (分 ) 20 40 印 80
吸乡日变 0 . 555 0 5 50 0 .560 0 5 6 1
表 2 色素的光稳定性
然绮J时间 l d 3d s d l侧 20d 3沉
吸先渡 a兄 Q卿 Q了巧 04男 0屯拐 Q 39 1
第 2期 黑大豆色素的研究
1 0%
、
2 % 0的色素溶液 (调花 .8 8 ), 测其吸收光谱 , 见图 4 。 由图可知 , 蔗糖对色素的稳
定性无影响 。
2
.
7 柠檬酸对色素的影响
配制含柠檬酸浓度分别为 0 . ly0 、 0 . %3 、 1%、 %2 、 %3 的色素溶液 (调 p H二 2 . 8 8) , 测
其吸收光谱 , 见图 5 。 可 以看出 , 加入柠檬酸后 , 色素溶液的最大吸收波长无变化 , 但
吸光度显著增加 。 说明柠檬酸有增色作用 。 柠檬酸的浓度越大 , 吸光度增加的程度亦越
大 。 当柠檬酸的加入量为 %l 时 , 吸光值提高达 4 . %3 。
: ) 1 21 . 1
1 0
00
ǎ5
日54,2d.0众ao
(V)侧卫一彭
4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0
扭彬 ( n m )
图 4 蔗糖对色素的影响
0
一对照 1一 l% 2一 3% 3一 5% 4一 10%
注 : 图中曲线按 A减小顺序 , 依次为 0 , l,
4 5 0 5 0 0 55 0 6 0 0
滋长 ( n m )
5月3内`0 0410侧长即
5
一
2 0%
2
,
3
,
4
,
图 5 柠檬酸对色素的影响
O
一对照 l一 0 . %1 2一 0 . 3% 3一 %1 4一器 5一 3%
注 : 图中曲线按吸光度增大顺序 , 依次为 。 , l , 2 , 3 , 4 , 5
2
.
8 Na 引 对色素的影响
配制含 N。引 浓度分别为 0 . %1 、 0 . %3 、 %1 、 %2 、 %3 的色素溶液 (调 p H=2 . 88) , 测其
吸收光谱 , 见图 6 。 由图可见 , NaC I 的加入使色素溶液的吸光度有所增加 , 且 Nac l 的浓
度越大 , 吸光度增加越大 。 当 NaC I加入量为 %l 时 , 吸光值提高达 %7 , 说明 NaC I 有增色
作用 。
2
.
9 Ve 对色素的影响
配制含 vc 浓度分别为 0 . %5 、 %l 、 %2 、 %3 、 q50 的色素溶液 (调 p H犯 . 88) , 测其吸收
光谱 , 见图 7 。 Vc 的加入不改变色素溶液的最大吸收波长 , 但对色素有明显增色作用 。
随 Vc 浓度的增加 , 吸光度增大 , 当 Vc 加入量为 y20 时 , 吸光值提高 32 . %2 。
功08624
(5侧长哪已5划未哪
4 00 4 5 0 50 0 5 50 60 0
扭出 ; ( n m )
图 6 Na 引 对色素的影响
0一对照 l一 0 . 1哭 2一 0 . 3劣 3一 1关 4一既
注 : 图中曲线按 A增大顺序 , 依次为 O , 1 ,
2
.
1 0 H
2
0
, 对色素的影响
5
一
3%
, ,
3
,
4
,
5
月戊 月即 S X ! 550 6 C0
朔 , )图 7 V c 对色素的影响
O一对照 1一 0 . 5% 2一 1% 3一%2 4一 3% 5一 5%
注 : 图中曲线按 A增大顺序 , 依次为 。 , l , 2 , 3 , 生
配制含比0 2浓度分别为 0 . 1%、 0 . 5ty0 、 1% 、 2cy0 的色素溶液 ( p H二2 . 88) , 测其吸收光谱 ,
3 2青岛大学学报 第 3 1卷
见图 8 。 可以看出 , 随 HZOZ浓度增加 , 在 51 s nm 处的吸收峰迅速减小 , 色素的颜色亦由
红色变为无色 。 说明色素的耐氧化性较差 。 当加入量为 0 . 590 时 , 吸光度降低率为 15 . %6 。
2
.
1 金属离子对色素的影响
分别配制含 +K 、 uC 少 、 C犷 、 z n 少 、 F e 3 `离子不同浓度的色素水溶液测其吸收光谱 。 见
图 9 一 13 。 实验表明 , 添加 cu 迢` 、 +K 、 zn Z` 的色素溶液最大吸收波长 、 吸光度变化都很小 ,
肉眼亦观察不到色素颜色的变化 , 说明 c u 沙 、 +K 、 Z n 沙对色素影响不大 。
云 。 2
攀
5 0 4
蓄
5 0 0
困晌 n m )
图 8
O一 对照 l一 O
峡0 2对色素的影响
1羌 2一 0 . 5羌 3 一 l% 4 一 2% O一对照
注 : 图中曲线按 A 增大顺序 , 依次为 O , l , 2 , 3 , 4
` 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0
滋长减n m )
图 g C了+对色素的影响
0
.
0 0 5 mg / m l Z
一
0
.
0 25 m g / m l 3
一 0
.
10 m g / m l 4
一
0
.
2 0 m g / m l
注 : 图中曲线按 A减小顺序 , 依次为 O , 1 , 2 , 3 , 4
0456321
ǎ5侧刃嘟
07U临s’的牡
ǎ5川口哪
吸品
礴0 0 月加 5加
洲长 〔r. 1 , )
6o
01
图 10 Zn 扮对色素的影响
0一对照 l一 0 . 0 二s m g / m l 二一 0 . 0 7 5m g / m l
:玉一 0 . 1 25 m g /耐 4一 0 . 2 0田 g / m l
注 : 图中曲线按 A增大顺序 , 依次为 。 , l , 2 , :3 , 4
图 1 1
4 5 0 500 5 5 0
汤长 ( n m )
+K对色素的影响
O一对照 l 一 0 . 1 25 m g /耐
3一 0
.
5 0 mg /耐 4一 l
2一 0
.
2 5 m g / n ] l
Oo m g / m l
主 图中曲线按 A减小顺序 , 依次为 0,
1 6、
飞, 4
ZB礴1QO
ǎ感侧报哪
。 t乌品
“0234OID
ǎ5侧长哪
4和 巴心0 5 5 0
胜长 ( n m )
5 0 0
抽扶4nm )
图 12 c a Z对色素有影响
O一对照 1一 0 . 20 mg / mI Z 一0 . 40吨 / ml
3 一0
.
60吨 /丫m l 4一0 . 8 0叱 / m l
注 : 图中曲线按 A 减小顺序 , 依次为 O , l , 2 , 3 , 4
图 13 F e 3 对色素的影响
O一对照 1一 0 . 0 05 呢 /蒯 2一 0 . 01 5叱 / m l
3一 0
.
0 25呢 / m I 4一 0 5吨 / m l注 : 图中曲线按 A增大顺序 , 依次为 O, 1 , 2 , 3 , 4
第2 期 黑大豆色素的研究
ca + c
、
Fe
, ’离子的加入对色素均有影响 。 低浓度的 aC 尹对色素的影响不大 , 色素的最
大吸收波长无变化 , 但是吸光度变小 。 当 c才`浓度增大至 6 m g /m1 时 , 最大吸收波长红移
至 5 2 4 n m , 溶液的颜色由红色变为紫色 , 且有沉淀产生 , 说明高浓度的 c犷对色素有影
响 。 微量的 eF 少使色素的颜色先由红色变为紫色 , 再变为黑色 , 最大吸收波长亦红移 ,
说明 F扩对色 素有影响 。 在食品加工时应避免与 eF 3`接触 。
3 结 论
( 1) 黑大豆色素的热稳定性较好 , 光照下有一定的降解反应 , 在酸性介质中稳定
存在 , 呈亮丽的紫红色 。
( 2 ) 蔗糖对色素无影响 , 食盐 、 柠檬酸 、 V’c 对色素有一定的增色作用 。 氧化剂对
色素有破坏作用 。
( 3) +K
、
c u 沙 、 z n 沙金属离子对色素几乎无影响 , c +az 、 eF 3 十对色素有破坏作用 , 食品
加工时应避免与其借助 。
参考文献 :
l[] 凌关庭 . 食品添加剂手册 「M] . 北京 : 化学工业出版社 , 19 7 , 6 0 9 一61 0
l2] 王新平 , 李加新 . 黑糯米中黑色素提取方法的研究 〔J」. 食品科学 , 19 9 7
3[] 姜平川 . 枫叶黑色素理化性质研究 [J] . 食品工业科技 , 19 98 , :4 9
4[ 1 李成海 . 黑豆皮色素稳定性的研究 t J ] . 食品科学 , 19 92 , 13 ( 2) : 32
S T U D I E S O N T H E P IG M E N T O F
B L A C K 5 0 、人 B E A N
M E N G J i
e
(D
e P a rt l l〕en t o f C h e m i s ytr
,
Q i
n g d a o U n l v e r s ,协几 Qi n g d a o 2 6 6 0 7 1 )
A b s t r a c t : hT
e b l a c k ( Pur P I)
c o l o ur e xtr
a e t e d fr o m n a trU
a l b l a c k s oy
a b e an
15 s
afe an d
n o nP
o i s o n o u s
.
Th e P l g m e n t o f b l a c k s o y a b e a n h a s b e e n e x a m i n e d i n r e l a ti o n t o t h e PH v a l u e
,
t e l l l P e r a tUr
e e x P o s ur e
,
fo o d a dd i t l v e s
.
m e at l i o n a n d o x ld a n t
.
K e y w o r d s : b l a c k s o u a b e an 二 e o l o u r s t a b i l iyt ; fo o d a dd i t i、℃ s