全 文 ：1997, 143:2519-2520.
[ 7] DeWulf , P.Presence of the ribulose monophosphate pathway in
Baci llus subtilis[ J] .Microbiology, 1998 , 144:596-597.
[ 8] 蔡武城 ,袁厚积主编.生物物质常用化学分析方法[ M]
.第 1版.北京:科学出版社 , 1982 ,16-18.
Effects of several substances on production of D-ribose
Qiao Jian-jun ,Du Lian-xiang(Department of Food Engineering ,Tianjin University of Light Industry ,Tianjin 300222 ,China)
Abstract:Transketolase -deficient Bacillus pumilusstain was used to produce D-ribose in food and
pharmacy industry.Effects of some substance on D-ribose production were researched in this paper.D-
ribose production has been improved about 7.8%when 10g/L yeast powder was added in the medium ,
and D-ribose production has been improved about 4.7%when 10g/L sorbitol was added in the medi-
um.The D -ribose titer reduced when the medium was added with other substance such as propane
diacid.The fact that formic acid can reduce the D-ribose titer confirms the presence of the ribulose
monophosphate pathway in Bacillus pumilus that has been founded in Bacillus subtilis.
Key words:D-ribose;Bacillus subtilis;transketolase-defective;corm-steep liquor
收稿日期:2000-04-28;修回日期:2001-03-08
作者简介:彭子模(1939-),男 ,教授 ,硕士生导师。
中图分类号:Q946.82+9 文献标识码:A 文章编号:1004-311X(2001)03-0026-04
榆叶梅天然色素及其稳定性研究
彭子模 ,吕海英 ,刘玉祥 ,马晓东
(新疆师范大学生命与环境科学学院 , 新疆 乌鲁木齐 830054)
摘 要:以新疆地产榆叶梅花为实验材料 ,对榆叶梅花食用色素提取时间 、提取温度 、物料配比进行不同组合的对比实验研究;对光 、热 、pH 值 、还原介质 、氧化介质 、蔗糖 、防腐剂 、维生素和金属离子等对色素的稳定性影响进行了研究。结果表明 , 榆叶梅花色素为水溶性色素 , 属黄酮类色素。适用 pH 值范围较
广 , 尤其酸性状态 pH1～ 5 最佳;蔗糖和防腐剂以及金属离子 Zn2+、Mg2+、Ca2+、K+、Na+对色素稳定性无
不良影响;耐氧化剂与还原剂性能较差;而 Fe2+、Fe3+、Cu2+、Sn2+、Pb2+对色素稳定性有一定影响 , 其颜色相反发生改变。
关键词:榆叶梅花;天然色素;提取;稳定性
食用色素是食品添加剂的重要组成部分 ,不仅用于食品工业以改善食品的色泽 ,给人们一种美的享受 ,而且还广泛应用于医药卫生 、日用化工产品 、化妆品和印染工业等的
着色[ 1] 。食用色素虽用量甚微 ,但在食品总的质量评价色泽评分约占 45%[ 2 , 3] ,具有巨大的应用价值。榆叶梅(Prunus triloba Lindl)是一种普遍栽培并受人们喜爱的观赏和庭院绿化植物 ,尤其是新疆重瓣榆叶梅 ,其色泽鲜艳 ,花瓣多而厚 ,栽培易于成活和管理 ,加之抗寒和耐旱性能高 ,且花先于叶开放 ,易于采摘 。这些都对其开发与利用带来了极大便利。将其作为天然食用色素进行开发与利用 。目前在国内外还尚未见到有关正式报道。为此 ,我们对榆叶梅花色素的提取及其稳定性进行了初步研究 。
1 材料与方法
1.1 材料本实验所用榆叶梅(Prunus triloba Lindl)花花瓣采自新疆师范大学校园内。
1.2 方法
1.2.1 色素的提取:采用正交法设计实验组
合 ,按正交表 L16(45)[ 4 , 5]对提取温度 、提取时间和物料配比等 3个因子进行研究 ,每个因子 4个水平设计见表 3.1。
1.2.2 色素的鉴定
1.2.2.1 色素提取液光谱分析:用 1cm 比色皿在可见光范围内测定其吸光度 ,判定其在可见光处的最大吸光度。
1.2.2.2 色素特殊显色反应
1.2.2.2.1 盐酸-镁粉反应:取色素稀释液
5ml ,加入少许镁粉 ,振荡后 ,再加入几滴盐酸观察现象 。
1.2.2.2.2 中性醋酸铅沉淀反应:取色素稀释液5ml ,逐滴加入新配制的饱和中性醋酸铅溶液 ,观察现象。
1.2.2.2.3 氧化铁显色反应:取色素稀释液
第 11卷第 3期
2001年 6月
生 物 技 术
BIOTECHNOLOGY
Vol.11 ,No.3
Jun ,2001
5ml ,加入 1%FeCl2溶液 ,振荡观察现象。
1.3 色素的稳定性试验
1.3.1 光对色素稳定性的影响:取色素稀释液分别放置在室外自然光 、室内自然光下 ,照射一定时间 ,定时取样 ,作光谱扫描 ,记录最大吸光度 。
1.3.2 温度对色素稳定性的影响:取色素稀液分别于室温(23℃)、45℃、65℃、85℃下恒温4h ,每隔 1h取样1次 ,冷却至室温后 ,测定其在最大吸收波长处的吸光度 。
1.3.3 pH 值对色素稳定性的影响:采用柠檬酸 、磷酸二氢钠 、盐酸溶液 、食盐溶液 ,配制缓冲液作为色素 pH 值稳定性实验的缓冲液。分别量取 1.0ml 色素提取液与 9.0ml(pH1-12)缓冲液充分混和 ,配制不同 pH值的色素试液 ,同时设立对照 ,室温放置 1h ,进行光谱扫描 ,测其最大吸光度值。
1.3.4 氧化剂对色素稳定性的影响:以H2O2作氧化剂 ,配制不同浓度的 H2O2 色素水溶液 ,室温放 1h ,测其最大吸光度值。
1.3.5 还原剂对色素稳定性的影响:以
Na2SO3 作还原剂 ,配制不同浓度的Na2SO3色素水溶液 ,室温放 1h ,进行光谱扫描 ,测其最大吸光度值。
1.3.6 食盐(NaCl)对色素稳定性的影响:以
NaCl为材料 ,配制不同浓度的 NaCl色素水溶液 ,室温放置 1h ,进行光谱扫描 ,记录其最大吸光度值 。
1.3.7 蔗糖对色素稳定性的影响:分别配制不同浓度的等量蔗糖色素水溶液 ,进行光谱扫描 ,测其最大吸光度值 。
1.3.8 维生素 C 对色素稳定性的影响:以
Vc为实验材料 ,分别配制不同浓度的 Vc 色素水溶液 ,测其最大吸光度值 。
1.3.9 防腐剂对色素稳定性的影响:以苯甲酸钠为原料 ,分别配制不同浓度的苯甲酸钠色素水溶液 ,测其最大吸光度值。
1.3.10 不同金属离子对色素稳定性的影响:用三氯化铁(FeCl3·6H2O)、硫酸铜(CuSO4·5H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、氯化钾(KCl)、氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)、醋酸铅
Pb(CH3COO)2 ·3H2O 、二氯化钠(SnCl2 ·
2H2O)、硫酸镁(MgSO4·7H2O)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)分别配制不同浓度的金属离子 Fe2+、
Fe3+ 、Cu2+、Sn2+、Pb2+ 、Zn2+ 、Mg2+ 、Ca2+、
K+ 、Na+的色素供试液 ,测其最大吸光度值 ,观察各金属离子对色素色泽影响情况。
2 结果与分析
2.1 色素的提取据正交表对提取温度 、提取时间 、物料配比和 pH 值各因子对色素提取率的影响 ,得出pH值是最显著因子 ,而提取时间 、提取温度和物料配比为非显著因子 ,其结果见表 2。从表1可见 ,在 75℃、pH 1 、物料配比1:15 、时间4h提取的色素溶液吸光度最大 ,但是这时
提取液十分混浊 。初步分析其原因 ,可能是还混有果胶 、蛋白质等其它原因所致。而在室温为 25℃、45℃、65℃、75℃下 ,物料配比
1:15 分别进行实验时 ,结果发现:室温下 ,
pH1 、物料配比 1:15 、时间 4h 提取的色素溶液清澈透明 ,且吸光度也较高 ,符合利用条件。
表 1 L16(45)正交表实验结果
实验号 A提取温度
1
B提取时间
2
C物料配比
3
D
pH值
4 5
吸光度(A)
1 1(25) 1(1) 1(1:15) 1(1) 1 0.287
2 1(25) 2(2) 2(1:20) 2(3) 2 0.230
3 1(25) 3(3) 3(1:25) 3(5) 3 0.205
4 1(25) 4(4) 4(1:30) 4(6) 4 0.213
5 2(45) 1(1) 2(1:20) 4(6) 3 0.217
6 2(45) 2(2) 1(1:15) 3(5) 4 0.209
7 2(45) 3(3) 4(1:30) 2(3) 1 0.314
8 2(45) 4(4) 3(1:25) 1(1) 2 0.224
9 3(65) 1(1) 3(1:25) 2(3) 4 0.258
10 3(65) 2(2) 4(1:30) 1(1) 3 0.233
11 3(65) 3(3) 1(1:15) 4(6) 1 0.252
12 3(65) 4(4) 2(1:20) 3(5) 2 0.251
13 4(85) 1(1) 4(1:30) 3(5) 2 0.257
14 4(85) 2(2) 3(1:25) 4(6) 4 0.310
15 4(85) 3(3) 2(1:20) 1(1) 3 0.262
16 4(85) 4(4) 1(1:15) 2(3) 1 0.254
表 2 提取条件正交的方差分析表
方差来源 s f s/ f F 显著性
A 0.003076 3 0.001025333 2.25 显著
B 0.001249 3 0.000416333 0.91 不显著
C 0.00044 3 0.00014666 0.32 不显著
D 0.009879 3 0.003293 7.23 不显著
总和 12 F005(1-4)=4.760
F001(1-4)=9.78 从表 2可见:pH 值是最显著因子 ,而提取时间 、提取温度和物料配比为非显著因子 。
2.2 色素液的最大波长
从图可见 ,榆叶梅色素水溶液在可见光范围内最大吸收波长在 520nm处 。
2.3 色素定性试验
2.3.1 盐酸-镁粉反应:向色素液加入少许镁粉 ,振荡后 ,再加数滴盐酸后 ,色素液产生气泡 ,颜色变深;若不加镁粉 ,而加盐酸 ,则无
气泡产生。表明该色素属黄酮类化合物[ 6] ,能在盐酸-镁粉作用下 ,被氢化还原。
2.3.2 中性醋酸铅反应:滴加饱和溶中性醋酸铅液后 ,产生黄色沉淀 ,并随中性醋酸铅液
272001年 6月 榆叶梅天然色素及其稳定性研究
增多 ,沉淀增多 , 表明该色素成分中含有酚基 ,而酚基是黄酮类化合物分子结构官能团之一[ 6] 。
2.3.3 三氯化铁显色反应:结果发现色素液振荡后变成黄褐色并有沉淀产生 ,这与黄酮类化合物性质相似 ,是分子中含有酚羟基与三氯化铁作用的结果[ 6] 。根据以上几项实验结果可初步认为:该色素属于黄酮类色素 。
2.4 色素的稳定性试验
2.4.1 光对色素稳定性的影响:结果见表 3表 3 光对色素稳定性的影响
时间(天) 0 3 6 9
室内自然光 吸光度 0.198 0.196 0.189 0.182
室内自然光 吸光度 0.198 0.135 0.128 0.117
从表 3可知:室内自然光下 ,色素色调无大变化 ,吸光度变化小;室外自然光下 ,色素色调变化较大 ,吸光度变化较明显 ,因此在使用和储藏时 ,该色素应尽量注意在较暗处保存为宜。
2.4.2 温度对色素稳定性影响:其结果见表
4。表 4 温度对色素稳定性的影响(吸光度 OD值)
温度(℃) 室温(23) 45 65 85
0h 0.220 0.220 0.220 0.220
1h 0.220 0.232 0.219 0.230
2h 0.213 0.226 0.224 0.208
3h 0.217 0.230 0.214 0.200
4h 0.216 0.225 0.206 0.211
从表 4可知 ,该色素溶液随着温度和加热时间的延长 , pH 值无多大变化 ,色素色调变化很小 ,吸光度变化极微 ,表明该色素对温度有较好的稳定性。
2.4.3 pH 值对色素稳定性的影响:结果见表5 。表 5 pH值对色素稳定性的影响
pH值 1 2 3 4 5 6
吸光度 0.248 0.210 0.195 0.123 0.102 0.048
色 调 浅红 浅红 淡黄
pH 值 7 8 9 10 11 12
吸光度 0.167 0.426 0.706 0.666 0.625 0.62
色 调 淡黄 黄褐 黄褐
从试验结果可知 ,该色素色调在 pH1-5为浅红色 , pH6-7 为淡黄 , pH8-12 为黄褐色 ,因而有较广的 pH 值范围;吸光度由 pH1-6逐渐降低 ,后 pH7上升 ,有很大变化 。由于该色素的 pH 值适用范围宽 。因此 ,可以用不同 pH值调节成不同色泽使用。
2.4.4 氧化剂对色素稳定性的影响:结果见表6 。表 6 氧化剂对色素稳定性的影响
H2O2(%) 0 0.5 1 1.5 2
1.0h 吸光度 0.220 0.033 0.022 0.006 0.014
从表 6可知 ,榆叶梅色素的耐氧化性较差 ,在各浓度 H2O2 作用下 ,其吸光度值变化较大 。因此 ,在使用与保存该色素时应避免
H2O2等氧化剂的混入。
2.4.5 还原剂对色素稳定性的影响:结果见表 7。表 7 还原剂对色素稳定性的影响
Na2SO3(mol/L) 0 6.25×10-3 1.25×10-2 25×10-3 5.0×10-2
1.0h 吸光度 0.220 0.160 0.067 0.014 0.003
结果表明:还原剂浓度越高 ,吸光度下降越低 ,表明该色素的耐还原性较差 。因此 ,使用与保存该色素时应避免混入还原剂物质。
2.4.6 食盐对色素稳定性的影响:结果见表
8 。 表 8 食盐对色素稳定性的影响
NaCl(%) 0 0.5 1 1.5 2
1.0h吸光度 0.183 0.181 0.187 0.180 0.186
从试验结果可知:色素色调无变化 ,吸光度几乎不变 ,表明NaCl对色素的稳定性基本无影响 ,可以作为添加剂加入使用 。
2.4.7 蔗糖对色素稳定性的影响:结果见表
9 。 表 9 蔗糖对色素稳定性的影响
蔗糖(%) 0 2 4 6 8 10
1.0h吸光度 0.202 0.199 0.207 0.198 0.204 0.200
结果表明:随着蔗糖浓度增加 ,色素色调无变化 ,吸光度基本不变 ,表明蔗糖对色素稳定性的基本无影响 ,可以在色素制品中使用 。
2.4.8 维生素 C对色素稳定性的影响:结果见表 10。
表 10 维生素C对色素稳定性的影响(吸光度OD 值)
抗坏血酸(%) 0 1 2
0h 0.241 0.215 0.206
1h 0.242 0.135 0.100
2h 0.243 0.109 0.080
4h 0.250 0.074 0.048
从试验结果可知 ,色素色调改变较大 ,吸光度值变化较大 ,表明Vc对色素稳定性有不良影响 ,在使用时应尽量避免与 Vc 一起使用。
2.4.9 防腐剂对色素稳定性的影响:结果见表 11。表 11 防腐剂对色素稳定性的影响(吸光度 OD值)
苯甲酸钠(%) 0 0.1 0.3 0.4 0.5 0.6
2.0h 0.242 0.219 0.223 0.248 0.246 0.217
从试验结果可知:色素色调无明显变化 ,吸光度值变化很小 ,说明防腐剂对色素稳定性基本无影响 ,可以添入作色素防腐使用。
2.4.10 不同金属对色素稳定性的影响:结果见表 12。表12 不同金属离子对色素稳定性的影响
金属离
子(1%) 0 Zn2+Mg2+ Ca2+ K+ Na+ Fe2+ Fe3+ Cu2+ Sn2+ Pb2
浅红色 浅红色黄褐色黄褐色浅蓝色 黄色 浅黄色
从表 12 可见:Zn2+ 、Mg2+ 、Ca2+、K+ 、
Na+对色素的吸光度无多大影响 ,可以在一
起使用;而 Fe2+、Fe3+、Cu2+ 、Sn2+、Pb2+对色素稳定性则有不良影响。因此 ,该色素应避免与这些离子的试剂共用 ,以免丧失稳定性 。
3 结论
28 生 物 技 术 第 11卷第3期
3.1 榆叶梅花色素属于花色苷类色素。
3.2 榆叶梅色素对温度 、防腐剂 、蔗糖 、食盐以及金属离子 Zn2+ 、Mg2+、Ca2+、K+、Na+的耐受性较好 ,可以与这些添加剂一起使用。
3.3 该色素适应 pH 值较广 ,通过调节 pH值可获得不同颜色 ,尤以酸性状态色泽最佳 ,适于冷饮食品。
3.4 该色素对于氧化剂 、还原剂 、光及金属离子 Fe2+ 、Fe3+、Cu2+、Sn2+ 、Pb2+的耐受性较差 ,使用时应注意避免 。
3.5 榆叶梅适应性广 ,易于种植 ,抗寒与耐旱性能强 ,植株产量高 ,花瓣多而厚 ,因此是
一种较为理想的天然色素资源 ,具有广阔的开发利用前景 。参考文献:[ 1] 彭子模 ,惠寿年 ,李进 ,等.玫瑰花红色素及其稳定性研究[ J] .西北植物学报 ,1999 , 19(2):349-353.[ 2] 阎炳宇.我国天然色素的现状及发展方针[ J] .精细与专用化学药品.1999(9):8-9.[ 3] 吕晓玲.食用天然色素—萝卜红的初步研究[ J] .食品与发酵工业 , 1985(5):25-31.[ 4] 中国科学院数学研究所统计组编.常用数理统计方法[M] .北京:科学出版社 , 1973:34-55.[ 5] 王隆华 ,沈庆.正交试验法在植物生理学实验中的应用示例[ J] .植物生理学通讯 , 1994, 30(5):336-367.[ 6] 北京医学院 ,北京中医学院主编.中草药成分化学[ M] .北京:人民卫生出版社 ,1980:289-291, 301.
Research on natural pigment of Prunus trila Lindl and its stability
PENG Zi-mo ,LU Hai-ying ,LIU Yu-xiang ,MA Xiao-dong(School of Life and Environment Science ,Xingjiang Normal University , Urumqi 830054)
Abstract:Research of the flowers of Prunus triloba Lindlof Xingjiang was attempted to exploit the utility
of the pigment of this plant as a possible extracted material for pigment products.The research has in-
volved a study of the time , temperature and burden ratio of extraction of the material by the contrast exper-
iments of varied combinations.The experiment studies also include the preliminary study of the effects of
light ,heat ,pH value reductant ,oxide , sucrose ,preservative and metal ion on the stability of the pigments.
It is found out that the pigment output is easy to solve in water ,weak in resistance against light , bad in
enduring reductant , and poor in resistance against oxide.This kind of pigment can be applied to pH value
widely , and presents best colour in acid media.It is also found that sucrose , preservative and metal ion ,
such as Zn2+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、K+、Na+ do not exert negative effects on the stability of the pigment ,while
other metal ions , such as Fe2+ 、Fe3+ 、Cu2+、Sn2+、Pb2+ ,have certain effects.
Key words:bloom of Prunus triloba Lindl ;natural pigment;extraction;stability
收稿日期:2000-07-03
作者简介:周志钦(1964-),男 ,四川郫县人 ,博士生 ,副
教授 ,从事果树资源 、果树分子生物学与基因工程 ,发表
论文 20余篇。
中图分类号:Q781 文献标识码:B 文章编号:1004-311X(2001)03-0029-05
植物铁结合蛋白基因研究现状
周志钦(西南农业大学园艺系 ,重庆 400716)
世界范围内约 30%的人口缺铁 , 以妇
女 、儿童最严重。Li等(1993)[ 14]对北京纺织女工的一项调查表明 ,根据WTO(1975)的标准有 34%19岁-45岁的人缺镁 。最近研究表明 ,铁的缺乏会阻碍大脑认识能力的发育。铁结合蛋白是一种广泛存在于动物 、植物和微生物中的铁储藏蛋白。对植物种子 、胚 、正生长发育的植株和动物的储存铁研究表明 ,在所有情况下用于发育的储存铁的共同来源是铁结合蛋白。铁结合蛋白能富集数十亿倍
于自由可溶性铁的铁原子。Beard , et al.[ 2](1996)用铁结合蛋白和大豆等食物治疗鼠的铁缺乏症 ,结果认为使用孟德尔和生物技术途径提高大豆和其它种子中铁结合蛋白的表达和种子铁的其它可溶性成分将有助于全球
性缺 铁问题 的有效 解决 。Theil , et al.
(1997)[ 22]研究表明 ,通过外加或对内在含量
选择(added extrinsically or intrinsically enriched
in a selecte soybean cultivar)提高了铁结合蛋白的生物可给性(bioavailability)的大豆品种 ,在治疗鼠的饮食性缺乏中非常有效。因此 ,认为通过生物技术和育种提高自然种子中铁结合蛋白的含量是一条可持续解决铁缺乏的途径 。
1 铁结合蛋白结构和功能
1.1 结构铁结合蛋白是由 24个同源或异源亚基结合成一个 450kD的大蛋白质复合体 ,在其结构的中空中可储存 4500 个铁原子(Goto ,
F , et al.1999)[ 9] 。哺乳动物铁结合蛋白由 24亚基构成壳状(protein shell), 在铁的吸收中分为功能互补的 H 和 L 两种类型 。H 链在其 4螺旋索结构中含 1个双核铁氧化还原酶位点 ,该位点催化铁的氧化产生过氧化氢 。
第 11卷第 3期
2001年 6月
生 物 技 术
BIOTECHNOLOGY
Vol.11 ,No.3
Jun ,2001