“靠山红”红小米色素提取工艺条件优化及其稳定性研究

赵迪 张一凡 高育哲 杨晓琼 李月 李樟萍

摘要：以“靠山红”红小米为原料，利用由70%乙醇与0.8%柠檬酸制成的提取液对红小米色素进行提取，通过单因素和正交试验确定最佳的提取条件为：料液比1∶30（g/mL），提取时间40 min，提取温度60 ℃。同时研究红小米色素在不同光照、温度、氧化剂及还原剂条件下的稳定性，结果表明：红小米色素有一定的耐热性，在60 ℃下热稳定性最高;对氧化剂和还原剂都有较高的稳定性;对光照较敏感。

关键词：红小米色素;提取工艺;优化;稳定性

中图分类号：TS202.3    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2018）05-0048-04

红小米是指小米未脱壳前的谷子，即外壳是红色的小米，也叫糜子米或稷米。红小米是我国干旱及半干旱地区主要的粮食作物，具有较高的营养价值，其含有的天然红色素可以作为食品加工业中的天然色素来源。目前国内外关于红小米色素的研究少有报道，本课题以辽宁省北票地区特产“靠山红”红小米为原料提取其中红色素，确定最优工艺条件，并研究红小米色素在不同条件下的稳定性。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

原料：红小米，品种为“靠山红”，产地为辽宁朝阳北票地区。

试剂：无水乙醇，氢氧化钠，柠檬酸，VC（食用级），H2O2（分析纯），Na2SO3（分析纯）。

1.2 仪器与设备

SSB-25-12DT型数控超声波提取机：宁波新芝生物科技股份有限公司;HWS12型电热恒温水浴锅;DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥机：天津市泰斯特仪器有限公司;ESJI20-48型电子天平：上海精密科学仪器有限公司;ZFQ-85A3型旋转蒸发仪;AXTD5A型转子离心机：美国科峻仪器公司;SH2型循环水真空泵;UV-2501PC型紫外可见分光光度计;UV-2000型紫外分光光度计：上海凌析仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红小米色素提取工艺流程 小米脱壳→粉碎→过80目筛→添加70%乙醇与0.8%柠檬酸进行提取。

1.3.2 红小米色素提取工艺优化单因素试验 1） 最佳提取温度。称取红小米每份2 g，在提取温度分别为40，50，60，70 ℃条件下对红小米色素进行提取，测定吸光度值。2） 最佳提取时间。称取红小米每份2 g，在提取温度60 ℃、提取时间分别为30，40，50，60 min条件下对红小米色素进行提取，测定吸光度值。3）  最佳提取料液比。称取红小米每份2 g，在提取温度60 ℃、提取时间40 min、提取料液比分别为1∶20，

1∶30，1∶40，1∶50（g/mL）条件下对红小米色素进行提取，测定吸光度值。

1.3.3 红小米色素提取工艺优化正交试验 以色素吸光度值为指标，选取温度、时间和料液比为影响因素，进行三因素四水平正交试验设计。因素水平设计方案见表1。1.3.4 红小米色素的含量测定 含量是色素产品质量的重要指标之一。由于天然色素中存在大量无色素组分，其中大多数组分不能用通用方法来表示而确定含量。国外大多数国家采用色价法;中国食品添加剂标准化委员会规定统一采用吸光法。吸光法具体操作为：准确称取一定量色素样品G，溶解于少量溶剂，然后稀释到合适的浓度（根据吸光度的大小调整）;使用紫外可见分光光度计，以1 cm比色皿和溶剂作为参考，测定可见光区域最大吸收峰，求出及吸光度A。根据下列公式计算色素含量。

式中：E为色素含量;λmax为最大吸收波长，nm;G为称样质量，g;A为实测吸光度;n为色液稀释倍数。

1.3.5 红小米色素的光照稳定性研究 1） 光照保存。将红小米色素提取液置于中午12点的阳光下进行保存，分别隔2，6，12 h测定吸光度，考察光照条件下红小米色素变化情况。2） 避光保存。将色素提取液置于4 ℃冰箱内进行避光保存，分别隔2，6，12 h测定吸光度，考察避光条件下红小米色素变化情况。

1.3.6 红小米色素的温度稳定性研究 将红小米色素提取液分别置于40，50，60，70 ℃水浴锅中，每隔2 h测定 1 次吸光度，考察不同温度条件下红小米色素变化情况。

1.3.7 红小米色素的氧化性及还原性研究 制备加入不同浓度H2O2，Na2SO3和VC的红小米色素溶液，分別置于室温黑暗处2 h和24 h，测定440 nm处的吸光度。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 温度对红小米色素含量的影响 不同提取温度下红小米色素溶液的吸光度测定结果如图1所示。

由图1可以看出：随着红小米色素提取温度升高，吸光度先增大后减小;在60 ℃时，吸光度达到最大;温度继续升高，吸光度明显减小。因此，选择适宜提取温度为60 ℃。

2.1.2 提取时间对红小米色素含量的影响 不同提取时间下红小米色素溶液的吸光度测定结果如图2所示。

由图2可以看出：随着红小米色素提取时间延长，吸光度先增大后减小;在提取50 min时，吸光度最大;时间继续增加，吸光度减小。因此，选择适宜提取时间为50 min。

2.1.3 料液比对红小米色素的影响 不同料液比下红小米色素溶液的吸光度测定结果如图3所示。

由图3可以看出：随着料液比增大，吸光度先增大后减小;在料液比为1∶30时，吸光度最大;料液比继续增大，吸光度反而减小。因此，选择适宜提取料液比为1∶30。

2.2 正交试验结果

根据单因素试验结果，初步确定红小米色素最佳提取条件为提取时间50 min、提取温度60 ℃、料液比1∶30。以此进行正交试验，结果见表2。

由表2可見：6号试验条件下，即料液比1∶30

（g/mL）、提取时间40 min、提取温度60 ℃的吸光度最高，说明红小米色素的提取率最高。因此，采用此条件进行红小米色素提取及后续试验。

2.3 红小米色素的光照稳定性

在光照和避光条件下保存的红小米色素提取液的吸光度变化情况见表3。

由表3可知：红小米色素受光照的影响较大，在保存时应注意避光放置。

2.4 红小米色素的温度稳定性

在不同温度条件下保存的红小米色素提取液的吸光度变化情况见表4。

由表4可知：随着保存温度升高，吸光度先逐渐增大，在60 ℃时达到最大，而后又减小。这说明，随着温度的升高，红小米中β-胡萝卜素的稳定性逐渐增强，但温度过高又使其稳定性降低;60 ℃为该色素保存的最适温度。因此，在红小米色素保存过程中应注意控制温度，使其在相对有利的条件下保存。

2.5 红小米色素的氧化性及还原性

2.5.1 氧化剂H2O2对红小米色素的影响 向提取液中加入浓度分别为3%，6%，9%的H2O2溶液，于室温黑暗处保存2 h和24 h，测定吸光度，结果见表5。

由表5可知：随着H2O2浓度增大，红小米色素提取液的吸光度逐渐减小;并且，随着储藏时间延长，吸光度也均有所下降。总体来看，吸光度的下降幅度均不明显。

2.5.2 还原剂Na2SO3和VC对红小米色素稳定性的影响  向红小米色素提取液中加入浓度分别为0.12，0.24，

0.36，0.48，0.60 mg/mL的Na2SO3和VC溶液，于室温黑暗处保存2 h和24 h，测定吸光度，结果见表6。

由表6可知：当还原剂浓度较低时，吸光度随着保存时间延长有所减小，且减小速率相较于高浓度下偏大，但幅度不明显，说明还原剂对红小米色素的影响不大。此外，加入VC的溶液随时间延长有所褪色，说明还原剂对红小米色素有一定的保护作用。

3 结论

1） 红小米色素的最佳提取工艺为：料液比1∶30（g/mL），提取时间40 min，提取温度60 ℃。

2） 红小米色素的热稳定性较强，在60 ℃条件下最强;但其光稳定性差，需避光保存。氧化剂及还原剂对红小米色素的影响不大，且还原剂在一定程度上可以对红小米色素起到保护作用。

参考文献

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[3] 王海棠，尹卫平，阳勇，等，小米黄色素的初步研究（Ⅰ）——化学成分及应用研究[J].中国粮油学报，2004，19（3）：26-30.

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