黑米色素酯化修饰及稳定性研究

摘要

本文对黑米色素进行酯化修饰并对酯化产物的理化性质、光谱特性和稳定性进行了研究，为黑米色素扩大应用范围提供了可能。通过单因素实验确定了水浴温度、时间和液料比作为Box-Benhnken响应面试验因素自变量，酯化率为响应值，进行中心组合实验，对回归方程进行分析得到黑米色素酯化修饰最优工艺参数为:水浴温度63℃，时间4.0h，液料比7.8∶1。在该条件下酯化率为47.8％，经多次实验在此条件下测得的酯化率在47％～48％，采用响应面优化法得到的优化参数可靠。黑米色素酯化修饰后溶解性有显著性变化，黑米色素溶于水，酯化产物不溶于水，但易溶于极性低的有机溶剂，如丙酮、氯仿和乙酸乙酯。在pH6时黑米色素溶液变浅红，但是酯化产物依然呈现红色;在pH＞7的溶液环境中，黑米色素溶液已不是红色，而是呈蓝色，酯化产物在pH7～10的碱性条件下仍然呈现浅红色。黑米色素在可见光区最大吸收峰为526.0nm，酯化黑米色素最大吸收峰为532.5nm。红外光谱分析得出:反应后的红外光谱曲线在1724cm-1（酯羰基C=O的伸缩振动吸收）和1553cm-1（RCOO-的特征吸收）附近出现新的吸收峰，酯化处理后的花色苷并未破坏原色素的基本结构，酯化反应只是在原来的花色苷分子上增加了新的酯基团。经高效液相色谱分析，酯化产物液相色谱图在3.9 min附近出现新的吸收峰，由于在整个反应过程没有添加其它物质，所以可以判定丁二酸酐已经接到花色苷分子上。经酯化修饰后黑米色素（酯化产物）的稳定性较原黑米色素有很大提高。总的来看，酯化产物的稳定性在pH(5～9)、温度(＞80℃)及光稳定性上均好于黑米色素，但是这些因素对色素影响较大，因此最好在低pH、低温和避光的条件下保存;按照食品添加剂使用卫生标准范围内适量添加苯甲酸钠和山梨酸钾对黑米色素和酯化产物的稳定性没有显著影响;食盐和焦亚硫酸钠对色素影响较小;蔗糖对酯化产物吸光值影响不大;H2O2的存在会导致黑花色素和酯化产物的迅速降解褪色;Fe3+和Fe2+降低色素吸光值，Al3+和Zn2+可以提高色素液的吸光度，具有增色作用，其它金属离子对色素影响较小。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 花色苷(花青素)类色素

1．1．1 花色苷概述

1．1．2 花色苷的化学结构

1．1．3 花色苷的性质

1．2 黑米概述

1．2．1 黑米种质资源

1．2．2 黑米的营养特点

1．2．3 黑米花色苷的种类

1．2．4 黑米花色苷的功能

1．2．5 黑米的开发应用及前景展望

1．3 花色苷类色素组分的分离纯化方法

1．3．1 纸层析

1．3．2 薄层层析

1．3．3 柱层析

1．3．4 高效液相色谱法

1．4 花色苷类色素结构的鉴定方法

1．4．1 色谱法

1．4．2 光谱法

1．4．3 质谱(MS)及液质联用(LC／MS／MS)

1．4．4 核磁共振波谱法(NMR)

1．4．5 花色苷的水解分析法

1．5 花色苷的开发应用及前景展望

1．5．1 在食品行业上的应用

1．5．2 在化妆品行业上的应用

1．5．3 在医药行业上的应用

1．6 国内外在修饰改性方面的研究现状

1．6．1 提高稳定性的修饰

1．6．2 改善水溶性的修饰

1．6．3 改善油溶性的修饰

1．6．4 植物中的酰化花色苷

1．7 本课题的研究目的和主要内容

1．7．1 研究目的与意义

1．7．2 研究的主要内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 主要仪器

2．3 主要试剂

2．4 实验方法

2．4．1 色素色价的测定

2．4．2 酯化率测定

2．4．3 黑米色素最大吸收波长的测定

2．4．4 单因素实验

2．4．5 响应面法优化黑米色素酯化工艺

2．4．6 酯化产物理化性质研究

2．4．7 酯化产物和黑米色素的稳定性研究

2．4．8 数据处理及分析方法

3 结果与讨论

3．1 黑米色素最大吸收波长的确定

3．2 黑米色素色价的测定

3．3 黑米色素酯化工艺单因素实验

3．3．1 水浴温度对酯化率的影响

3．3．2 时间对酯化率的影响

3．3．3 丁二酸酐添加量对酯化率的影响

3．3．4 丁二酸酐对产物色价的影响

3．3．5 pH对酯化率的影响

3．3．6 料液比对酯化率的影响

3．3．7 分子筛对酯化率的影响

3．4 响应面分析法优化黑米色素酯化工艺

3．4．1 多元二次响应面回归模型的建立与分析

3．4．2 交互因子效应分析

3．4．3 最佳工艺条件的确定

3．5 酯化产物理化性质研究

3．5．1 色价变化

3．5．2 溶解性变化

3．5．3 pH值对色素颜色的影响

3．5．4 光谱学分析

3．6 黑米色素和酯化产物的稳定性研究

3．6．1 pH对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．2 温度对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．3 光照对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．4 防腐剂对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．5 抗坏血酸对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．6 蔗糖和食盐对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．7 H2O2和焦亚硫酸钠对黑米色素和酯化产物稳定性的影响

3．6．8 金属离子对黑米色素和酯化产物的稳定性影响

4 结论

4．1 黑米色素酯化反应的最优工艺

4．2 酯化产物的理化性质

4．3 酯化产物光谱分析

4．4 酯化产物稳定性

5 展望

参考文献

7 攻读硕士期间论文发表情况

致谢