黑芝麻色素的制備及其應用現狀

李秋鳳，王金亭

（聊城大學東昌學院化生系，山東聊城252000）

黑芝麻色素的制備及其應用現狀

李秋鳳，王金亭

（聊城大學東昌學院化生系，山東聊城252000）

黑芝麻色素是從芝麻黑色種子中提取的黑色素,是一類安全、無毒的天然食用色素，具有重要的生物活性。文章參考國內外的最新研究成果，綜述了該色素的提取工藝、化學結構、理化性質和應用情況，對黑芝麻色素的綜合開發具有一定的參考價值。

黑芝麻色素；制備；應用

Abstract:Black sesame pigment is extracted from the Sesamum indicum L.seeds and is a safety,not poisonous edible natural pigment.Based on the latest research results in recent years,this text provides an overview of the extraction process,purification,chemical constitution,physic-chemical property and application of the black sesame pigment.This information may lead to a reference value in the comprehensive development and application of the black sesame pigment.

Key words：black sesame pigment;preparation;application

黑芝麻（Sesamum indicum L.），古稱胡麻，是胡麻科脂麻的黑色種子。黑芝麻原產我國云貴高原，主要分布于江西、福建、廣東、廣西及云南等省區，目前全國各地均有栽培。黑芝麻為一年生草本植物，種子秋季成熟，扁卵圓形，長約3 mm，寬約2 mm，種皮薄、黑色，富含色素。黑芝麻色素安全無毒，具有特定的生物學活性，可廣泛地用于醫藥、化妝品著色和食品加工。結合國內外有關黑芝麻色素的最新研究成果，綜述了其制備新技術，分析了其化學結構、理化特性和應用價值，為其綜合開發和利用提供理論參考。

1 黑芝麻色素的制備

制備黑芝麻色素的步驟是：黑芝麻→脫脂→浸泡提取→抽濾→真空濃縮→冷凍干燥→成品。當前常用的提取方法主要有：醇提取法和超聲波輔助提取法。

1.1 醇提取法

水和乙醇均可作為色素提取介質，醇提取率較高。孫玲等[1]認為最佳提取條件是：酸性乙醇溶液為溶劑，提取溫度 80 ℃、時間 3 h，物料比為 1∶50（g/mL）。武文潔等[2]認為提取劑的pH值對色素的提取有較大的影響，在酸性條件下色素提取率較低，中性條件下有所提高，堿性條件下提取率最高。經正交試驗得出最佳提取條件為：60%乙醇-0.5%NaOH溶液作提取劑，提取溫度80℃，時問3.5 h，提取2次，提取率可達10.2%。徐利萍等[3]研究認為最佳提取條件為：50%乙醇溶液、提取溫度 65℃、時間 60 min、料液比l∶50（g/mL），提取時間大大降低。

1.2 超聲波輔助提取法

陳小全等[4]首次采用超聲波技術輔助提取黑芝麻色素，通過單因素分析和正交試驗確定了提取工藝：以蒸餾水為浸提劑，料液比為 1∶20（g/mL），超聲功率80 W、時間30 min、溫度為50℃，具有效率高、能耗低、無污染的特點，而且不影響色素的性質。

2 黑芝麻色素的結構與性質

2.1 化學結構

黑芝麻色素屬于天然黑色素系列，其組成與結構不同于動物來源色素，其結構至今尚不明確。現有的研究結果也有很大差異。孫玲等[1]研究表明黑芝麻色素的水溶液在紫外光270 nm處有特征吸收峰，在可見光區510 nm～530 nm處有吸收平臺，紅外光譜顯示色素分子中有碳氧雙鍵、四位取代苯環、芳香族聯苯環和羥基存在，初步推斷黑芝麻色素的主要成分可能為花青素類化合物。劉元法等[5]通過采用堿性體系提取和多步純化獲得黑芝麻色素檢測樣品，對其紫外可見吸收進行測定，發現了275 nm~280 nm處黑色素特有的吸收平臺，通過對其FT-IR圖譜分析，推測其結構中不含噻嗪環，黑芝麻色素是屬于吲哚類色素，含有羧基和酚羥基。陸懋蓀等[6-7]對黑芝麻黑色素進行了元素分析、紫外光譜、紅外光譜、核磁共振氫譜和碳譜以及堿熔降解-氣相色譜-質譜表征研究，認為黑芝麻黑色素屬于兒茶酚型的生物大分子，其分子結構以芳環連接成共軛體系，在芳環上有羧基、酚羥基、氨基及脂肪烴基等取代基團。

2.2 理化性質

黑芝麻色素為水溶性色素，易溶于水、甲醇、乙醇、甘油和稀堿溶液，不溶于乙醚、石油醚、正己烷、氯仿等有機溶劑[1,3]。

pH值對色素的色調影響不大，隨著pH值的升高，色素溶液吸光值增加，顏色也更黑，酸性條件下（pH＜6）呈淺黑色，堿性條件下（pH≥7）呈黑色[2,8]。

黑芝麻色素對光照和溫度穩定性較好[4]，自然光照射6 d、80℃水浴2 h，吸光度變化不大。試驗表明[2]：室溫光照16 h，吸光度只有微小變化；但高溫下放置會使色素溶液吸光值下降，溫度越高，時間越長，吸光值下降越多；酸性條件下熱穩定性較好，100℃水浴4 h，色素保存率為86.6%；中性、堿性條件下熱穩定性差，100℃水浴4 h，色素溶液吸光值損失率分別為20.3%和25.4%。

黑芝麻黑色素對金屬離子的穩定性與花色苷色素相似[9]。低濃度的 K+、Na+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+離子對黑芝麻色素沒有影響；金屬離子含量較高時，Fe3+、Fe2+、Sn2+、Cu2+離子（2×10-4mol/L）可使色素溶液產生沉淀，吸光度至衰減過半；K+、Zn2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+對色素有保色、增色作用，增色效果依次為Al3+＞Zn2+＞Mn2+＞Mg2+＞K+＞Ca2+，推測可能是離子與色素分子的某個基團反應，使色素的結構更加穩定的結果[2,4]。

氧化劑和還原劑對色素穩定性影響較小[2,8]。武文杰等[2]的研究表明：在色素溶液中分別加入H2O2、Na2SO3，至濃度分別為0.96%和0.6 mol/L，放置24 h后測定吸光度，色素損失率分別為4.5%和4%。不過陳小全等研究表明[4]：色素對H2O2和Na2SO3比較敏感，耐氧化性、耐還原性較差。

葡萄糖、蔗糖、氯化鈉對色素的穩定性沒有影響，試驗表明[2,4]：在添加劑濃度葡萄糖高達60%、蔗糖50%、氯化鈉60%時，室溫靜置3 d，目測溶液顏色沒有改變，吸光度值變化不明顯，表明色素的耐糖、耐鹽性較好。

3 黑芝麻色素的應用

黑芝麻色素具有水溶性好、對光熱穩定、耐糖耐鹽、安全無毒，它作為一種天然色素具有廣闊的開發前景和很高的利用價值。

3.1 用作天然抗氧化劑

龍盛京[10]用化學發光分析法研究了黑芝麻色素抗氧化作用。黑米色素能夠清除H2O2、超氧陰離子自由基（O2-·）和羥基自由基（·OH），黑芝麻色素對全血化學發光有較強的抑制作用并成量效關系，對細胞內體系或非細胞體系產生的活性氧都有一定的清除能力。單良等研究表明[9]：黑芝麻色素清除自由基的能力由強到弱依次為：DPPH·＞·OH＞O2-·，在一定濃度范圍內隨著黑芝麻色素濃度的增大而增強，可以用作食品中較好的自由基清除劑。黑芝麻色素可降低乙醇誘導急性肝損傷小鼠MDA水平和升高肝臟SOD活性，具有保肝作用[11]。因此，黑芝麻色素具有較強的體內、外抗氧化能力，是非常有潛力的天然黑色素，是一種很好的天然抗氧化劑資源。

3.2 用作食品添加劑

文獻表明[12]：黑芝麻色素 LD50＞10000 mg/kg，在試驗劑量范圍內對小鼠骨髓嗜多染紅細胞無致突變性，衛生檢測 As≤2 mg/kg，Pb≤5 mg/kg，符合食用色素衛生標準。目前[13]，我國開發的黑芝麻色素已進入產業化階段，主要有膏狀和粉狀兩種產品。作為天然食用色素之一，在食品工業中，黑芝麻色素已廣泛用于黑色食品的著色和功能食品、保健食品的開發。如黑色糕點（0.05%～0.1%）、餅干（0.05%）、方便面（0.05%～0.06%），還可用作烏雞精（0.03%）、烏雞口服液（0.02%～0.04%）。我國黑芝麻色素開發性研究相對滯后,尚未列入食品添加劑使用名單。

3.3 用作日化產品原料[14]

由于黑芝麻色素具有良好的理化特性，在日化工業上也得到很好的應用，以膏狀黑芝麻色素為基料配制出一種梳理劑（含8%～10%黑色素）除了具有常規梳理效果外，更使頭發亮麗、滑潤，具有一定的護發、染發效果。另外，黑芝麻色素還可生產高檔眉筆、口紅、黑芝麻香皂等。

4 結論

黑色素廣泛存在于自然界生物體內，具有很大的應用潛力，不同來源的黑色素有一定的特異性，對黑色素的開發已成為當前研究的熱點。我國黑芝麻資源豐富，黑芝麻色素提取工藝簡單，黑芝麻色素作為天然食用色素之一，將廣泛用于食品加工、醫藥保健品、化妝品行業。雖然國、內外已開展了一些研究，但有關其分子結構鑒定及生物活性、藥理作用的研究很少，還需要大量數據，為其進一步開發和利用提供理論參考。

[1]孫玲,張名位,池建偉,等.黑芝麻色素的提取條件和穩定性研究[J].中國糧油學報,1998,13(4)：53-58

[2]武文潔,姚培正,王萬森,等.黑芝麻色素提取與性質研究[J].山西食品工業,2002(2)：36-37

[3]徐利萍,王興國,金青哲,等.黑芝麻中黑色素提取條件的研究[J].中國油脂,2006,31(4)：56-58

[4]陳小全,仇玉芹,黃田,等.超聲波作用下提取黑芝麻色素及穩定性試驗[J].中國食品添加劑,2009(6)：114-117

[5]劉元法,徐麗萍,王興國.黑芝麻色素的光譜吸收特點及其FT-IR分析[J].中國糧油學報,2006,21(3)：304-306

[6]陸懋蓀,尹佩玉,容蓉,等.黑芝麻黑色素的化學結構研究[J].食品科學,2007,28(11)：91-94

[7]尹佩玉,陸懋蓀,孔慶山,等.氣相色譜/質譜法鑒定黑芝麻中黑色素的結構類型[J].色譜,2001,19(3)：268-269

[8]任順成,王國良,王鵬,等.十種天然黑色素穩定性研究[J].中國糧油學報,2009,24(6)：137-142

[9]單良,徐利萍,金青哲,等.黑芝麻黑色素的穩定性及自由基清除活性[J].安徽農業科學,2008,36(26)：11527-11531

[10]龍盛京,農冠榮,馬文力.黑芝麻色素和多糖對全血化學發光和活性氧的抑制作用[J].食品工業科技,1999,20(2)：7-9

[11]劉曉芳,徐利,劉娜,等.黑芝麻和黑豆色素提取物對急性肝損傷的保護作用[J].中國實驗方劑學雜志,2008,14(5)：68-70

[12]尹佩玉,陸懋茲.黑芝麻色素理化性質研究[J].食品科學,1994(2)：15-17

[13]石平旺.黑芝麻色素之應用[J].農產品加工：創新版,2009(5)：58

[14]趙肅清,孫遠明,蔡燕飛,等.天然黑色素的研究進展[J].廣州食品工業科技,2001,17(3)：54-56

Research on Preparation and Application of Purple Black Sesame Pigment

LI Qiu-feng，WANG Jin-ting
（Dongchang College，Liaocheng University,Liaocheng 252000，Shandong，China）

2010-06-24

聊城大學東昌學院科研基金資助（NO：DCLG 2008001）

李秋鳳（1967—），女（漢），實驗師，本科，主要從事生物化學實驗與教學。