黑豆紅

黑豆紅，一種食品添加劑。以黑豆的種皮為原料提取。黑豆紅色素包括矢車菊素-3-葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-半乳糖苷三種花色苷，主要著色成分為矢車菊素-3-半乳糖苷。

基本介紹

• 中文名：黑豆紅
• 異名：：野大豆紅；烏豆紅
• 成分：：為矢車菊素-3-半乳乳糖苷等
• 來源：：黑豆的種皮

介紹

黑豆(blacksyabean)是豆科大豆屬植物大豆(glycinemaxvar.Merr.)的黑色種子。黑豆營養豐富，含蛋白質45.7%、粗脂肪15.6%(其中不飽和脂肪酸83.0%)、多糖12.95%、膳食纖維10.2%，含有鋅、銅、鎂、硒、磷等多種礦物質及豐富的維生素(其中VE17.36μg/100g)和色素等。黑豆中必需胺基酸種類齊全、比例合適、數量充足，有很好的胺基酸平衡;不僅具有極高的營養價值，而且具有保健功能，被國家衛生部列為“既是食品又是藥品”的農產品之一。

黑豆紅色素是從黑色大豆種皮中提取的花色苷類色素，是一種安全、無毒的天然食用色素，具有抗氧化作用、延緩衰老作用、保肝作用、抗肥胖、降血脂等重要的生物活性。黑豆紅色素已經列入我國食品添加劑(GB2760--1996)。

黑豆紅(BlackBeanRed)是以黑豆皮為原料提制的天然色素，主要成分是花色苷，因此稱為黑豆花色苷。黑豆紅又名:野大豆紅，烏豆紅，黑豆色素，黑豆紅色素，黑豆皮紅色素。黑豆色素為類黃酮類化合物，屬花色素類色素。

主要成分

黑豆紅色素屬於類黃酮的花色苷，包括矢車菊素-3-葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-半乳糖苷三種花色苷，主要著色成分為矢車菊素-3-半乳糖苷。

黑豆紅色素的製備

黑豆紅色素的提取

製備黑豆紅色素的步驟是:黑豆皮→破碎→提取→抽濾→真空濃縮→冷凍乾燥→成品。當前常用的提取方法主要有:鹽酸-乙醇提取法、微波輔助提取法和超音波輔助提取法。

鹽酸一乙醇提取法

崔蕊靜等的試驗認為從黑豆皮中提取紅色素的最佳工藝是:0.1%HCI-95%乙醇(2:1)作提取劑，料液比1:40(g:mL)，溫度70°C，時間100min。梅建生等以50%的乙醇水溶液(pH=1)為浸提劑，溫度70°C,料液比1:100(g:mL),時間90min,經3次提取得率可達98%左右。徐金瑞等採用二次回歸正交旋轉設計最佳化工藝條件，認為對花色苷含量的影響因素為:料液比>乙醇濃度>提取溫度>提取時間，最佳參數為60°C、提取1h、乙醇濃度60%、料液比1:40,粗提物產率12.5%，折算其種皮花色苷含量為1.32mg/g,與回歸數學模型估算結果1.38mg/g相對差僅為4.6%。另外，朱宏達等用pH為1.5的檸檬酸水溶液進行提取，效果也很好，而且工藝簡單適於工業化生產。

超音波輔助提取法

李大婧等首次採用超音波技術輔助提取黑豆紅色素，通過回響曲面法對影響色素提取效果的3個主要因素，即超聲功率、pH和液固比進行了優選，建立並分析了各因子與色素提取液吸光值關係的數學模型。結果表明:在原料用量0.5g時，以60%乙醇(pH 1.5)為提取溶劑，50C水浴提取60min,超聲功率80W、液固比30mL/g,色素的提取率達到95.6%土0. 8%。

微波輔助提取法

高雪琴等利用微波輔助提取黑豆皮紅色素，正交試驗確定了工藝條件，並與乙醇浸提進行比較。結果表明:以0.1mol/L鹽酸-75%乙醇(v:v=1:1)為提取劑，微波功率中火(385W)、料液比1 : 40、時間120s、提取2次，色素提取率可達98. 1%，比乙醇浸提(93. 5% )提高4.6%。

大孔樹脂吸附純化

將色素粗品進行離子交換處理，利用交換樹脂特有的選擇性進行純化。樹脂吸附純化的工藝過程為:色素粗提液→上柱吸附→洗脫→濃縮→乾燥→色素粉末。劉岱琳等選擇YWD-01、YWD-03、YWD-04、YWD-06、AB-8和D101六種大孔吸附樹脂進行純化試驗，結果表明YWD-01對黑豆紅色素的吸附能力最強，適宜的pH為3.0,以50%的乙醇洗脫效果最好。純化後色素含量大大提高，一般可達7%~12%，比純化前提高7~12倍。不過實驗缺乏動態數據，尚需進一步的研究。

黑豆紅色素含量的測定

測定總苷含量常用直接測定法、pH差示法和單pH測定法。王少波等用酸性乙醇提取黑豆皮紅色素，用pH示差法測定了花青素含量，平均含量為3. 836mg/g，測定結果的相對標準偏差為2.97% (n=6)， 加標平均回收率為96. 2%。不過，黃昉等對比了三種方法，認為單pH測定法線性範圍更廣、操作更簡單，更適用於測定多個提取條件下色素總含量。

黑豆紅色素的結構與性質

化學結構

黑豆紅色素為花色苷類色素，包括矢車菊素-3-葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-半乳糖苷”。現已證實其主要著色成分為矢車菊素-3一半乳糖苷，分子式為C₂₁H₂₁O₁₁，相對分子量為449. 39,分子結構如圖：

黑豆紅色素的基本結構

理化性質

溶解性

黑豆紅色素為水溶性色素，易溶於水、稀酸、稀鹼、稀乙醇，不溶於無水乙醇、丙酮、石油醚、苯、甲苯、CCI₄等有機溶劑。

酸鹼性及吸收光譜

pH的影響比較明顯，黑豆紅色素在酸性條件下穩定，pH<5時呈紅色，隨pH增大，顏色由淺變深，最後轉為深褐色。可能是在鹼性條件下，花色苷元發生分子結構的改變。黑豆紅色素在不同pH值下吸收光譜各異，隨著酸鹼度的變化吸收峰也跟著變化，pH=2~4範圍內λmax=514nm,pH=10~12範圍內λmax=410nm劉岱琳等用pH3.0的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩衝液配製色素溶液，用Uv-2401PC紫外可見分光光度計進行掃描後，建議528nm作為黑豆紅色素吸收度的檢測波長。

光照和溫度

現有資料多以分光光度法進行判斷。崔蕊靜等利用100°C沸水浴實驗，測定了60min內色素溶液的吸光度變化，30min時色素保存率為91.0%，認為黑豆紅色素熱穩定性較好;將色素溶液置於陽光充足之處照射，觀察發現顏色變化明顯，7天后測定色素保存率為56.8%，認為色素耐光性差，應避光保存。

金屬離子

K+、Na+、Mg²⁺、Fe³⁺離子對黑豆紅色素沒有影響，Ca²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺離子對色素有保色、增色作用，Fe³⁺離子對黑豆皮紅色素的影響最大，有破壞作用，在儲存或使用時應避免與Fe³+接觸。

氧化劑、還原劑

氧化劑多用H₂O₂、還原劑多用NaHSO₃進行試驗。研究表明:H₂O₂對黑豆紅色素有強烈的破壞作用，濃度越高、作用時間越長，色素的吸光值降低、損失率越大;NaHSO₃的影響不明顯。

食品添加劑

崔蕊靜等分別將質量分數為1%的蔗糖、賴氨酸、檸檬酸和酒石酸加入色素溶液，置於100°C水浴中進行實驗，發現糖、胺基酸、有機酸均可加速紅色素的破壞，尤其是加入賴氨酸後，色素由鮮亮的櫻紅色立即變成紫色。抗氧化劑VC對色素影響不大，防腐劑苯甲酸鈉和山梨酸鉀，劑量為0.10g/mL時影響很小，但超過這個劑量吸光度大幅度下降，說明濃度越大色素損失較大。

黑豆紅色素的生物活性

抗氧化作用

徐金瑞等分析了127份黑大豆種質的總抗氧化能力與總花色苷含量之間的相關性，認為黑大豆種皮中的總酚和花色苷是其抗氧化作用的重要物質基礎。黑豆皮花色苷提取物具有較強的清除·OH、·O^2-及自由基DPPH·的作用，其清除能力分別是維生素C的1.6、2.2和1.4倍。體內抗氧化試驗也顯示:黑豆皮花色苷提取物可使老齡小鼠血清超氧化物歧化酶(SOD)活性明顯增加，血清丙二醛MDA的生成明顯減少，證實了黑豆紅色素的抗氧化活性。

延緩衰老作用

研究表明:氧化應激是促進機體衰老的重要因素，B型單胺氧化酶(MAO-B)催化生成的H2O2是腦內氧化應激的一個特異性來源;皮膚中羥脯氨酸(Hyp)含量反映皮膚中膠原蛋白的生成情況，是衰老過程中敏感、特殊的生化指標。張瑞芬等研究了黑大豆種皮提取物(BSCE)對老齡小鼠的延緩衰老作用。通過HPLC檢測，BSCE主要成分為矢車菊素-3-葡萄糖苷，含量為2.3mg/g豆皮。以10月齡雄性昆明種小鼠為研究對象，給予不同濃度BSCE灌胃實驗，6周后處死動物，測定腦組織MAO-B活性及皮膚Hyp含量。結果顯示:攝人50g/LB-SCE後，老齡小鼠腦MAO-B活性顯著降低，皮膚Hyp明顯增加，說明BSCE對延緩衰老有一定作用。

保肝作用

劉曉芳等建立小鼠肝損傷模型，套用黑豆紅色素提取物灌胃給藥進行實驗，觀察對肝損傷小鼠血清丙氨酸氨基轉換酶(ALT)和天冬氨酸氨基轉換酶(AST)活性、肝臟MDA水平、SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性的影響。結果發現:黑豆紅色素提取物可降低乙醇誘導急性肝損傷小鼠血清ALT和AST活性，可降低乙醇和CCI4兩種誘導急性肝損傷小鼠肝臟MDA水平、升高肝臟SOD活性，對肝臟GSH-Px含量影響較小，說明黑豆紅色素提取物具有保護肝臟作用。

抗肥胖、降血脂等其他生物活性

KwonSH.對大鼠進行高脂膳食實驗，研究表明:黑豆種皮中提取的花青素具有抗肥胖、降血脂的功效。黑豆花色苷可以調節毛細血管的滲透作用、改善微循環，對免疫功能也有影響;還具有防止動脈硬化、提高視力等生理功能，是一種非常重要的天然食用色素。