栀子蓝色素制备国内外研究现状

栀子蓝色素的稳定性在各类文献报导中呈现极强的耐热性;在pH5~11时稳定性良好,但不耐酸;抗氧化能力一般;以及室外自然光对其有一定的影响。


1、国内外研究现状

自古以来,人们一直在利用从栀子的种籽取得的黄色色素,在栀子的种籽内含有类胡萝卜素系的黄色色素藏花素(crocin),有含有蓝色色素的来源基料去羟栀子苷(geniposide)。后者生成蓝色色素,并形成绿色。蓝色色素色调较暗,且带有绿色。为此需致力于将藏花素和去羟栀子苷加以分离。

当今,栀子蓝色素的制备方法一般是采用产β-葡萄糖苷酶的微生物发酵栀子黄色素废液,将其中的栀子苷水解为京尼平,再与氨基酸反应而制得。但该方法制备的栀子蓝色素纯度不高、色价低。原因在于发酵液中有多种氨基酸存在,它们可以与京尼平发生显色反应,并且发酵液成分复杂,给栀子蓝色素的提纯带来困难。[4,8]另外,也可直接采用β-葡萄糖苷酶水解栀子苷得到京尼平,再与氨基酸反应显色得到栀子蓝色素,这种方法的缺点在于水解液中β-葡萄糖苷酶可以与水解生成的京尼平反应,造成较大的浪费。[9,10]京尼平与氨基化合物的显色反应机理如下图:

栀子蓝色素的稳定性在各类文献报导中呈现极强的耐热性;在pH5~11时稳定性良好,但不耐酸;抗氧化能力一般;以及室外自然光对其有一定的影响,室内避光,散射光,紫外光下稳定性良好。染着性:对蛋白质,碳水化合物的染着性良好。

2、国内研究现状

吴一平等(2017)在优化栀子蓝色素制备工艺时发现,在添加8%粗β-葡萄糖苷酶量,反应温度55℃,pH4.2,水解时间7h条件下,京尼平产量最高;甲硫氨酸、甘氨酸、赖氨酸、丙氨酸等多种氨基酸均与京尼平反应生成蓝色素,其中甲硫氨酸显色反应生成物色泽亮丽,是由栀子蓝色素制备的适宜氨基酸;n甲硫氨酸∶n京尼平苷=6∶1、pH7.0、显色温度80℃、时间10h时,获得色泽明亮的栀子蓝色素,其色价为20.6。

徐尤智等(2011)分别将20种氨基酸与京尼平在80℃反应16h,再用HPD100大孔树脂吸附栀子蓝色素,然后用80%乙醇水溶液洗脱色,洗脱液在50℃进行减压干燥,得到深蓝色粉末,测定其色价,然后研究固体状态的栀子蓝色素的光照稳定性和温度稳定性。20种氨基酸与京尼平反应后生成的栀子蓝色素最大吸收波长大都在640~600nm之间,其中赖氨酸色价E1%1cm最高,达180,其次是精氨酸和甘氨酸,脯氨酸呈色效果最差;通过稳定性试验结果表明,太阳光和日光灯照射对3种栀子蓝色素稳定性影响较小,紫外线影响稍大。赖氨酸与京尼平反应生成的栀子蓝色素固体粉末低温稳定性好,高温下稳定性下降。赖氨酸、精氨酸和甘氨酸与京尼平反应生成的栀子蓝色素色价高,稳定性好,有较好的应用价值。

董晓(2016)用栀子黄废液提纯制备栀子苷,以壳聚糖和栀子苷为原料,通过β#葡萄糖苷酶催化两原料同步水解,将壳聚糖水解产物氨基葡萄糖取代氨基酸与栀子苷水解产物京尼平发生缩聚反应,一步制得栀子蓝色素,高温灭酶后用超滤膜过滤,减压浓缩,用大孔吸附树脂富集精致色素,最后真空干燥得高色价栀子蓝色素。

章建国以栀子黄提取后的废液为原料,通过将β-葡萄糖苷酶发酵和酶促反应分开的两步法制得栀子蓝色素。分别考察了温度、时间和氨基酸的添加比例对栀子蓝生成量的影响。最后确定的最佳工艺条件为:以麸皮培养基固态发酵生产β-葡萄糖苷酶,浸提的β-葡萄糖苷酶液在60℃时水解栀子苷,在获得的栀子苷元溶液中添加1%的组氨酸,混和液再在80℃温度下水浴5h可以获得最大量的栀子蓝色素溶液。

3、国外研究现状

在国外,人们也在对栀子蓝色素的生成机理进行研究。Djerassi等人将广泛分布于中南美洲的GenipaAmericana所含的栀子苷元的结构探明,初步证明栀子苷元与氨基酸结合可生成蓝色色素。井上等人证明栀子种子所含的糖苷区羟栀子苷的属于糖苷配基(aglycone)的栀子苷元与一甲胺(monomethylamine)生成蓝色色素的机理和结构。根据这些报告可认为,栀子蓝色色素的生成机理是栀子种子所含的属于环烯醚萜苷类的去羟栀子苷经β-葡萄糖苷酶作用而水解,转变成栀子苷元,它与氨基酸结合生成蓝色色素。