CN104181017A - 富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富花色苷高稳定性黑米筛选的新方法。属于黑米资源品质分析技术领域。其包括以下技术步骤：1)黑米花色苷水溶液提取；2)pH示差法计算花色苷色素含量；3)比色法比较黑米光热稳定性差异；4)以不同种黑米水溶液中的花色苷含量及相应的半衰期作为分析指标值，利用主成分分析对分析指标进行分析评价，确定主成分变量，进而得出各主成分表达式。根据主成分综合得分模型，计算综合得分，筛选富花色苷色素高稳定性黑米品种。本发明通过主成分分析，建立对黑米资源品质分析的科学评价体系，不仅可以为消费者选用优质黑米提供参考，同时对于黑米饮料等产品的开发利用具有重要意义。

Description

富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法

技术领域

本发明涉及一种富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法，尤其是采用pH示差法和主成分分析法筛选富花色苷高稳定性黑米的新方法，属于黑米品质分析技术领域。

背景技术

黑米又称乌米，是由禾本科植物稻经长期培育形成的一类特色品种，是一种药食兼用、营养丰富的糙米，为米中珍品。黑米营养丰富，其蛋白质、脂肪、膳食纤维、维生素B、氨基酸以及人体所必需微量元素如锌、铁、钼、硒等大都比白米高1-3倍。黑米中还富含花色苷色素，具有改善缺铁性贫血、抗氧化、抗动脉粥样硬化、降血脂等生理功能，但天然黑米花色苷易受光照、温度等因素的影响而产生降解，这使黑米及其系列产品的开发受到限制。

全面开展对黑米品种的营养、药用、活性成分的评估，评价和筛选功能性黑米资源已成为生物学、医学和食品科学研究新趋势。我国黑米资源种类繁多，不同品种黑米的水溶性花色苷色素含量及其稳定性也存在相当大的差异。从众多黑米品种中筛选富花色苷高稳定性黑米品种，可以为消费者选用黑米提供参考，同时也对黑米饮料等产品的开发利用具有重要意义。

主成分分析法就是研究几个综合指标或因素来代表众多指标或因素，综合后的新指标称为原来指标的主成分，彼此相互独立，又能综合反映原来多个指标的大部分信息。主成分分析法在豆腐乳等食品的品质分析中已有报道，而在黑米花色苷色素含量和稳定性品质评价上鲜见报道。本发明旨在采用pH示差法比较黑米色素水溶液中花色苷含量，比色法评价黑米色素的光热稳定性差异，将不同黑米色素水溶液中花色苷含量及在避光、日光、不同温度处理下相应的色素半衰期作为分析指标值，通过主成分分析法，建立对黑米资源品质分析的科学评价体系，筛选富花色苷色素高稳定性黑米品种。

发明内容

本发明的目的是提供一种高花色苷含量高稳定性黑米筛选的新方法。属于黑米资源品质分析技术领域。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案为：

1)黑米花色苷色素的提取：准确称取一定量的黑米(2.0g)，烘干粉碎过40目筛网，以1：6～1：10的料水比55～60℃提取60～90min后，3000r/min离心10min，取上清液，得到黑米花色苷色素水溶液。

2)pH示差法测黑米花色苷色素含量：将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，移取5ml，分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液定容至10ml，平衡1h后测吸光值，以植物中最为普遍的花色苷矢车菊-3-葡萄糖苷作为标准物，计算花色苷含量。

A为吸光值；V为提取后续定容的体积；n为稀释倍数；M为矢车菊-3-葡萄糖苷的分子量，449.2；m为黑米原料重；k为矢车菊-3-葡萄糖苷的消光系数，26900。

3)黑米花色苷色素光稳定性的影响：将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，分别置于避光和日光灯下1、2、3、4d后测吸光度，计算黑米色素保存率，比较不同品种黑米花色苷色素光稳定性的差异。

4)黑米花色苷色素热稳定性的影响：将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于不同温度(40℃、60℃、80℃、100℃)处理，每隔2h，测吸光度值，计算黑米色素保存率，比较不同品种黑米花色苷色素热稳定性的差异。

A₀为黑米色素处理前的吸光度，A1为各种处理后的吸光度。

5)黑米花色苷色素半衰期的计算：黑米色素的降解反应符合一级反应动力学方程，故有

$-\frac{\mathrm{dc}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{kc}---\left(3\right)$

c为花色苷的质量分数；t为时间；k为某温度下的降解速率常数。

根据郎伯-比尔定律，花色苷的吸光度与其质量分数c成正比，故有积分有：1nA₁=-kt+1nA₀，则1n(A₁/A₀)=-kt，t_1/2=0.693/k，其中t_1/2为半衰期，以1nA₁和t为坐标作图，可得到相应的半衰期t_1/2。

6)主成分分析：

①本发明的目的是筛选富花色苷色素高稳定性黑米资源，将不同黑米色素水溶液中花色苷含量及在避光、日光、40、60、80、100℃处理下相应的半衰期作为分析指标值，利用主成分分析对分析指标进行分析评价。

②Bartlett球度检验：通过SPSS软件进行Barlett球度检验，Barlett球度检验所给KMO统计量，是通过比较各变量间简单相关系数和偏相关系数的大小判断变量间的相关性，相关性强时，偏相关系数远小于简单相关系数，KMO值接近1。

③综合评判：用各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到主成分中每个指标所对应的系数(特征向量)，进而得出各主成分表达式，如式(4)所示，其中Z₁X₁，Z₂X₂...Z₇X₇分别表示各原始指标变量经过标准化处理后的数值。

F=0.33Z₁X₁+0.36Z₂X₂+0.39Z₃X₃+0.4Z₄X₄+0.4Z₅X₅+0.39Z₆X₆+0.38Z₇X₇    (4)

根据主成分综合得分模型，计算综合得分，并对其进行排序，即可对不同品种黑米进行综合评价比较，筛选出富花色苷色素高稳定性的黑米资源。

本发明的有益效果是，一是本发明采用pH示差法研究不同色米色素水溶液中花色苷的含量，比色法比较光照及温度对不同黑米品种色素稳定性的影响，利用主成分分析对分析指标进行分析评价提取出1个主成分，在此分析结果基础上，建立主成分得分模型，对不同品种的黑米品种进行综合评分，筛选富花色苷含量高稳定性的黑米品种。二是主成分分析法可消除评价指标之间的相互影响，减少指标选择的工作量，使评价体系更科学合理，客观简便，更快捷准确地筛选出优质黑米品种，为品种资源的筛选与培育推广提供了宝贵的评价标准。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

1)黑米花色苷色素的提取：准确称取一定量的黑米(2.0g)，烘干粉碎过40目筛网，以水作为提取液，以1：10的料液比60℃提取90min后，3000r/min离心10min，取上清液，得到黑米花色苷色素水溶液。

2)pH示差法测黑米花色苷色素含量：将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，移取5ml，分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液定容至10ml，平衡1h后测吸光值，计算花色苷含量。

3)黑米花色苷色素光照稳定性的影响：将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于避光和日光灯下1、2、3、4d后测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素光照稳定性的差异。

4)黑米花色苷色素热稳定性的影响：将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于不同温度(40℃、60℃、80℃、100℃)处理，每隔2h测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素热稳定性的差异。

5)主成分分析：将18种黑米水溶液中的花色苷含量及相应的半衰期作为分析指标值(表1和表2)，利用主成分分析对分析指标进行分析评价。通过SPSS软件进行Barlett球度检验，一般情况下，KMO>0.9非常适合因子分析；0.8<KMO<0.9适合，由表2主成分的初始特征值、累积贡献率及Bartlett球度检验可知，KMO值为0.816，认为适合因子分析。且只有第一个主成分的特征值大于1，且其贡献率为86.078％，这说明了这1个主成分就反映了原始变量的绝大部分信息。根据综合评价的需要，故采用这1个主成分来代替原来的7个指标变量。通过对这1主成分的分析，即可筛选出所需要的黑米资源。

表1黑米色素水溶液中的花色苷含量及相应的半衰期t_1/2

表2主成分的初始特征值、累积贡献率及Bartlett球度检验

用各指标变量的主成分载荷(表3)除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到主成分中每个指标所对应的系数(特征向量)，进而得出各主成分表达式如下，其中Z₁X₁，Z₂X₂...Z₇X₇分别表示各原始指标变量经过标准化处理后的数值。

F=0.33Z₁X₁+0.36Z₂X₂+0.39Z₃X₃+0.4Z₄X₄+0.4Z₅X₅+0.39Z₆X₆+0.38Z₇X₇    (4)

根据主成分综合得分模型，即可计算综合得分值，并对其按综合得分值进行排序，即可对不同品种黑米进行综合评价比较。综合评判可知，P4的综合得分最高，为3.834，所以筛选出P4为色素含量高且稳定性好的黑米资源。

表3各指标的主成分载荷

表418个品种黑米的主成分得分及排序

实施例2：

1)准确称取一定量的黑米(2.0g)，烘干粉碎过40目筛网，以1：8的料水比55℃提取80min后，3000r/min离心10min，取上清液，得到黑米花色苷色素水溶液。

2)将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，移取5ml，分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液定容至10ml，平衡1h后测吸光度，计算花色苷含量。

3)将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于避光和日光灯下1、2、3、4d后测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素光稳定性的差异。

4)将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于不同温度(40℃、60℃、80℃、100℃)处理，每隔2h测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素热稳定性的差异。

5)主成分分析：以黑米水溶液中花色苷含量及相应的半衰期作为分析指标值，利用主成分分析对分析指标进行分析评价。通过SPSS软件进行Barlett球度检验，一般情况下，KMO>0.9非常适合因子分析；0.8<KMO<0.9适合，根据主成分的初始特征值、累积贡献率及Bartlett球度检验，选择1个主成分来代替原来的7个指标变量。用各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到主成分中每个指标所对应的系数(特征向量)，进而得出各主成分表达式。根据主成分综合得分模型，即可计算综合得分值，并对其按综合得分值进行排序，即可对不同品种黑米进行综合评价比较，筛选出色素含量高且稳定性好的黑米资源。

实施例3：

1)准确称取一定量的黑米(2.0g)，烘干粉碎过40目筛网，以1：6的料液比60℃提取90min后，3000r/min离心10min，取上清液，得到黑米花色苷色素水溶液。

2)将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，移取5ml，分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液定容至10ml，平衡1h后测吸光度，计算花色苷含量。

3)将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于避光和日光灯下1、2、3、4d后测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素光稳定性的差异。

4)将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于不同温度(40℃、60℃、80℃、100℃)处理，每隔2h，测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素热稳定性的差异。

5)以黑米水溶液中的花色苷含量及相应的半衰期作为分析指标值，利用主成分分析对分析指标进行分析评价。通过SPSS软件进行Barlett球度检验，由主成分的初始特征值、累积贡献率及Bartlett球度检验，确定主成分来代替原来的7个指标变量。用各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到主成分中每个指标所对应的系数(特征向量)，进而得出各主成分表达式。根据主成分综合得分模型，计算综合得分值，按综合得分值排序，对不同品种黑米进行综合评价比较，筛选富花色苷含量高稳定性黑米资源。

Claims (5)

1.一种富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法，其包括以下步骤：

1)准确称取一定量的黑米，烘干粉碎过40目筛网，以水作为提取液，取上清液，得到黑米花色苷色素水溶液；

2)将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，移取5ml，分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液定容至10ml，平衡1h后测吸光度，计算花色苷含量；

3)将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于避光和日光灯下1、2、3、4d后测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素光稳定性的差异；

4)将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于不同温度(40℃、60℃、80℃、100℃)处理，每隔2h，测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素热稳定性的差异；

5)以不同种黑米水溶液中的花色苷含量及相应的半衰期作为分析指标值，利用主成分分析对分析指标进行分析评价，采用SPSS软件进行Barlett球度检验，根据主成分的初始特征值、累积贡献率及Bartlett球度检验结果，确定主成分变量，用各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，得到主成分中每个指标所对应的系数(特征向量)，进而得出各主成分表达式，根据主成分综合得分模型，计算综合得分值，筛选出富花色苷色素高稳定性黑米品种。

2.根据权利要求1所述的富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法，其特征在于：准确称取一定量的黑米(2.0g)，烘干粉碎过40目筛网，以1：6～1：10的料水比50～60℃提取60～90min后，3000r/min离心10min，取上清液，得到黑米花色苷色素水溶液。

3.根据权利要求1所述的富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法，其特征在于：将提取的花色苷色素水溶液定容至50ml，移取5ml，分别用pH1.0和pH4.5的缓冲溶液定容至10ml，平衡1h后测吸光度，计算花色苷含量。

4.根据权利要求1所述的富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法，其特征在于：将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于避光和日光灯下1、2、3、4d后测吸光度，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素光稳定性的差异。同时将提取的色素水溶液定容至50ml，分别置于不同温度(40℃、60℃、80℃、100℃)处理，每隔2h，测吸光度值，计算黑米花色苷色素保存率和半衰期大小，考察不同品种黑米花色苷色素热稳定性的差异。

5.根据权利要求1所述的富花色苷高稳定性黑米品种筛选的新方法，其特征在于：以黑米水溶液中花色苷含量及相应的半衰期作为分析指标值，采用SPSS软件进行Barlett球度检验，根据主成分的初始特征值、累积贡献率及Bartlett球度检验结果，确定主成分变量，用各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，得到主成分中每个指标所对应的系数(特征向量)，进而得出各主成分表达式，根据主成分综合得分模型，计算综合得分，筛选富花色苷色素高稳定性黑米品种。