CN115812896A

CN115812896A - 使花色苷变蓝的方法

Info

Publication number: CN115812896A
Application number: CN202310144108.7A
Authority: CN
Inventors: 赵靓; 杨培青; 王文欣; 廖小军; 王永涛
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2043-02-21
Also published as: CN115812896B

Abstract

本发明提出了一种使花色苷变蓝的方法，包括：将花色苷与蛋白质进行混合，得到混合液；将混合液进行静置，以便使花色苷变蓝；该方法中不包含超高压处理；混合液中花色苷浓度为0.05~0.2mM；花色苷选自矢车菊‑3‑葡萄糖苷，蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，混合液中人血清蛋白浓度为0.1~2mM，溶菌酶浓度为0.8~1.5mM；或者花色苷选自锦葵素‑3‑葡萄糖苷，蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.1~0.5mM；混合液的pH值为5.0~9.0。利用本发明的方法可以在不引入金属离子的情况下使花色苷变为蓝色，且色泽和结构稳定，延长货架期，提升食品品质，应用价值高。

Description

使花色苷变蓝的方法

技术领域

本发明涉及食品领域。具体地，本发明提出了使花色苷变蓝的方法。

背景技术

花色苷是果蔬中的一类水溶性天然色素，具备抗氧化、抗炎、抗菌、预防糖尿病等生理功能，在食品中具有很大的应用前景。在不同的pH下，花色苷会呈现出不同的有色结构和无色结构，其间存在复杂的转化平衡。因此，花色苷的颜色随pH的变化而变化，在酸性条件下呈现红色，而在中性及碱性条件下呈现紫色。

目前大多数呈蓝色的食品、药品和化妆品是利用人工合成的蓝色色素制成的。这种化学合成色素可能存在损害人体健康、不利于可持续生产等潜在问题。因此，寻找天然的、可食用的及绿色环保的蓝色色素是一直以来的研究重点，如能够将花色苷变蓝以用作蓝色色素，将极大地提高花色苷的应用领域和价值。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本发明提出了使花色苷变蓝的方法、制备花色苷制品的方法和花色苷制品，利用本发明的方法可以在不引入金属离子的情况下使花色苷变为蓝色，且色泽和结构稳定，延长货架期，提升食品品质，应用价值高。该方法操作简便快捷，无需经过超高压处理，适于规模化生产。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种使花色苷变蓝的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将花色苷与蛋白质进行混合处理，得到混合液；将所述混合液进行静置处理，以便使花色苷变蓝；所述方法中不包含超高压处理；所述混合液中花色苷浓度为0.05~0.2 mM；所述花色苷选自矢车菊-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，所述混合液中人血清蛋白浓度为0.1~2mM，溶菌酶浓度为0.8~1.5mM；或者所述花色苷选自锦葵素-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，所述混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.1~0.5mM；所述混合液的pH值为5.0~9.0。

花色苷是花色素与糖以糖苷键结合而成的类黄酮化合物，是以黄酮核为基础的一类物质中能呈现红色的一族化合物，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，使其呈现由红、紫红到蓝等不同颜色。

本发明的发明人在研究如何使花色苷变蓝时发现，某种花色苷可以在特定蛋白质作用下经混合和静置处理而变蓝，例如，矢车菊-3-葡萄糖苷与人血清蛋白或者溶菌酶作用时可以变蓝，而与牛血清蛋白作用时无法变蓝；锦葵素-3-葡萄糖苷与人血清蛋白或者牛血清蛋白作用时可以变蓝；天竺葵-3-葡萄糖苷与人血清蛋白或者牛血清蛋白作用时均无法变蓝。

进一步地，发明人发现，花色苷与蛋白质的混合用量关系也会影响花色苷的变色效果，例如，矢车菊-3-葡萄糖苷与0.2mM的溶菌酶作用时无法变蓝，而与1mM溶菌酶作用时可以变蓝。为此，发明人经过大量实验优化获得了各种花色苷浓度及其对应的蛋白质浓度。

另外，发明人发现，花色苷与蛋白质进行混合处理和静置处理的体系pH值会显著影响花色苷变色效果，当体系pH值过酸或者过碱时，花色苷不会变蓝。进而，发明人经过大量实验优化获得了混合处理时体系pH值。当pH值为3-5时，花色苷会很快水化褪色，而pH值大于9则会迅速降解，pH值介于中间花色苷会比较稳定。而强酸性（pH<3）条件下花色苷为红色黄烊盐结构，且蛋白质会变性，二者不会结合使花色苷变蓝。

由此，利用根据本发明实施例的方法可以在不引入金属离子的情况下使花色苷变为蓝色，且色泽和结构稳定，延长货架期，提升食品品质，应用价值高。该方法操作简便快捷，无需经过超高压处理，适于规模化生产。

根据本发明的实施例，上述使花色苷变蓝的方法还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的实施例，所述花色苷选自矢车菊-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，所述混合液中人血清蛋白浓度为0.1~0.3mM，溶菌酶浓度为0.9~1.2mM；或者所述花色苷选自锦葵素-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，所述混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.1~0.3mM。

根据本发明的实施例，所述混合处理包括：将所述花色苷和蛋白质于缓冲液中进行混合；其中，所述缓冲液选自磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、MOPS缓冲液、Tris-HCl缓冲液、CHES缓冲液、MES缓冲液或HEPES缓冲液；所述溶液的pH值为5.0~9.0。在此条件下，可以为蛋白质和花色苷提供较佳的反应条件，从而可以快速且有效地使花色苷变为蓝色，且色泽和结构稳定性强。

根据本发明的实施例，所述静置处理包括在0~40℃避光静置10~180 min。优选地，所述静置处理的温度为20~30℃，时间为60~180 min。发明人经过大量实验得到上述较优反应条件，由此，可以使花色苷变为蓝色，且色泽和结构稳定性强。若静置处理温度过高或者时间过长，容易造成花色苷的水化/降解，温度过低或者时间过短，不利于花色苷变为稳定的蓝色。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种使花色苷变蓝的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将花色苷与蛋白质于pH值为7.0的缓冲液中进行混合，得到混合液；将所述混合液于25℃避光静置60 min；其中，所述混合液中花色苷浓度为0.05 mM；所述花色苷选自矢车菊-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，所述混合液中人血清蛋白浓度为0.2mM，溶菌酶浓度为1mM；或者所述花色苷选自锦葵素-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，所述混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.2mM。由此，根据本发明实施例的方法可以快速且有效地使花色苷变蓝，且色泽和结构稳定性强。该方法操作简便快捷，无需经过超高压处理，适于规模化生产。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备花色苷制品的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：前面所述使花色苷变蓝的方法。由此，利用如前所述的使花色苷变蓝的方法可以获得蓝色花色苷，将其作为原料或者添加剂，可以制成花色苷制品。

有益效果：

本发明中通过将花色苷和蛋白质发生相互作用以使红/紫色的花色苷转变为蓝色且颜色加深，在贮藏期间的色泽和结构稳定性增强，有助于延长食品货架期。而且，现有的天然可食用的蓝色色素稀少，利用本发明的方法可以在不引入金属离子的情况下使花色苷呈蓝色，可用于生产新型食品，提高食品品质。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为实施例1中单独的花色苷溶液及含有花色苷和不同蛋白质的溶液的可见光吸收光谱；

图2为实施例1中单独的花色苷溶液及加入不同蛋白质的花色苷溶液的CIE Lab颜色模型表示（只显示a ^*、b ^*，L ^*固定为70）；

图3为实施例2中单独的花色苷溶液及加入人血清蛋白的花色苷溶液的可见光吸收光谱；

图4为实施例2中加入人血清蛋白后花色苷溶液最大可见光吸收波长（608 nm）处吸光度变化；

图5为实施例2中单独的花色苷溶液及加入人血清蛋白后的花色苷溶液在7天贮藏过程中最大可见光吸收波长处吸光度的变化；

图6为实施例3中不同种类花色苷及加入不同蛋白质后溶液的可见光吸收光谱分析图；

图7为实施例3中不同种类花色苷及加入不同蛋白质后溶液的CIE Lab颜色模型表示（只显示a ^*、b ^*，L ^*固定为70）。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例主要材料及仪器：矢车菊-3-葡萄糖苷购置于上海同田生物技术有限公司；天竺葵-3-葡萄糖苷购置于上海源叶生物科技有限公司；锦葵素-3-葡萄糖苷购置于上海甄准生物科技有限公司；蛋白质、缓冲盐购置于Sigma-Aldrich 试剂公司；所采用的紫外-可见分光光度计型号为岛津UV-1800。

实施例1

在该实例中，评估加入人血清蛋白（HSA）、溶菌酶（LYS）、牛血清蛋白（BSA）、牛乳β-乳球蛋白（BLG）对花色苷（矢车菊-3-葡萄糖苷）颜色的影响。

（1）于pH ≈ 2的盐酸中配置5 mM的花色苷（矢车菊-3-葡萄糖苷）溶液，分别于20mM MOPS缓冲液（pH 7.0）中配置0.2 mM的HSA溶液、LYS溶液、BSA溶液、BLG溶液及1 mM的LYS溶液。

（2）将上述溶液预热至25℃，将20 μL花色苷溶液与2 mL蛋白质溶液混匀，所得混合液的pH值为7.0，另取20 μL花色苷溶液与2 mL MOPS缓冲液混匀作为对照，于25℃避光静置60 min。

如图1，单独的花色苷溶液（0.05mM）的最大可见光吸收波长（λ_max）为 550 nm，此时溶液呈紫红色。加入0.2mM BSA和BLG不会导致溶液可见吸收光谱发生明显变化，对溶液颜色影响不明显。加入0.2 mM HSA和LYS会导致溶液最大可见光吸收波长（λ_max）分别发生58和32 nm的红移，达到608 nm和582 nm，而将LYS浓度提高到1 mM则会导致λ_max发生73 nm的红移，达到623 nm。一般来说，λ_max>600 nm 意味着溶液转变为蓝色。同时，溶液吸光度值也随着蛋白质的加入而增加，意味着溶液颜色的加深。

由可见光吸收光谱计算得到由CIE Lab颜色模型表示的样品颜色如表1和图2所示，在入0.2 mM的BSA和BLG没有导致溶液颜色发生明显变化；加入0.2 mM HSA和LYS导致溶液的a ^*、b ^*都发生减少为负值，使得颜色中红色的贡献减少，从而呈现蓝色，提高LYS 浓度到1.0 mM 会使效果明显加强。对比与对照组的色差也可以得到，加入人血清蛋白、溶菌酶后会发生明显的颜色变化。

表1 单独花色苷及加入不同蛋白质后溶液的CIE Lab颜色模型表示

案例	L*	a*	b*	ΔE
					花色苷	79.41	10.16	3.85	-
+ HSA (0.2 mM)	69.86	-6.53	-18.53	29.51
					+ LYS (0.2 mM)	75.55	-0.51	-5.04	14.41
+ LYS (1.0 mM)	69.86	-16.08	-18.82	35.97
					+ BSA (0.2 mM)	79.42	5.55	0.84	5.50
+ BLG (0.2 mM)	79.69	9.51	3.46	0.81

实施例2

在该实例中，评估加入人血清蛋白（HSA）对花色苷颜色及稳定性的影响，步骤如下：

（1）于pH ≈ 2的盐酸中配置5 mM 的花色苷（矢车菊-3-葡萄糖苷）溶液，于20 mMMOPS缓冲液（pH 7.0）中配置 0.2 mM的HSA溶液。

（2）将上述两种溶液预热至25℃，将20 μL花色苷溶液与2 mL HSA溶液混匀，所得混合液的pH值为7.0。另取20 μL花色苷溶液与2 mL MOPS缓冲液混匀作为对照，于25℃避光静置180 min，每间隔一段时间测量可见光吸收光谱。

（3）将上述溶液于25℃下保存7天，每间隔12小时测量可见光吸收光谱。

如图3，单独的花色苷（0.05 mM）最大可见光吸收波长为 550 nm，此时溶液呈紫红色。因为花色苷的水化及降解作用，在静置60 min后吸光度降低，颜色变浅。而在加入0.2mM HSA并静置60 min后，花色苷的最大吸收波长红移至608 nm，吸光度增加，此时溶液转变为蓝色。具体的变化如图4所示，在前60 min由于二者逐渐结合生成蓝色复合物，608 nm处的吸光度逐渐增加，蓝色不断加深；之后，因为花色苷的水化/降解作用，吸光度逐渐降低。

如图5，在7天的贮藏过程中，二者最大可见光吸收波长处的吸光度逐渐降低，该过程可以分为较快的水化过程及较慢的降解过程，通过双指数函数模型来拟合：

(1)

其中A为最大可见光吸收波长处的吸光度，A ₁、A ₂分别为由于水化、降解作用所减少的吸光度值，k ₁、k ₂分别为由于水化、降解作用速率常数，t为贮藏时间，A ₀为水化或降解产物的吸光度。

拟合结果如表2所示，单独花色苷的颜色损失主要是因为水化作用，占82.4%（由A ₁/(A ₁+A ₂) 计算得到）；加入HSA后，因为水化作用导致的颜色损失减少为40.3%。由于水化作用相对于降解作用发生较快，抑制水化作用的程度可以使颜色保持更久。另外，加入HSA后，两个速率常数都明显减少至单独花色苷组的约1/2，可见加入HSA对花色苷的两种颜色损失途径均有显著缓解作用。

表2 贮藏过程中花色苷降解动力学拟合参数

实施例3

在该实例中，评估加入人血清蛋白（HSA）与牛血清蛋白（BSA）对不同种类花色苷溶液（矢车菊-3-葡萄糖苷（C3G）、天竺葵-3-葡萄糖苷（P3G）、锦葵素-3-葡萄糖苷（M3G））颜色的影响，步骤如下：

（1）于pH ≈ 2的盐酸中配置5 mM的C3G、P3G、M3G溶液，分别于20 mM MOPS缓冲液（pH 7.0）中配置0.2 mM的HSA溶液和BSA溶液。

（2）将上述溶液预热至25℃，将20 μL不同花色苷溶液分别与2 mL蛋白质溶液混匀，所得混合液的pH值为7.0。另取20 μL花色苷溶液与2 mL MOPS缓冲液混匀作为对照，于25℃避光静置60 min。

如图6，C3G、P3G、M3G溶液（0.05 mM）的最大可见光吸收波长（λ _max）分别为550、532、572 nm，此时溶液都呈紫红色。加入0.2 mM HSA会导致C3G溶液的λ _max发生58 nm的红移，达到608 nm，使溶液呈蓝色，而加入0.2 mM BSA对C3G溶液的吸收光谱影响不大。加入0.2 mMBSA和HSA对P3G溶液的吸收光谱影响较少，颜色变化不明显。即便是将BSA和HSA浓度调整至1mM，也未出现明显的颜色变化。加入0.2 mM的HSA和BSA导致M3G溶液的λ _max分别发生了55nm 和69 nm的红移，达到了627和641 nm，溶液转变为蓝色。同时，溶液吸光度值也随着蛋白质的加入而增加，意味着溶液颜色的加深。

由可见光吸收光谱计算得到由CIE Lab颜色模型表示的样品颜色如表3和图7所示，在C3G溶液中加入HSA后，以及在M3G溶液中加入HSA和BSA后，与对照组相比，色差值较大，颜色变化较明显，具体为a ^*、b ^*的减少为负值，使得颜色中红色的贡献减少，从而呈现蓝色。

表3 不同种类花色苷及加入不同蛋白质后溶液的CIE Lab颜色模型表示

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种使花色苷变蓝的方法，其特征在于，包括：

将花色苷与蛋白质进行混合处理，得到混合液；

将所述混合液进行静置处理，以便使花色苷变蓝；

所述方法中不包含超高压处理；

所述混合液中花色苷浓度为0.05~0.2 mM；

所述花色苷选自矢车菊-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，所述混合液中人血清蛋白浓度为0.1~2mM，溶菌酶浓度为0.8~1.5mM；或者

所述花色苷选自锦葵素-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，所述混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.1~0.5mM；

所述混合液的pH值为5.0~9.0。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述花色苷选自矢车菊-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，所述混合液中人血清蛋白浓度为0.1~0.3mM，溶菌酶浓度为0.9~1.2mM；或者

所述花色苷选自锦葵素-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，所述混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.1~0.3mM。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合处理包括：将所述花色苷和蛋白质于缓冲液中进行混合；

其中，所述缓冲液选自磷酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液、MOPS缓冲液、Tris-HCl缓冲液、CHES缓冲液、MES缓冲液或HEPES缓冲液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静置处理包括在0~40℃避光静置10~180 min。

5.一种使花色苷变蓝的方法，其特征在于，所述方法包括：

将花色苷与蛋白质于pH值为7.0的缓冲液中进行混合，得到混合液；

将所述混合液于25℃避光静置60 min；

其中，所述混合液中花色苷浓度为0.05 mM；

所述花色苷选自矢车菊-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者溶菌酶，所述混合液中人血清蛋白浓度为0.2mM，溶菌酶浓度为1mM；或者

所述花色苷选自锦葵素-3-葡萄糖苷，所述蛋白质选自人血清蛋白或者牛血清蛋白，所述混合液中人血清蛋白或者牛血清蛋白浓度为0.2mM。

6.一种制备花色苷制品的方法，其特征在于，包括：权利要求1~5任一项所述使花色苷变蓝的方法。