李秋凤，王金亭

（聊城大学东昌学院化生系，山东聊城252000）

黑芝麻色素的制备及其应用现状

李秋凤，王金亭

（聊城大学东昌学院化生系，山东聊城252000）

黑芝麻色素是从芝麻黑色种子中提取的黑色素,是一类安全、无毒的天然食用色素，具有重要的生物活性。文章参考国内外的最新研究成果，综述了该色素的提取工艺、化学结构、理化性质和应用情况，对黑芝麻色素的综合开发具有一定的参考价值。

黑芝麻色素；制备；应用

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.），古称胡麻，是胡麻科脂麻的黑色种子。黑芝麻原产我国云贵高原，主要分布于江西、福建、广东、广西及云南等省区，目前全国各地均有栽培。黑芝麻为一年生草本植物，种子秋季成熟，扁卵圆形，长约3 mm，宽约2 mm，种皮薄、黑色，富含色素。黑芝麻色素安全无毒，具有特定的生物学活性，可广泛地用于医药、化妆品着色和食品加工。结合国内外有关黑芝麻色素的最新研究成果，综述了其制备新技术，分析了其化学结构、理化特性和应用价值，为其综合开发和利用提供理论参考。

1 黑芝麻色素的制备

制备黑芝麻色素的步骤是：黑芝麻→脱脂→浸泡提取→抽滤→真空浓缩→冷冻干燥→成品。当前常用的提取方法主要有：醇提取法和超声波辅助提取法。

1.1 醇提取法

水和乙醇均可作为色素提取介质，醇提取率较高。孙玲等[1]认为最佳提取条件是：酸性乙醇溶液为溶剂，提取温度 80 ℃、时间 3 h，物料比为 1∶50（g/mL）。武文洁等[2]认为提取剂的pH值对色素的提取有较大的影响，在酸性条件下色素提取率较低，中性条件下有所提高，碱性条件下提取率最高。经正交试验得出最佳提取条件为：60%乙醇-0.5%NaOH溶液作提取剂，提取温度80℃，时问3.5 h，提取2次，提取率可达10.2%。徐利萍等[3]研究认为最佳提取条件为：50%乙醇溶液、提取温度 65℃、时间 60 min、料液比l∶50（g/mL），提取时间大大降低。

1.2 超声波辅助提取法

陈小全等[4]首次采用超声波技术辅助提取黑芝麻色素，通过单因素分析和正交试验确定了提取工艺：以蒸馏水为浸提剂，料液比为 1∶20（g/mL），超声功率80 W、时间30 min、温度为50℃，具有效率高、能耗低、无污染的特点，而且不影响色素的性质。

2 黑芝麻色素的结构与性质

2.1 化学结构

黑芝麻色素属于天然黑色素系列，其组成与结构不同于动物来源色素，其结构至今尚不明确。现有的研究结果也有很大差异。孙玲等[1]研究表明黑芝麻色素的水溶液在紫外光270 nm处有特征吸收峰，在可见光区510 nm～530 nm处有吸收平台，红外光谱显示色素分子中有碳氧双键、四位取代苯环、芳香族联苯环和羟基存在，初步推断黑芝麻色素的主要成分可能为花青素类化合物。刘元法等[5]通过采用碱性体系提取和多步纯化获得黑芝麻色素检测样品，对其紫外可见吸收进行测定，发现了275 nm~280 nm处黑色素特有的吸收平台，通过对其FT-IR图谱分析，推测其结构中不含噻嗪环，黑芝麻色素是属于吲哚类色素，含有羧基和酚羟基。陆懋荪等[6-7]对黑芝麻黑色素进行了元素分析、紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱以及碱熔降解-气相色谱-质谱表征研究，认为黑芝麻黑色素属于儿茶酚型的生物大分子，其分子结构以芳环连接成共轭体系，在芳环上有羧基、酚羟基、氨基及脂肪烃基等取代基团。

2.2 理化性质

黑芝麻色素为水溶性色素，易溶于水、甲醇、乙醇、甘油和稀碱溶液，不溶于乙醚、石油醚、正己烷、氯仿等有机溶剂[1,3]。

pH值对色素的色调影响不大，随着pH值的升高，色素溶液吸光值增加，颜色也更黑，酸性条件下（pH＜6）呈浅黑色，碱性条件下（pH≥7）呈黑色[2,8]。

黑芝麻色素对光照和温度稳定性较好[4]，自然光照射6 d、80℃水浴2 h，吸光度变化不大。试验表明[2]：室温光照16 h，吸光度只有微小变化；但高温下放置会使色素溶液吸光值下降，温度越高，时间越长，吸光值下降越多；酸性条件下热稳定性较好，100℃水浴4 h，色素保存率为86.6%；中性、碱性条件下热稳定性差，100℃水浴4 h，色素溶液吸光值损失率分别为20.3%和25.4%。

黑芝麻黑色素对金属离子的稳定性与花色苷色素相似[9]。低浓度的 K+、Na+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+离子对黑芝麻色素没有影响；金属离子含量较高时，Fe3+、Fe2+、Sn2+、Cu2+离子（2×10-4mol/L）可使色素溶液产生沉淀，吸光度至衰减过半；K+、Zn2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+对色素有保色、增色作用，增色效果依次为Al3+＞Zn2+＞Mn2+＞Mg2+＞K+＞Ca2+，推测可能是离子与色素分子的某个基团反应，使色素的结构更加稳定的结果[2,4]。

氧化剂和还原剂对色素稳定性影响较小[2,8]。武文杰等[2]的研究表明：在色素溶液中分别加入H2O2、Na2SO3，至浓度分别为0.96%和0.6 mol/L，放置24 h后测定吸光度，色素损失率分别为4.5%和4%。不过陈小全等研究表明[4]：色素对H2O2和Na2SO3比较敏感，耐氧化性、耐还原性较差。

葡萄糖、蔗糖、氯化钠对色素的稳定性没有影响，试验表明[2,4]：在添加剂浓度葡萄糖高达60%、蔗糖50%、氯化钠60%时，室温静置3 d，目测溶液颜色没有改变，吸光度值变化不明显，表明色素的耐糖、耐盐性较好。

3 黑芝麻色素的应用

黑芝麻色素具有水溶性好、对光热稳定、耐糖耐盐、安全无毒，它作为一种天然色素具有广阔的开发前景和很高的利用价值。

3.1 用作天然抗氧化剂

龙盛京[10]用化学发光分析法研究了黑芝麻色素抗氧化作用。黑米色素能够清除H2O2、超氧阴离子自由基（O2-·）和羟基自由基（·OH），黑芝麻色素对全血化学发光有较强的抑制作用并成量效关系，对细胞内体系或非细胞体系产生的活性氧都有一定的清除能力。单良等研究表明[9]：黑芝麻色素清除自由基的能力由强到弱依次为：DPPH·＞·OH＞O2-·，在一定浓度范围内随着黑芝麻色素浓度的增大而增强，可以用作食品中较好的自由基清除剂。黑芝麻色素可降低乙醇诱导急性肝损伤小鼠MDA水平和升高肝脏SOD活性，具有保肝作用[11]。因此，黑芝麻色素具有较强的体内、外抗氧化能力，是非常有潜力的天然黑色素，是一种很好的天然抗氧化剂资源。

3.2 用作食品添加剂

文献表明[12]：黑芝麻色素 LD50＞10000 mg/kg，在试验剂量范围内对小鼠骨髓嗜多染红细胞无致突变性，卫生检测 As≤2 mg/kg，Pb≤5 mg/kg，符合食用色素卫生标准。目前[13]，我国开发的黑芝麻色素已进入产业化阶段，主要有膏状和粉状两种产品。作为天然食用色素之一，在食品工业中，黑芝麻色素已广泛用于黑色食品的着色和功能食品、保健食品的开发。如黑色糕点（0.05%～0.1%）、饼干（0.05%）、方便面（0.05%～0.06%），还可用作乌鸡精（0.03%）、乌鸡口服液（0.02%～0.04%）。我国黑芝麻色素开发性研究相对滞后,尚未列入食品添加剂使用名单。

3.3 用作日化产品原料[14]

由于黑芝麻色素具有良好的理化特性，在日化工业上也得到很好的应用，以膏状黑芝麻色素为基料配制出一种梳理剂（含8%～10%黑色素）除了具有常规梳理效果外，更使头发亮丽、滑润，具有一定的护发、染发效果。另外，黑芝麻色素还可生产高档眉笔、口红、黑芝麻香皂等。

4 结论

黑色素广泛存在于自然界生物体内，具有很大的应用潜力，不同来源的黑色素有一定的特异性，对黑色素的开发已成为当前研究的热点。我国黑芝麻资源丰富，黑芝麻色素提取工艺简单，黑芝麻色素作为天然食用色素之一，将广泛用于食品加工、医药保健品、化妆品行业。虽然国、内外已开展了一些研究，但有关其分子结构鉴定及生物活性、药理作用的研究很少，还需要大量数据，为其进一步开发和利用提供理论参考。

[1]孙玲,张名位,池建伟,等.黑芝麻色素的提取条件和稳定性研究[J].中国粮油学报,1998,13(4)：53-58

[2]武文洁,姚培正,王万森,等.黑芝麻色素提取与性质研究[J].山西食品工业,2002(2)：36-37

[3]徐利萍,王兴国,金青哲,等.黑芝麻中黑色素提取条件的研究[J].中国油脂,2006,31(4)：56-58

[4]陈小全,仇玉芹,黄田,等.超声波作用下提取黑芝麻色素及稳定性试验[J].中国食品添加剂,2009(6)：114-117

[5]刘元法,徐丽萍,王兴国.黑芝麻色素的光谱吸收特点及其FT-IR分析[J].中国粮油学报,2006,21(3)：304-306

[6]陆懋荪,尹佩玉,容蓉,等.黑芝麻黑色素的化学结构研究[J].食品科学,2007,28(11)：91-94

[7]尹佩玉,陆懋荪,孔庆山,等.气相色谱/质谱法鉴定黑芝麻中黑色素的结构类型[J].色谱,2001,19(3)：268-269

[8]任顺成,王国良,王鹏,等.十种天然黑色素稳定性研究[J].中国粮油学报,2009,24(6)：137-142

[9]单良,徐利萍,金青哲,等.黑芝麻黑色素的稳定性及自由基清除活性[J].安徽农业科学,2008,36(26)：11527-11531

[10]龙盛京,农冠荣,马文力.黑芝麻色素和多糖对全血化学发光和活性氧的抑制作用[J].食品工业科技,1999,20(2)：7-9

[11]刘晓芳,徐利,刘娜,等.黑芝麻和黑豆色素提取物对急性肝损伤的保护作用[J].中国实验方剂学杂志,2008,14(5)：68-70

[12]尹佩玉,陆懋兹.黑芝麻色素理化性质研究[J].食品科学,1994(2)：15-17

[13]石平旺.黑芝麻色素之应用[J].农产品加工：创新版,2009(5)：58

[14]赵肃清,孙远明,蔡燕飞,等.天然黑色素的研究进展[J].广州食品工业科技,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

聊城大学东昌学院科研基金资助（NO：DCLG 2008001）

李秋凤（1967—），女（汉），实验师，本科，主要从事生物化学实验与教学。