• 收藏
  • 加入书签
添加成功
收藏成功
分享

红曲色素检测方法研究进展

樊庆鲁
  
三人行媒体号
2023年5期
淄博职业学院 255300

摘要:红曲色素是红曲菌次生代谢产物,是目前世界上最成功利用发酵工程法大规模生产的天然食用色素,有着色、防腐、保健和药用等价值,尤其在肉品中代替硝酸盐类的应用研究日益受到关注。作为食品着色剂已经列入GB 2760-2011食品添加剂使用卫生标准。红曲色素具有较强耐热性,对酸、碱、氧化剂、还原剂均较稳定,但光稳定性差。本文对红曲色素的检测方法研究进展做一综述,以期为红曲色素的分析检测工作提供参考。

关键词:红曲色素;检测方法;综述;

红曲菌(Monascus)是一种丝状真菌,属真菌门、子囊菌亚门、不整子囊菌纲、散囊菌目、红曲科,该科仅有一属,即红曲菌属[1]。红曲菌能产生Monascolins 类物质、红曲色素、γ-氨基丁酸、麦角甾醇、桔霉素以及多种酶类等次级代谢产物,这些代谢产物大多数都具有生理活性。红曲色素是红曲菌在生长代谢过程中产生的天然色素,红曲菌是目前世界唯一生产食用色素的微生物。红曲色素属纯天然食用色素,有着色、防腐、保健和药用等价值,作为食品着色剂已经列入GB 2760-2011食品添加剂使用卫生标准,按正常需要量加入。红曲色素具有较强耐热性,对酸、碱、氧化剂、还原剂均较稳定,但光稳定性差。

1 红曲色素的成分

红曲色素中含有至少六种分子结构式明确的色素:红色色素(rubropunctamine 红斑胺 素或称红斑红曲胺 、monascorubramine 红曲红胺素或称红曲玉红胺)、橙色色素(rubropunctatin 红斑素或称红斑红曲素、monascorubrin 红曲红素或称红曲玉红素)和黄色素(monascine 红曲素、ankaflavine 红曲黄素或称安卡红曲黄素)。此外,还有众多的所谓复合色素 ( 即红曲色素与各种氨基酸化合而成的水溶性色素) 。

2 红曲色素的检测方法

有关红曲色素的检测,主要有薄层色谱法、分光光度法、高效液相色谱法、液相色谱质谱联用法等。

2.1 薄层色谱法

《GB/T5009. 150-2003食品中红曲色素的测定》以硅胶GF-254为固定相,以正己烷:乙酸乙酯:甲醇(5:3:2)为展开剂时得到4个点,Rf值分别为:0.86、0.71、0.54和0.38,以三氯甲烷:甲醇(8:3)为展开剂得到三个点,Rf值分别为:0.86、0.69和0.57。均在UV 254 nm下观察。甘纯玑等[1]以硅胶GF-254为固定相,以乙醚:苯:乙醇:水=20:22:40:15(体积比)为展开剂,分离出七个斑点,其中一个黄色斑点,一个具有荧光性质的无色斑点和五个红色斑点。并对展开剂组分用量的选择、点样量及点样浓度对测定结果的影响和重现性进行了探讨。薄层色谱法精密度较差只能对样品中红曲色素粗略定性,主要用于定性分析。

2.2 分光光度法

《GB 15961-2005 食品添加剂红曲红》中分光光度计波长在495 nm±10 nm处,试样溶液的浓度应使测出的吸光度在0.2-0.7范围内为最佳,《GB4926-2008 食品添加剂红曲米》和《GB 1886.19-2015 食品安全国家标准 食品添加剂 红曲米》中波长为505 nm,最终稀释液吸光度在0.3-0.6范围内。王伟民等[2]根据溶液中色素含量的多少与OD值成正比的原理用分光光度法测定了红曲色素。傅亮等[3]用分光光度法测定了MF107菌株的色价可达410.04 U/mL。毛瑞丰[4]用分光光度法测定了11株红曲霉纯培养,色价最高的为 131.55 U/mL。孙艳君等[5]按照GB 4926-2008的方法用分光光度法测定了9 株红曲霉的红曲色素,最高的色价为1532.69 U/g,符合GB 4926-2008中对食品添加剂红曲米(粉)产品的色价(U/g)≥1000的要求。分光光度法是应用最广泛的方法,但分光光度法以色价为指标反映红曲混合色素的总量,而色价只能从一定程度上反映色素含量的高低和产品着色能力的强弱。该方法不能对红曲色素各组分进行定性定量分析。

2.3 高效液相色谱法

高效液相色谱法选择性高,灵敏度高,是一种快速高效的检测方法,研究显示在选择合适的流动相的前提下,高效液相色谱可较好的分离红曲混合色素中的组分,进而可建立红曲色素中各单色调特征组分的定性定量检测方法,但由于没有红曲中各单一色素的标准品的出售,将 HPLC 用于定性定量检测红曲色素各单一组分受到限制,一般报道的 HPLC 法多用于分析红曲色素的组成。

钟立人等[6]用不同溶剂提取红曲米,HPLC 检测所提取的组分,梯度洗脱程序:50% 甲醇水5 min,从5 min 至30 min 线性变至80%甲醇水溶液,流速:l mL/ min,360 nm 检测。采用 Phemyl、C18两种色谱柱,根据不同红曲单一色素的颜色、分子结构中共轭情况、相对分子质量和色谱选择性,判断出峰顺序为红斑红曲胺和红曲玉红胺、红曲素、黄红曲素、红斑红曲素、红曲玉红素。结果显示乙醇提取液含有己知的 6 种单一色素,正庚烷萃取液,石油醚萃取液,苯萃取液只含黄色和橙色的四种。张慧娟等[7]以3次薄层层析法分离制备得到的纯度为85.93 %的红斑红曲素为标准品,探讨建立了以 HPLC 对红曲色素中红斑红曲素检测的条件:C18柱,70% 甲醇平衡 5 min,30 min 线性变至90 % 甲醇,流速 l mL/ min,465 nm 紫外检测。

崔莉等[8]用HPLC法同时测定红曲色素中的红曲素和安卡红曲黄素,采用Shim-PackHRC-ODS色谱柱,甲醇-水溶液(80:20)为流动相,流速1.0 mLmin,检测波长394 nm,用自制的两种色素标准品,该方法在10-500mg/L范围内呈良好的线性关系,回归方程和相关系数分别为:红曲素:Y=0.00015X+0.82365,R2=0.99988;安卡红曲黄素:Y=0.00031X-0.45,R2=0.99987。多次测定的相对标准偏差均小于4%。

胡丽芳等[9]建立了同时测定食品中5种红曲色素的高效液相色谱检测方法。样品采用超声波提取,凝胶渗透色谱净化,以磷酸溶液(pH 2.5±0.3)和乙腈为流动相进行梯度洗脱,C18色谱柱分离,检测波长为400 nm,流速1 mL/min,采用二极管阵列检测器进行检测。5 种红曲色谱在5.0-1 000.0 mg/L 范围内线性关系良好,相关系数均大于0.99,方法的定量限(LOQ,以信噪比(S/N)大于10计)分别红斑红曲胺、红曲素、红斑红曲素和红曲 玉红素1.75 mg/kg,红曲玉红胺3.50 mg/kg,相对标准偏差(n=8)为3.8 %-12.6%,3个加标水平下的平均加标回收率为65%~105%。

储怡士等[10]发明了一种用HPLC法对红曲色素各组分进行定性定量分析的检测肉制品中红曲色素的方法,该方法简便、快速、灵敏、准确且经济。

Sonia Campoy 等[11]以美国乔治亚州亚特兰大市可口可乐公司提供的色素纯品为标准品,采用 HPLC 法检测一突变菌株发酵过程中产色素的情况,其色谱条件为:乙腈-水梯度洗脱:0.5 min 1%,15.25 min 70%,27-37 min 80%,45 min 1%,流速 0.7mL/ min,采用二级管检测器分别于390 nm、470 nm、520 nm检测黄色素(红曲素和安卡红曲黄素)、橙色素(红斑红曲素和红曲玉红素)、红色素(红斑红曲胺和红曲玉红胺)。

2.4 液相色谱质谱联用法

Teng 等[12]建立了六种红曲单一色素的 HPLC-MS 检测方法,以自制的黄色素(红曲素和安卡红曲黄素的混合物)、橙色素(红斑红曲素和红曲玉红素得混合物)为标准品进行定性定量分析,但由于没有红色素(红斑红曲胺和红曲玉红胺)的标准品,只采用 HPLC-MS 进行红色素的定性分析。马书民等采用固相萃取净化技术和液相色谱-串连质谱联用技术相结合测定了食品中红曲红胺、红曲红素、红曲素、红曲黄素的含量,并选择离子检测进行阳性确证。液体试样用水超声提取,离心定容后,固体和半固体样品采用水溶解定容,提取液再经固相萃取柱净化,样液经洗脱定容后,供液相色谱-质谱/质谱仪测定和确证,外标法定量。色谱条件:C18分析柱(150 mm × 2. 1 m,3. 5 μm); 流动相:乙腈-水; 流速:0. 2 m L/min;柱温:30 ℃; 进样量:20 μL;电离方式:电喷雾 ESI;扫描方式:正离子扫描,多反应监测 MRM; 离子源温度: 500 ℃; 电喷雾电压:5 500 V;雾化气压力:0. 17 MPa; 气帘气压力:0. 12 Mpa;辅助气流速: 30 L /min; 选择监测离子( m / z):每种目标物分别选择 1 对定量离子对,2 对定性离子对。该方法的最低检出限、线性范围和方法回收率分别为:1.0 mg/kg、1.0-100.0 mg/kg和89.3%-94.3%。液相色谱质谱联用法对设备要求高,该方法还不能普及。

2.5 近红外光谱法

张晓伟等[13]采用近红外光谱技术结合化学计量学方法构建红曲米中红曲橙色素、红曲红色素、红曲黄色素的预测模型。分别采用多元线性回归(SMLR)、偏最小二乘回归(PLS)、主成分回归(PCR)构建所有色素组分的数学模型,以相关系数(R)、校正均方根误差(RMSEC)、预测均方根误差(RMSEP)、预测相对分析偏差(RPD)值来评价模型的综合性能。结果显示,MSC、SNV方法能够消除红曲米粉颗粒不均对光谱的散射影响;导数处理消除了基线漂移;对于红曲橙色素、红曲黄色素、红曲红色素三种模型均具有良好的稳定性;利用三种模型对未知红曲样品预测时,预测结果具有较高的线性,预测性能较好(RPD=2.86-5.39),可用于准确定量预测。近红外光谱技术可用于红曲色素的快速无损测定,为红曲米质量的智能化控制提供了新的途径。

3 小结与展望

目前国内外对红曲色素检测的相关文献多有报道,我国已相继制定了三项有关红曲色素的国家标准《GB/T5009. 150-2003 食品中红曲色素的测定》、《GB 15961-2005 食品添加剂红曲红》和《GB4926-2008 食品添加剂红曲米》(本标准将于2016年5月13日被《GB 1886.19-2015 食品安全国家标准 食品添加剂 红曲米》取代)。《GB/T5009. 150-2003 食品中红曲色素的测定》所用的方法为薄层层析法,后两者用可见光分光光度计法。日本也已建立了红曲色素产品的标准,但在国际上尚无认可的统一标准。欧美国家没有红曲产品的生产,因此对这一类产品没有标准。随着红曲色素研究的深入,研究红曲色素的检测方法显得尤为重要,上述几种检测方法也都有各自的优缺点,各实验室可以根据自己的条件和实验目的选用不同的方法。随着分离检测技术的不断向前发展,越来越多先进的仪器和分析技术将被会应用于红曲色素的检测,从而为红曲色素的深入开发和应用提供技术支持。

参 考 文 献

[1]李钟庆, 晓暾, 郭芳. 综观红曲与红曲菌[M]. 北京:中国轻工业出版社, 2009:40.

[1] 甘纯玑, 蔡春燕. 薄层色谱法分离红曲色素[J]. 精细化工, 1989(5):51-53.

[2] 王伟民,张毓华.红曲色素的测定[J].上海调味品,1986(1).

[3] 傅亮,周卫兵,高孔荣.红曲色素高产菌株发酵特性的研究[J].食品科学,1996(3):6-9.

[4] 毛瑞丰,红曲米中红曲霉的分纯及红曲色素测定[J].轻工科技,2003(1):29-30.

[5] 孙艳君,胡中泽,高冰.红曲霉的分离鉴定及红曲色素的测定[J].中国酿造,2011(1):52-54.

[6] 钟立人, 蒋家新,毕丽君.红曲色素组分分离的研究[J].食品与机械,2000(1):20-21.

[7] 张慧娟,陶冠军,陈蕴,等. 红曲色素制备及HPLC和LC/MS检测方法[J].食品研究与开发, 2006,27(4) :112-115.

[8] 崔莉,胡晓丹,张德权.HPLC法同时测定红曲色素中的红曲素和安卡红曲黄素[J].食品科学,2009,30(8):163-166.

[9] 胡丽芳,罗林广,李瑞丽,等.肉制品中5种红曲色素的高效液相色谱测定[J].江西农业学报, 2012, 24(10):104-106.

[10] 储怡士, 卢普滨, 周瑶敏,等. 一种检测肉制品中红曲色素含量的方法:,CN 102565227 A[P].2012.

[11] Sonia C, Angel R, Martín J F, et al.Characterization of an hyperpigmenting mutant of Monascus purpureus IB1:identification of two novel pigment chemical structures[J].Applied Microbiology & Biotechnology, 2006, 70(4):488-496.

[12] Teng S S, Feldheim W.Analysis of anka pigments by liquid chromatography with diode array detection and tandem mass spectrometry[J].Chromatographia, 1998, 47(9-10):529-536.

[13] 张晓伟,王加华,王昌禄,等.基于近红外光谱技术检测红曲米中的红曲色素[J].现代食品科技,2014(5):273-279.

*本文暂不支持打印功能

monitor