[科普中国]-红曲黄色素

简介

红曲色素是红曲霉的一种次级代谢产物，其结构为一种聚酮类化合物。红曲色素是一种复合色素，目前已被鉴定并且命名的红曲色素主要有6种，其中呈现红色的是红斑玉红胺（Monascorubramine）和红斑红曲胺（Rubropunctamine），橙色的是红曲玉红素（Monascorubrine）和红斑红曲素（Rubropunctatine）， 黄色的是安卡红曲黄素（Ankaflavine）和红曲素（Monascine）。红曲色素是由微生物发酵制得，经毒性实验证明其安全无毒。目前，红曲色素已被应用于食品、药品、化工等众多行业。红曲色素中含量最高的是红色素组分，虽然红曲黄色素组分在红曲色素中的含量较低，但黄色素作为一类重要的食用色素品种占有市场需求比的60%，因此开发利用红曲黄色素具有极广阔的商业前景。

红曲黄色素是以紫色红曲霉（Monascus purpureus）和赤红曲霉（M.anka）为原料，利用现代的生物技术提取而成的天然着色剂，主要成分为红曲黄素（ankaflavin）和红曲素（monascin）等。红曲黄色素主要用于糖果，果冻，冷饮等的着色，为黄色着色剂。

日本和韩国均已制定了红曲黄色素的国家标准，但在中国大陆，红曲黄色素的生产才刚刚起步，主要的生产方法有液态发酵法、固态发酵法和转化法。由于红曲黄色素的生产起步较晚，目前生产厂家也很少，产品并未大规模上市。最近有关单位和企业正在制定红曲黄色素的国家标准，建立一套合理可行的红曲黄色素检测方法非常必要。1

理化性质红曲黄色素为黄至黄褐色粉末、块状、糊状或液体，略有特征性气味，溶于水。

稳定性1、pH

红曲黄色素在酸性条件下较稳定，黄色比较鲜艳，随着pH的降低，黄色趋于明亮。在中、碱性条件下颜色发生改变，逐渐变成红色。

2、温度

红曲黄色素溶液在100℃下加热60min，吸光度残存率为95%，经60℃、80℃烘箱加热2 d，吸光度残存率在 70%以上，在100℃条件下，溶液先是褪色至淡黄，40 h溶液出现褐色沉淀颗粒，色素液遭到了严重的破坏。红曲黄色素的耐热性较好，这对于食品加工工业来说，是有实际意义的。

3、紫外光

在未添加任何添加剂的对照组中，在光照的最初0.5 h内，色素液的吸光度残存率下降为76.2%，随着光照时间的延长，相邻两个样品的吸光度差值越来越小，即吸光度残存率降低的幅度越来越小。3.5 h后色素液的吸光度残存率仅为37.7%。红曲黄色素的光降解的数学模型为三次曲线。

4、抗坏血酸

抗坏血酸的抗氧化活性是由于各种形式氧（单线态氧、羟基和过氧化物）的猝灭，自由基的还原，从而中断自由基反应。通过实验发现，在紫外光照条件下，添加0.05%抗坏血酸的色素液的吸光度残存率在0.5 h为84.3%，3.5 h残存率为39.3%。添加量为0.2%抗坏血酸的色素液，0.5h吸光度残存率是87.6%，3.5 h残存率为69.7%。随着抗坏血酸添加浓度的增加，黄色素溶液的吸光度残存率下降越小。

5、茶多酚

茶多酚的主体成分儿茶素能够提供还原性质子，进而捕获自由基起到抗氧化作用。其基本结构均为2连或邻苯酚基苯并吡喃衍生物。正是这种结构具有连或邻苯酚基，其作为抗氧化的活性就高于一般非酚类或单酚羟基类抗氧化剂。添加0.005%的茶多酚色素液的吸光度残存率在0.5 h为82.4%，3.5 h残存率为47.7%。添加0.02%茶多酚的色素液0.5 h吸光度残存率为84.3%，3.5 h残存率为69.0%。添加0.03%茶多酚的色素液0.5 h残存率为85.5%，3.5 h残存率为81.0%。天然抗氧化剂茶多酚对提高黄色素的光稳定性效果比较显著，随着添加浓度的增加，黄色素溶液的吸光度残存率下降越小，使得黄色素色价的半衰期延长。而且茶多酚的添加量仅为抗坏血酸的十分之一时，色素稳定效果已和抗坏血酸的效果相近。2

分离纯化1、黄色素粗提液的制备

收集摇瓶发酵液菌体，烘干后研磨成粉末。采用70%乙醇溶剂超声提取红曲色素，提取液于旋转蒸发器中50℃、100 MPa条件下真空浓缩去除乙醇溶剂，旋蒸后的浓缩液进行预冻处理，最后置于冷冻干燥机中冷冻干燥成粉末。称取2 g红曲色素粉末溶于10 mL正己烷溶剂，于超声中50℃提取1 h，过滤除去粉末残余杂质得黄色素混合粗提液。

2、柱层析的预处理

硅胶的预处理：称取14 g硅胶于110℃活化1 h后放入干燥的烧杯中冷却，加适量的溶剂溶解并浸泡30 min（浸泡硅胶的溶剂与洗脱黄色组分的溶剂相同）。

硅胶装柱：清洗干净玻璃层析柱，干燥后，湿法装柱，本实验层析柱规格（ψ20 mm×200 mm）。将层析柱垂直固定在铁架台上，将浸泡好的硅胶连同溶剂均匀倒入层析柱内。待柱子上端的悬浮液慢慢下降到需要的高度，铺一层海砂防止加样与洗脱时扰动柱表面，最后用洗脱剂平衡2个柱体积。

上样：平衡柱子后，待平衡液的弯月面正好与硅胶床面持平时，将用洗脱溶剂提取后的红曲黄色素粗提液加到柱表面，操作时要小心谨慎以免扰动柱表面。

样品的洗脱：洗脱红曲黄色素选用正己烷、石油醚、乙酸乙酯三种常用低极性溶剂，按一定体积配比混合后作为洗脱剂，收集黄色组分，经一系列操作后浓缩干燥得红曲黄色素。

3、HPLC-MS分析

收集柱层析分离纯化后得到的黄色洗脱液，经旋蒸后去除有机溶剂得到红曲黄色素黏状物，甲醇超声复溶黄色素组分过滤膜待测。再分别将菌体粉末甲醇超声复溶，正己烷提取后的黄色素粗提物进行甲醇超声复溶，保持样品的处理浓度一致。最后将各个样品用孔径为0.45 μm的有机微孔滤膜微滤后直接用于HPLCMS分析。通过液相质谱检测，得出红曲黄色素分离纯化结果的液相色谱、质谱图，并对纯化的效果进行分析表征。3