葡萄皮色素研究进展

王彦阳 蔡小玉 陈梓轩 吴远东

摘 要：葡萄皮色素具有消除自由基、改善脂质、抗变异原以及抗肝疡、防御身体过氧化、防止动脉硬化等许多生理功能。本文介绍了葡萄皮色素的结构、葡萄皮色素提取工艺、葡萄皮色素的稳定性、部分添加剂对葡萄皮色素的影响以及葡萄皮色素在非食品领域的应用。

关键词：葡萄皮;色素;组成;生理功能;稳定性

Abstract：Pigments from Grapeskin has many physiological functions such as eliminating free radicals， improving lipids， resisting allergens， resisting liver ulcers， defending the body from peroxidation， and preventing arteriosclerosis. This paper introduces the structure of grape skin pigment， the progress of grape skin pigment extraction process， the influence of some additives of grape skin pigment stability on grape skin pigment and the application of grape skin pigment in non-food field.

Key words：Grapeskin; Pigments; Composition; Physiological function; Stability

中图分类号：TS264.4

食用色素分为天然色素和人工合成色素两种，天然色素主要从植物组织中提取以及从微生物的次生代谢产物中获得，也包括来自动物的一些色素。从植物中提取的天然色素，不仅能赋予食品各种鲜艳的色泽，还能起到补充营养以及预防疾病的作用，如葡萄皮红。

葡萄在古代被称为蒲陶，是葡萄科葡萄属植物，又被称为山葫芦、草龙珠等。葡萄皮红是利用现代工艺从葡萄皮渣中提取出来的一种可食用的天然色素，其主要成分为花色苷。根据2014年5月24日开始实施的《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》

（GB 2760-2014）规定，葡萄皮红在冷冻饮品的最大使用量为1.0 g·kg-1，在果酱中的最大使用量为

1.5 g·kg-1，在饮料类中的最大使用量为2.5 g·kg-1（除包装饮用水之外），在配制酒中的最大使用量为

1.0 g·kg-1。葡萄皮红成品带有葡萄香味，红紫色，因其色泽鲜艳、天然、安全、无毒等特性获得越来越多的研究和应用。目前，关于葡萄皮色素能够消除自由基、改善肝脏以及血清中的脂质、抗变异原以及抗肝疡、防御身体过氧化和防止动脉硬化以及提高视力等的作用已在文献中有报道。

1 葡萄皮色素结构

王颖等[1]以葡萄皮为原料，对葡萄皮的色素结构进行了初步鉴定，葡萄皮色素的呈色反应及现象见表1。研究结果表明，葡萄皮色素是一种含有酚羟基的类黄酮物质，不含有邻位酚羟基，含有葡萄糖苷。

从表1可以看出，葡萄皮色素溶液中加入碱性醋酸铅后，产生蓝紫色沉淀，沉淀量与碱性醋酸铅量呈正相关，直到红色消失，沉淀变为蓝色，加入稀盐酸，沉淀消失，溶液变回红色，推测葡萄皮色素分子中含有酚羟基。在葡萄皮色素溶液中加入氯化铝，呈现红色，初步推测该葡萄皮色素属于黄酮类物质;紫外光谱图没有发生红移现象，说明无邻位酚羟基。红紫色的葡萄皮色素与浓盐酸-镁粉反应后颜色呈红色，推测该色素溶液含有花色素及其苷元、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇类物质。红紫色的葡萄皮色素与氯化铁反应，颜色呈棕褐色，推测含有类黄酮化合物分子结构成分中的酚羟基。通过葡萄皮色素完全水解后生成葡萄糖推测葡萄皮色素中含有葡萄糖苷。

2 葡萄皮色素提取工艺

常用的葡萄皮色素提取方法有单一溶剂法、超声波辅助提取法、酶解法以及微波辅助提取法。其中，单一溶剂法操作简单，影响因素可控，成本低;在对花色苷的定量分析中，比色法、pH示差法、色谱法是常用的方法。

张丽等[2]在超声波提取葡萄皮色素的工艺研究中确定了影响葡萄皮色素提取的4个因素及其主次顺序，即提取溶剂>提取温度>料液比>超声时间。何金环等[3]以酿酒葡萄皮渣为原料，在单因素试验基础上，采用响应面法优化酿酒葡萄皮渣的色素提取工艺。结果表明，70%乙醇、提取60 min、50 ℃及pH为3.0条件下酿酒葡萄皮渣色素提取效率最高。冯靖等[4]研究表明，提取溫度70 ℃、乙醇浓度60%、液料比10∶1（mL∶g）、提取次数3次、提取剂pH值为1时葡萄皮色素提取浓度最高，为7.163 5 mg·g-1。

近年来兴起的加压提取色素的方法是一种绿色环保的提取技术，该技术通过对现有提取设备进行适当改进即可实现技术转移，在工业化生产上具有广阔的应用前景。孙彦妮等[5]对葡萄皮色素加压提取动力学进行了研究，结果表明葡萄皮色素的加压提取符合二阶动力学模型。任意时刻葡萄皮色素浓度与温度的关系均高度契合，表示为Ct=t/{[1/exp（-5 888.6T+18.434）]+

t/（0.0391T-9.3293）}。色素提取速率常数与温度的关系为k=8 822.85/exp（-30 321.2/8.314T）。提取过程表现为吸热，表观活化能为30 321.2 J·mol-1。此模型可预测在任意时刻和温度下的葡萄皮色素的提取率，对于指导葡萄皮色素的提取有重大意义。

3 葡萄皮色素的稳定性

一直以来，货架期的稳定性问题在含葡萄皮红饮料中备受关注。葡萄皮红作为着色剂添加在酸性饮料中使液体呈红色或紫红色，但其容易受到金属离子、热、光、氧或添加剂的影响，化学性质并不稳定。

维生素C是一种常用于食品中的添加剂，具有抗氧化性、协助护色以及强化营养的作用。维生素C应用于含葡萄皮色素饮料中，不仅可起到稳定饮料风味的作用，还可增强营养。D-异抗坏血酸钠也常被考虑应用于含葡萄皮色素饮料中。作为一种新型生物型食品抗氧化剂、护色剂，D-异抗坏血酸钠抗氧化性好，价格低廉，也多被应用在食品领域。李静等[6]与冯靖等[4]在研究葡萄皮天然色素稳定性时发现，维生素C、D-异抗坏血酸钠添加量与对葡萄皮红的破坏性呈正相关，添加越多破坏越大。在开发含葡萄皮红的果汁饮料时，合适的葡萄皮红添加量非常重要，有必要从色泽稳定、风味保持、产品诉求等方面综合考量。实验证明，除热和光照会影响葡萄皮红的稳定性外，氧化剂也会影响葡萄皮红的稳定性，且不同氧化剂浓度下葡萄皮色度含量均快速下降。所以考虑到葡萄皮色素的保存问题，建议不添加氧化剂保存。有研究表明，不同还原剂浓度对葡萄皮色素的影响没有明显规律，建议在保存葡萄皮色素时避免与还原剂共存。避光条件下，葡萄皮色素能够长时间保持在稳定状态，在日光下，葡萄皮色素含量快速下降，建议该类饮料在货架期间尽量避免阳光直射和高温。

张卫敏[7]探讨了葡萄皮紫色素的稳定性，结果显示葡萄皮紫色素为紫色膏状，具有芳香气味，易溶于水，难溶于丙酮、乙醚、乙酸乙酯，溶于甲醇、乙醇，不溶于氯仿，葡萄皮紫色素在pH为3～6时稳定性好。Fe3+、Cu2+、Fe2+对葡萄皮紫色素有一定影响，光对葡萄皮紫色素有降解作用，葡萄皮紫色素清除DPPH自由基能力比维生素C弱。

4 部分添加剂对葡萄皮色素的影响

食盐、蔗糖、苯甲酸钠等添加剂对葡萄皮色素无明显影响。柠檬酸对葡萄皮色素含量的影响较大，葡萄皮色素溶液中加入柠檬酸，溶液颜色由红色变成深红色，葡萄皮色素含量与柠檬酸浓度呈正相关，柠檬酸对葡萄皮色素溶液有明显的增色效应，日常中将葡萄皮色素与柠檬酸结合使用以达到更佳的效果。另外，茅周祎[8]研究表明，Na-VC、EDTA-2Na和山梨酸钾对含葡萄皮红色素的风味饮料有一定的护色效果，当比例为Na-VC 0.25%、山梨酸钾0.06%、EDTA-2Na 0.017%时，护色效果最佳。

5 葡萄皮色素在非食品领域的应用

除了食品领域，葡萄皮色素还可应用在太阳能电池、棉织物染色中。王彬蔚[9]等研究了葡萄皮天然色素在染料敏化太阳能电池中的应用，结果表明，以葡萄皮乙醇提取液作为敏化剂用于染料敏化太阳能电池，光电转换效率可达到0.81%。葡萄皮色素敏化的光阳极的单色光光电转换效率在不同pH值下相差较大。

徐静等[10]研究了葡萄皮色素在棉织物染色中的应用，以废弃的葡萄皮为原料，用90%的乙醇溶液提取葡萄皮中的花青素，通过柠檬酸调节溶液pH，用正交法得到了最佳的色素提取条件，并得到了染色工艺。结果表明，葡萄皮色素在棉织物的耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度评定中表现较好，说明葡萄皮色素在棉织物染色中具有较高的实用价值。

参考文献：

[1]王 颖，吴 冬.葡萄色素结构的研究[J].广东化工，2012，39（16）：34-35.

[2]张 丽.超声波提取葡萄皮色素的工艺研究[J].云南化工，2018，45（10）：55-57.

[3]何金环，唐艳彦，张世凯，等.响应面法优化酿酒葡萄皮渣色素提取条件研究[J].现代牧业，2019，3（3）：28-32.

[4]冯 靖，时玉正，邱 晓，等.葡萄皮天然色素的提取工艺及其稳定性研究[J].食品研究与开发，2018，39（4）：60-68.

[5]孙彦妮，赵文英，徐艳丽，等.葡萄皮色素加压提取动力学研究[J].粮食与油脂，2018，31（12）：95-97.

[6]李 靜.两种常用抗氧化剂对葡萄汁饮料中葡萄皮红色素稳定性的影响[J].饮料工业，2019，22（2）：5-9.

[7]张卫敏.葡萄皮紫色素的稳定性研究[J].菏泽医学专科学校学报，2015，27（3）：8-10，17.

[8]茅周祎.葡萄皮红色素在风味饮料中应用探究[J].食品工业，2018，39（4）：40-42.

[9]王彬蔚，林建民，吴季怀，等.葡萄皮天然色素在染料敏化太阳能电池中的应用[J].化学工程与装备，2013（8）：4-6.

[10]徐 静，刘 晓.葡萄皮色素的提取及在棉织物染色中的应用[J].印染助剂，2017，34（2）：32-36.

基金项目：广东省农村科技特派员，农产品食品加工技术培训项目（编号：KTP20190179）。

作者简介：王彦阳（1978—），男，博士，讲师;研究方向为植物保护。