黑色食品中黑色素的研究现状

黑色食品中黑色素的研究现状 应 超 (华东师范大学生命科学学院 上海 200062) 摘 要 黑色食品具有丰富的营养，其特有的黑色素更是赋予了其它食品所无法比拟的功效。本文对通过对相关文 献资料的概括、整理，从特点、功能、发展前景等方面对黑色食品中的黑色素进行描述。 关键词 黑色食品 黑色素 保健功能 Research Status of Melanin in Black Food Abstract Black food is rich in nutrients. And many efficacies other food unable to provide are given by melanin in it. Charac- teristics，health function and development prospect are analysed in this paper according to related data. Key wordsBlack food Melanin Health function 随着生活水平的增长，人们对食品营养的要求不 断提高，追求营养注重保健已成为一种科学生活的时 尚。近几年来，黑米、黑芝麻、黑木耳、黑枣、黑豆、黑 麦、黑玉米等黑色食品在市场上日益兴起，并越来越受 到人们青睐，同时也成为当今食品与医药行业研究的 热门话。 1 黑色食品营养丰富 黑色食品营养丰富，是一般食品所不能比拟的。 首先，黑色食品含有大量的膳食纤维。由于黑色食品 资源中的天然色素一般集中在其种皮(果皮)或表皮 上，在食用时为防止色素的损失一般全粒食用，所以膳 食纤维含量高。据研究，黑米含纤维素 3. 9%、黑豆 10. 2%、黑玉米 4. 06%、黑芝麻 14. 26%、黑木耳(干)29. 9%、海带(干)6. 1%、黑枣 9. 2 %［1］等，比普通浅色食 品高 2 ～ 3 倍。这些纤维素多数为可溶性多糖和水溶性 纤维素，是比较理想的膳食纤维源。 黑色食品蛋白质和不饱和脂肪酸含量丰富，必需 氨基酸比例高。黑米、黑大豆、黑玉米、黑小麦、黑荞麦 等的蛋白质含量与其浅色同类相比分别高出 10% ～ 60 %，构成蛋白质的氨基酸比例高，尤其是含硫氨基酸 (蛋氨酸、胱氨酸)和含苯环氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸) 比例高。黑色食品的脂肪主要集中于种粒的胚中，由 多种脂肪酸组成，其中多为不饱和脂肪酸。 黑色素食品富含微量元素。黑色食品资源的矿物 质元素丰富而全面，微量元素有钙、镁、磷、铁、锌、锰、 碘、硒等，是对应的浅色同类的 1 － 3 倍。众所周知， 磷、铁、锌、钙、锰在人体内有重要的生理功能。磷直接 参与大脑的形成与发育，铁为血红蛋白的主要成分，参 与细胞酶的合成，保持细胞的正常功能，锰参与多种酶 的合成与激活，可以防止自由基对细胞的损害。黑色 食品中硒和碘的含量突出，如海带等含碘丰富，黑玉米 含硒是黄玉米的 8. 5 倍。碘是构成甲状腺的重要成 分，而硒则参与辅酶 Q和辅酶 A的合成，能阻断过氧化 物的生成，并能抵抗某些化学致癌物。 还有非常重要的一点，黑色素食品维生素含量高， 黑色食品中含有丰富的维生素 B1、B2 和一般禾谷类中 缺乏的维生素 C、A、E 等，因此常食黑色食品能够防止 因维生素缺乏而引起的多种疾病。 2 黑色素的成分 黑色食品倍受追捧，除上述营养价值之外，更与其 强大的保健功效密切相关。有研究表明，这类食品更 是具有抗氧化、延缓衰老、增强免疫力、抗肿瘤、降血 脂、养血补肾、乌发美容、延年强身等功效［2］。黑色食 品之所以会发挥这些作用，是由于它们本身所含有的 黑色素，其主要成分是花色素苷。 黑色素是一种广泛存在于动植物和微生物中的非 均质的类多酚聚合体。黑色素不是一种物质，而是有 相同性质的一大类物质［3］。在过去，黑色素通过热酸、 热碱降解和强氧化剂漂白的方法进行简单分类。现 在，则有了更先进的方法，比如核磁共振可以用来研究 黑色素的结构，但是，由于黑色素分子大，在水中和有 机溶剂中的难溶性和异质性，现在还没有得到天然黑 色素的完整结构。总的来说，黑色素是由苯酚或吲哚 氧化聚合而成的大分子［4］。通常产生的黑色素是棕色 或黑色，但是也可观察到其他的颜色。 黑色素的主要成分是花色素苷。花色素苷是一类 陆生植物色素，溶于水，无毒性，是分布广泛的植物多 酚类黄酮化合物，亦是植物中一大类次生代谢产物，广 泛存在于除仙人掌、甜菜外的绝大部分陆生植物的液 泡中，赋予水果蔬菜、饮料制品及花卉红色、紫色、兰 ·59·2010 年第 1 期(第 16 卷) 科学教育 Science Education 色、黑色等各种颜色，可以说，花色素可带来除绿色之 外的所有颜色。比如荔枝果皮呈红色，黑豆外表皮呈 黑色等。花色素苷对人类健康有着极大的作用，有研 究表明，花色素苷有抗癌、抗动脉硬化、抗溃疡、抗糖尿 病的作用，还具有良好的抗滤过性病原体和抗菌剂的 活性，抗氧化作用，强化毛细血管作用，除自由基、改善 肝脏、血清脂质、抗变异原，以及抗肝炎，防止身体过氧 化，防止动脉硬化，提高视力等功能［4］。 3 黑色素的作用 黑色素具有延缓衰老、乌发润肤、舒气止胀、清热 解毒、壮阳补肾、软化血管、下淤血、消浮肿、抗肥胖、制 风热、添精神等功效，还可防治各种中老年疾病，如高 血压、心脏病、糖尿病、肾炎、血管硬化、癌症及肝脏疾 病等［5］。此外，黑色素在生物工程学上也发挥了巨大 作用。黑色素是目前所知的唯一能保护生物体免受辐 射伤害的天然内源生物聚合体。已有研究表明黑色素 能有效地提高试验动物(如果蝇)在辐射条件下的存活 率。黑色素已被用于保护苏云金芽孢杆菌生物杀虫 剂，使其免受阳光紫外线的损害，以延长其杀虫时效。 很多研究都指出，黑色素能有效清除羟自由基(· OH)，清除活性氧自由基，以及清除二苯代苦味酰基自 由基(DPPH·)［6］。 长期食用含有人工合成抗氧化剂的食品，可以影 响人体健康，植物来源的食品添加剂越来越受人们喜 爱。植物来源的食品添加剂，特别是植物黑色素，不仅 可以作为食品色素，还具有保健和治疗疾病的功能，如 抗蛇毒、抗癌、抑制 HIV 复制、免疫促进和治疗帕金森 症等，因此此类添加剂的合成受到越来越多研究人员 的关注［7］。 4 黑色素的提取 目前制取黑色素一般有两种方法，一是从粮食种 皮如黑豆、黑芝麻、黑麦等或者动物毛发、表皮中分离 提取(化学提取)，该提取方法简便易行，成本低，但纯 度不高;二是从酵母菌体中分离制取(生物提取)，该 方法提取出的黑色素纯度高，但提取菌种分离困难、设 备复杂、投资巨大。此外还有学者采用酶促反应法合 成黑色素，克服了以上两种方法的不足，具有简便易 行、生产成本低、投资小、设备简单、产品纯度高的特 点。 对黑色素的稳定性研究［8］表明，黑色素有较强耐 热能力，但应尽量避免高于 80℃条件的长时间加热;黑 色素在酸性条件、避光条件下稳定性好，呈现鲜艳的深 玫瑰红色。这两项研究对于黑色素的提取及提取液的 储存有很大提示作用，选择黑色素提取温度时可以以 80℃为上限，储存时可讲提取液置于冰箱中。Fe3 +、 Cu2 +、Zn2 +对黑豆色素稳定性影响较大，会导致色素液 色泽的改变，并产生少量沉淀，因此要避免提取过程及 提取液受该离子干扰。 目前，黑色素在我国有着较广阔的开发前景，诸如 食品业、医药业、化工业、饲料业、农业方面都有着广泛 的应用。在食品方面的开发利用最为常见，如市场上 的黑色烘烤食品、黑米粉丝、黑面包、黑芝麻糊、黑米八 宝粥、芝麻黑豆酸奶、黑豆浆、黑米饼干、黑米馒头、黑 米冰淇淋、黑豆素肉松、素肉馅等，更有利用黑色素制 成的食品添加剂，不仅无毒无害，还能对人体其保健作 用。在药品开发方面，由于黑色素对过氧化氢有清除 作用，另外还有清除超羟基自由基的作用及清除超氧 阴离子自由基的作用，因此开发利用黑色食品对医药 和化妆品行业有重要意义［9］。在保健功能食品上，可 利用黑色素的功效成分生产口服液、营养保健片、多维 胶囊等;同时不少医学家依据中医理论推崇药食同源 和逢黑必补之说，正大力开发研究出集功能、营养、保 健于一身的新黑色产品。在饲料业方面，将黑色素添 加到饲料中，可增加家禽家畜的营养价值，发展养殖业 和种植业，生产绿色食品、有机食品，走良性可持续发 展道路。 随着科学技术的进步，人民生活水平的提高，以及 人们对黑色食品营养价值的逐渐认识，对其利用将越 来越深入，黑色食品必将以其独特的营养特性和功能 特性而被应用到更多方面。 参考文献 ［1］杨月欣，王光亚. 2002.中国食物成分表.北京:北京大学医 学出版社，28 ～ 80 ［2］田 军. 2007. 黑色食品市场前景广阔. 中国农业信息， (3):39 ［3］陈雪峰，苏桂锋，周庆礼. 2008. 我国黑色素微生物资源的 研究现状. 食品工业科技，(6):318 ～ 319 ［4］仁 雁，张唯飞. 2 006.花色素苷的研究进展.中国食品添 加剂，(4):71 ～ 76 ［5］仁 雁，张唯飞. 2006. 花色素苷的研究进展. 中国食品添 加剂，(4):71 ～ 76 ［6］丛建民. 2008. 黑豆的营养成分分析研究. 食品工业科技， (4):262 ～ 264 ［7］陈 颖，徐 巍. 2008. 黑豆主要营养成分分析. 安徽农业 科学，36(34):14928 ～ 14929 ［8］王 萌，阮美娟. 2007. 黑豆提取物抗氧化性的研究. 食品 科技，(3):123 ～ 125 ［9］苏玉春，陈 光，汪树生. 2008.黑豆色素的稳定性研究.吉 林农业科学，33(6):94 ～ 96 ·69· 科学教育 Science Education 2010 年第 1 期(第 16 卷)