天然黑色素的研究进展

广州食品工业科技Ouangzhou Food Science and Technology vo1． ! I堕 2 天然黑色素的研究进展 赵肃清 孙远明 蔡燕飞 张厚瑞 【华南农业大学食品系 广州 510642 广西植物研究院) 摘 要 阐述了关于天然黑色素的性质、提取纯化的、资源及主要应用领域的研究进展。 关键词 天然黑色素 进展 Abstract The progress on characters，methods of extraction and purification，resollrces and main application fieMs ofmelaninwereintroducedinthispaper． Key words natural rnelanins progress 天然黑色素是指存在于植物 、动物和微生 物中的色素，它是 目前 已知生物色素中最多最 广的一类色素⋯。对于黑色素的研 究已逾半个 世纪的历史．但 由于黑色素通常与蛋白质和多 糖牢固地结合在一起不易分离以及黑色素对于 可见光和紫外光的吸收性质．使黑色素的研 究 遇到很大困难 因此有关黑色素的一些基 本 问题，如性质、提取纯化、来源和应用等 ． 至今 尚未完全阐明 本文就黑色素的这方面研 究作一综述 1 天嚣黑色素的性质 与鉴定 自然界中的黑色素基本上可分为三类：即 真黑色素(eumelanin)、棕黑素(phaeomelanin)和 异黑素(allomelanin)。真黑素含氮 ，不舍硫原子 ， 颜色为深棕色或黑色 。棕黑素含氮和硫原子 ， 颜色为略带红色的棕色或黄色 异黑素呈棕色 或黑色 ，主要存在于植物中。天然黑色素不溶 于酸性溶液，微溶于水 ．不溶于常见 的有机溶 剂，可溶于碱溶液 。在 些情况下 ，黑色素与 糖及蛋 白质结合 ，导致黑色素具水溶性 J。黑 色素在紫外波长 下吸收值最大，且随波长的增 加，其吸收值 F降 l。它的红外吸收光谱在 3 um 和 6 um 各有 卟 吸收峰 J 黑色素的电 子 自旋戈振 (ESR)波谱是典型的单线一次微 商 波 谱 ， 无 超 精 细 结 构 ，其 特 征 参 数 g=2．0030~2．O044之间 。 2 天然黑色素的提取和纯化方法 黑色素的提取有赖于其在碱性溶液中的溶 解性以及在酸性溶液中形成沉淀的性质．且酸 性溶液的水解作用可以去除与黑色素结合的蛋 白质、碳水化合物 以及脂类物质 】。如从毛发 中提取黑色素就是先采用酸水解使黑色素从结 合的蛋白质上游离下来并形成沉淀，然后反复 用酸水沉淀再用氨水溶解即得到较纯的黑色素 。 又如从香蕉皮和黑芝麻中提取黑色素，先 是用 6N的 NaOH浸提，然后用 6NHCL调 口H 到酸性使黑色素沉淀．反复 3~5次即可得到纯 的黑色素⋯～ 。 3 天然黑色素的资源 3．1 植物源黑色素 许多植物的果实或叶呈黑色，可用来提取 黑色素。目前，已经研究过的植物主要有： 黑糯米 、黑芝麻 、黑豆、枫叶、南烛叶、樟科 树叶、葵花籽皮 、香蕉皮、天然茶子⋯ 其 中，天然茶子和樟科树叶内的黑色素有被研究 用来作为染发剂 ，黑糯米和黑芝麻内的黑色 素有被研究用来作为食品添加剂 。 3,2 动物源黑色素 乌骨鸡 、动物毛发 1、乌贼 和蝌蚪 一■————厂一 维普资讯 http://www.cqvip.com 亡 量曼l上些 垫 堡 里 墨! 堡型堡 垒竺 ： ! 垒 ————兰三一 【22 是研究得最多的动物黑色素材料 。动物 内黑 有抗氧化和防止衰老等功能 I，这将大大促 色素都与蛋 白质紧密结合，提取其中的黑色素 进天然黑色素在 日益受重视的保健食品工业中 时必须先用酸水解使黑色素游离并沉淀出来 的应用。 3．3 微生物源黑色素 天然黑色素具有防止紫外线辐射的功能 ， 微生物所产的黑色素主要分为胞 内和胞外 因此，可被用于 日用化妆工业制备防晒膏、防 黑色素 当前，研究从微生物胞外来生产黑色 晒霖和黑发剂。此外，近年来发现一些可溶性 素的报道比较多 l。如彭方等[241从土壤中初筛 黑色素在体外对爱滋病病毒有显著 的抑制作 得到 l3株能分泌黑色素的菌株，进一步筛选得 用，使天然黑色素将来有可能成为一种新的抗 到一株产黑色素能力高、产黑色素快，而且产 爱滋病药物 。 量大的 Tl菌株，正在进一步作开发应用方面的 研究。段晓红等 用 固定化细胞方法固定产酪 氨酸酶的细菌，以酪氨酸为底物生产黑色素获 得成功 ，该技术 目前在国内外处于领先水平。 YlI等126／从杆菌培养基中提取分离和纯化 了一 种黑色素 ，并证明该黑色素具有防止紫外线辐 射的作用 。 4 天然黑色素的应用研究 目前，在化学工业中所用的黑色染料绝大 多数是合成染料，其结构中的特征基团为偶氮 基 (一N=N一)，现已证实具这种结构的黑色染 料有一定的毒性，能够致癌 因此，很多国家 已禁止将这种偶氮结构的染料用于与人体直接 接触的消费品上，如染发剂和皮革工业。在回 归 自然的趋势下，人们迫切需要安全无毒，不 会引起皮肤过敏的天然植物染发剂 。日本、法 国正在研制从天然植物 中提取 白发染黑剂。印 度从苏木精 中提取染发剂。我国地域广阔，有 极其丰富的天然黑色素资源，必须抓紧充分利 用这些资源 ，研制出具有实用价值 的染发剂产 品127],目前国内外 已有这方面的专利报道 17．28]， 但在应用过程中发现用天然黑色素做成的染发 剂染发还存在不稳定的缺点，尤其是在流汗后 更易脱落，因此，还应进行配方方面的研究。 天然黑色素在食品工业上也有很广泛的用 途，可将它作为酒类、饮料类、婴儿保健品及 大众食品等添加剂。例如，提取黑芝麻、黑豆、 黑米内的天然黑色素，再配以山野果汁天形成 黑色饮料 t更加丰富了营养成份 ，又保持着天 然本色。特别是近年来的研究明，黑色素具 参 考 文 献 1 KofloasN． New titands in photobiology ． phytoprotection by melanms J． Photochem PhotobioL、l99 1．9：135-160 2 M ichae L B、Joseph A、Thomas M ，et al SoLid-state analysis of eumelanin biopolymers by electron spectroscopy for chemical analysis Anal Chem ， 1990，62：949-956． 3 赵 良仲 生物化学与生物物理进展 ，198l，4：18~23 4 B0suPK．W alkerXR Factors affecting virulence and p1gment production of Xanthomon as phaseoli vat． fuscans Can．J Bot，1967 45：2367以 374 5 Bell AA，W heeler M H Bios ythesis an d functlon s of melan ins An n．Rev．PhytopathoL 1986 24：4】1,--451． 6 Bontaer TG、 Du／1can A Infrared spe ctra of sonl~ melan ins．Nature、1962．194：1078~1079 7 Mason HS，Ingram DJE， Allen B ． The free radical property of melanins Arch Biochem Biophys 1960 ， 86：225~230． 8 椽幸莲等．中国畜产 与食品，1997 f3)： 135～136 9 Ellis DH．Grlffths DA． e location and analysis of melan ins in the cell walIs of some fun毋 ． Can J． M icrobio1．，1974，20：1379~1386． 10 吴呜声等 南 昌职业技术师范学院学报，1997，2： 88-9 l l1 Hackman RH Goldberg M ． M icrochem ical detection ofmelanins Ann1 ． Biochem．，1971．41：279-284． 12 周旭章等 林产化工通讯，1997．f41：16～19 13 王树平等．食品科学．1997，r21：44~46 l4 姜平川．食品工业科技，1998，f41：6墙 ． 15 王国良 利用樟科树叶提取黑色素的方法及其应 用 ，PCN 11600064A 16 纪宝臣 食品黑色素 的提取方法，PCN 1121519A ． (下转第 59页 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com 广州食品工业科技 Gua．gTJlou Food Science aadTechnology vol 17 No．3(g 表 1 四种脆化剂对椰果脆化的效果 (g) 注：“+”号越多表示纤维余渣越少，脆化效果越显著。 3．2 CMC用量对椰果脆化的影响(见表 2) 表 2 c_c用量对 椰果脆化的影响 从表 2中可以看 出：在 CMC 四个水平试 验中，CMC用量为总量 的0．2％，效果理想 。 CMC的用量大于 0．2％时，虽起脆化效果， 但从成本方面及口感清爽方面考虑并不理想 3 3 85℃以上保温 2h以上有助 于多糖分子与 椰果纤维束充分化台，甚至保温时间越长，脆 化效果越好。 白糖的添加量对椰果的脆化有 响．本次试验中白糖的添加量为 25％ 20％的添加量则脆化效果不明显 。 4 结论 59 定的影 若低于 CMC是葡萄糖聚合度为 100-2000的纤维 素衍生物，是将纤维素与氢氧化钠反应生成的 纤维素，然后用一氯乙酸进行羧 甲基化而成 。 在食品应用中广泛作为增稠剂，安全无毒，在 椰果处理中加 入 0．2 的 CMC作为脆化剂可 显著改善椰果的口感，使口感爽脆，食后无渣， 提高了椰果的品质，这种处理工艺对生产椰果 的食品厂家有积极指导意义 参 考 文 献 1 天津轻工业学院，无锡轻工 业学院合编 食 品生物 化学 轻工业 出版社 ， 2 刘程 ，周汝忠主编 食品添加剂实用大全 北京工业 大学 出版社 (上接第 55页) 1’ 贺 伟 华 天 然 茶 子 黑 发饱 及 其 制 1法 ，P CN 1116089A 18 江水泉 粮食与食品工业，1998，3：10～13 1 9 于岩等 分析试验室，1996．6：63,--65 2f) 袁缨等 动物学报，1993．3：287-290 21 阎克路 毛纺科技 ，1996，2：53-57 22 毋智等．食品科学．1998，8：5 ． 23 Wang Y Casadevall A Susceptibility of melan iged and nonmelaniged cryptOCOCCUS neoformans to nitrogen an d oxygenderived oxidants Infect lmmun ． 1994．7：3004～3o07 24 彭方等 氨基酸和生物资源 ，1996，4：1 25 段晓红等 武汉大学学报，1 997．2：249~253 26 Yu _rL．M eng JS．Dar DJ, al Protection from ultraviolet irradiation by melain of M osqutitocidal activity of Bacillus thuringiensis V&l-．israelensis J Inveltebrate Patho，1993，62：131~136 27 高大忻 中外轻工科技 ．1998，(5)：7 28 Belcour CB， M artin R Use of chrysanthemum exⅡa to mcr朗se melanogenesis in cosm~ic and pharmaceutical compositions．P FR2768343 29 徐幸莲等 南京农业大学学报 ．1999 f21：105 108 3O Montefiori DC．Zhou J Se~ ion anfiuinal activitv of symhetic L—tyronsine an d L—Dopa malan ins agailaSt human immunodeficiency virus in vitro Amiviral Res．，1991，1：11-20 维普资讯 http://www.cqvip.com