翻译2-蒸煮对黑米中花色素苷的影响

1、蒸煮对黑米中花色素苷的影响（水稻. japonica var. SBR）比江森.美树 EUNMI KOH ALYSON E. MITCHELL摘要：对加利福尼亚生产的黑米花色素苷的组成成分和热稳定性进行调查。通过使用高效液相色谱仪光电二极管阵列检测器和电喷雾离子化质谱分析确定和量化了六种花色苷色素。其中主要的黑米花色素苷为矢车菊素-3-葡萄糖苷（572.47g/g；占总量的91.13%）和芍药素-3-葡萄糖苷（29.78g/g；占总量的4.47%）。其余少量成分包括了cyanidin-dihexoside isomers and one cyanidin hexoside.。通过使用电饭锅，高

2、压锅，煤气炉蒸煮黑米对其花色素苷的热稳定性进行了评估。所有的蒸煮方法都引起了被确定的花青素苷的显着（P<0.001）下降。引起矢车菊素-3-葡萄糖苷的最大量损失的是高压蒸煮（79.8%）其次分别是电饭煲（74.2%）、煤气炉（65.4%）。相反地，所有的蒸煮方法都反应原儿茶酸水平升高2.7至3.4倍。这些结果表明，蒸煮黑米会引起矢车菊素-3-葡萄糖苷的热降解同时伴随着原儿茶酸的产生。关键词：黑米；加利福尼亚；花色素苷；矢车菊素-3-葡萄糖苷；蒸煮；原儿茶酸；HPLC-PDA；LC-(ESI)MS/MS引言 水稻（Oryza sative L.）为超过50%的世界人口提供主食来源，是世界上

3、最重要的谷类作物之一。水稻有两个主要亚种，在东南亚、中国北部、日本和美国是消费水稻粳稻，印度、中国南部和东南亚低地是消费水稻籼。水稻主要是以去除稻壳、麸皮、胚芽的长粒白米为消费典型。水稻有许多特殊的栽培品种包括有色色素从而有了许多红米和黑米的品种。黑米的黑紫色是由聚集于黑米皮层中高含量的花色素苷所引导致的。黑米是纤维素、矿物质和一些重要氨基酸的良好来源。黑米主要产自东南亚。然而，近年来因为人们烹饪黑米的兴趣的增加以及黑米中富含大量的有营养的花色素苷，其在加利福尼亚的种植量增加了。花色素苷是水溶性黄酮类中的一类，是许多水果、蔬菜、谷物和花朵有颜色的原因。在植物中，它们的功能是吸引传粉者和种子传播

4、，同时也可通过清除光合作用过程中产生的自由基起到光保护作用。在结构上，花青素是2-苯基苯并阳离子的衍生物在C-3，C-5和C-7的位置上共享共同的羟基化，但在B-ring上的氢氧基和/或甲氧基的数量和替代模式不同（图表1）。花色素苷以O-糖苷和酰基糖苷类花色苷存在于植物中。糖基化一般发生在C-3位置的羟基上，尽管C-5和C7位置也可以进行糖基化。与花青素有关的糖包括鼠李糖，葡萄糖，半乳糖和阿拉伯糖。 花色素是饮食中常见的成分，食品行业对其做天然食品着色剂也越来越感兴趣。在美国每日人均摄入量估计为12.5毫克。由于花色素苷的抗氧化，抗炎，抗动脉硬化，抗癌，抗高血脂和抗低血糖活性等能预防慢性和变性

5、疾病的潜在作用，近期，用它来做功能性成分的兴趣被激发。确定食物中花色素苷的特性对数据库的精确发展和认识日常饮食在预防疾病中的角色是很重要的。这一目标的关键，是要了解热过程是怎样进行的的以及蒸煮对花色素苷的稳定性和在食物中分布的影响，因为大部分食物都是在蒸煮或者进行热过程之前消费的。蒸煮对黑米色素的影响 图表1.花色素苷在此研究中的化学结构评价到目前为止，很少有研究黑米中个别的花色苷含量，就我们所知，加利福尼亚生产的黑米品种中有关花色苷和酚酸没有可用的数据。日本和韩国的有色水稻品种中已报道了矢车菊- 3 -葡萄糖苷，矢车菊素- 3 -鼠李糖苷，矢车菊素-3，5 - 二葡萄糖苷，和二甲花翠素- 3

6、 -半乳糖苷。对10个品种的水稻籼稻进行调查显示，矢车菊- 3 -葡萄糖甙（0-470mg/100g）和芍药素- 3 -葡萄糖苷（0-40mg/100g）是其主要花青素。Abel-Aal等也得出了相似的结果。但是水稻的品种没有被确定。Abel-Aal等也指出了样品中一些矢车菊素二糖苷和矢车菊素芸香糖苷的存在。在白米和糙米中占主要成分的是阿魏酸和-香豆酸。对黑米中酚酸有利的报道是不可用的。pH值、温度、糖苷键和在加工工程中发生的食品基质的相互作用都对食品中花色苷的稳定性产生影响。迄今为止，各种热烹调方法对黑米花色苷成分和保留度的影响很少有人知道。通过煮或蒸等一般的方法来烹饪黑米要比烹饪白米的时间

7、来的久。通常的烹饪方法是在一只锅中加入只够的在烹饪过程中会被米吸收的水（吸收法）或者使用电饭锅，这些在全球的使用率越来越高同时简化了煮米的过程。另外，高压蒸煮可加快煮米的过程。在许多国家，烹饪黑米前大米都先被浸泡以软化它的质地并减少烹饪的时间。以下研究的目的是阐明加利福尼亚黑米品种中花色苷的主要成分并且调查事先浸泡和三种主要的蒸煮米饭的方法（即，电饭锅、高压锅、煤气炉使用的吸收法）对花色苷稳定性的影响。材料与方法 材料.黑米（水稻粳稻）2007年由森韦斯特食品有限公司提供的产于加利福尼亚。做三个独立的混合样本，每个10磅。在蒸煮之前，黑米原料存放在室温温度下密闭的容器中。大米中的水分含量被确定

8、为3.2。化学药品和标准. 矢车菊- 3 -葡萄糖苷和花色苷购自多酚科学院实验室（桑内斯，挪威），芍药素-3-葡萄糖苷氯化物、矢车菊- 3 ,5 -葡萄糖苷氯化物和矢车菊- 3 -半乳糖苷氯来自Extrasynthese（热奈，法国）。原儿茶酸（3,4 - 二羟基酸）和间苯三酚醛（2,4,6三羟基苯）购自Sigma(圣路易斯，密苏里州）。高效液相色谱级甲醇和30%花生的花色素萃取盐酸以及高效液相色谱级氰化甲烷和85%的O-磷酸是从Fisher（达姆施塔特，德国）。氮气 （去溶剂化和雾化气体）和氩气（MS/MS碰撞气体）来自Airgas公司（拉德纳，宾夕法尼亚）。蒸煮.蒸煮新鲜黑米是用1:1.8

9、（w/w）一致的比例用75g的大米和135g的纯净水。这稻米与水的比例导致了在蒸煮结束时稻米对水的完全吸收。黑米蒸煮既用商业的象印NS-LAC05微型3-杯电饭煲（象印，大阪，日本），还用Nesco American Harvest PC-6-25-30TPR 3合一数字电压力锅（Nesco American Harvest, 图里弗斯,威斯康辛州），或者在不锈钢锅（18 cm and 2 1/2 qt)使用6000btus最低热力设置热量燃烧单位的海盗专业VGSU161煤气炉 （Viking，密歇根州）。一系列黑米样品在用电饭煲蒸煮前在135g水中预浸1h以比较预浸大米对花色素保留度的影响。

10、蒸煮的时间依据不同的方法而定。在电饭煲中蒸煮90分钟，在煤气炉上50分钟，在压力锅中蒸煮20分钟。这几张蒸煮都被允许在加热停止后水蒸气降温5分钟。两等分的熟大米，每个20g，随机抽取，在冷冻干燥开始之前立即-80下速冻。每个独立样品蒸煮测试完成三次。样品制备.大米样品冷冻并且放在IKA的M20实验型磨矿机上（Janke&Kunkel有限公司，施陶芬，德国），地面材料是20目的筛（420m opening）（Tyler有限公司，门托，俄亥俄州）。混合研磨的样品并在提取之前保存在-30条件下。在谷粉样品中的花色素根据Abdel-Aal等人提出的略作修改的方法萃取。一克研磨样品与8ml通过1

11、.0N盐酸(85:15,v/v)酸化的甲醇混合萃取三次，然后再一台LAB-LINE1800转每分钟的样品震荡器（LAB-LINE Instruments，梅尔罗斯公园，伊利诺亚洲）震荡30分钟。在15到30分钟的震荡过程中测量混合物的pH值为1。粗提取物在4，10,000g离心20分钟。提取物都集中在一片氮气流中。在浓缩过程中促使沉淀物的成形被如上所述的离心所隔断。浓缩对的提取物进行调整用5ml酸化的甲醇混合过滤，然后滤过0.45m憎水聚四氟乙烯膜（微孔过滤器，米尔福德，MA） Millex-导孔并用高效液相色谱法分析。图表2. 未碾的稻谷中花色苷和多酚化合物的高效液相色谱（A）在520nm的

12、监测剖面图以及蒸煮过的米在280nm处的监测剖面图（B）。峰值分配见表1 a As identified by HPLC elution order in Figure 2 (peaks 1-7). b Compoundsin bold were positively identified using authentic standards. c Quantification of peaks2-4 and peak 6 was achieved using the authentic cyanidin-3,5-diglucoside andcyanidin-3-glucoside, resp

13、ectively.高效液相色谱仪光电二极管阵列检测器.Waters联盟2690配备有996光电二极管阵列检测器（PDA）和Millenium v 3.04数据采集系统用于高效液相色谱分析。黑米花色苷提取物的分离采用25在ZORBAX XiDB - ODS柱（5m,250×4.6mm内径；安捷伦，帕洛阿尔托，加利福尼亚州）上的反向高效液相色谱法。光谱分布为200-700nm。提取物的注射量为40L。花色苷采用梯度洗脱的流动相由(A)0.2M o-磷酸（pH1.5）和（B）80%氰化甲烷/20%0.2M o-磷酸（pH1.5）流速为1ml/min。梯度编程如下：0-4min，100-92

14、A; 4-10min，92-86A; 10-30 min，86-83.5A 30-35 min，83.5-75A和35-55min，75-20A。分离出来的花色素和原儿茶酸分别在520nm和280nm下被量化。对主要花色素和原儿茶酸的鉴定基于保留时间的一致性和标准的紫外可见光谱。矢车菊- 3 ,5 -葡萄糖苷被用来量化花青素对应矢车菊- dihexoses（峰图 2-4 表2）。矢车菊- 3 -葡萄糖苷是用来确定回收率和花青素的对应于峰值6见图2。矢车菊- 3 -葡萄糖苷和芍药素-3-葡萄糖苷被用于识别和量化花色素分别对应峰值5和7见图2。外标准溶液在酸化甲醇前准备。标准溶液范围从0到6g分布

15、（40L进样体积）。所有花色素和原儿茶酸的标准溶液反应面积和注射总量成线性相关并且其决心系数(R2)范围为0.9950到0.9999。花色素对应的峰值没有真正的标准可用，可以用矢车菊- 3 -葡萄糖苷（单己糖）或氰化- 3 ,5 -葡萄糖苷来确定其数量（dihexoses）。高效液相色谱法的制备. 在电喷雾离子化质谱分析之前，未碾的稻谷中个别的花色素和从高压蒸煮的米中搜集到的多酚用Phenomenex Prodigy的ODS柱（5 mm, 250 × 10.0 mm i.d; Phenomenex,托兰斯, 加利福尼亚)来隔离。流动相的组成与如上所描述的是一样的。流速为3.0ml，梯

16、度程序如下：0-4分钟，100-92A; 4-10分钟，92-86A; 10-30分钟，86-83.5A; 30 - 35分钟，83.5-75A;和35-55分钟，75-20A。馏分收集被应用于C18固相萃取的预处理PrepSep墨盒（Fisher科技，达姆斯塔特，德国）。C18固相萃取匣中的水溶液用缓冲液冲洗后，酚类化合物用85%的甲醇洗脱。洗脱物浓缩在一片氮气流中，过滤物也同样处理。电喷雾离子化质谱分析鉴定. 通过制备高效液相色谱法分离出来的成分用Quattro电喷雾电离（ESI）MS/MS(Micromass, 奥尔特灵厄姆，英国）来确其组成。采用直接喷射技术来分析样品(20L)。流动相

17、为50的甲醇，流速为0.1mL/min。电喷雾操界面的操作在阳离子模式下使用20V锥电压，3.0 kV毛细管电压，碰撞能量为12eV。离子源温度维持在140，脱溶剂气体温度在340。氮气和锥气体的流速在460 L/h 和67 L/h。矢车菊- 3 -葡萄糖苷的降解. 矢车菊- 3 -葡萄糖苷溶解于量为50微克/毫升的蒸馏水中。这个解决方案的量等分置于小瓶中在加热器中100加热。分别在15，30，60，90和120min停止加热，解热后的解决方案是在氮蒸汽下干燥。流动相(A/B, 1:1, v/v)的高效液相色谱法的产品分解如上所述。统计分析. 用社会科学统计程序包16.0软件来进行统计学分析（

18、SPSS公司，芝加哥，IL）。数据通过一般线性模型的方差分析来确定经由电饭煲，高压锅和煤气灶处理的样品的差异。t-检验来确定浸泡和未浸泡过的黑米的差异。结果与讨论 黑米色素的鉴别.标记和回收实验指出，黑米中矢车菊- 3 -葡萄糖苷回收率为97.3，而标准样品中1g米中含0.5mg的矢车菊- 3 -葡萄糖苷。原料黑米中花色苷的提取物通过高效液相色谱分析法如图2A。7个峰值对应他们的洗脱顺序。峰值通过比较保留时间（tR），紫外可见光吸收，和标准花色苷的质谱来辨认。这些结果见表1。峰值5（tR21.9）是量最大的峰。MS/MS图谱表明，该峰是矢车菊- 3 -葡萄糖苷在449m/z存在M+H+并且占主

19、导地位的破碎离子在287 m/z是有己糖（162 Da）的损失造成的。此外，紫外可见光谱在279和515nm处有最大吸收值并且tR是矢车菊- 3 -葡萄糖苷的正真标准。在基于上述结果上，峰值5可以很肯定的确定其为矢车菊- 3 -葡萄糖苷。 峰值7（tR29.43）是原料黑米提取物中的第二高峰（图2A）。峰值7的MS/MS图谱表明它是矢车菊- 3 -葡萄糖苷在463 m/z有M+H+和在301m/z有己糖（162 Da）损失形成的碎片离子。最大吸收值（279和515nm）和tR是与权威的芍药素-3-葡萄糖苷的标准物并存的。基于上述结论，峰值7被确定为芍药素-3-葡萄糖苷。 峰值2-4是少量的成分

20、显示在611m/z的M + H+和由2己糖单位连续损失形成的显著的子离子在287m/z。由于食品中被发现花色素diglycosides的存在，但是只有矢车菊-3，5-二葡萄糖苷是目前有效的权威标准。电喷雾离子化质谱MS/MS对矢车菊- 3 ,5 -葡萄糖苷的标准分析指出该复合物具有比峰值2,3,4不同的tR（16.81min），然而，它经洗脱后近似与峰值和给出的相同的假分子状态的离子及峰值2-4中的碎片离子的这一类群体。花色素通常在C-3位置连接单葡萄糖苷，双葡萄糖苷和三葡萄糖苷在C-3,5和C-3,7的位置则程度较少。我们的研究结果表明，峰2-4是矢车菊3,3 - ，3,5 - 或3,7 双

21、葡萄糖苷结构性的异构体，能也各不相同的糖基组成重视。紫外可见光谱表明，峰2和峰3在525nm处有相同的max，但是峰值4的max在514nm处。矢车菊- 3 ,5 -葡萄糖苷最大吸收波长为515nm。这些结果表明，在结构上峰值4和峰值2,3相比跟接近矢车菊- 3 ,5 -葡萄糖苷。对峰值6（tR 23.02 min,Figure 2A)用紫外可见和质谱分析指出其为花色素单己糖苷。该峰在矢车菊- 3 -葡萄糖苷和芍药素- 3 -葡萄糖苷洗脱之间并没有coelute与权威标准对我们没有什么用处。因此，我们假设峰值6是矢车菊-己糖苷（葡萄糖或半乳糖）多糖的结合部位不同的（即C - 5或C - 7）的

22、异构体。在早先的研究中，Abdel-Aal等，报道了矢车菊- 3 -半乳糖苷的存在，在黑米洗脱矢车菊- 3 -半乳糖苷之前。然而，在当前的研究中，我们没有发现对应的峰值为矢车菊- 3 -半乳糖苷的标准保留时间。这种差异可能是由于对不同品种的黑米进行分析产生的。原料黑米和蒸煮黑米中所对应的峰值2-7的定量值见表2。在原料黑米中，花青素- 3 -葡萄糖苷（572.47g/g; 91.13）和芍药素 - 3 -葡萄糖苷（29.78g/g; 4.74）为主要花青素。花色素单己糖苷的量化使用了矢车菊- 3，5 - 二葡萄糖苷。峰值6（矢车菊-己糖苷）的量化使用矢车菊- 3 -葡萄糖苷。峰2-4和6总和达

23、不到黑米总花青素含量的5。在干重下黑米总花色素的含量约为630g/g。到目前为止，有五个已发表的研究报告调查了黑米中的花色素含量。Abdel-Aal等报道指出黑米（未指明品种）中总花色素的含量为2284g/g，是由矢车菊- 3 -葡萄糖苷（2,013g/g，88）组成，芍药素- 3 -葡萄糖苷（162g/g，7.1），双矢车菊- 单己糖苷（3.1和0.7），以及一个矢车菊- 3 -芸香糖苷（0.9）。Ryu等，筛选了黑米的10个品种指出两个主要花色素是矢车菊- 3 -葡萄糖甙（0.0-4700g/g）和芍药素 - 3 -葡萄糖甙（0.0-400g/g），但是，水分含量没有显示。矢车菊- 3 -

24、葡萄糖苷（85%）和芍药素-3-葡萄苷（15%）在水稻粳稻和水稻籼稻中被确定。两者合计，这些数据显示矢车菊-3-葡萄糖苷和含量少的芍药素-3-葡萄糖苷是主要的花色素在亚洲和加利福尼亚的黑米品种中，而其总含量在不同品种之间而显著不同。我们的研究结果表明，在加利福尼亚种植的黑米品种在花色素总含量上与大多数被报道的亚洲黑米种植品种相比水平较低。 蒸煮对黑米花色素苷的影响.为了调查浸种对黑米花色苷保留和稳定性的影响，黑米样品在用电饭煲蒸煮前用135g的水浸泡1h。对浸泡和非浸泡的黑米做定量比较表明，浸泡对和色素的保留和稳定性没有重大影响。（图3） 六种花色素的识别是由商用电饭煲，高压锅，或者煤气灶（表

25、2）对黑米加热提取而确定。矢车菊- 3 -葡萄糖苷的含量在所有蒸煮方法下都显著减少。（图4和5）。高压蒸煮导致最大量的损失（79.8%），其次是电饭煲（74.2），煤气灶（65.4）次之。样品中芍药素-3-葡萄糖苷的减少与之方式相同，然而，与矢车菊- 3 -葡萄糖苷相比其损失量要少。这与Xu等得出的100%的芍药素-3-葡萄糖苷是在黑豆加工过程中损失的结论相反，尽管其使用的工艺条件要比目前的研究更为苛刻。花色素单己糖苷复合峰值显示的所有花色素里最高的热稳定性。这可能是因为花色素的稳定性随着B-环上甲氧基的增加而增加，B-环上自由羧基的增加而减少。糖基化和酰化提高花色素的稳定性，相应地，其单糖比

26、相对的双糖更稳定。 天然色素经热处理后的保留值是一个重要的质量参数。干重下原料黑米的总花色素容量大约为630g/g，但是，干重下蒸煮黑米的总容量分布为130.67-221.50g/g（原料黑米的21%-35%），这表明在热加工过程中花色素有明显的损失（图4）。在蒸煮对紫花椰菜中花色素影响的研究中，微波加热的烹调方法保留了原花青素样品总数的95.4，但是，用0.5%的NaCl蒸煮12min会导致原料样品中花色素的保留值为19.8。因此，我们设法控制在3个不同的商用微波加热蒸煮黑米，但发现没有一个是适合复制分析的分析。在煤气灶上低温煮沸黑米同电饭煲或者高压锅相比会有最高的总花色素苷的保留值。这个结果也同样对一些个别的矢车菊- 3 -葡萄糖苷和芍药素 - 3 -葡萄糖苷显而易见（表2）。这些结果同那些说明食物烹饪中的稳定性主要取决于食物烹饪是的温度的报道共存。这些发现表明，黑米色素的损失是与热过程引起的降解或分解有关。在实验过程中的烹饪，我们注意到峰对应的矢车菊-3-葡萄糖苷（峰5；图2A）在蒸煮时明显下降同时伴随着在13.19min洗脱的峰1的增加（图2B）。电喷雾离子化质分析用来分析假分子状离子m/z155M+H+复合物的结构，并且