翻譯2-蒸煮對黑米中花色素苷的影響

1、蒸煮對黑米中花色素苷的影響（水稻. japonica var. SBR）比江森.美樹 EUNMI KOH ALYSON E. MITCHELL摘要：對加利福尼亞生產的黑米花色素苷的組成成分和熱穩(wěn)定性進行調查。通過使用高效液相色譜儀光電二極管陣列檢測器和電噴霧離子化質譜分析確定和量化了六種花色苷色素。其中主要的黑米花色素苷為矢車菊素-3-葡萄糖苷（572.47g/g；占總量的91.13%）和芍藥素-3-葡萄糖苷（29.78g/g；占總量的4.47%）。其余少量成分包括了cyanidin-dihexoside isomers and one cyanidin hexoside.。通過使用電飯鍋，高

2、壓鍋，煤氣爐蒸煮黑米對其花色素苷的熱穩(wěn)定性進行了評估。所有的蒸煮方法都引起了被確定的花青素苷的顯著（P<0.001）下降。引起矢車菊素-3-葡萄糖苷的最大量損失的是高壓蒸煮（79.8%）其次分別是電飯煲（74.2%）、煤氣爐（65.4%）。相反地，所有的蒸煮方法都反應原兒茶酸水平升高2.7至3.4倍。這些結果表明，蒸煮黑米會引起矢車菊素-3-葡萄糖苷的熱降解同時伴隨著原兒茶酸的產生。關鍵詞：黑米；加利福尼亞；花色素苷；矢車菊素-3-葡萄糖苷；蒸煮；原兒茶酸；HPLC-PDA；LC-(ESI)MS/MS引言 水稻（Oryza sative L.）為超過50%的世界人口提供主食來源，是世界上

3、最重要的谷類作物之一。水稻有兩個主要亞種，在東南亞、中國北部、日本和美國是消費水稻粳稻，印度、中國南部和東南亞低地是消費水稻秈。水稻主要是以去除稻殼、麩皮、胚芽的長粒白米為消費典型。水稻有許多特殊的栽培品種包括有色色素從而有了許多紅米和黑米的品種。黑米的黑紫色是由聚集于黑米皮層中高含量的花色素苷所引導致的。黑米是纖維素、礦物質和一些重要氨基酸的良好來源。黑米主要產自東南亞。然而，近年來因為人們烹飪黑米的興趣的增加以及黑米中富含大量的有營養(yǎng)的花色素苷，其在加利福尼亞的種植量增加了。花色素苷是水溶性黃酮類中的一類，是許多水果、蔬菜、谷物和花朵有顏色的原因。在植物中，它們的功能是吸引傳粉者和種子傳播

4、，同時也可通過清除光合作用過程中產生的自由基起到光保護作用。在結構上，花青素是2-苯基苯并陽離子的衍生物在C-3，C-5和C-7的位置上共享共同的羥基化，但在B-ring上的氫氧基和/或甲氧基的數量和替代模式不同（圖表1）?；ㄉ剀找設-糖苷和?；擒疹惢ㄉ沾嬖谟谥参镏?。糖基化一般發(fā)生在C-3位置的羥基上，盡管C-5和C7位置也可以進行糖基化。與花青素有關的糖包括鼠李糖，葡萄糖，半乳糖和阿拉伯糖。 花色素是飲食中常見的成分，食品行業(yè)對其做天然食品著色劑也越來越感興趣。在美國每日人均攝入量估計為12.5毫克。由于花色素苷的抗氧化，抗炎，抗動脈硬化，抗癌，抗高血脂和抗低血糖活性等能預防慢性和變性

5、疾病的潛在作用，近期，用它來做功能性成分的興趣被激發(fā)。確定食物中花色素苷的特性對數據庫的精確發(fā)展和認識日常飲食在預防疾病中的角色是很重要的。這一目標的關鍵，是要了解熱過程是怎樣進行的的以及蒸煮對花色素苷的穩(wěn)定性和在食物中分布的影響，因為大部分食物都是在蒸煮或者進行熱過程之前消費的。蒸煮對黑米色素的影響 圖表1.花色素苷在此研究中的化學結構評價到目前為止，很少有研究黑米中個別的花色苷含量，就我們所知，加利福尼亞生產的黑米品種中有關花色苷和酚酸沒有可用的數據。日本和韓國的有色水稻品種中已報道了矢車菊- 3 -葡萄糖苷，矢車菊素- 3 -鼠李糖苷，矢車菊素-3，5 - 二葡萄糖苷，和二甲花翠素- 3

6、 -半乳糖苷。對10個品種的水稻秈稻進行調查顯示，矢車菊- 3 -葡萄糖甙（0-470mg/100g）和芍藥素- 3 -葡萄糖苷（0-40mg/100g）是其主要花青素。Abel-Aal等也得出了相似的結果。但是水稻的品種沒有被確定。Abel-Aal等也指出了樣品中一些矢車菊素二糖苷和矢車菊素蕓香糖苷的存在。在白米和糙米中占主要成分的是阿魏酸和-香豆酸。對黑米中酚酸有利的報道是不可用的。pH值、溫度、糖苷鍵和在加工工程中發(fā)生的食品基質的相互作用都對食品中花色苷的穩(wěn)定性產生影響。迄今為止，各種熱烹調方法對黑米花色苷成分和保留度的影響很少有人知道。通過煮或蒸等一般的方法來烹飪黑米要比烹飪白米的時間

7、來的久。通常的烹飪方法是在一只鍋中加入只夠的在烹飪過程中會被米吸收的水（吸收法）或者使用電飯鍋，這些在全球的使用率越來越高同時簡化了煮米的過程。另外，高壓蒸煮可加快煮米的過程。在許多國家，烹飪黑米前大米都先被浸泡以軟化它的質地并減少烹飪的時間。以下研究的目的是闡明加利福尼亞黑米品種中花色苷的主要成分并且調查事先浸泡和三種主要的蒸煮米飯的方法（即，電飯鍋、高壓鍋、煤氣爐使用的吸收法）對花色苷穩(wěn)定性的影響。材料與方法 材料.黑米（水稻粳稻）2007年由森韋斯特食品有限公司提供的產于加利福尼亞。做三個獨立的混合樣本，每個10磅。在蒸煮之前，黑米原料存放在室溫溫度下密閉的容器中。大米中的水分含量被確定

8、為3.2?；瘜W藥品和標準. 矢車菊- 3 -葡萄糖苷和花色苷購自多酚科學院實驗室（桑內斯，挪威），芍藥素-3-葡萄糖苷氯化物、矢車菊- 3 ,5 -葡萄糖苷氯化物和矢車菊- 3 -半乳糖苷氯來自Extrasynthese（熱奈，法國）。原兒茶酸（3,4 - 二羥基酸）和間苯三酚醛（2,4,6三羥基苯）購自Sigma(圣路易斯，密蘇里州）。高效液相色譜級甲醇和30%花生的花色素萃取鹽酸以及高效液相色譜級氰化甲烷和85%的O-磷酸是從Fisher（達姆施塔特，德國）。氮氣 （去溶劑化和霧化氣體）和氬氣（MS/MS碰撞氣體）來自Airgas公司（拉德納，賓夕法尼亞）。蒸煮.蒸煮新鮮黑米是用1:1.8

9、（w/w）一致的比例用75g的大米和135g的純凈水。這稻米與水的比例導致了在蒸煮結束時稻米對水的完全吸收。黑米蒸煮既用商業(yè)的象印NS-LAC05微型3-杯電飯煲（象印，大阪，日本），還用Nesco American Harvest PC-6-25-30TPR 3合一數字電壓力鍋（Nesco American Harvest, 圖里弗斯,威斯康辛州），或者在不銹鋼鍋（18 cm and 2 1/2 qt)使用6000btus最低熱力設置熱量燃燒單位的海盜專業(yè)VGSU161煤氣爐 （Viking，密歇根州）。一系列黑米樣品在用電飯煲蒸煮前在135g水中預浸1h以比較預浸大米對花色素保留度的影響。

10、蒸煮的時間依據不同的方法而定。在電飯煲中蒸煮90分鐘，在煤氣爐上50分鐘，在壓力鍋中蒸煮20分鐘。這幾張蒸煮都被允許在加熱停止后水蒸氣降溫5分鐘。兩等分的熟大米，每個20g，隨機抽取，在冷凍干燥開始之前立即-80下速凍。每個獨立樣品蒸煮測試完成三次。樣品制備.大米樣品冷凍并且放在IKA的M20實驗型磨礦機上（Janke&Kunkel有限公司，施陶芬，德國），地面材料是20目的篩（420m opening）（Tyler有限公司，門托，俄亥俄州）?；旌涎心サ臉悠凡⒃谔崛≈氨４嬖?30條件下。在谷粉樣品中的花色素根據Abdel-Aal等人提出的略作修改的方法萃取。一克研磨樣品與8ml通過1

11、.0N鹽酸(85:15,v/v)酸化的甲醇混合萃取三次，然后再一臺LAB-LINE1800轉每分鐘的樣品震蕩器（LAB-LINE Instruments，梅爾羅斯公園，伊利諾亞洲）震蕩30分鐘。在15到30分鐘的震蕩過程中測量混合物的pH值為1。粗提取物在4，10,000g離心20分鐘。提取物都集中在一片氮氣流中。在濃縮過程中促使沉淀物的成形被如上所述的離心所隔斷。濃縮對的提取物進行調整用5ml酸化的甲醇混合過濾，然后濾過0.45m憎水聚四氟乙烯膜（微孔過濾器，米爾福德，MA） Millex-導孔并用高效液相色譜法分析。圖表2. 未碾的稻谷中花色苷和多酚化合物的高效液相色譜（A）在520nm的

12、監(jiān)測剖面圖以及蒸煮過的米在280nm處的監(jiān)測剖面圖（B）。峰值分配見表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.高效液相色譜儀光電二極管陣列檢測器.Waters聯盟2690配備有996光電二極管陣列檢測器（PDA）和Millenium v 3.04數據采集系統(tǒng)用于高效液相色譜分析。黑米花色苷提取物的分離采用25在ZORBAX XiDB - ODS柱（5m,250×4.6mm內徑；安捷倫，帕洛阿爾托，加利福尼亞州）上的反向高效液相色譜法。光譜分布為200-700nm。提取物的注射量為40L?；ㄉ詹捎锰荻认疵摰牧鲃酉嘤?A)0.2M o-磷酸（pH1.5）和（B）80%氰化甲烷/20%0.2M o-磷酸（pH1.5）流速為1ml/min。梯度編程如下：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。分離出來的花色素和原兒茶酸分別在520nm和280nm下被量化。對主要花色素和原兒茶酸的鑒定基于保留時間的一致性和標準的紫外可見光譜。矢車菊- 3 ,5 -葡萄糖苷被用來量化花青素對應矢車菊- dihexoses（峰圖 2-4 表2）。矢車菊- 3 -葡萄糖苷是用來確定回收率和花青素的對應于峰值6見圖2。矢車菊- 3 -葡萄糖苷和芍藥素-3-葡萄糖苷被用于識別和量化花色素分別對應峰值5和7見圖2。外標準溶液在酸化甲醇前準備。標準溶液范圍從0到6g分布

15、（40L進樣體積）。所有花色素和原兒茶酸的標準溶液反應面積和注射總量成線性相關并且其決心系數(R2)范圍為0.9950到0.9999?；ㄉ貙姆逯禌]有真正的標準可用，可以用矢車菊- 3 -葡萄糖苷（單己糖）或氰化- 3 ,5 -葡萄糖苷來確定其數量（dihexoses）。高效液相色譜法的制備. 在電噴霧離子化質譜分析之前，未碾的稻谷中個別的花色素和從高壓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,托蘭斯, 加利福尼亞)來隔離。流動相的組成與如上所描述的是一樣的。流速為3.0ml，梯

16、度程序如下：0-4分鐘，100-92A; 4-10分鐘，92-86A; 10-30分鐘，86-83.5A; 30 - 35分鐘，83.5-75A;和35-55分鐘，75-20A。餾分收集被應用于C18固相萃取的預處理PrepSep墨盒（Fisher科技，達姆斯塔特，德國）。C18固相萃取匣中的水溶液用緩沖液沖洗后，酚類化合物用85%的甲醇洗脫。洗脫物濃縮在一片氮氣流中，過濾物也同樣處理。電噴霧離子化質譜分析鑒定. 通過制備高效液相色譜法分離出來的成分用Quattro電噴霧電離（ESI）MS/MS(Micromass, 奧爾特靈厄姆，英國）來確其組成。采用直接噴射技術來分析樣品(20L)。流動相

17、為50的甲醇，流速為0.1mL/min。電噴霧操界面的操作在陽離子模式下使用20V錐電壓，3.0 kV毛細管電壓，碰撞能量為12eV。離子源溫度維持在140，脫溶劑氣體溫度在340。氮氣和錐氣體的流速在460 L/h 和67 L/h。矢車菊- 3 -葡萄糖苷的降解. 矢車菊- 3 -葡萄糖苷溶解于量為50微克/毫升的蒸餾水中。這個解決方案的量等分置于小瓶中在加熱器中100加熱。分別在15，30，60，90和120min停止加熱，解熱后的解決方案是在氮蒸汽下干燥。流動相(A/B, 1:1, v/v)的高效液相色譜法的產品分解如上所述。統(tǒng)計分析. 用社會科學統(tǒng)計程序包16.0軟件來進行統(tǒng)計學分析（

18、SPSS公司，芝加哥，IL）。數據通過一般線性模型的方差分析來確定經由電飯煲，高壓鍋和煤氣灶處理的樣品的差異。t-檢驗來確定浸泡和未浸泡過的黑米的差異。結果與討論 黑米色素的鑒別.標記和回收實驗指出，黑米中矢車菊- 3 -葡萄糖苷回收率為97.3，而標準樣品中1g米中含0.5mg的矢車菊- 3 -葡萄糖苷。原料黑米中花色苷的提取物通過高效液相色譜分析法如圖2A。7個峰值對應他們的洗脫順序。峰值通過比較保留時間（tR），紫外可見光吸收，和標準花色苷的質譜來辨認。這些結果見表1。峰值5（tR21.9）是量最大的峰。MS/MS圖譜表明，該峰是矢車菊- 3 -葡萄糖苷在449m/z存在M+H+并且占主

19、導地位的破碎離子在287 m/z是有己糖（162 Da）的損失造成的。此外，紫外可見光譜在279和515nm處有最大吸收值并且tR是矢車菊- 3 -葡萄糖苷的正真標準。在基于上述結果上，峰值5可以很肯定的確定其為矢車菊- 3 -葡萄糖苷。 峰值7（tR29.43）是原料黑米提取物中的第二高峰（圖2A）。峰值7的MS/MS圖譜表明它是矢車菊- 3 -葡萄糖苷在463 m/z有M+H+和在301m/z有己糖（162 Da）損失形成的碎片離子。最大吸收值（279和515nm）和tR是與權威的芍藥素-3-葡萄糖苷的標準物并存的。基于上述結論，峰值7被確定為芍藥素-3-葡萄糖苷。 峰值2-4是少量的成分

20、顯示在611m/z的M + H+和由2己糖單位連續(xù)損失形成的顯著的子離子在287m/z。由于食品中被發(fā)現花色素diglycosides的存在，但是只有矢車菊-3，5-二葡萄糖苷是目前有效的權威標準。電噴霧離子化質譜MS/MS對矢車菊- 3 ,5 -葡萄糖苷的標準分析指出該復合物具有比峰值2,3,4不同的tR（16.81min），然而，它經洗脫后近似與峰值和給出的相同的假分子狀態(tài)的離子及峰值2-4中的碎片離子的這一類群體?；ㄉ赝ǔＴ贑-3位置連接單葡萄糖苷，雙葡萄糖苷和三葡萄糖苷在C-3,5和C-3,7的位置則程度較少。我們的研究結果表明，峰2-4是矢車菊3,3 - ，3,5 - 或3,7 雙

21、葡萄糖苷結構性的異構體，能也各不相同的糖基組成重視。紫外可見光譜表明，峰2和峰3在525nm處有相同的max，但是峰值4的max在514nm處。矢車菊- 3 ,5 -葡萄糖苷最大吸收波長為515nm。這些結果表明，在結構上峰值4和峰值2,3相比跟接近矢車菊- 3 ,5 -葡萄糖苷。對峰值6（tR 23.02 min,Figure 2A)用紫外可見和質譜分析指出其為花色素單己糖苷。該峰在矢車菊- 3 -葡萄糖苷和芍藥素- 3 -葡萄糖苷洗脫之間并沒有coelute與權威標準對我們沒有什么用處。因此，我們假設峰值6是矢車菊-己糖苷（葡萄糖或半乳糖）多糖的結合部位不同的（即C - 5或C - 7）的

22、異構體。在早先的研究中，Abdel-Aal等，報道了矢車菊- 3 -半乳糖苷的存在，在黑米洗脫矢車菊- 3 -半乳糖苷之前。然而，在當前的研究中，我們沒有發(fā)現對應的峰值為矢車菊- 3 -半乳糖苷的標準保留時間。這種差異可能是由于對不同品種的黑米進行分析產生的。原料黑米和蒸煮黑米中所對應的峰值2-7的定量值見表2。在原料黑米中，花青素- 3 -葡萄糖苷（572.47g/g; 91.13）和芍藥素 - 3 -葡萄糖苷（29.78g/g; 4.74）為主要花青素?；ㄉ貑渭禾擒盏牧炕褂昧耸杠嚲? 3，5 - 二葡萄糖苷。峰值6（矢車菊-己糖苷）的量化使用矢車菊- 3 -葡萄糖苷。峰2-4和6總和達

23、不到黑米總花青素含量的5。在干重下黑米總花色素的含量約為630g/g。到目前為止，有五個已發(fā)表的研究報告調查了黑米中的花色素含量。Abdel-Aal等報道指出黑米（未指明品種）中總花色素的含量為2284g/g，是由矢車菊- 3 -葡萄糖苷（2,013g/g，88）組成，芍藥素- 3 -葡萄糖苷（162g/g，7.1），雙矢車菊- 單己糖苷（3.1和0.7），以及一個矢車菊- 3 -蕓香糖苷（0.9）。Ryu等，篩選了黑米的10個品種指出兩個主要花色素是矢車菊- 3 -葡萄糖甙（0.0-4700g/g）和芍藥素 - 3 -葡萄糖甙（0.0-400g/g），但是，水分含量沒有顯示。矢車菊- 3 -

24、葡萄糖苷（85%）和芍藥素-3-葡萄苷（15%）在水稻粳稻和水稻秈稻中被確定。兩者合計，這些數據顯示矢車菊-3-葡萄糖苷和含量少的芍藥素-3-葡萄糖苷是主要的花色素在亞洲和加利福尼亞的黑米品種中，而其總含量在不同品種之間而顯著不同。我們的研究結果表明，在加利福尼亞種植的黑米品種在花色素總含量上與大多數被報道的亞洲黑米種植品種相比水平較低。 蒸煮對黑米花色素苷的影響.為了調查浸種對黑米花色苷保留和穩(wěn)定性的影響，黑米樣品在用電飯煲蒸煮前用135g的水浸泡1h。對浸泡和非浸泡的黑米做定量比較表明，浸泡對和色素的保留和穩(wěn)定性沒有重大影響。（圖3） 六種花色素的識別是由商用電飯煲，高壓鍋，或者煤氣灶（表

25、2）對黑米加熱提取而確定。矢車菊- 3 -葡萄糖苷的含量在所有蒸煮方法下都顯著減少。（圖4和5）。高壓蒸煮導致最大量的損失（79.8%），其次是電飯煲（74.2），煤氣灶（65.4）次之。樣品中芍藥素-3-葡萄糖苷的減少與之方式相同，然而，與矢車菊- 3 -葡萄糖苷相比其損失量要少。這與Xu等得出的100%的芍藥素-3-葡萄糖苷是在黑豆加工過程中損失的結論相反，盡管其使用的工藝條件要比目前的研究更為苛刻?；ㄉ貑渭禾擒諒秃戏逯碉@示的所有花色素里最高的熱穩(wěn)定性。這可能是因為花色素的穩(wěn)定性隨著B-環(huán)上甲氧基的增加而增加，B-環(huán)上自由羧基的增加而減少。糖基化和?；岣呋ㄉ氐姆€(wěn)定性，相應地，其單糖比

26、相對的雙糖更穩(wěn)定。 天然色素經熱處理后的保留值是一個重要的質量參數。干重下原料黑米的總花色素容量大約為630g/g，但是，干重下蒸煮黑米的總容量分布為130.67-221.50g/g（原料黑米的21%-35%），這表明在熱加工過程中花色素有明顯的損失（圖4）。在蒸煮對紫花椰菜中花色素影響的研究中，微波加熱的烹調方法保留了原花青素樣品總數的95.4，但是，用0.5%的NaCl蒸煮12min會導致原料樣品中花色素的保留值為19.8。因此，我們設法控制在3個不同的商用微波加熱蒸煮黑米，但發(fā)現沒有一個是適合復制分析的分析。在煤氣灶上低溫煮沸黑米同電飯煲或者高壓鍋相比會有最高的總花色素苷的保留值。這個結果也同樣對一些個別的矢車菊- 3 -葡萄糖苷和芍藥素 - 3 -葡萄糖苷顯而易見（表2）。這些結果同那些說明食物烹飪中的穩(wěn)定性主要取決于食物烹飪是的溫度的報道共存。這些發(fā)現表明，黑米色素的損失是與熱過程引起的降解或分解有關。在實驗過程中的烹飪，我們注意到峰對應的矢車菊-3-葡萄糖苷（峰5；圖2A）在蒸煮時明顯下降同時伴隨著在13.19min洗脫的峰1的增加（圖2B）。電噴霧離子化質分析用來分析假分子狀離子m/z155M+H+復合物的結構，并且