黑米一种快速鉴别黑米真伪的方法

一种快速鉴别黑米真伪的方法

第36卷第3期昆明理工大学(自然科学版)Vo 1.36No.3

2011 年 6 月Journalo fKunmingUnivers ityo fS c ienceandTechno lo gy(NaturalS c ienceEdition)Jun.20

11doi:10.3969/j.issn.1007—855x.2011.03.013

一

种快速鉴别黑米真伪的方法

包娜,谭红,杨昌彪,谢锋,赵红波,何锦林

(1.贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550003;2.贵州省理化测试分析研究中心,贵州贵阳550002)

摘要:基于黑米中的特征物质黑米色素在不同pH值下呈现不同颜色及其主要成分花青素与

Fe形成黑色配合物的原理,研究了一种快速鉴别黑米真伪的方法.将黑米浸提液分别滴在空白

滤纸和碱性滤纸上,用肉眼观察滤纸的颜色变化情况,再在该处滴加硫酸亚铁溶液,用同样的方

法进行鉴别.黑米色素在空白滤纸上呈紫红色,在碱性滤纸上呈蓝色,再在其上滴加Fe"溶液

后,滤纸上呈现黑色斑点,以此现象来鉴别黑米的真伪.该方法可靠,操作简单,方便快捷,可用于

快速鉴别黑米的真伪.

关键词:黑米真伪;黑米色素;Fe";pH;配合物

中图分类号:TS207.3文献标识码:A文章编号:1007—855x(2011)03—0065—04ARapidIdentificationMetho do fAuthenticityo fB lackRice

BAONa,TANHong,YANGChang—biao,XIEFeng,ZHAOHong—bo,HEJin—lin

(1.Co llegeo fChemicalEngine eringandChemist~,GuizhouUniversity,Guiyang550003,C

h in a;

2.GuizhouResearchCentero fPhysicalTe standChemicalAnalys is,Guiyang550002,China)

Abstract:Arapidmethodtoidentifytheauthenticityo fblackriceispropo sedinthispaperbasedonthefactthattheblackricepigmentwhichisthecharacteristiccomponentofblackriceshowsdifferentcolorsatvariouspHvalue sanditsmaincomponentanthocyanincanformcomplexeswithferrous.ThemethodiSdescribedasfollows:droptheextrac—tingso lutiono fblackriceontheblankqualitativefilterp aperandalkalinefilterpaperrespectively,andobservethecolourchange so ftheabovefilterpaperwiththenakedeye.Afterafewseconds,dmp ferroussulfate so lut ionontheabovefilterpaperwhichhasextractingso lutiono fblackrice,andobservetheco lourchange sontheabovefilterpa—per.BlackricePigmentshowsfuchsiaspotsontheblankfilterpaperandbluespotsonthealkalinefilterpaper.Whentheferroussulfatesolutionisdroppedonthem,theabovefilterpapersshowblackspots.Themethodisreliable,sim-ple,convenientandrapid,whichcanbeusedtoidentifytheauthenticityo fblackricerapidly.Keywords:authenticityo fblackrice;blackricepigment;Fd;pH;complex

0引言

随着人们物质生活水平的提高,越来越多的消费者已开始树立健康,安全的食品消费观,食品安全问

题已经引起社会和消费者的高度重视.黑米含有丰富的蛋白质,氨基酸,维生素c和不饱和脂肪酸,以及

钙,铁,锌等矿物营养元素J,而且具有较强的清除自由基和抗氧化作用j,是一种具有滋补和药用价值

的健康保健食品.相对于其他稻米而言,因受种植地域和种植条件的限制,其本身

价格是其他稻米价格的

12倍,由于受黑米高利润的影响,市场上出现了以普通稻米或劣质黑米经染色后来充当优质黑米售卖

给消费者,扰乱了社会市场秩序,危害消费者健康.因而黑米真伪的鉴别关系到消费者的切身安全利益,是

市场把好食品安全关的一个重要环节.本文针对市场染色黑米的问题,开发了一种快速鉴别黑米真伪的检

验方法.该方法简单,快速,方便,为黑米品质优劣的识别奠定了一定的基础.收稿日期:2010—12—09.

作者简介:包娜(1987一),女,硕士研究生.主要研究方向:化学分析与食品检测.E—mail:bn7132@163.com

昆明理工大学(自然科学版)第36卷

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

黑米(购买于超市),无水乙醇(AR,上海化学试剂厂),氢氧化钠(AR,上海化学试剂厂),FeSO?

7 H O(AR,天津化学试剂厂),去离子水,定性滤纸,烧杯,电子天平,滴管,250 mL容量瓶,苏丹红,大红粉,

苋菜红,赤鲜红,亮蓝,龙胆紫,黑墨水,墨汁,醇溶黑,紫外一可见分光光度计(Agilent8453).

1.2材料与方法

1.2.1溶液的配制

(1)浸提液的配制.用去离子水,乙醇分别配制成水:乙醇(v/v)=3:7,水:乙醇(v/v)=5:5,水:乙醇

(v/v)=7:3的浸提液各100 mL装人试剂瓶中备用;

(2)黑米浸提液的制备.在分析天平上称取黑米10.0 g于50 mL的具塞锥形瓶中,加入上述黑米浸提

液1O.0g,在40'12恒温水浴锅中提取1h,过滤后装入棕色滴瓶中备用;

(3)2%NaOH溶液的配制.先称取2.O g氢氧化钠固体颗粒于100mL小烧杯中,加

50 mL去离子水溶

解,待其溶解完全后再转移到lO O mL容量瓶中,定容至100 mL,装入试剂瓶中备用;(4)3%FeS O?7H2O的配制.先称取3.0gFeS O?7H2O固体颗粒于lOOmL小烧杯中,加入50 mL去

离子水将其全部溶解,再称取0.1g抗坏血酸(抗坏血酸为还原剂)粉末于其中,待其溶解完全后再转移到

100 mL容量瓶中,定容至100 mL,装入棕色滴瓶中备用.

1.2.2滤纸的制备

(1)空白定性滤纸一张;

(2)碱性滤纸:用2%Na0H溶液润湿定性滤纸,自然风干备用.

1.3实验原理

1.3.1黑米色素的化学结构

黑米的主要特征物质是花青素(黄酮类花色苷化合物),花

青素的基本结构是2一苯基苯并吡喃阳离子,即花青素核

(图1).花青素核的苯环一c3桥一苯环是发色基团,通常在B

环的4碳位,A环的5,7碳位及C环的3碳位上有取代羟基,构

成了花青素的助色基团.B环各碳位的不同取代基(一H,一OH

和一OCH)决定着花青素的种类和颜色.

图1花色基元的结构

Fig.1 Chemicalstructureofflavylium

在自然状态下,游离的花青素很少,一般与一种或多种单糖形成糖苷,称为花色苷,通常是几种花色苷

并存.大量研究结果表明,在不同的黑米品种中黑米花色苷成分和化学结构有所不同,但其主要成分为

花青定(矢车菊素),主要的糖基配体为葡

萄糖,.

1.3.2不同pH值下黑米色素显色不同

花青素是两性分子,易溶于一些极性溶

剂中,属水溶性色素,其色泽随pH值的不同

而改变,如图2所示.花青苷在酸性条件下维持正常色泽,呈鲜红色;在中性或弱碱性条件下呈暗红色或紫红色;在强碱性条件下呈蓝色(在中性或碱性条件下它均能迅速降解变化成查耳酮的形式,使红色褪去),在不同的pH条件中呈现不同的颜色,如矢车菊色素:pH<3为阳离子,呈红色;pH=8.5为中心分子,呈紫色;pH=11为阳离子,呈蓝色.

由于花色苷的苯基并吡喃环上缺电子,

R

0HpH:8lO碱式(蓝)

H0

H+HOoH

0H

查耳酮(浅黄)

OH

HO

RoH

OH

OHpH=7查耳酮假碱(无色)

R,RZ=H

,OH,OCH3

图2矢车菊色素的结构随pH值变化的情况Fig.2Changeso fcyanidinstructurewiththechangeo fpHvalue

第3期包娜,谭红,杨昌彪,等:一种快速鉴别黑米真伪的方法67

因而在不同的pH条件下,发生结构变化,可导

致色泽的变化,如图3.其中:(a)在酸性溶液

中显红色;(b)为脱水碱,在中性溶液中显紫罗

兰色;(c)为脱水碱阴离子,在碱性中显蓝色.

1.3.3花青素与二价以上金属离子形成配

合物

花青素属植物多酚类化合物,因具有多个

酚基,可与Fe,sn,Cu,Mg,Zn,Cd等二价以上

的金属原子构成复杂的配合物,使色素颜色发

生改变(如:Fe与花青素在碱性条件下会形

成黑色特征的配合物),其反应机理如图4

所示.

1.4检测方法

用洁净的滴管将黑米浸提液分别滴在空

白滤纸和碱性滤纸上,在自然光下用肉眼观

察,黑米浸提液在空白滤纸上呈紫红色,在碱

0H

图3花青素在不同pH值下的结构变化和显色

Fig.3 Changes0 fanth0cyanins structuralandcolordevelopmentatvariouspH

H

性滤纸上呈现蓝色者为天然黑米;为进一步确认黑米的真伪,可在上述已滴加了浸提液的滤纸处再滴加硫

酸亚铁溶液,用同样的方法观察,呈黑色者为天然黑米,反之为染色黑米.

2结果分析与讨论

2.1检测波长的选择

花青素核结构有双键存在,能吸收可HO

见光而呈一定的颜色,在波长范围分别为

270280nm和465—560 nm有最大光吸

收J.将所提取的黑米浸提液经旋转蒸发

仪浓缩后于真空干燥箱中40℃条件下烘

干,取适量烘干样用去离子水配制成黑米

R

OH

OH

图4花青素与二价金属离子形成配合物

Fig.4Anthocyaninandferrousformscomplexes

色素溶液,用Agilent8453紫外一可见分光光度仪在190900nm波长下扫描,结果如图5.

^

V

300400500600700800900

波长/nm

图5黑米色素的紫外吸收光谱图

Fig.5Ultravio letabsorptionspectrogramofbalckricepigment

^

V

浓度/mg?(mL)

图6黑米色素的标准曲线

Fig.6 Standardcurveo fblackricepigment

由图5可见,黑米浸提液在波长为275 nm和500nm处均有吸收峰,其中在275 nm处有最大吸收,可选

择275nm和500nm为黑米浸提液的吸收波长.

2.2标准曲线

分别配制质量浓度为00.16 mg/mL的黑米色素标准系列溶液,测定其在275 nm和50 O nm处的吸光

度.以各组分的质量浓度为横坐标,吸光度为纵坐标绘制标准曲线,其线性回归方程及相关系数见图6.

.1一

伽

50555O555O"LL

昆明理工大学(自然科学版)第36卷

由图6可见,在00.40 mg/mL质量浓度范围内,黑米浸提液的吸光度随浓度的增大而增大,呈良好

的线性关系.

2.3浸提液的选取

以去离子水为空白,用可见一紫外分光光度仪分别测定上述黑米浸提液在275 nm及500nm处的吸光

度.根据上述标准曲线的线性回归方程计算浓度,结果如表1所示.

从表中可以看出:在275nm处,按表1不同介质中黑米浸提液的吸光度及浓度水:乙醇(v/v)=3:7的浸提液提取的黑Tab?1 Ab sorbanc eandconcentrationo fblackric e米色素浓度比其它均高;在500nm处,

浓度随着乙醇浓度的增大而增大.将所

制得的黑米浸提液分别按上述检测方法

滴在空白和碱性滤纸上,实验结果表明:

用100%乙醇提取的黑米色素滴在滤纸

上的颜色较淡,不宜观察;用水:乙醇=7

:3(v/v)的浸提液提取的黑米色素因浓

度较高,在滤纸上的颜色较深,效果较明

显,因此选用水:乙醇=7:3(v/v)的浸

提液来提取黑米色素,在275 nm处测定吸收波长.

2.4黑米与浸提液比值的选取

用水:乙醇=7:3(v/v)的浸提液分别按黑米:浸提液(w/w)=1:0.5,黑米:浸提液=1:1,黑米:浸提

液(w/w)=1:1.5,黑米:浸提液(w/w)=1:2浸提黑米,在275 nm处测定浸提液的吸收波

长,按上述回归

方程计算其浓度,结果见表2.

从上表可以看出,黑米所占的比例越大,所

得的黑米浸提液浓度越大.将所得的黑米浸提

液按照上述检测方法进行分析,实验结果表明,

用黑米:浸提液(w/w)=1:2的浸提液提取的

黑米浸提液在滤纸上的颜色较淡不易观察,黑

米:浸提液(w/w)=1:1.5的浸提液提取的黑

表2不同固液条件下浸提的黑米浸提液的吸光度和浓度

Tab.2Absorbance andconcentrationo fblackric eextractindifferentsolidliquidcondition

米浸提液在滤纸上的颜色较前者深,现象较明显,随着黑米浸提液浓度的升高,在滤纸上的颜色越深,现象

越容易观察.但出于成本及实验现象明显程度考虑,对黑米真伪鉴别时可选择黑米:浸提液(w/w)=1:1

的比例来浸提黑米,用此比例所提取的浓度可完全满足检测要求.

2.5实验案例分析

伪造黑米一般都由普通稻米或劣质稻米经成本低廉的化学染料染色而成,长期食用会对人体健康安

全产生一定的影响.本试验通过对可能用于将稻米染色的有机染料进行方法鉴别验证,与黑米浸提液实

验分析对比结果如表3.

从表3可看出,其他染料滴在空白和碱性滤纸上均显示本身的颜色,再滴加硫酸亚铁溶液后颜色仍然

不发生改变.真正的黑米色素在空白滤纸上呈紫红色,在碱性滤纸上呈现蓝色,滴加硫酸亚铁后呈黑色.

实验结果证明该方法对染色黑米真伪的鉴别简易可行.

表3案例分析结果

Tab.3Resultso fcaseanalysis