竹红菌素的特性及应用研究

论文摘要

竹红菌素是一类天然脂溶性苝醌色素,是我国传统中药竹黄子座中的主要活性成分,其色泽鲜红、着色力好,具有作为食用天然色素应用于食品领域的巨大潜力。本文系统研究了竹红菌素的稳定性和抑菌活性,提出了利用羟丙基-β-环糊精包埋来增强竹红菌素水溶性的新方法,并探讨了竹红菌素对蛋黄的着色性能,以期通过本论文的研究为今后竹红菌素在食品中的应用提供基础依据。论文通过单因素实验确定竹黄子座中竹红菌素的提取工艺为1g竹黄子座粉末加入30mL无水乙醇,60℃冷凝回流浸提2h,在此工艺下竹红菌素的提取量为4.45mg/g。提取物中共含有3种色素成分,其中含量最大的是竹红菌乙素,含量约67%,其次是竹红菌甲素（约25%）和竹红菌丙素（约8%）。竹红菌素对体系pH值较为敏感,pH<8.0时竹红菌素呈亮红色,具有优良的热稳定性和光稳定性,pH>10.0时竹红菌素呈亮绿色,热稳定性和光稳定性均降低;Mg2+,Pb2+,Mn2+,Ca2+对竹红菌素的稳定性没有明显影响,Zn2+和Na+对竹红菌素具有一定的增色作用,Fe2+,Fe3+,Cu2+和Al3+对竹红菌素的稳定性影响较大,会导致竹红菌素颜色的明显变化;竹红菌素对氧化剂过氧化氢和还原剂焦亚硫酸钠有很好的耐受性,对常见食品添加剂抗坏血酸、山梨酸钾、苯甲酸钠、葡萄糖、蔗糖和柠檬酸均具有较好的稳定性,但对还原剂亚硫酸钠非常敏感;竹红菌素在避光条件下对油脂的氧化稳定性没有明显影响,但高浓度的竹红菌素在光照条件下会造成油脂氧化稳定性下降,因此竹红菌素用作油脂着色剂时需避光保藏或控制添加浓度。竹红菌素对革兰氏阳性菌具有良好的光敏抑菌活性,对革兰氏阴性菌抑菌作用不明显;光照时间和氧气对竹红菌素的光敏抑菌活性有重要影响,热处理对抑菌活性无明显影响;酸性环境或者加入Ca2+、Mg2+可使竹红菌素对革兰氏阴性菌也产生较好的抑菌作用;竹红菌素与菌体呈松散结合,竹红菌素的光敏抑菌反应同时包括Type I和Type II两类机制;研究认为竹红菌素的抑菌机理是其光敏产生的活性氧对菌体的细胞壁和细胞膜造成损伤,膜通透性增强,胞内物质泄漏,最终导致菌体死亡。在蛋鸡日粮中添加竹红菌素粗提物后,竹红菌素可以有效沉积在蛋黄中,明显加深蛋黄颜色;随着添加量增大和饲喂时间延长,蛋黄中竹红菌素沉积量增大,对蛋黄着色效果增强;停止添加后蛋黄中竹红菌素沉积量迅速降低,失去对蛋黄的着色效果;添加竹红菌素在加深蛋黄颜色的同时不会对鸡蛋的其它品质指标、功能性质和储藏性能产生不利影响,不会影响蛋鸡的生产性能;竹红菌素在蛋鸡的卵巢和肝脏中沉积量较高,并且随着添加量增大沉积量逐渐增大,在心、肺、胃和肌肉组织中沉积量较低,且不受添加量变化影响。竹红菌素与羟丙基-β-环糊精可以以1:1的摩尔比形成可溶性包合物,包合反应为放热反应,主要由焓驱动,包合反应过程中体系的焓值、熵值和自由能均降低;通过吸收光谱、荧光光谱、红外光谱和热分析结果的相互印证证实了包合物的形成,并推测是竹红菌素的芳香环结构进入了羟丙基-β-环糊精的空腔;包合物的形成可以明显提高竹红菌素的水溶性和热分解起始温度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 食用色素概况
• 1.1.1 简介
• 1.1.2 食用合成色素
• 1.1.3 天然色素
• 1.2 竹黄概述
• 1.2.1 简介
• 1.2.2 竹黄的生物学特性
• 1.2.3 竹黄化学成分
• 1.3 竹红菌素
• 1.3.1 简介
• 1.3.2 竹红菌素光敏活性的研究概况
• 1.3.3 竹红菌素的化学修饰
• 1.3.4 竹红菌素的物理修饰
• 1.3.5 竹红菌素的合成
• 1.4 立题意义与主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 竹红菌素的提取与稳定性研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 竹红菌素的提取
• 2.3.2 竹红菌素提取物的成分分析
• 2.3.3 竹红菌素稳定性研究
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 竹红菌素的提取工艺
• 2.4.2 竹红菌素提取物的成分分析
• 2.4.3 竹红菌素的稳定性
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 竹红菌素的抑菌活性及抑菌机理研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验菌株
• 3.2.3 实验试剂
• 3.2.4 主要实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 菌悬液的制备
• 3.3.2 竹红菌素抑菌活性检测
• 3.3.3 最小抑菌浓度和最小杀菌浓度的测定
• 3.3.4 竹红菌素抑菌活性的影响因素
• 3.3.5 竹红菌素抑菌机理的探讨
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 竹红菌素的抑菌活性
• 3.4.2 最小抑菌浓度和最小杀菌浓度测定
• 3.4.3 竹红菌素抑菌活性的影响因素
• 3.4.4 竹红菌素抑菌机理初探
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 竹红菌素对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响及其沉积规律的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与设备
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 主要实验设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 实验动物与分组
• 4.3.2 饲养管理
• 4.3.3 实验设计及日粮组成
• 4.3.4 检测指标及检测方法
• 4.3.5 竹红菌素在蛋鸡体内的沉积规律
• 4.3.6 数据分析
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 日粮中添加竹红菌素对蛋鸡生产性能的影响
• 4.4.2 日粮中添加竹红菌素对鸡蛋品质指标的影响
• 4.4.3 竹红菌素在蛋鸡体内的沉积规律
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 竹红菌素/羟丙基-β-环糊精包合物的制备与表征
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与设备
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 主要实验设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 相溶解度分析
• 5.3.2 竹红菌素/HP-β-CD 包合物的制备
• 5.3.3 竹红菌素与 HP-β-CD 物理混合物的制备
• 5.3.4 吸收光谱与荧光光谱分析
• 5.3.5 傅立叶变换红外光谱 （FT-IR） 分析
• 5.3.6 DSC/TG 分析
• 5.3.7 溶出度分析
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 相溶解度分析
• 5.4.2 吸收光谱与荧光光谱分析
• 5.4.3 红外光谱分析
• 5.4.4 DSC/TG 分析
• 5.4.5 溶出度分析
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 论文主要结论与展望
• 论文创新点
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文