黑芝麻(Semen Sesami Nigrum)是脂麻科(胡麻科)脂麻属的黑色种子,是世界上的主要油料作物之一,在亚洲、南美洲和中美洲的许多国家均有大量种植。我国是芝麻生产大国,因芝麻产量居世界之首,因而有“芝麻王国”之称。黑芝麻药食同源,含有丰富的营养物质。黑芝麻黑色素不仅是一种天然黑色素,而且还具有营养价值和药理作用,特别是强抗氧化作用。近年来,随着消费者食品安全意识的不断提高,越来越注重纯天然、营养丰富、有益健康的食品。因此,黑芝麻黑色素的开发,符合现代消费者对食用色素的追求潮流。本文以黑芝麻为原料,以碱性溶液为萃取溶剂,从中提取黑芝麻黑色素,然后进行纯化,并对黑色素的结构特性和理化性质进行了初步研究。主要研究内容及结果如下:(1)首先确定提取的黑芝麻黑色素在最大吸收处的波长,然后对黑芝麻黑色素的提取进行一系列单因素试验及响应面试验,其中以色价为指标,优化黑芝麻黑色素的提取条件。试验结果表明:提取的黑芝麻黑色素在228nm处具有最大吸收;最佳提取工艺参数为提取温度30℃,Na OH溶液的浓度11.4g/L,提取时间20min,料液比1:3,酸化后的p H值为1.0,提取次数为1次。此时提取的黑芝麻黑色素的色价值为326。(2)选用碱性蛋白酶、植物蛋白水解专用酶1和植物蛋白水解专用酶2对黑芝麻黑色素粗品进行脱除杂质蛋白质。以蛋白质脱除率为指标,运用正交试验确定了蛋白酶酶解脱蛋白的最佳条件,即选用植物蛋白水解专用酶2,酶解温度为55℃,p H值为8.0,酶用量0.5%,酶解时间20h,此时黑芝麻黑色素粗品中蛋白质的脱除率最高,为32.9%。(3)运用反复碱溶酸沉、不同浓度的盐酸水解和有机溶剂处理这三种方法对黑芝麻黑色素纯化的结果表明:碱溶酸沉法对黑色素的纯化效果不明显;采用盐酸水解来纯化黑色素的过程中,要注意控制盐酸的浓度,因为过浓的盐酸会导致对黑色素结构的破坏;有机溶剂萃取也不能有效提高色素的纯度。只有经2mol/L的盐酸水解的黑芝麻黑色素得到进一步纯化,纯化后的黑芝麻黑色素的紫外可见吸收光谱表明:黑色素在紫外区域的吸收最强,在波长213nm左右处具有最大吸收,吸光值为0.830,色价为415;然后随着波长的增加,吸光值逐渐下降。这些特征与天然黑色素(melanin)在紫外可见的典型吸收特征相当一致;同时红外光谱图表征:黑芝麻黑色素具有天然黑色素(melanin)的典型的红外特征,属于一种黑色素(melanin),黑芝麻黑色素的结构中存在着苯环、烷基、羧基、羟基及氨基等官能团,而且苯环上的多数氢被取代。(4)黑芝麻黑色素易溶于碱性水溶液,而且稳定性较好,但是在酸性水溶液中不稳定,而且在p H5.0以下会出现浑浊,甚至有沉淀析出;在碱性条件下,黑芝麻黑色素具有较好的光、热稳定性;具有一定的耐氧化和耐还原性;氯化钠和蔗糖对黑芝麻黑色素的稳定性基本上没有影响;金属离子Fe2+、Fe3+和Cu2+对色素具有一定的保护或增色作用,其他金属离子Ca2+、Mg2+、Al3+和Zn2+对色素的稳定性没有明显的影响。