全 文 ：菝葜红色素的提取及性质研究
蒋益花1 , 蒋新龙2
(1.浙江省丽水学院 医学部 , 浙江丽水　323000;2.浙江省丽水学院 应用生物系 , 浙江丽水　323000)
　　摘　要:研究了菝葜果红色素的提取条件和理化性质。结果表明 , pH 值为 1.0 的 95%乙醇是菝葜果红色素
的最佳提取剂;菝葜果红色素属花青素类色素 , 易溶于水和酸性乙醇;pH 值对色素影响明显 , 在酸性条件下色
泽稳定且具有热稳定性。光照能加快色素降解。金属离子 Na+ 、 Ca2+ 、 Al3+、 Cu2+ 、 Zn2+对色素色泽无影响 , 而
Fe3+ 、 Pb2+有不良影响。色素的色素抗氧化较好而抗还原性能较差 。蔗糖 、 葡萄糖和盐等添加剂对色素无影响。
关键词:菝葜;色素;提取;理化性质
中图分类号:TQ654.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:0528-9017(2006)06-0646-04
收稿日期:2006-04-25
作者简介:蒋益花 (1965-), 女 , 浙江东阳人 , 讲师 , 从事天然产物研究工作。
　　应用安全无毒的天然食用色素代替合成食用色
素是大势所趋[ 1 ～ 4] 。但天然色素比合成色素价格
高 , 因此充分利用价廉的天然资源制取食用色素是
降低成本的重要途径之一[ 5] 。菝葜 (Smilax china
L)属于百合科多年生落叶攀援灌木 , 别名金刚刺 。
菝葜广泛分布于我国华东 、 中南和西南地区[ 6] ,
400年前就有作药用记载[ 7] , 其根 、 茎 、 叶均可入
药 , 种子还可榨油[ 8] 。其果为红色浆果 , 具有丰富
的天然红色素 , 是良好的天然色素资源 , 但对其果
中红色素尚无研究。国内外有关植物红色素提取工
艺研究的许多报道提及采用盐酸-乙醇溶液或
NaOH-乙醇溶液作为提取剂[ 9 , 10] 。为此 , 本试验设
计采用盐酸-乙醇溶液作提取剂 , 以吸光度为指标 ,
显著性检验采用 Duncan法[ 11] 以分析菝葜红色素的
最佳提取剂;同时对菝葜红色素的理化性质也进行
了分析 , 为开发利用提供科学依据 。
1　材料与方法
1.1　仪器与材料
菝葜采自丽水学院智能化大棚 。实验所采用的
试剂均为国产分析纯。主要仪器有北京瑞利 UV-
9100型紫外可见光谱仪 、 数显恒温水浴锅 HH-2 、
DZF-6050 型真空干燥箱 、 AL204 电子分析天平 、
RE52CS-1旋转蒸发器 、 DEAE-纤维素层析柱 、 15 W
紫外灯。
1.2　菝葜红色素提取
1.2.1　提取方法
新鲜菝葜取其果实 , 洗净干燥 , 按一定比例加
入提取剂 , 常温浸泡或水浴加热 、 间隙搅拌 、 过
滤 , 得红色澄清透明色素液。将色素液减压浓缩 ,
当浓缩至一定体积时 , 将该浓缩液上 DEAE-纤维素
层析柱 (1.5 cm×20 cm), 用酸性乙醇洗脱 , 洗脱
液减压浓缩得暗红色浸膏[ 12] 。
1.2.2　提取剂的筛选
以不同溶剂作提取剂进行试验。各提取液定容
后 , 分别以相应提取剂作参比 , 用紫外可见光谱仪
比较在 400 ～ 600 nm波长范围内最大吸收波长处的
吸光度值。
1.3　菝葜红色素理化性质的测定
以色素暗红色浸膏配成一定浓度的色素溶液为
样本 , 分别对其溶解性 、 吸收光谱特征 、 pH 值的
影响 、 热稳定性 、 光稳定性及其共存物的影响进行
测定分析[ 13] 。
2　结果与讨论
2.1　提取剂的筛选
在其他提取条件相同时 , 比较各提取液的外观
颜色 , 发现 pH 值为 1的 95%乙醇的提取液的外观
颜色最深。该色素在酸性条件下提取率较好 , 而且
在其他条件相同时 , 用不同 pH值的水作为提取剂
进行试验 , pH 值为 1.0的提取效果最好 (表 1),
Duncan法[ 11] 显著性检验结果表明 , pH 值为 1.0 的
水提取效果与 pH 值为 2.0 , pH值为 3.0 的相比差
异不显著 , 与其他梯度 pH 值水溶液相比差异显著
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DOI :10.16178/j.issn.0528-9017.2006.06.016
或极显著。再用 pH 值为 1.0的不同浓度的乙醇作
为提取剂在其他条件相同时进行试验 , 分别对 8种
提取剂的提取液最大吸收处 A值各自取平均数并
进行 Duncan法[ 11]显著性检验比较 。表 2结果表明 ,
pH值 1.0的95%乙醇作提取剂时吸光度最大 , 而
且与其他不同梯度乙醇提取液比较 , A值平均数间
的差异均达到极显著水平 (P<0.01)或显著水平
(P<0.05)。在本试验供试条件下 , pH 值 1.0 的
95%乙醇是菝葜红色素的最佳提取剂。
表 1　提取剂 pH值对提取效率的影响 (λmax=540 nm)
pH值 吸光度 A X-0.478 X-0.765 X-1.269 X-1.336
1.0 1.445 0.967＊＊ 0.680＊＊ 0.176 0.109
2.0 1.336 0.858＊＊ 0.571＊ 0.067
3.0 1.269 0.791＊＊ 0.504＊
4.0 0.765 0.287
5.0 0.478
　　注:＊表示差异显著 (P<0.05), ＊＊表示差异极显著 (P
<0.01);计算得标准误差为 0.089。
表 2　不同提取剂的提取液A测量结果
提取剂 吸光度 A X-0.379 X-0.446 X-0.651 X-0.785 X-0.837 X-0.863 5 X-1.036
95%乙醇 1.234 0.855＊＊ 0.788＊＊ 0.583＊＊ 0.449＊＊ 0.397＊＊ 0.371＊＊ 0.198＊
70%乙醇 1.036 0.657＊＊ 0.590＊＊ 0.385＊＊ 0.251＊ 0.199＊ 0.173
50%乙醇 0.863 0.484＊＊ 0.417＊＊ 0.212＊ 0.078 0.026
40%乙醇 0.837 0.458＊＊ 0.391＊＊ 0.186 0.052
30%乙醇 0.785 0.406＊＊ 0.339＊＊ 0.134
20%乙醇 0.651 0.272＊ 0.205＊
10%乙醇 0.446 0.067
水 0.379
　　注:＊表示差异显著 (P<0.05), ＊＊表示差异极显著 (P<0.01);计算得标准误差为 0.055。
2.2　菝葜红色素的理化性质
2.2.1　溶解性
将所得暗红色色素浓缩膏用水 、乙醇 、 乙酸乙
酯 、 石油醚 、乙醚做溶解实验 。结果表明 , 所得暗
红色色素浓缩膏在酸性水溶液 、乙醇以及两者混合
液中的溶解性较好 , 但不溶于乙酸乙酯 、 石油醚 、
乙醚 , 菝葜红色素是一种水溶性色素。
2.2.2　光谱特征
将菝葜暗红色色素浸膏配制成 pH 值 1.0的水
溶液和用 pH值 1.0的 95%乙醇液 , 在400 ～ 600 nm
波长范围内测定吸光度值 。由图 1可见 , 该色素在
可见区 510 ～ 540 nm范围内有一个大的吸收峰 , 据
文献[ 14] 报道 , 这是花青素的特征峰 , 由此可推测
菝葜红色素可能是花青素类色素 。pH 值 1.0 的水
提取液的最大吸收在 510 nm 处 , pH 值 1.0的 95%
乙醇提取液的最大吸收在 540 nm处 , 提取液中有
乙醇存在时最大吸收峰会发生转移 , 这与前人的研
究结果[ 15] 一致。为了便于检测 , 用其水溶液的最
大吸收 510 nm进行菝葜红色素理化性质的测定实
验。
2.2.3　pH值对色素外观及吸收光谱的影响
将pH 值 1.0 的水提取液配制成 pH 值 1.0 ～
图 1　菝葜红色素吸收光谱特性
14.0的色素溶液 , 观察其颜色变化 , 并在 400 ～
600 nm波长范围测定部分色素液的吸收曲线。目
测结果:pH 值 1.0 ～ 6.0 的色素液为红色 , pH 值
7.0为黄色 , pH值 7.0 ～ 14.0黄绿色加深 , 不同 pH
值不仅影响色素外观颜色 , 而且吸收光谱也发生变
化 , 但最大吸收波长基本不变 。由图 2可见 , 在
pH 值≤5.0 光谱曲线有最大吸收峰 , 位置在 510
nm 处 , pH值 6.0以上时 , 吸收峰完全消失 。这表
明色素的分子结构随体系 pH 值不同而有所变化。
综合分析光谱特性及其与 pH 值的关系 , 菝葜红色
蒋益花 , 等:菝葜红色素的提取及性质研究 647　
素可能属花青素类色素[ 14] 。
图 2　不同 pH值下菝葜红色素吸收光谱曲线
2.2.4　耐热性
配制同一稀释度 、 不同 pH 值的色素水溶液 ,
以室温 20℃作对照 , 在不同温度下恒温 1 h , 冷却
后分别在 510 nm波长处测定各色素液的吸光度值 。
从图 3实验结果可看出 , 菝葜红色素在 pH 值≤4.0
的酸性条件下 , 温度在 80℃以内 , 色素的耐热性
较好 , 高于 80℃, 耐热性降低;在相同温度下 ,
pH值越大 , 色素的耐热性越差。这可能是花青素
类色素的母体结构受热生成无色的查尔酮式结构的
缘故[ 15] 。
图 3　温度对不同 pH值的色素稳定性的影响
2.2.5　金属离子对色素稳定性的影响
配制同一稀释度 pH值 1.0的色素水溶液 , 取
其8 ml分别加入 2 ml浓度为 0.5 mol L的各种金属
离子 , 对照品中加入 2 ml蒸馏水 , 放置 30 min后 ,
测定吸光度。表 3 表明 , 一定含量的钠 、 钙 、铝 、
铜 、锌离子的存在对色素的颜色和吸收峰影响不
大 , 但铁 、铅离子的存在对色素有不良影响 , 铁离
子会使色素变为棕黄色 , 铅离子使色素液色褪并产
生少许浑浊 。
2.2.6　光照的影响
配制同一稀释度的色素水溶液 , 以避光冷藏
(4℃)色素液为对照 , 分别在室内自然光 (平均光
强4 200 lx)、 强日光 (平均光强83 000 lx)和紫外
灯光 (15 W , 高度 15 cm)下照射 , 6 h 后观察各
色素液的颜色变化 , 测定在 510 nm 波长处色素液
的吸光度值 。表 4显示 , A 、 B 、 C 、 D 之间差异均
不显著 。由此表明 , 室内自然光 、强日光 、紫外线
照射对色素影响不大 , 但光照能加快色素降解 。
表 3　金属离子对色素稳定性的影响 (λmax =510 nm)
离子 吸光度A 颜色
CK 0.582 红
Na+ 0.540 红
Ca2+ 0.547 红
Al3+ 0.507 红
Cu2+ 0.526 红
Zn2+ 0.537 红
表4　室内自然光 、 强日光及紫外线对色素的影响
照射条件 颜色 平均吸光度 (X-0.993) (X-1.097) (X-1.170)
对照 红色 1.172 0.179 0.075 0.002
室内自然光 红色 1.170 0.177 0.073
紫外线照射 红色 1.097 0.104
强日光照射 红色 0.993
　　注:计算得标准误差为 0.063。
2.2.7　氧化还原剂对色素稳定性的影响
分别配制一定浓度的 H2O2 、 Na2SO3 的色素溶
液 , 以试剂空白的色素液作参比 (pH 值 1.0), 放
置1 h , 目测色素液颜色变化并测定加入前后在
510 nm处吸光度值 。表 5说明菝葜红色素抗氧化较
好而抗还原性能较差 (0.60%的 H2O2 溶液相当于
0.017 4 mol L)。
2.2.8　常用食品添加剂对色素稳定性的影响
配制 5%、 10%、 20%的 NaCl 、蔗糖 、葡萄糖
色素水溶液 , 以试剂空白的色素液作参比 (pH 值
1.0), 放置 1 h , 测定加入前后在 510 nm 处吸光度
值 。表 6 经方差分析说明:食品添加剂 (F =
0.932 1 , P>0.05)及其浓度 (F =4.118 1 , P >
0.05)对色素稳定性影响均不显著。表明食盐 、蔗
糖和葡萄糖的存在对菝葜红色素无不良影响。
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表 5　氧化还原剂对色素稳定性影响 (λmax=510 nm)
试剂及浓度 颜色 吸光度
H2O2 0% 红色 0.783
H2O2 0.1% 红色 0.712
H2O2 0.3% 浅红色 0.605
H2O2 0.6% 浅红色 0.324
H2O2 0.9% 浅红色 0.202
H2O2 1.2% 无色 0.072
Na2SO3 0 mol·L -1 红色 0.783
Na2SO3 0.001 mol·L-1 红色 0.725
Na2SO3 0.005 mol·L-1 浅红色 0.442
Na2SO3 0.010 mol·L-1 浅红色 0.323
Na2SO3 0.050 mol·L-1 浅红色 0.192
Na2SO3 0.100 mol·L-1 浅红色 0.041
表 6　食品添加剂对色素稳定性影响 (λmax=510 nm)
食品添加剂 不同浓度(%)下的吸光度
0 5 10 20
食盐 0.783 0.776 0.767 0.772
蔗糖 0.783 0.766 0.763 0.767
葡萄糖 0.783 0.753 0.774 0.738
3　小结
菝葜红色素易溶于水 、乙醇 , 不溶于丙酮 、 乙
酸乙酯 、 石油醚 、乙醚等有机溶剂;该色素宜用酸
性乙醇溶液提取 , 初步确定 pH 值 1.0的 95%乙醇
是菝葜红色素的最佳提取剂。
菝葜红色素在 pH 值 1.0 ～ 5.0 的酸性条件下 ,
外观红色较为稳定;0.1 mol L 的 HCl 提取液的最
大吸收在 510 nm 处 、 pH 值 1.0的 95%乙醇提取液
的最大吸收在 540 nm 处;金属离子 Na+ 、 Mg2+ 、
Ca
2+ 、 Al3+ 、 Cu2+ 、 Zn2+对色素色泽无影响 , 而
Fe
3+ 、 Pb2+有不良影响;色素的耐热性在偏酸时较
好 , 受热时间增长 , 色素吸光度有一定程度降低 ,
但不影响外观颜色;色素的耐光照能力较好;色素
抗氧化较好而抗还原性能较差;糖 、 盐等添加剂对
色素无影响 , 外观颜色较为稳定 。故菝葜红色素作
为食用天然色素具有良好的开发前景 , 但其化学结
构 、生理活性以及食用安全性还有待进一步研究。
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