全 文 ：第 20卷 第 4期
2004年 12月
福建师范大学学报 (自然科学版 )
Journal of Fujian Normal Univ e rsity ( Na tural Science Edition)
Vo l. 20 No. 4
Dec. 2004
文章编号: 1000-5277( 2004) 04-0085-05
吕宋荚艹迷果红色素的提取、 纯化及其性质分析
陈炳华1 , 陈前火2 , 刘剑秋1 , 郑梅蓉1 , 翁友凡1
( 1. 福建师范大学生物工程学院 , 福建 福州 350007; 2. 福建师范大学化学与材料学院 , 福建 福州 350007)
摘要: 分析探讨了吕宋荚艹迷果红色素的提取条件、 花色素苷含量及其理化性质 . 结果表明 , 吕宋荚艹迷果
红色素的最适提取剂为酸性乙醇 . 100 g鲜果中花色素苷含量为 33. 65 mg. 该色素属水溶性花色素苷类 , 适
于用作天然食用色素 . 所得色素浸膏经纸上色谱分离和纯化后得到该色素的苷元 , 通过纸上色谱比较、 UV
和 IR光谱分析 , 初步推导其结构可能为芍药色素 .
关键词: 吕宋荚艹迷 ; 红色素 ; 理化性质 ; 花色素苷类
中图分类号: Q949. 762. 2; Q946. 83 文献标识码: A
Extraction, Purif ication and Characterization of
Red Pigment fromViburnum luzorunicum Fruit
CHEN Bing-hua
1 , CHEN Qian-huo
2 , LIU Jian-qiu
1 , ZHENG Mei-rong
1 , WENG You-fang
1
( 1. Bioengineering College , Fujian Normal University , Fuzhou 350007, China;
2. College of Chemistry and Materials Science , Fujian Normal University , Fuzhou 350007, China )
Abstract: The phy sical and chemical properties o f red pigment f rom Viburnum luzorunicum Rolfe
f rui t w ere analy zed, and the ex t raction and content w ere discussed as w ell as. The results show that
the optimum ex tract solv ent for red pigment f rom Viburnum luzorunicum f ruit w as acid-alcoho l. To tal
anthocyanins content of 100 g f resh f rui t w as 33. 65 mg. The pigment belong s to w ater soluble
anthocyanins. The pigment can be used as a new natural colo rant. By means o f PC, UV, and IR
spect ra analy sis, the ex t racted anthocyanin probably is the peonidin.
Key words : Viburnum luzorunicum ; red pigment; physical and chemical properties; anthocyanins
荚艹迷属植物果实成熟时大多数呈现出鲜艳的红色 ,可作为天然植物色素资源加以开发和利用 [1 ] .吕
宋荚艹迷 ( Viburnum luzorunicum Rolfe)是该属分布较为广泛 , 果实产量较高的种类 , 福建全省大部分
县、 市的山坡旁灌丛或林缘、 阔叶林中常见 [2 ] . 其果实 10～ 12月成熟 , 呈红色 , 近卵圆形 , 可鲜食 . 吕
宋荚艹迷栽培容易 , 繁殖快 , 结果量大 . 经测定分析 , 单果质量为 0. 06 g左右 , 单果穗质量为 3. 47 g ,
含水量 78. 61% , 氨基酸总量 32. 37 mg /g , 其中赖氨酸、亮氨酸、缬氨酸等含量较高 , 富含红色素 . 目
前 , 国内有关吕宋荚艹迷果红色素方面的研究未见报道 . 为此 , 作者对其果实红色素的提取、 性质及其
稳定性进行了研究 , 本文报道其中的部分实验结果 ,旨在为将其开发为食用天然红色素提供科学依据 .
1 材料与方法
1. 1 材料和仪器
吕宋荚艹迷 (Viburnum luzorunicum )成熟果实采自福建省明溪县境内 . 采回后立即洗净、 沥干 , 置
作者简介: 陈炳华 ( 1970— ) , 男 , 福建长汀人 , 副教授 , 硕士 .
基金项目: 福建省教育厅基金资助项目 ( JB03129)
收稿日期: 2004-03-20
于 - 25℃冰箱中保存 , 备用 . 试剂均为分析纯 . 仪器: 752型紫外光栅分光光度计 (上海精密科学仪器
有限公司 )、 pHS-25型酸度计 (上海雷磁仪器厂 )、 UV -2201型紫外可见分光光度计 (日本岛津 )、 RE-
52AAA旋转蒸发器 (上海嘉鹏 )、 360-FT型红光分光光度计、 Omnic采集器 (美国尼高力公司 ) .
1. 2 提取剂的选择
为了选择合适提取剂 , 各称取 1. 00 g的吕宋荚艹迷鲜果匀浆液分别以 1. 5 mol /L HCl-75% EtO H、
1. 5 mol /L HCl-95% EtO H溶液 (V ( HCl ) ∶ V ( EtO H) = 15∶ 85)、 0. 1% HCl-甲醇、 0. 1% HCl-
95% EtO H、 0. 2% HCl、 0. 2% 柠檬酸、 0. 2% 草酸、 0. 1 mo l /L柠檬酸 -磷酸盐缓冲液 ( pH 3. 0) 及
蒸馏水各 45 mL, 浸提 12～ 18 h, 过滤 , 再用相应的提取剂定容至 50 mL, 分别于最大吸收峰处测定
各自的吸光度 A. 比较不同色素提取液的 A (λmax ) 值 , 选出合适的提取剂 .
1. 3 鲜果中花色素苷总量的测定
用改进的 Fuleki方法 [4 ] , 计算公式如下:
100 g鲜果花色素苷总量 /mg= A535×V×n× 100
98. 2×m ,
其中 A535: 色素在 535 nm波长处的吸光度 , V: 定质量的鲜果提取色素时的定容体积 ( mL) , n: 比色
时稀释的倍数 , 98. 2: 花色素苷类色素在 535 nm波长处的平均消光系数 , m: 鲜果的质量 ( g ) .
1. 4 红色素的提取及纯化
1. 4. 1 提取
吕宋荚艹迷鲜果经捣碎 , 用 1. 5 mo l /L HCl-95% EtO H (体积比为 15∶ 85)浸提 , 抽滤得红色素液 ,
减压浓缩得粗制色素浸膏 , 再用 60% ～ 75% EtO H除果胶 , 浓缩至少量后 , 上 DEAE-纤维素层析柱
( 1. 5× 20 cm ) , 用酸性乙醇洗脱 , 洗脱液减压浓缩得暗红色色素浸膏 [4 ] , 备用 .
1. 4. 2 花色素苷的制备
将红色素浸膏用酸性乙醇溶解后 , 用毛细管将其滴在滤纸的指定位置 , 用醋酸 -浓盐酸-水 ( 15∶ 3
∶ 82)展开 , 展开后使滤纸自然通风干燥 , 能分辨出明显的 1# 及不太确定的 2# 色谱带各 1条 , 为此实
验中仅分析 1# 色素 , 剪下 1# 用 0. 1% HCl-甲醇液洗脱 , 再经减压浓缩、真空干燥 ,获得初步纯化的花
色素苷浸膏样品 , 备用 .
1. 4. 3 花色素苷元的制备 [5 ]
取适量的花色素苷浸膏溶于少量的酸性乙醇中 , 加 1mL 2 mol /L HCl , 在沸水浴中加热分解糖与
苷元约 30～ 40 min后 , 加入 1～ 2 mL乙醚 ,适当振动后静置片刻 , 将含花色素苷元的上层液移到干净
试管中 , 再加入异戊醇适量 , 振荡 , 萃取到的苷元上层液移到干净试管中 , 重复 2次 , 即为待测的花
色素苷元 .
1. 5 红色素性质分析及其结构的初步鉴定
1. 5. 1 花色素苷的溶解性
常温下 , 取少量色素浓缩液分别加水、 2%草酸、 HCl-EtO H液、 95% 乙醇、 甲醇、 乙酸、 乙酸乙
酯、 丙三醇、 石油醚、 氯仿、 苯、 乙醚等溶剂 , 观察花色素苷在不同液相中的溶解情况 .
1. 5. 2 色素液颜色反应 [ 6]
将浓缩色素液进行一系列的颜色反应 , 以进一步确定其化学成分 .
(1) HCl-镁粉反应: 取红色素浓缩液 5 mL于试管中 , 加入少许镁粉 , 振荡后 , 再加 3滴 HCl, 观
察反应现象 .
( 2) 中性醋酸铅反应: 取红色素浓缩液 5 mL于试管中 , 逐滴加入新配制的饱和中性醋酸铅溶液 ,
观察其颜色变化及沉淀现象 .
( 3) FeCl3显色反应: 色素液中滴加 1% FeCl3溶液 1～ 2滴 , 振荡后观察颜色变化 .
1. 5. 3 不同 pH的影响 [7 ]
用 KCl-HCl、柠檬酸 -磷酸氢二钠和硼砂 -NaOH缓冲液配制成色素量 0. 1% , pH值为 1～ 12的系列
溶液 ,于室温下观察放置 24 h,测定不同 pH值溶液中 A(λ为 515 nm)值及目测色素液颜色的变化 .
1. 5. 4 花色素苷及其苷元的纸上色谱鉴定
使用新华 3# 层析纸 , 将纯化的样品花色素苷及其苷元进行纸上色谱分析 , 展开剂 [5 ]为: ① BAW:
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V (正丁醇 )∶V (醋酸 )∶ V (水 ) = 4∶ 1∶ 5,上层 ;② BuHCl: V (正丁醇 )∶ V ( 2 mol /L HCl)= 1∶ 1;③
Forestal溶剂: V (醋酸 )∶ V (浓盐酸 )∶ V (水 )= 30∶ 3∶ 10;④ HOAc-HCl: V (醋酸 )∶ V (浓盐酸 )∶V
(水 )= 15∶ 3∶ 82;⑤甲酸: V (浓盐酸 )∶V (甲酸 )∶ V (水 )= 2∶ 5∶ 3.
1. 5. 5 光谱特征
( 1)花色素苷的紫外可见光光谱:分别配制一定浓度的 pH 3. 0磷酸盐缓冲液 , 1. 5 mo l /L HCl-95%
EtO H和 0. 1% HCl-甲醇的色素溶液 , 用岛津 UV -2201型紫外可见光分光光度计扫描 (λ为 200～ 700
nm ) , 记录吸收光谱图及最大吸收峰 (λmax ) .
( 2) 花色素苷元的紫外可见光光谱: 配制适宜浓度的 0. 1% HCl-甲醇的花色素苷元溶液作紫外可
见扫描 (λ为 200～ 600 nm) ,记录吸收光谱图及最大吸收峰 (λmax ) . 为确定最大吸收峰在加入 AlCl3后
有无红移现象 , 在比色皿中加入 2～ 3滴 5% AlCl3-甲醇液 , 搅匀 , 静置 5 min后 , 再测 1次 .
( 3) 花色素苷及其苷元的红外光谱: 经分离、 纯化后 , 获得暗红色浸膏或暗红色粉末状苷元 , 经
KBr压片后 , 进行红外扫描 , 光谱测量范围为 3500～ 600cm- 1 .
2 结果与讨论
2. 1 最适提取剂的选择
表 1 吕宋荚艹迷果红色素提取溶剂的选择
编号 提取剂 p H值 稀释倍数 溶液色泽 λmax /nm A /λmax
1 1. 5 mol /L HCl-95% EtO H1) 1. 2～ 1. 3 1 玫瑰红色 534 0. 674
2 1. 5 mol /L HCl-75% EtO H2) 3. 0 1 玫瑰红色 536 0. 555
3 0. 1% HCl-95% EtOH 1. 0 1 玫瑰红色 534 0. 529
4 0. 2% 草酸 2. 0 /3) 橙红色 512 0. 776
5 0. 2% HCl 1. 5 1 橘红色 512 0. 525
6 柠檬酸 -磷酸盐缓冲液 3. 0 /3) 红色 515 0. 540
7 0. 1% HCl-甲醇 3. 0 1 玫瑰红色 528 0. 492
8 0. 2% 柠檬酸 2. 5 /3) 红色 512 0. 613
9 蒸馏水 6. 8 /3) 浅咖啡色 - -
注: 1) V ( 1. 5 mol /L HCl) ∶ V ( 95% EtO H) = 15∶ 85; 2) V ( 1. 5 mol /L HCl) ∶ V ( 75% EtO H) = 1∶ 99;
3) 表示样液不经稀释直接测 .
不同溶剂的浸取结果表明 (表 1) , 吕宋荚艹迷果实色素在酸性条件下均呈现出红色 . 经不同配方的
醇性提取液 ( 1号、 2号、 3号和 7号 ) 浸提获得的色素液 , 其色泽及稀释 1倍后在最大吸收峰处的 A
值相近 , 且随着 pH值的降低 , 红色呈加深趋势 ; 而在水性的提取液中 , 除 0. 2% HCl的效果与醇性溶
液的浸出率相近外 , 其余的浸出率均偏低 . 因此 , 考虑到甲醇的毒性及后处理过程中易浓缩等因素 , 选
取 1号提取剂 , 即 1. 5 mo l /L HCl与 95% EtO H以体积比 15∶ 85混合液为宜 .
2. 2 花色素苷总量的分析
本属植物果实红色素含量未见报道 . 表 2表明 , 每 100 g鲜果中花色素苷总量为 33. 65 mg , 如果
考虑到鲜果中含水量 78. 16% , 100 g果肉干品中含量则高达 157 mg,可见吕宋荚艹迷果是一种红色素含
量丰富的野生色素资源植物 , 具有开发利用价值 .
表 2 100 g吕宋荚艹迷鲜果中花色素苷含量 mg
果质量 /g 定容体积 /m L 稀释倍数 A535nm 色素含量 平均
10. 0 100 5 0. 671 34. 16
4. 0 50 4 0. 638 32. 48 33. 65
1. 0 25 2 0. 674 34. 32
2. 3 红色素的溶解性
表 3表明吕宋荚艹迷果红色素在水溶液、 极性较强的溶剂中溶解性较好 , 而在石油醚等非极性溶剂
中则不溶 , 可见 , 该色素属水溶性色素 , 也是醇性色素 .
87 第 4期 陈炳华等: 吕宋荚艹迷果红色素的提取、 纯化及其性质分析
表 3 在不同溶剂中红色素的溶解性
溶剂 溶解性 溶剂 溶解性
水 溶 乙酸乙酯 微溶
HCl-乙醇液 溶 丙三醇 不溶
95%乙醇 溶 石油醚 不溶
甲醇 溶 氯仿 不溶
乙酸 溶 苯 不溶
0. 2%草酸 溶 乙醚 不溶
表 4 色素液颜色反应
反应条件 呈色或沉淀
可见光下 紫红色
紫外光下 暗红色
Na2CO3介质中 蓝色
浓 H2 SO4介质中 黄橙色
HCl+ 镁粉 红色褪为粉红色
醋酸铅 紫色+ 大量沉淀
FeCl3溶液中 褐色
2. 4 红色素液颜色反应
该色素液的颜色反应结果见表 4, 从结果可以看出该色素的颜色反应特性与花色素苷的显色特
征 [6 ]基本一致 ,在酸性介质中显红色 ; 在碱性介质中显蓝色 ; 与中性醋酸铅溶液产生紫色沉淀 , 若倾去
上清液 , 再加入冰醋酸 1～ 2 m L, 溶液又呈红色 ; 与 FeCl3试液产生褐色 , 显示酚羟基的存在 , 从而可
初步推断吕宋荚艹迷果红色素属于黄酮类花色素苷化合物 .
2. 5 pH值对花色素苷的影响
表 5 不同 pH值对吕宋荚艹迷果红色素溶液的影响
测定项目 p H
值
1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 6. 0 7. 0 8. 0 9. 0 10. 0 11. 0 12. 0
λmax /nm 515 515 515 515 515 515
A值 1. 090 1. 000 0. 687 0. 239 0. 094 0. 119
颜色 鲜红 鲜红 红色 淡红 微红 淡紫红 葡萄紫 淡褐 淡褐 褐色 黄绿 黄绿
24 h后 A值 1. 107 1. 021 0. 619 0. 223 0. 094 0. 120
24 h后颜色 鲜红 鲜红 红色 淡红 微红 淡紫红 微紫 褐色 褐色 黄褐 黄褐 黄褐
从表 5可见 , 在 pH1. 0～ 6. 0之间 , 红色素溶液最大吸收波长 (λmax ) 没有变化 , p H值≥ 7. 0时 ,
该色素在可见光区的特征吸收峰消失 . 从不同 pH值缓冲液中色素的吸光度变化看 ,在 pH1. 0、 pH2. 0
中分解速度最慢 ,且色泽上能长时间保持红色 ,这主要由于该色素以带正电的花钅羊形式存在 [8 ] ,呈较稳
定的红色 ; 随着 pH值升高 , 色素分解加快 , 表现为吸光值的急剧降低 , 及色素液的褪色或变色 , 如
pH3. 0时色素保存率是 pH1. 0时的 63. 03% ,而当 pH6. 0时仅为 10. 92% .同时 ,色素液的色泽受 pH
值影响也较大 , p H< 4. 0时呈红色 , p H在 4. 1～ 12. 0之间 ,其颜色从浅红→浅紫色→褐色→黄绿色 . 24
h后 , pH≥ 10. 0的溶液变成黄褐色 .这些性质与花色素苷类色素对酸碱的呈色反应变化规律很相似 [9 ] .
2. 6 花色素苷及其苷元的纸上色谱鉴定
表 6是不同展开剂中吕宋荚艹迷花色素苷及苷元的 Rf值 ,数据表明分离到的吕宋荚艹迷花色素苷在 5
种不同展开剂均检出一个大且明显的斑点 , 呈红色 , 显示该花色素苷主要组分只有 1种 , 其中苷元的
数据与文献 [9 ]报道的芍药色素的纸上色谱结果相近 .
表 6 不同展开剂中吕宋荚艹迷花色素苷及苷元的 Rf值
展开剂 BAW BuHCl Fo restal溶剂 HO Ac-HCl 甲酸
样品苷 0. 242± 0. 008 0. 308± 0. 010 0. 458± 0. 011 0. 495± 0. 017 0. 648± 0. 057
样品苷元 0. 530± 0. 001 0. 660± 0. 007 0. 623± 0. 007 0. 521± 0. 033 0. 334± 0. 007
芍药色素 [9] 0. 710 - 0. 630 - 0. 300
注: 以上数据为 3次实验的平均值±标准差
2. 7 光谱特性
表 7是不同条件下吕宋荚艹迷花色素苷的吸收峰 , 从表中可以看出吕宋荚艹迷果花色素苷在紫外区有
两个强烈的吸收峰 , 即在 250 nm以下和在 280 nm左右 ; 在可见光区 540 nm左右范围内有一个大的
吸收 ,且甲醇液中的可见光区吸收峰比乙醇液中的向紫外位移 10 nm ,与有关文献和图谱比较 [9 ] ,这些
特征吸收谱与芍药色素苷类文献值较为相近 ; 此外 , 在 310～ 335 nm之间均有弱的吸收峰 , 表明该花
色素苷与糖的联结中有肉桂酸型式 (肉桂酸、 阿魏酸、 香豆酸等 ) 结构 , 是否一致 , 有待于从苷中分
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1: HCl-M eO H; 2: HCl-M eO H-AlCl3
图 1 花色素苷 HCl-甲醇液加入
AlCl3前后的吸收光谱
得芍药色素、 葡萄糖及香豆酸后方可确定 .
表 7 不同条件下吕宋荚艹迷花色素苷的吸收峰
溶剂 吸收峰 λmax /nm
磷酸盐缓冲液 p H3. 0 248 282 319 515
0. 1% HCl-EtO H 242 283 328 538
0. 1% HCl-甲醇 240 281 320 528
花色素苷元的吸收光谱 (图 1)表明 , 吕宋荚艹迷果花色素
苷元在 0. 1% HCl-甲醇液中有 2个吸收峰 ,分别为 277 nm和
530 nm, 若在苷元的酸性甲醇液中加入 3滴 5%的 AlCl3甲醇
液后 , 再扫描 ,发现其谱图的最大吸收峰并没有发生位移 , 即
Δλmax= 0 nm , 但峰值略有增强 , 这一光谱特性与芍药色素
( Peonidin) 相一致 [9 ] .
红外光谱 (图 2- A) 表明 , 吕宋荚艹迷果花色素苷有几种基团的特定吸收 , 3377 cm- 1强吸收峰是
- OH引起的 ; 2933、 1730、 1643、 1547、 1497、 1403 cm- 1是花色素苷元引起的 ; 2933、 1403、 1047、
图 2 吕宋荚艹迷花色素苷及其苷元的红外光谱图 ( A- 苷 ; B-苷元 )
1076、 915、 813、 777
cm- 1显示葡萄糖结
构的吸收峰 [9 ] .
分析谱图 2- B,
可知苷元有几种基
团的特定吸收 . 3414
cm- 1 ,— OH; 2926
cm
- 1 ,— O CH3 ; 1703
cm
- 1
, C = O; 1518
cm
- 1 ,苯环和杂环中
C— C; 1638 cm- 1杂环中 C= O; 1181 cm- 1和 1046 cm- 1 ,— OCH3— OH; 878 cm- 1 , B环中 C— H键 2′, 5′
和 6′吸收峰 .对照 Sadlter光谱与芍药色素的吸收峰相近 .
根据花色素苷及其苷元的 PC鉴定比较、 紫外可见光
谱特征及其与 AlCl3反应后的变化 , 特别是对其红外光谱
图的分析 ,与标准 Sadlter对照 ,推测吕宋荚艹迷果花色素苷
元可能是目前发现的 7种常见花色素中的一种 , 即芍药色
素 ,其结构见图 3,且芍药色素与糖结合成苷有肉桂酸式结
构 (见图 4) , 是否一致 , 需用标样加以对照 , 或同其他方
法如 NMR、 GC— MS、 HPLC等进行更深入的研究以得到
确切的化学结构 .
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(责任编辑: 余 望 )
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