全 文 ：第 27卷第 1期
2007年 2月
林　产　化　学　与　工　业
Chem istry and Indus try of Fo res t Products
Vo.l 27 No. 1
Feb. 2007
冬青卫矛种子色素的提取及性质研究
　　收稿日期:2005 - 03 - 21
　　基金项目:江苏省低维材料化学重点建设实验室资助项目(JSKC06027)
　　作者简介:吕金顺(1958 -) ,男 ,甘肃甘谷人 ,教授 ,主要从事天然有机与农副产品开发;E-m ail:Lvjinshun2000@ yahoo. com. cn。
LÜ Jin-shun　　
吕金顺
(淮阴师范学院江苏省低维材料化学重点建设实验室 , 江苏 淮安 223300)
摘　要:　研究了冬青卫矛种子色素的提取条件和理化性质。结果表明 , 丙酮是冬青卫矛种子色素
较好的浸提剂;其最佳提取条件为:料液比 1∶10(g∶m L),浸提温度 35℃, 浸提时间 40 m in, 提取率
为 6. 8%。对色素理化性质研究表明:该色素是脂溶性的 ,对热 、添加物 、金属离子 、还原剂稳定 ,对
酸碱均有较好的稳定性 ,但耐阳光性 、耐氧化性较差;它为类胡萝卜素的天然色素 。
关键词:　冬青卫矛种子;类胡萝卜素;色素
中图分类号:TQ 91;TS 202. 3　　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:0253 - 2417(2007)01 -0097 - 04
S tudy on Extraction and Properties of P igm ent from Seeds
ofEuonymus japonicus Thunb.
LÜJin-shun
(Depa rtm en t o f Chem istry, H ua iy in Teache rs Co lleg e, Jiangsu Key Laboratory fo r
Chem istry o f Low-dim ensionalM a te ria ls, H uaian 223300, China)
Abstrac t:Physicochem ica l prope rties and extraction conditions of the pigm en t o f seeds o fEuonym is japonicus Thunb. w ere inves-
tiga ted. Resu lts showed that good y ie ld of pigm ent cou ld ob tained by ace tone extrac tion, w ith fre sh m ateria l∶so lvent=1∶10
(g∶mL) a t 35℃ fo r 40 m in. The p igment is stab le against heat, ac id-a lkali and reduc ing agen.t Unde r sun ligh t, deg rada tion o f
the pigment could be acce le ra ted. M e ta llic ions, comm on salt and sucrose had no effect on the tone o f pigmen.t This k ind o f
pigment posse sses poor an ti-oxidation ab ility. It is c lassified to be ca ro tenoids.
K ey words:seeds o fEuonym is japonicus Thunb. ;caro tenoids;p igm en.t
食品色素是食品添加剂的重要组成成分 ,随着医学 、毒理学和生物学研究的不断深入 ,人们越来越
倾向于应用安全性高的天然色素 ,目前国内外都在大力开发天然色素。冬青卫矛 (Euonymus japon icus
Thunb. ),又名大叶黄杨 ,四季青 ,常绿乔木。其皮可入药 ,具有利尿 、强壮之效 [ 1] ,其种子呈棕色 ,有橙
红色假种皮 ,红色光亮 ,分核 4 ～ 5月 ,花期 6 ～ 7月 ,果熟期 9 ～ 10月 ,是良好的绿化树种 ,全国各地普遍
栽培 ,供观赏和作绿化带 [ 2] 。较大树种皆有繁密的果实 ,因而这一原料极其丰富 ,但这一种子的化学成
分及色素尚未开发研究。作者主要针对冬青卫矛种子的橙红色色素进行提取 ,且对其色素的结构类型
和稳定性进行了研究 。结果表明 ,冬青卫矛种子色素是一种具有共轭多烯结构单元的类胡萝卜素天然
植物色素。这类色素除具有 β-胡萝卜素(亦即维生素 A原)的活性外 ,最近的研究表明 ,它们可能还具
有防治多种疾病如心血管疾病 、癌症 、白内障的作用以及其他生物功能 [ 3-6]等。因而它是目前研究和有
开发价值的食用色素 。这一研究为寻找新的类胡萝卜素色素 ,进一步开发利用冬青卫矛种子自然资源
奠定了基础 。
1　实验
1. 1　材料 、试剂和仪器
材料:冬青卫矛种子采自甘肃天水 ,由天水师院生物系植物学教授毛学文鉴定 。仪器:7230G分光
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光度计 (上海精密科学仪器 ),紫外分析仪 (254 nm), PHS-3C型酸度计 ,蒸馏装置 。试剂:无水乙醇 、石
油醚 、丙酮 、乙酸乙酯 、乙醚 、N aOH、盐酸 、各种阳离子试剂 、蔗糖 ,均为分析纯 。
1. 2　冬青卫矛种子色素提取剂的选择
图 1　不同溶剂提取冬青卫矛种子色素的吸收光
谱曲线
F ig. 1　Abso rption spectra of pigm en ts from the fruit
of E. japonicus ex trac ted w ith differen t sol-
vents
取丙酮 、石油醚 、乙酸乙酯 、乙醇 、NaOH(10%、5%)
各 5mL,分别加入 200mg冬青卫矛种子 ,在室温(18℃)下
浸泡 15m in,稀释相同倍数后 ,取其清液 ,用分光光度计分
别测其吸光度(λ310 ～ 530 nm ),见图 1。由图 1可见 ,以
不同浓度的 N aOH溶液作为提取剂时 ,提取出的色素在接
近可见光区的 390 cm -1左右有一最大吸收峰 ,其提取液为
深棕色;乙醇 、石油醚 、乙酸乙酯 、丙酮等溶剂的浸提液在
可见光区 454 cm -1波数处有最大吸收波长 ,溶液均呈橙红
色 。从 454 cm -1处的吸光度上可看出丙酮是这一色素的
最佳提取剂 。故本实验采用丙酮作为提取剂。
1. 3　用丙酮作提取剂时的最佳试验方案
　　料液比 (A)、提取温度 (B)、提取时间 (C)为本试验的
3个主要影响因素。利用正交试验法对 3个因素进行最佳
组合试验 ,其正交方案见表 1。从表 1结果看出:C对色素
提取的影响最大 ,其次是 B ,最后是 A。即 3个因素的影响
顺序为 C >B >A。用丙酮浸提冬青卫矛种子色素的最佳
条件是:每次浸提 40m in ,温度为 35℃,料液比 1∶10,共浸提 2次。
表 1　正交试验方案及结果
Tab le 1　Orthogona l experim en t design and results
试验号
No.
A
料液比(g∶mL)
m aterial ∶liqu id
B
温度 /℃
temp.
C
时间 /m in
tim e
吸光度(λ=315 nm)
absorbance
1 1∶3 18 20 1. 480
2 1∶3 25 40 1. 638
3 1∶3 35 60 1. 553
4 1∶5 18 40 1. 420
5 1∶5 25 60 1. 602
6 1∶5 35 20 1. 312
7 1∶10 18 60 1. 347
8 1∶10 25 20 1. 328
9 1∶10 35 40 1. 721
k1 4. 671　 4. 247 4. 120
k2 4. 334　 4. 568 4. 779
k3 4. 396　 4. 586 4. 502
R 0. 337　 0. 339 0. 659
采摘成熟冬青卫矛种子 ,去掉其外壳 ,
粉碎 ,用丙酮做溶剂 ,按以上选择的最佳条
件进行搅拌 ,过滤 ,滤渣再提取一次 ,合并
两次提取液 ,得橙红色澄清液体 。蒸馏浓
缩 ,当浓缩至一定体积时 ,得橙红色黏稠状
产品 ,提取率为 6. 8%,放入干燥器内黑暗
处保存 。
2　结果与讨论 [ 7-13]
2. 1　冬青卫矛种子色素的溶解性实验
取少量精制所得黏稠状产品 ,分别用
水 、N aOH、乙醇 、丙酮 、石油醚 、乙醚 、乙酸
乙酯作溶解实验 。实验结果表明 ,色素在
水和 N aOH水溶液中不溶 ,在其余溶剂和
丙酮的水溶液(体积比为 3 ∶1,下同)中可
溶 ,说明色素为脂溶性物质 。
2. 2　pH值对色素的影响
用丙酮的水溶液作溶剂配制同一浓度的溶液 14份 ,用 0. 1mol /L的盐酸和 10%的 N aOH调节 pH
值 ,观察颜色变化 。其结果为:在 pH值 <2时呈灰黄 , pH值介于 5 ～ 12之间时呈亮黄 , pH值 >13时桔
黄 。以上说明在很低和很高的 pH值下 ,颜色有一定的变化 ,在中等酸度的 pH值 (5 ～ 12)范围内 ,颜色
没有明显的变化 。说明该色素对强酸性和强碱性较敏感 ,对中性和微酸 、微碱性条件有较好的稳定性 。
2. 3　吸光度与波长的关系
将提取的色素分别用丙酮和石油醚配成一定浓度的溶液 ,用 7230G型紫外分光光度计测定其吸光
第 1期 吕金顺:冬青卫矛种子色素的提取及性质研究 99　
图 2　色素溶液在不同波长下的吸收光谱曲线
F ig. 2　Absorption spec tra o f the pigments from
E. japon icus unde r differen tw ave leng th
度 (310 ～ 530 nm),结果见图 2。由图 2看出 ,冬青卫矛种子色
素丙酮和石油醚溶液最大吸收波长 λ=315和 454 nm ,可以看
出石油醚作溶剂与丙酮作溶剂最大吸收波长相似;另外该色素
溶液与硫酸反应呈蓝绿色 ,与浓盐酸反应不变色 ,以上实验事
实说明该物质中有共轭多烯单位 [ 14] ,由此初步推断该色素属
于高度共轭的色烯类的类胡萝卜素 [ 14-15] 。
2. 4　色素的稳定性
2. 4. 1　可见光对色素的影响　配制一定浓度的色素溶液 2份 ,
分别放置在室内自然光和日光下照射 ,每隔 1 h,分别在 315和
454 nm下测其吸光度 ,结果见表 2。由表 2看出 ,室内自然光对
色素影响较小 ,放置 5 h后 ,色素保存率有 83. 6%,外观橙黄色
明显 。10 d后 ,目测溶液颜色仍无明显改变。但在日光照射下 ,
色素的变化比较大 ,目视溶液颜色变浅 , 5 h后 ,保存率为 60. 7%,吸收峰降低。
表 2　自然光与日光对色素吸光度的影响
Tab le 2　E ffects of indoo r day light and sunlight on pigm ent
时间 /h
tim e
自然光 natu ral light
吸光度 ab sorban ce
λ315 λ454
保存率 /%
preservation rate
日光 sun light
吸光度 ab sorbance
λ315 λ454
保存率 /%
preservation rate
0 1. 921 0. 520 100. 0 1. 921 0. 521 100. 0
1 1. 902 0. 517 99. 0 1. 770 0. 483 92. 1
2 1. 886 0. 511 98. 2 1. 632 0. 442 85. 0
3 1. 802 0. 490 93. 8 1. 523 0. 414 79. 3
4 1. 724 0. 467 89. 7 1. 369 0. 373 71. 3
5 1. 607 0. 436 83. 6 1. 167 0. 317 60. 7
2. 4. 2　紫外光对色素的影响　配制上述相同的色素溶液 ,用紫外灯 (254 nm)照射 。实验现象表明色
素溶液在紫外光照射 5 h后 ,色素外观 、色素溶液的吸光度 、最大吸收波长随着紫外光照射时间的增长 ,
均未发生明显变化 ,说明该色素有良好的耐紫外光性。
2. 4. 3　耐热性　取冬青卫矛种子色素溶液 ,在 20、 30、 40和 50℃下恒温 30m in,冷却后分别在 315 nm
测定吸光度 ,结果分别为 1. 92、 1. 91、 1. 90和 1. 88。以上可以看出 ,该色素溶液在 50℃以下比较稳
定 。
2. 4. 4　金属离子的影响　配制一定浓度的色素溶液 4mL,分别加入 0. 5mL的金属阳离子 (0. 1 g /L),观
察其稳定性 ,并在 315和 454 nm处测其吸光度 ,结果见表 3。由表 3可知 ,各种离子的加入 ,对色素的吸光
度影响较小 ,而且目视溶液颜色无明显变化 ,说明该色素在上述各种金属离子中具有较好的稳定性。
表 3　金属离子对色素稳定性的影响
Table 3　E ffec ts o fm e ta llic ions on pigm ent stab ility
金属离子
m etallic ion s
吸光度 ab sorban ce
λ315 λ454
对照 con trol 1. 921 0. 519
K + 1. 907 0. 517
Ca2+ 1. 932 0. 520
Cd2+ 1. 927 0. 524
C r3+ 1. 905 0. 520
Pb2+ 1. 933 0. 521
Cu2+ 1. 937 0. 523
H g2+ 1. 912 0. 518
表 4　添加物对色素稳定性的影响
Tab le 4　E ffec ts of additive s on pigm ent stab ility
添加物
add itives
添加量 /mL
dosage
吸光度 ab sorban ce
λ315 λ454
食盐
salt
0　 1. 925 0. 522
0. 1 1. 926 0. 521
0. 2 1. 929 0. 523
0. 3 1. 940 0. 523
0. 4 1. 941 0. 524
蔗糖
su crose
0　 1. 925 0. 521
0. 1 1. 920 0. 520
0. 2 1. 917 0. 520
0. 3 1. 915 0. 521
0. 4 1. 916 0. 521
100　 林　产　化　学　与　工　业 第 27卷
图 3　H2O 2、 Na2SO3 对色素稳定性
的影响
F ig. 3　 Effects of H2O2 and Na2SO3 on
pigment stability
2. 4. 5　添加物的影响　配制 10%的蔗糖和氯化钠溶液 ,以不同体
积将其加入一定浓度的色素液中测其吸光度 ,以不加添加物的为对照
样 ,比较其在 315和 454 nm处的吸光度 ,结果见表 4。由表 4看出 ,蔗
糖 、食盐等对色素的色泽无不良影响 ,而且食盐对色素有微弱的增色
作用。
2. 4. 6　氧化剂和还原剂的影响 　取不同体积的 H 2O 2 (10%)、
N a2SO 3(1mo l /L),加入冬青卫矛种子色素溶液中静置后在 454 nm处
测吸光度 ,结果见图 3。从图 3可知 ,还原剂 Na2SO3对色素几乎无影
响 ,氧化剂 H2O2有较显著的影响 。这是由于 H2O2把色素溶液中的
双键氧化所致。说明色素的耐还原能力比耐氧化能力强 。
3　结 论
3. 1　丙酮是冬青卫矛种子色素的最佳提取剂。正交试验表明 ,影响
色素提取率的主次因素依次为:提取时间 >加热温度 >料液比。提取的最佳条件为:料液比 1∶10
(g∶mL),温度 35℃, 提取时间 40m in。
3. 2　该色素外观呈橙红色 ,最大吸光度为 315和 454 nm ,脂溶性的 。对热 、添加物 、金属离子 、还原剂
和酸碱具有较好的稳定性 ,但耐阳光性 、耐氧化性差 。根据光谱和理化性质分析该色素结构为色烯类的
类胡萝卜素 ,是高度共轭的多烯化合物。
3. 3　从研究结果来看 ,冬青卫矛种子色素具有在 50℃以下稳定 ,对中性和微酸 、微碱性条件有较好的
稳定性 ,提取原料来源丰富 、提取工艺简单的特点 ,因而具有开发价值。
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