全 文 ：Science and Technology of Food Industry 食品添加剂
2013年第20期
红花羊蹄甲花色素的提取及其
稳定性研究
李 容1，蒋林斌2，覃 涛1，梁榕珊1
（1.右江民族医学院药学系，广西百色 533000；
2.广西大学化学化工学院，广西南宁 530004）
摘 要：研究了超声波辅助提取羊蹄甲花红色素的最佳工艺条件，实验结果表明，最佳的提取条件为，液料比1∶80，超
声功率120W，盐酸浓度0.3mol/L，提取时间40min。色素的稳定性研究表明：色素在酸性、低温条件下稳定，耐光性好，
K+、Na+、Ca2+、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、苯甲酸钠存在利于色素稳定，Zn2+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、H2O2、Na2SO3影响色素稳定性。
关键词：红花羊蹄甲，色素，提取，稳定性
Study on extraction and stability of the pigment from
Bauhinia blakeana Dunn flower
LI Rong1，JIANG Lin-bin2，QIN Tao1，LIANG Rong-shan1
（1.Department of Pharmacy，YouJiang Medical College for Nationality，Baise 533000，China；
2.School of Chemistry & Chemical Engineering，GuangXi University，Nanning 530004，China）
Abstract：The optimal condition for extracting pigment from Bauhinia blakeana Dunn flower was studied through
ultrasonic-assisted extraction technology in this paper. Results showed that the optimal processing parameters
of ultrasonic-assisted extraction were as follows ：solid-liquid ratio 1 ∶80 （g/mL ） ，ultrasonic power 120W ，
hydrochloric acid concentration 0.3mol/L，extraction time 40min. The study on the stability of pigment showed
that the pigment was stable under these conditions of acidity and low temperature，and the pigment had a
good light fastness. The K+，Na+，Ca2+，glucose，fructose，citric acid，and sodium benzoate could contribute to
the stability of the pigment while the Zn2+，Cu2+，Mg2+，Al3+，Fe3+，H2O2，Na2SO3 had negative effect on the
pigment stability.
Key words：Bauhinia blakeana Dunn；pigment；extraction；stability
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2013）20-0326-05
收稿日期：2013－05－09
作者简介：李容（1981-），女，硕士研究生，讲师，研究方向：天然产物
有效成分提取分离及活性研究。
基金项目：广西教育厅基金（201106LX433）。
色素分为天然色素和人工合成色素。天然色素
相对合成色素具有以下优点：安全性高、无毒副作
用、色调和气味自然，有人体必需的营养成分，具有
生理和保健功能[1]。因此，天然色素越来越受到人们
的重视，开发和利用天然色素已成为趋势。
豆科（Leguminosae）羊蹄甲属（Bauhinia）植物在
全世界约有600种，我国约有40种，主要分布在南
方[2]。红花羊蹄甲（Bauhinia blakeana Dunn.）又名洋紫
荆、艳紫荆，为羊蹄甲属中比较常见的品种，常用作
观赏花木。红花羊蹄甲花期长、花量大、花色艳、花味
香，但长期以来仅供观赏后任其自生自灭，未加利
用，非常可惜。红花羊蹄甲花中含有丰富的天然红色
素，该色素水溶性好，色值高，具有较大的研究和开
发价值[3]。目前，从红花羊蹄甲花中提取色素的研究
非常少，其色素稳定性方面的研究并未见报道。本文
研究了红花羊蹄甲花色素的提取工艺和稳定性，旨
在为该花卉资源的可持续利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
红花羊蹄甲花瓣 采自百色市右江区街道两
旁，将花瓣阴干，粉碎后置干燥避光处备用；盐酸、乙
醇、丙酮、乙酸乙酯、氢氧化钠、氯化钾、氯化钠、氯化
镁、硫酸锌、硫酸铜、氯化钙、绿化铝、氯化铁、亚硫酸
钠、过氧化氢、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、苯甲酸钠 均
为国产分析纯。
TU-1800型紫外可见分光光度计 北京普析通
用仪器有限公司；pHS-3C型pH计 上海雷磁仪器
厂；FD-1A-50型真空冷冻干燥机 上海比朗仪器有
限公司；3-18K型离心机 SIGMA公司；RE-52AA型
旋转蒸发仪 上海安亭实验仪器有限公司；KQ500DB
型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；
FA1104型电子分析天平 上海天平仪器厂；FZ102型
植物粉碎机 上海锐丰仪器仪表有限公司；HHS-
326
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.20.033
食品添加剂
2013年第20期
Vol . 34 , No . 20 , 2013
21-4型电热式恒温水浴锅 江苏金坛宏凯仪器厂；
SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸
有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 工艺流程 鲜羊蹄甲花→自然风干→粉碎→加入
溶剂超声波提取→抽滤→离心（取少量测吸光度）→减压浓
缩→低温真空干燥→色素固体。
1.2.2 提取溶剂的选择 称取7份2g羊蹄甲花，各加
入95%乙醇溶液、75%乙醇溶液、0.2mol/L盐酸溶
液、酸性乙醇溶液（乙醇体积分数为75%，pH=1）、丙
酮、乙酸乙酯、蒸馏水各100mL作提取剂。室温浸提
5h，抽滤得色素原液，观察色素溶液颜色，以溶剂为
空白，测色素液在可见光区的最大吸收波长及吸光
度值。
1.2.3 最大吸收波长的确定 取5份羊蹄甲花1g，各
加入不同浓度的盐酸100mL作提取剂，室温浸提2h，
抽滤得色素原液，以溶剂为空白，在400~700nm范围
内扫描吸收光谱。
1.2.4 单因素实验 考察盐酸浓度、固液比、超声功
率、超声时间对提取效果的影响。色素的提取效果用
最大吸收波长处的吸光度值来表示[4]。称取5份1g羊
蹄甲花，各加入不同浓度的盐酸50mL，在超声波功
率90W下提取20min，抽滤，取滤液5mL（1∶10滤液）定
容至50mL，测吸光度；称取5份1g羊蹄甲花，各加入浓
度为0.3mol/L的盐酸35、50、65、80、95mL，在超声功
率90W的条件下提取20min，抽滤，定容，测吸光度；
称取5份1g羊蹄甲花，各加入浓度为0.3mol/L的盐酸
65mL，改变超声功率，提取20min，抽滤，定容，测吸光
度；称取5份1g羊蹄甲花，加入浓度为0.3mol/L的盐酸
65mL，在超声功率为90W的条件下提取不同时间，抽
滤，定容，测吸光度。
1.2.5 正交实验 根据单因素实验结果，设置因素
水平范围，进行L9（34）正交实验，确定最佳提取工艺
条件，因素水平设置见表1。
1.2.6 色素的稳定性研究 配制一定浓度的色素溶
液，在不同的条件下测定其吸光度值的变化，考察pH、
温度、光照、金属离子、氧化剂和还原剂、食品添加剂
等对色素稳定性的影响[5]。
2 结果与分析
2.1 最佳提取溶剂的确定
羊蹄甲花粉末经不同溶剂浸提后结果见表2，由
表2可知红花羊蹄甲红色素在极性较大的溶剂中溶
解性较好，在极性较小的乙酸乙酯中几乎不溶，说明
羊蹄甲花红色素为水溶性色素。从色素液颜色及吸
光度值分析，盐酸液和酸性乙醇液都是较好的提取
溶剂，综合考虑溶剂残留及生产成本等问题，故选择
盐酸作为红花羊蹄甲红色素的提取剂。
2.2 红花羊蹄甲色素的最大吸收波长
羊蹄甲花色素的最大吸收波长受pH影响较大，
考察pH对最大吸收波长的影响，实验结果如图1所
示。由图1可知，pH＜4.5时色素的最大吸收波长在
（520±1）nm内，且吸光强度较大；当pH为6时最大吸
收波长明显红移，吸光强度减小，这表明色素结构随
pH减小而改变。由于本实验在测吸光度时均在＜6的
条件下进行，故选定520nm作为测定波长。
2.3 超声波辅助提取洋紫荆色素的单因素实验
2.3.1 盐酸浓度对色素提取效果的影响 从图2可知，
溶剂 95%乙醇 75%乙醇 0.2mol/L盐酸 酸性乙醇 丙酮 乙酸乙酯 蒸馏水
颜色 浅紫红 紫红 深紫红 深紫红 紫红 无色 浅粉红
λmax（nm） 535 532 520 522 540 -- 529
A 0.517 0.801 1.268 1.171 0.783 -- 0.429
表2 提取溶剂的选择
Table 2 Effect of different solvents on pigment extraction
水平
因素
A 固液比
（g∶mL）
B 超声波功率
（W）
C 盐酸浓度
（mol/L）
D 浸提时间
（min）
1 1∶50 90 0.2 20
2 1∶65 120 0.3 30
3 1∶80 150 0.4 40
表1 因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment
图1 羊蹄甲花红色素吸收光谱
Fig.1 Absorption spectrum of pigment from Bauhinia blakeana
Dunn flower
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
400 450 500 550 600 650 700
吸
光
度
波长（nm）
pH=3
pH=1.5
pH=4.5
pH=6
图2 盐酸浓度对提取效果的影响
Fig.2 Effect of hydrochloric acid concentration on extraction
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
吸
光
度
浓度（mol·L-1）
327
Science and Technology of Food Industry 食品添加剂
2013年第20期
pH 2 4 6 8 10 12
颜色 紫红 紫红 浅紫红 红棕 黄绿 墨绿
表4 pH对色素颜色的影响
Table 4 Effect of different pH conditions on the stability
of the pigment
图5 超声时间对色素提取效果的影响
Fig.5 Effect of extraction time on extraction
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
10 20 30 40 50
吸
光
度
（
A 5
20）
时间（min）
吸光度随盐酸浓度先增大而后缓慢减小，浓度0.3mol/L
时达最大，其可能的原因是，大部分花中的色素都是
花色苷类，pH对花色苷类物质结构影响很大，花色苷
在酸性条件下较稳定，但也可能导致花色苷降解 [6]，
因此选择提取溶剂的最佳浓度为0.3mol/L。
2.3.2 固液比对色素提取效果的影响 从图3可知，
在固液比大于1∶65时，随着固液比的减小，色素的吸
光度值增大，但小于1∶65后吸光度增加缓慢。这表明
红色素在料液比1∶65的条件下已基本溶出。固液比
太大，羊蹄甲花粉末与提取溶剂不能充分接触，使色
素不能全部溶出；固液比太小浪费溶剂，给后期浓缩
也带来一定困难[7]，因此，选择1∶65作为最佳条件。
2.3.3 超声波功率对色素提取效果的影响 从图4
可知，吸光度先随超声功率的增加而增大，超过120W
后又降低。超声功率增大，加大了破壁程度，有利于
色素溶出，但超声功率达到一定值后吸光度值开始
下降，这可能是因为超声波具有较强的机械切力作
用，作用强度过大可能改变色素的结构[8]。综合考虑
选择90W作为最佳提取功率。
2.3.4 超声波时间对色素提取效果的影响 由图5
可知，吸光度随提取时间的增加而增大，到30min达
最大值，而后又呈下降趋势。超声作用时间长热效应
使局部温度过高，可能会使色素不稳定，大部分色素
中含有酚羟基，易被氧化而脱色[9]。因此，较合适的超
声时间为30min。
2.4 正交实验
以盐酸为提取溶剂，采用超声波辅助提取羊蹄
甲花红色素，影响红色素提取的主要因素是超声波
功率、固液比、提取溶剂浓度、浸提时间，几种因素相
互影响，因此进行L9（34）正交实验。根据单因素实验
结果，设置因素水平范围，确定最佳提取工艺条件，
正交实验结果见表3。
从表3分析可知，各因素对红色素提取的影响因
素顺序为B＞C＞D＞A，即超声功率＞盐酸浓度＞提取时
间＞液料比；最优水平是A3B2C2D3，即超声波提取红花
羊蹄甲花色素的最佳工艺为：液料比1∶80，超声功率
120W，盐酸浓度0.3mol/L，提取时间40min。在最优水
平的条件下进行了3次验证性实验，测得色素液的吸
光度值分别为1.415、1.403、1.420，平均值为1.407，高
于正交表中的实验号2的实验结果；RSD为0.80%，说
明最佳工艺条件具有良好的重现性。
2.5 色素稳定性研究
2.5.1 pH对色素稳定性的影响 用HCl和NaOH溶液
调节色素溶液的pH，观察色素颜色变化，实验结果见
图3 固液比对色素提取效果的影响
Fig.3 Effect of solid to liquid ratio on extraction
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
1∶35 1∶50 1∶65 1∶80 1∶95
吸
光
度
（
A 5
20）
固液比
图4 超声功率对色素提取效果的影响
Fig.4 Effect of ultrasonic power on extraction
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
60 80 100 120 140 160 180
吸
光
度
（
A 5
20）
功率（W）
实验号 A B C D 吸光度A
1 1 1 1 1 0.788
2 1 2 2 2 1.302
3 1 3 3 3 0.986
4 2 1 2 3 1.118
5 2 2 3 1 1.079
6 2 3 1 2 0.953
7 3 1 3 2 0.808
8 3 2 1 3 1.277
9 3 3 2 1 1.193
K1 3.076 2.714 3.018 3.060
K2 3.150 3.658 3.613 3.063
K3 3.278 3.132 2.873 3.381
R 0.202 0.944 0.740 0.321
表3 正交实验结果
Table 3 Result of orthogonal experiment
328
食品添加剂
2013年第20期
Vol . 34 , No . 20 , 2013
时间（h） 空白 葡萄糖 蔗糖 柠檬酸 苯甲酸钠
1 0.830 0.855 0.831 0.833 0.825
24 0.819 0.847 0.828 0.825 0.810
表7 食品添加剂对色素稳定性的影响
Table 7 Effect of food additives on the stability of the pigment
表6 氧化还原剂对色素稳定性的影响
Table 6 Effect of oxidant/reductant on the stability of the pigment
时间（min） 空白 0.5% Na2SO3 1% Na2SO3 1% H2O2 3% H2O2
15 0.836 0.408 0.190 0.325 0.187
30 0.830 0.217 0.131 0.289 0.120
时间（h） 空白 K+ Na+ Ca2+ Zn2+ Cu2+ Mg2+ A13+ Fe3+
1 0.824 0.825 0.830 0.841 0.739 0.675 0.556 0.633 0.377
24 0.817 0.831 0.824 0.837 0.710 0.628 0.492 0.459 0.243
表5 金属离子对色素稳定性的影响
Table 5 Effect of metal ions on the stability of the pigment
表4。从表4可看出，羊蹄甲花红色素在酸性条件下色
素颜色变化不大，较稳定。在碱性条件下色素溶液颜
色已经发生改变，因此在提取和应用中宜采用酸性
条件。pH对天然色素的影响主要是使天然色素的结
构或组成发生变化，从而使其颜色发生变化[10]。
2.5.2 温度对色素稳定性的影响 取多份色素溶液，
分别置于20、40、60、80、100℃的温度下加热4h，在最
大吸收波长下测定吸光度值所示，实验结果见图6。
从图6可知，羊蹄甲花色素在温度为20℃和40℃条件
下，吸光度随加时间的延长基本没有变化，在60、80、
100℃吸光度随时间的延长呈下降趋势，但在60℃条
件下下降幅度不大，由此可见当温度超过80℃后温
度对色素影响较大。这可能是该色素在加热过程中
发生氧化反应，导致的共价键断裂以及在此基础上
的进一步反应引起的[11]。因此在制备和存储羊蹄甲
花色素时应尽量在低温条件下进行。
2.5.3 光照对色素稳定性的影响 将相同浓度的色
素溶液分别置于室外自然光、室内自然光、避光的环
境下放置7h，测定吸光度值，实验结果见图7。从图7
可知，羊蹄甲花色素在室内自然光、避光的条件下，
吸光度值几乎没有变化，在室外自然光下随时间的
延长吸光度有所下降，但7h下降的幅度不超过5%，
说明羊蹄甲花色素有较好的光稳定性。
2.5.4 金属离子对色素稳定性的影响 配制含有K+、
Na+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe3+浓度为100mg/L的
色素溶液及空白色素溶液，避光放置，分别在1、24h
测定溶液吸光度，观察溶液的颜色，实验结果见表5。
从表5可知，加入K+、Na+、Ca2+离子使色素吸光度值略
有增大，对羊蹄甲花色素有一定的增色、护色作用[12]。
加入Zn2+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe3+使色素吸光度值减小，
甚至观察到加入Fe3+离子的色素液变为棕色，表明这
些离子对色素的稳定性影响较大，其原因可能是离
子会与色素反应，使色素退色或生成其他颜色的物
质[13]。因此在制备和存储羊蹄甲花色素时应尽量避
免与Zn2+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe3+接触。
2.5.5 氧化剂、还原剂对色素稳定性的影响 配制
含亚硫酸钠、双氧水不同浓度的色素溶液及空白色
素溶液，测定溶液吸光度，观察溶液的颜色，实验结
果见表6。从表6可知，加入氧化剂和还原剂后，色素
的吸光度值在较短的时间内下降很大，颜色也消退，
氧化剂和还原剂浓度越大影响越明显。因此，氧化剂
和还原剂对色素的稳定性影响很大，在使用过程应
避免加入氧化剂和还原剂。
2.5.6 食品添加剂对色素稳定性的影响 配制含
5%葡萄糖、5%蔗糖、1%柠檬酸、1%苯甲酸钠的色素
溶液及空白色素溶液，避光放置5h，测吸光度值的变
化，实验结果见表7。从表7可知，加入葡萄糖、蔗糖、
柠檬酸后吸光度值相比对照组有所提高，能增加色
图6 不同温度对色素稳定性的影响
Fig.6 Effect of different temperatures on the stability of
the pigment
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0 1 2 3 4
吸
光
度
（
A 5
20）
时间（h）
20℃
40℃
60℃
80℃
100℃
图7 光照对色素稳定性的影响
Fig.7 Effect of different lights conditions on the stability of
the pigment
0.84
0.82
0.80
0.78
0.76
0.74
0 1 2 3 4 5 6 7 8
吸
光
度
（
A 5
20）
时间（h）
室外自然光
室内自然光
避光
（下转第376页）
329
Science and Technology of Food Industry 专 题 综 述
2013年第20期
素的稳定性；加入苯甲酸钠后吸光度值比对照组略
有降低，但降低幅度不是很大，添加适量的苯甲酸钠
基本不影响色素的稳定性。
3 结论
红花羊蹄甲花期较长、花量大、色值高，资源极
其丰富，是一种很有开发前景的食用色素品种。采用
超声波辅助提取花色素，最佳的工艺条件为：液料比
1 ∶80，超声功率120W，盐酸浓度0.3mol/L，提取时间
40min。超声波法具有工艺简单，对环境污染低，成本
低等优点。但本实验的工艺条件主要适用于实验室，
中试和大规模生产工艺条件还有待于进一步研究。
提取得到的红花羊蹄甲花色素外观呈紫红色，
水溶性良好。通过羊蹄甲花色素的稳定性实验可知，
色素在酸性、低温、光照条件下稳定，K+、Na+、Ca2+、葡
萄糖、蔗糖、柠檬酸、苯甲酸钠存在利于色素稳定；但
Zn2+、Cu2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、H2O2、Na2SO3影响色素稳定
性。色素的不稳定是许多天然色素普遍存在的问题，
如何提高天然色素的稳定性是研究者以后应努力的
方向，除此之外还应在色素的化学成分、生理活性、
毒理学等方面进行全面的研究。
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