全 文 ：90
朱砂七色素提取及其稳定性研究
吴艳芳，王新胜2，3，陈蓉3，邵莹3
(1． 新乡医学院药学院，新乡 453003;2． 河南科技大学化工与制药学院，
洛阳 471003;3． 南京中医药大学药学院，南京 210046)
摘 要:本文以中药朱砂七为原料，通过提取溶剂的选择和料液比、提取温度和提取时间的单因素分析，
选取不同因素水平进行正交实验，以紫外 －可见分光光度计法测定吸光度，以吸光度值为考察指标进行分析。
同时研究了光照、温度、pH、氧化剂和还原剂、食品添加剂和金属离子对朱砂七色素的稳定性影响。结果表
明:朱砂七色素最佳提取工艺为:70%乙醇为浸提溶剂，料液比 1 ∶ 6，50℃时浸提 90min;朱砂七色素光稳
定性、热稳定性和耐氧化性较好，低浓度的还原剂溶液中色素的耐还原性较好，在弱酸至中强度碱 (6 ＜ pH
＜ 10)条件下稳定，对葡萄糖和柠檬酸等食品添加剂稳定，碳酸氢钠有不良影响，金属离子 Na +、Zn2 +、
Mg2 +、K +对色素几乎没有影响，Ca2 +、Fe3 +、Cu2 +对色素有较大影响。
关键词:朱砂七;色素;提取;稳定性
中图分类号:TS202. 3 文献标识码:A 文章编号:1006 － 2513(2011)04 － 0090 － 07
Study on the extraction and stability of
pigment of polygonum cillinerve
WU Yan-fang1，WANG Xin-sheng2，3，CHEN Rong3，SHAO Ying3
(1． Pharmaceutical college，Xinxiang medical university，Xinxiang 453003;2． Chemical
engineering and Pharmaceutical College，Henan University of science and technology，Luoyang 471003;
3． Pharmaceutical college，Nanjing university of Chinese medicine，Nanjing 210046)
Abstract:In this paper，the polygonum cillinerve used as a traditional Chinese medicine was studied． By selecting
different solvent and analyzing the ratio of material to solvent，extraction temperature and time，the orthogonal experi-
mental design was applied in optimization of the extraction process of pigment of Polygonum cillinerve． The absorbance
measured by spectrophotometry was used as the index． The stability of pigment was also studied． The results demon-
strated the optimum extraction condition was as follows:70% ethanol solvent，ratio of material / solvent 1 ∶ 6，extrac-
tion temperature 50℃，extraction time 90min． The pigment of polygonum cillinerve was stable in light and H2O2，and
could endure low concentration of Na2 SO3 ． It had good thermal stability and could adapt to range of pH (6 ＜ pH ＜
10) ;the glucose，citric acid and Na +、Zn2 +、Mg2 +、K + had no influence on pigment stability． However it was un-
stable to the sodium bicarbonate and Ca2 +、Fe3 +、Cu2 + ．
Key words:polygonum cillinerve;pigment;extraction;stability
收稿日期:2011 － 03 － 24
基金项目:新乡医学院省级重点学科开发课题 (ZD200968) ;新乡医学院高学历人才科研启动基金项目 (05SSKYQD －15)。
作者简介:吴艳芳 (1977 －) ，女，硕士，讲师，研究方向为生药鉴定及品质评价的研究。
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目前常用的食品色素主要包括两大类:人工
合成色素与天然色素。天然色素来自天然物，主
要由植物组织中提取，也包括来自动物和微生物
的一些色素。天然色素以其自然的色泽、安全、
无副作用、有些天然色素对人体的多种疾病还具
有治疗、预防、保健功能等优点备受人们青睐，
以天然色素逐步替代合成色素势必成为发展的趋
势［1 － 2］。
朱砂七为蓼科植物毛脉蓼 Polygonum cillinerve
(Nakai)Ohwi的干燥块根，主产于陕西、河南等
地，河南豫西地区曾用于染布。本实验以朱砂七
为材料，对其色素的提取工艺以及稳定性进行研
究，为朱砂七色素的开发利用提供科学的依据和
方法。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
朱砂七块根，采自河南省汝阳县，由新乡医
学院中药学教研室鉴定为蓼科植物毛脉蓼 Polygo-
num cillinerve (Nakai)Ohwi的干燥块根;实验所
用试剂均为分析纯;去离子水。
1. 2 试验仪器
UV － 2501PC 紫外分光光度仪 (日本岛
津) ;RE － 85Z型旋转蒸发器 (河南海豫仪器设
备有限公司) ;SHZ － C 型循环水真空泵 (巩义
市中博仪器有限公司) ;DHG － 9070 型电热恒温
鼓风干燥箱 (杭州大吉光电仪器有限公司) ;
SWP － 160 型粉碎机 (浙江温岭创新药材器械
厂) ;BS224S电子天平 (赛多利斯科学仪器北京
有限公司) ;pHS － 25 型 pH计 (上海金鹏分析仪
器有限公司)。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 朱砂七色素提取工艺流程
朱砂七药材→粉碎→浸提→离心→减压浓缩
→色素
1. 3. 2 浸提取剂的选择
精密称取 8 份朱砂七粉末约 0. 5g 于 50mL 三
角瓶中，分别加 20mL 的蒸馏水、70%乙醇、乙
酸乙酯、无水乙醇、1%盐酸乙醇、丙酮、石油
醚、三氯甲烷，室温下浸提 3h，观察、记录浸提
液的颜色，离心浸提液，在 250nm 600nm 波段
范围内扫描，测定其吸收光谱并记录可见区最大
吸收波长处吸光值。
1. 3. 3 浸提温度的选择
精密称取 5 份约 0. 5g 的朱砂七粉末于 50mL
三角瓶中，分别加 70%乙醇 20mL，密封，分别
置于 30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的水浴中保
温浸提 3h，离心浸提液，取上清液适量以 70%乙
醇定容于 10mL 量瓶中，以 70% 乙醇为参比，
433nm波长处测定吸光值。
1. 3. 4 料液比的选择
精密称取 5 份约 0. 5g 的朱砂七粉末于 50mL
三角瓶中，加入 70%乙醇，料液比 (g·mL)分
别是 1 ∶ 4、1 ∶ 6、1 ∶ 8、1 ∶ 10、1 ∶ 12，置于
50℃恒温水浴中浸提 3h，浸提液离心，取上清液
适量以 70%乙醇定容于 10mL 量瓶中，以 70%乙
醇为参比，433nm 波长处测定吸光值，以浸提液
总吸光度计算:总 A433nm = A433nm × V。
1. 3. 5 浸提时间的选择
精密称取 5 份约 0. 5g的朱砂七粉末，分别加
入 70% 乙醇 20mL，置于 50℃恒温水浴中浸提
30min、60min、90min、120min、150min，离心浸
提液，取上清液适量以 70%乙醇定容于 10mL 量
瓶中，以 70%乙醇为参比，433nm 波长处测定吸
光值。
1. 3. 6 L9(3
4)正交试验
根据提取溶剂及浸提温度、料液比和浸提时
间的单因素试验，以 70%乙醇为提取溶剂，设计
三因素三水平正交试验，并将因素 D 空项作为方
差分析的误差处理的一部分，对试验结果进行直
观分析和方差分析，确定朱砂七色素的最佳提取
工艺，因素水平表 1。
表 1 L9(3
4)正交试验水平表
Table 1 L9(3
4)The levels of orthogonal test
水平
A料液比
(g·mL －1)
B提取温度
(℃)
C提取时间
(min)
D空列
1 1 ∶ 6 40 60
2 1 ∶ 8 50 90
3 1 ∶ 10 60 120
92
1. 4 色素稳定性研究［3 －4］
1. 4. 1 光照对色素稳定性的影响
取朱砂七色素适量，70% 乙醇稀释定容于
100mL量瓶中，在室温下密封静置 0h、1h、2h、
4h、6h、8h、10h、20h、30h、40h，测定最大吸
收波长处的吸光值，考察光对色素稳定性的影
响。
1. 4. 2 温度对色素稳定性的影响
取朱砂七色素适量，以 70% 乙醇定容于
100mL量瓶中，分别移取 10mL 于量瓶中，密封。
分别在室温、40℃、60℃、80℃、100℃下的恒温
水浴保温 2h，测定最大吸收波长处的吸光值。
1. 4. 3 pH对色素稳定性的影响
精密量取 8 份同体积同浓度的 70%乙醇色素
溶液于 50mL 三角瓶中，分别加 10mL 蒸馏水和
pH2. 0、 pH4. 0、 pH6. 0、 pH8. 0、 pH10. 0、
pH12. 0、pH14. 0 的缓冲溶液，摇匀，室温条件
下密封静置 2h，观察、记录 pH 条件下的朱砂七
色素溶液颜色变化，测定最大吸收波长及最大吸
收波长处吸光值。
1. 4. 4 氧化剂、还原剂对色素稳定性的影响
分别配制含有不同浓度 H2O2、Na2SO3的色素
浸提液，常温下静置 2h，观察、记录色素溶液在
不同浓度氧化剂和还原剂中色素颜色变化，测定
最大吸收波长及最大吸收波长处吸光值。
1. 4. 5 食品添加剂对色素稳定性的影响
分别配制含有不同浓度碳酸氢钠、柠檬酸、
葡萄糖溶液的色素浸提液，常温下静置 2h，观
察、记录不同食品添加剂的色素溶液颜色的变
化，测定最大吸收波长及最大吸收波长处吸光
值。
1. 4. 6 金属离子对色素稳定性的影响
取一定量的色素浸提液于 7 支试管中，加入
各种金属离子，常温下静置 2h，观察、记录色素
溶液颜色的变化，测定最大吸收波长及最大吸收
波长处吸光值。
2 结果与分析
2. 1 不同提取溶剂对朱砂七色素的影响及其紫外
－可见光谱分析
表 2 不同提取溶剂对色素提取的效果
Table 2 The yields of different solvent on pigment extraction
浸提剂 蒸馏水 70%乙醇 乙酸乙酯 无水乙醇 1%盐酸乙醇 丙酮 石油醚 三氯甲烷
颜色 棕红色 紫红色 黄色 浅紫红色 紫红色 棕红色 淡黄色 紫红色
λmax /nm 429. 5 433. 0 434. 0 427. 0 432. 5 431. 5 428. 5 437. 0
Aλmax 0. 146 0. 389 0. 060 0. 298 0. 318 0. 295 0. 014 0. 063
由表 2 可知，朱砂七色素易溶于 70%乙醇等
极性较强的溶剂，在酸性乙醇中溶解性也较好，
微溶于石油醚、乙酸乙酯等极性较弱的溶剂，说
明朱砂七色素属于醇溶性色素。图 1 可知，朱砂
七色素为蒽醌类 (433. 0nm，285. 0nm) ，它在紫
外区有一个主要吸收峰 (λ = 285nm) ，在可见光
处有一最大吸收峰 (λ = 433nm) ，前者显示的是
醌样结构引起的特征吸收，而 λ = 433nm 的吸收
峰显示的是醌样结构中 C = O 引起的特征吸
收［5 － 6］。由于在 433nm左右时 70%乙醇提取的朱
砂七色素溶液的吸光度最大，所以本实验选取
70%乙醇作为色素的提取溶剂。
2. 2 浸提取温度对色素提取的影响
温度对朱砂七色素的影响见图 2。随着浸提
温度的升高，浸提液的吸光度值逐渐提高，50℃
达到峰值，之后色素吸光值又逐渐降低。可能是
随着温度的升高，色素结构发生改变，引起吸光
值降低。因此，选择 40℃、50℃、60℃作为正交
试验三个水平。
2. 3 料液比对色素提取的影响
料液比对色素提取的影响见图 3。料液比超
过 1 ∶ 6 后吸光值开始下降，由于 1 ∶ 4 的料液比
提取溶液较少，因此确定 1 ∶ 6，1 ∶ 8，1 ∶ 10 作
为正交试验的三个水平。
93
1. 甲醇;2. 1%盐酸乙醇;3. 70%乙醇;4. 三氯甲烷;
5. 石油醚;6. 蒸馏水;7. 乙酸乙酯;8. 无水乙醇
图 1 不同浸提溶剂的紫外 －可见光谱图
Fig. 1 Uv － vis spectrogram of different solvent
图 2 温度对色素提取的影响
Fig. 2 The effect of temperature on pigment extraction
图 3 料液比对色素提的影响
Fig. 3 The effect of ratio of material / solvent
on pigment extraction
2. 4 浸提时间对色素的影响
提取时间色素的影响见图 4。色素的吸光值
随浸提时间的延长而增加，以浸提 30min 的吸光
值为参照，浸提 60min、90min、120min、150min
的吸光度分别增加了 0. 5%、16. 2%、17. 6%，
18. 6%，说 明 提 取 时 间 为 90min、 120min、
150min的效率增加不明显，而浸提时间为 90min
的色素浸提液的吸光度增加显著。因此可以选择
60min、90min、120min作为正交试验的三个水平
因素。
图 4 浸提时间对色素提取的影响
Fig. 4 The effect of extraction
time on pigment extraction
2. 5 L9(3
4)正交试验
根据单因素试验结果，以料液比 A、提取温
度 B、提取时间 C 为三个因素进行朱砂七色素提
取的正交试验。L9(3
4)正交试验结果见表 3，正
交试验的方差分析见表 4。
表 3 L9(3
4)正交试验结果
Table 3 The results of orthogonal test
NO. A B C D A总
1 1 1 1 1 17. 856
2 1 2 2 2 18. 360
3 1 3 3 3 18. 216
4 2 1 2 3 16. 560
5 2 2 3 1 16. 800
6 2 3 1 2 16. 656
7 3 1 3 2 15. 600
8 3 2 1 3 16. 680
9 3 3 2 1 16. 560
K1 54. 432 50. 016 51. 192 51. 216
K2 50. 016 51. 840 51. 480 50. 616
K3 48. 840 51. 432 50. 616 51. 456
R 1. 864 0. 608 0. 288 0. 280
注:A总表示溶液总体积与测定吸光度值的乘积。
94
表 4 方差分析表
Table 4 The result of variance analysis
方差来源 MS f SS F值 显著性
A 17. 385 2 8. 692 46. 434 *
B 1. 833 2 0. 916 4. 895
C 0. 387 2 0. 194 1. 034
D 0. 374 2 0. 187
由表 3 可知，料液比对朱砂七色素提取影响
最大，其次是温度，时间影响最小，即 A ＞ B ＞
C。由表 4 得料液比对色素提取影响显著，时间
和温度在统计学上没有差异。朱砂七色素提取的
最优条件是:A1B2C2，即在提取时料液比为 1 ∶ 6
(g·mL －1) ，温度 50℃时提取 90min。
2. 6 朱砂七色素的稳定性
2. 6. 1 光照对色素稳定性的影响
由表 5 可知，室温条件下经过 40h 的自然光
照射，色素吸光值几乎没有变化，说明朱砂七色
素对光照有较好的稳定性。
表 5 光照对色素稳定性的影响
Table 5 Effect of light on pigment stability
时间 /h 0 1 2 4 6 8 10 20 30 40
A 0. 543 0. 540 0. 542 0. 542 0. 543 0. 540 0. 539 0. 540 0. 538 0. 539
2. 6. 2 温度对色素稳定性的影响
由表 6 可知，随着温度的升高，色素溶液的
吸光度变化不明显，这说明高温对色素稳定性无
明显影响，色素的热稳定性较好。
表 6 温度对色素稳定性的影响
Table 6 Effect of temperature on pigment stability
温度 /℃ 室温 40 60 80 100
A 0. 435 0. 435 0. 433 0. 430 0. 426
2. 6. 3 pH对色素稳定性的影响
表 7 pH对色素稳定性的影响
Table 7 Effect of pH on pigment stability
pH 蒸馏水 2 4 6 8 10 12 14
颜色 棕红色 黄色 黄色 棕红色 棕红色 棕红色 红褐色 红褐色
λmax /nm 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 486. 5 493. 5
A 0. 466 0. 624 0. 538 0. 376 0. 358 0. 392 1. 073 1. 049
从表 7 中可以看出色素在 6 ＜ pH ＜ 10 时稳
定，pH =2，4 时色素颜色由棕红色变为黄色，最
大吸收峰没有改变，吸光值变大;pH = 12，14
时，颜色为红褐色，最大吸收峰发生红移，由
429. 5nm移至 490. 0nm左右，这可能是强酸或强
碱性条件下，朱砂七色素的结构发生变化。由此
可以看出，色素在弱酸至中强碱性条件下比较稳
定，强酸强碱性条件下色素的稳定性降低。因
此，朱砂七色素适合在弱酸中强碱性条件下使
用，应避免在强酸强碱性条件下保存、使用。
2. 6. 4 氧化剂、还原剂对色素稳定性的影响
从表 8、9 中可知，氧化剂溶液中色素的颜
色、最大吸收峰及吸光值都几乎没有变化;而随
着还原剂浓度的增加，色素溶液的颜色也逐渐加
深，最大吸收峰也随其浓度的增加而发生红移，
但是在低浓度的还原剂溶液中变化较小。由此可
见，色素在某些低浓度的还原剂中比较稳定，但
是在较高的浓度时，稳定性降低;氧化剂对色素
的稳定性几乎没有影响。
95
表 8 氧化剂对色素稳定性的影响
Table 8 Effect of oxidant on pigment stability
H2O2 浓度 (%) 0. 00 1. 00 5. 00 10. 00 15. 00 20. 00 30. 00
颜色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色
λmax /nm 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5
A 0. 496 0. 492 0. 458 0. 474 0. 472 0. 481 0. 471
表 9 还原剂对色素稳定性的影响
Table 9 Effect of reducer on pigment stability
Na2 SO3 浓度 (%) 0. 00 0. 06 0. 12 0. 25 0. 50 1. 00 10. 00
颜色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色 紫红色 紫色 深紫色
λmax /nm 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 440. 8 454. 4 459. 6
A 0. 608 0. 652 0. 655 0. 634 0. 596 0. 578 0. 599
2. 6. 5 食品添加剂对色素稳定性的影响
由表 10、11、12 可知，NaHCO3对色素的色
泽影响较大，最大吸收峰发生红移，浓度越高，
对色素的稳定性影响越大;柠檬酸、葡萄糖不论
浓度的高低，色素的色泽及最大吸收波长不改
变，吸光度变化不明显。
表 10 NaHCO3对色素稳定性的影响
Table 10 Effect of NaHCO3on pigment stability
NaHCO3 浓度 (mg /mL) 0. 0 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0
颜色 棕红色 棕色 紫色 深紫色 褐色
λmax /nm 429. 5 447. 4 454. 6 462. 3 470. 7
A 0. 452 0. 404 0. 446 0. 478 0. 506
表 11 不同浓度的柠檬酸对色素的影响
Table 11 Effect of different concentration
of citric acid on pigment stability
柠檬酸浓度 (mg /mL) 0. 0 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0
颜色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色
λmax /nm 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5
A 0. 436 0. 439 0. 442 0. 446 0. 449
表 12 不同浓度的葡萄糖对色素的影响
Table 12 Effect of different concentration
of glucose on pigment stability
葡萄糖浓度 (mg /mL) 0. 0 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0
颜色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色 棕红色
λmax /nm 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5 429. 5
A 0. 467 0. 461 0. 456 0. 455 0. 457
96
2. 6. 6 金属离子对色素稳定性的影响
由表 13 可知，Na +、Mg2 +、K + 时，溶液颜
色与最大吸收峰没有变化，Zn2 +时颜色变浅，但
最大吸收峰没有变化，影响不明显，说明 Zn2 +对
色素有减色作用。Cu2 +使色素浸提液出现乳黄色
浑浊;Ca2 + 使色素浸提液的最大吸收峰发生红
移，颜色变深;Fe3 + 使色素溶液颜色变为灰色。
因此在朱砂七色素加工、保存、使用及运输过程
中应避免与 Cu2 +、Ca2 +、Fe3 +接触。
表 13 金属离子对色素稳定性的影响
Table 13 Effect of mental ion on pigment stability
金属离子 Na + Mg2 + K + Zn2 + Cu2 + Ca2 + Fe3 +
颜色 紫红色 紫红色 紫红色 棕红色 乳黄色 红褐色 灰色
λmax /nm 433. 0 433. 0 433. 0 433. 0 ——— 465. 4 436. 8
A 0. 472 0. 561 0. 496 0. 530 ——— 0. 575 0. 880
4 结论
(1)紫外 －可见光谱显示朱砂七色素是蒽醌类。
(2)通过正交试验及分析得出了朱砂七最佳
提取工艺为:以 70%乙醇为浸提剂，料液比为
1 ∶ 6 (g·mL －1) ，温度 50℃，提取 90min。
(3)朱砂七色素光稳定性、热稳定性、耐氧
化性较好，低浓度的还原剂溶液中色素的耐还原
性较好，在弱酸至中强度碱 (6 ＜ pH ＜ 10)条件
下稳定，对葡萄糖和柠檬酸等食品添加剂稳定，
碳酸氢钠有不良影响，金属离子 Na +、Zn2 +、
Mg2 +、K + 对色素几乎没有影响，Ca2 +、Fe3 +、
Cu2 +对色素有较大影响。
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2006．
行业组织 品牌展览
2011 第十一届全国秋季食品添加剂和配料展览会
Food Ingredients China － Autumn 2011
2011 年 11 月 15 17 日
地点:四川省成都国际会议展览中心
主办:中国食品添加剂和配料协会
参展热线:010 － 59795833 联系人:张越宸 尹胜利