全 文 ：第 40 卷第 11 期
2011 年 11 月
应 用 化 工
Applied Chemical Industry
Vol． 40 No． 11
Nov． 2011
收稿日期:2011-09-22 修改稿日期:2011-10-12
基金项目:广西自然科学基金重点项目(2011GXNSFD018016)
作者简介:陈松(1984 －) ，男，广西南宁人，广西壮族自治区食品药品检验所助理工程师，广西大学硕士生，师从韦万兴教
授，从事天然产物研究与开发。电话:15977488658，E － mail:84004946@ qq． com
通讯联系人:韦万兴(1963 －) ，男，广西隆安人，广西大学教授。E － mail:wxwei@ gxu． edu． cn
从藜豆中提取天然黑色素的工艺研究
陈松1，2，韦万兴1，刘志平3，周敏1，卓家雄1，肖世基1
(1．广西大学 化学化工学院，广西 南宁 530004;2．广西壮族自治区食品药品检验所，广西 南宁 530012;
3．广西师范学院 化学与生命科学学院，广西 南宁 530001)
摘 要:以我国南方资源丰富的藜豆为原料，对藜豆中的天然黑色素提取工艺进行了研究，得出了藜豆黑色素的最
佳提取条件:用 4% NaOH溶液于 60 ℃超声浸提 40 min，调节 pH = 2，析出黑色素，得率为 3． 62%。由紫外和红外
波谱分析藜豆黑色素具有邻苯二酚型结构。
关键词:藜豆;黑色素;提取
中图分类号:R 284． 2;R 284． 1 文献标识码:A 文章编号:1671 － 3206(2011)11 － 1915 － 03
Study on the extraction of natural melanin from
mucuna macrocarpa wall
CHEN Song1，2，WEI Wan-xing1，LIU Zhi-ping3，ZHOU Min1，
ZHUO Jia-xiong1，XIAO Shi-ji1
(1． College of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China;
2． Guangxi Institute for Food and Drug Control，Nanning 530012，China;
3． College of Chemistry and Life Science，Guangxi Teachers Education University，Nanning 530001，China)
Abstract:The extraction of natural melanin from mucuna macrocarpa wall was studied． Based on the ex-
periment，the melanin was suitable to be extracted with 4% NaOH at 60 ℃ for 40 min，precipitated when
pH was 2． After further purification，3． 62% yield of melanin was obtained． With UV and IR analysis，the
melanin has the structure model of catechol．
Key words:mucuna macrocarpa wall;melanin;extraction
在已开发的天然色素中，红色、黄色、绿色等品
种较多，蓝色则较少，黑色则极为稀缺。因此，研究
开发天然黑色素具有客观的急迫意义。近年来的研
究发现，天然黑色素具有抗癌、抑制艾滋病毒复制、
抗蛇毒、治疗帕金森症等功能［1］。因此，黑色素在
化妆品、食品、医药等领域有着非常广泛的应用前
景。
藜豆(Mucuna macrocarpa Wall)是豆科藜豆属
植物龙爪黎豆的种子，属一年生草本植物，种皮黑
色［2］。藜豆在我国热带亚热带地区资源丰富，广
西、贵州、四川等地均有普遍栽培。一般关于藜豆的
报道多是从中提取左旋多巴，而其他提取物则鲜有
报道。本实验首次从藜豆中提取得到了天然黑色
素，并研究了藜豆黑色素的最佳提取工艺，同时结合
了紫外、红外波谱技术对其结构进行初步分析。
1 实验部分
1． 1 试剂与仪器
藜豆，采自广西百色;丙酮、乙酸乙酯、无水乙
醇、浓盐酸、氢氧化钠、硫代硫酸钠均为分析纯。
TV-1901 型双光束紫外可见分光光度计;RE-
52C旋转蒸发器;KQ5200B 型超声波清洗机;DZF-
6020 型真空干燥箱;WQF-310 型傅里叶变换红外光
谱仪。
1． 2 实验方法
植物黑色素的提取和纯化，主要依赖于其溶于
碱，而在酸中沉淀，并抗强酸水解的性质。因此，一
般用碱溶液提取黑色素［3］。称取 500 g 藜豆，加入
500 mL质量分数为 4%的 NaOH 溶液，加抗氧化剂
(1% Na2S2O4)保护，在 60 ℃下超声提取 40 min。
过滤，边搅拌边加入 0． 5 mol /L HCl溶液，调节至 pH
DOI:10.16581/j.cnki.issn1671-3206.2011.11.038
应用化工 第 40 卷
= 2，使黑色素沉淀，室温静置 2 h，离心分离，其沉淀
即为藜豆黑色素粗提物。再分别用有机溶剂(乙
醇、乙酸乙酯、丙酮)洗涤，反复加氨水溶解、加稀盐
酸沉淀，即可得藜豆黑色素成品。
1． 3 紫外-可见光谱分析
用移液管吸取藜豆黑色素浓缩液 0． 2 mL，移入
10． 00 mL 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，进行紫
外-可见吸收光谱扫描。
2 结果与讨论
2． 1 紫外-可见光谱分析
藜豆黑色素成品的紫外-可见光谱扫描见图 1。
图 1 藜豆黑色素紫外扫描图
Fig． 1 The ultraviolet spectrum of melanin from
mucuna macrocarpa wall
由图 1 可知，天然黑色素在紫外区有较强吸收，
而后随着波长增大，吸光度减小。在紫外区 280 nm
处有一明显吸收峰，而在可见光区 416 nm处有一较
小的吸收峰，这与 Sava V M 等［4-5］从其他植物中提
取的天然黑色素以及合成黑色素具有类似的紫外吸
收光谱。由于 280 nm处易受蛋白质、氨基酸等物质
影响，故以可见光区 416 nm作为藜豆的 λmax测定吸
光值。吸光度越大，提取效率越高，因此以下实验用
416 nm处的吸光度表示提取效率。
2． 2 提取剂的选择
准确称量 10． 00 g 藜豆样品 7 份，分别加入
100 mL 不同的溶剂，观察颜色变化，取 1． 0 mL定容
到 25 mL容量瓶，在 416 nm处测吸光值，结果见表1。
表 1 提取剂对黑色素提取结果的影响
Table 1 The influence of agents on the melanin extraction
溶剂 颜色 吸光度
水 黑 0． 023
0． 1 mol /L盐酸 红棕 0． 002
0． 1 mol /L氨水 黑 0． 233
0． 1 mol /L氢氧化钠溶液 黑 0． 369
乙醇 微黄 0
乙酸乙酯 微黄 0
丙酮 微黄 0． 002
由表 1 可知，藜豆黑色素几乎不溶于有机溶剂
中，而只溶于碱性水溶液中，故选择氨水或氢氧化钠
作为提取剂。但是氨水提取效率较氢氧化钠溶液
低，而且在加热提取过程中容易挥发、不稳定。所
以，选择氢氧化钠溶液为提取剂。
2． 3 提取剂浓度对提取效率的影响
准确称量 10． 00 g藜豆样品 5 份，分别加入 1%
～ 5% (质量分数)的 NaOH 溶液 100 mL，超声
30 min，取 1． 0 mL定容到 25 mL 容量瓶，在 416 nm
处测吸光值，结果见图 2。
图 2 提取溶剂浓度对提取效率的影响
Fig． 2 The influence of concentration on
the melanin extraction
根据文献［6-7］报道，碱溶液提取黑色素是一个
化学过程。由图 2 可知，当碱的浓度为 3% ～ 4%
时，可以获得较高的提取效率，当碱的浓度太大时，
可能会提取出更多的杂质，或者引发黑素与别的物
质反应，所以当碱的浓度达到 5%时，吸光值略有下
降。故选择 4%NaOH溶液(0． 1 mol /L)为提取液。
2． 4 提取温度对提取效率的影响
准确称量 10． 00 g藜豆样品 4 份，分别加入 4%
NaOH溶液 100 mL，分别在 25，40，60，80 ℃下超声
30 min，取 1． 0 mL定容到 25 mL 容量瓶，在 416 nm
处测吸光值，结果见图 3。
图 3 温度对提取效率的影响
Fig． 3 The influence of temperature on the melanin extraction
由图 3 可知，在温度较低时，随着温度的升高，
提取效率上升，但是温度过高，不但成本过高，而且
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第 11 期 陈松等:从藜豆中提取天然黑色素的工艺研究
可能会引起黑色素降解。所以，选择60 ℃为提取温度。
2． 5 提取时间对提取效率的影响
准确称量 10． 00 g藜豆样品 4 份，分别加入 4%
NaOH溶液 100 mL，在 60 ℃下分别超声 10，20，30，
40，50，60 min，取 1． 0 mL 定容到 25 mL 容量瓶，在
416 nm处测吸光值，结果见图 4。
图 4 提取时间对提取效率的影响
Fig． 4 The influence of time on the melanin extraction
由图 4 可知，提取时间越长，黑色素的提取效率
越高，当提取时间达到 40 min 后，提取效率即可到
达一个较高的水平。从效率和成本等方面考虑，取
40 min为提取时间。
2． 6 pH值对提取效率的影响
称量 200 g 藜豆样品，加入每升 4% NaOH 溶液
200 mL，在 60 ℃下超声 30 min，过滤得碱提液。在
碱提液中缓慢滴入 0． 5 mol /L的 HCl溶液，使 pH从
8 变化到 2，在不同 pH 值下分别析出黑色素沉淀，
然后离心分离，干燥后称量沉淀的质量。
图 5 pH值对提取效率的影响
Fig． 5 The influence of pH on the melanin extraction
由图 5 可知，在碱性水溶液中溶解的黑色素，在
酸性条件下会沉淀下来。随着 pH 值由大变小，黑
色素在 pH值为 5 时沉淀量开始快速递增，pH 值小
于 3 时，沉淀比较完全。因此，将 pH 值控制在 3． 0
～ 2． 0 范围内，即可获得较高的黑色素沉淀。
2． 7 红外光谱分析
红外光谱分析见图 6。
由图 6 可知，藜豆黑色素在 1 600，1 500 cm －1
附近均有芳环骨架振动引起的较强吸收峰;而 850
～ 650 cm －1范围的吸收带较弱，表明芳环被取代，形
成了共轭体系，芳氢相对减少。在 3 400 cm －1附近
存在着较强的共振吸收峰，这是由 O—H 和 H—N
的伸缩振动引起的，说明藜豆黑色素分子中含有羟
基(—OH)和氨基(—NH)结构。而在 1 650 ～
1 710 cm －1 出现的较强吸收峰，说明分子中有羧基
(—COO) ，与 3 400 cm －1处的强吸收峰一起指示羧
酸根(—COOH)的存在，这与钟丽玉等［8］报道的植
物天然黑色素大多属于邻苯二酚型结构是一致的。
图 6 藜豆黑色素红外光谱图
Fig． 6 The infrared spectra of melanin from mucuna
macrocarpa wall
3 结论
藜豆黑色素提取的最佳条件为:以质量分数为
4%的 NaOH 溶液作为提取剂，60 ℃下超声浸提
40 min，再用稀酸调节 pH = 2，洗涤沉淀，最后黑色
素得率为 3． 62% (100 g 藜豆原料制得黑色素
3． 62 g)。紫外和红外波谱分析表明，藜豆黑色素具
有邻苯二酚型结构。
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