全 文 ：第 29 卷第 1 期 浙江师范大学学报(自然科学版) Vol. 29 , No . 1
2006 年 2 月 　　　　　　Journal o f Zhejiang No rmal Univer sity(Nat. Sci.)　　　　　　 Feb. 2006
　　文章编号:1001-5051(2006)01-0074-06
蟹爪兰红色素提取工艺的研究*
蒋益花
(丽水学院 医学部 ,浙江 丽水　323000)
摘　要:利用正交实验设计和 Duncan 法检验 , 确立了蟹爪兰中红色素的最佳提取条件及其产率.结果表明 ,
每 1 g 蟹爪兰干花粉用 150 mL 的 50%乙醇溶液 , 在 20 ℃恒温浸提 1. 5 h , 提取效率较好.该法红色素提取粗
产率为 9. 7%.
关键词:蟹爪兰;红色素;提取工艺;正交实验
中图分类号:TQ28;Q586　　　　文献标识码:A
蟹爪兰(S chlumbergera truncatus)为仙人掌科多年生肉质植物.蟹爪兰全株具有清热解毒 、消肿之
功效[ 1] .蟹爪兰叶状茎映衬着繁花朵朵 ,花色众多 ,色泽鲜艳 ,生机盎然 ,是优质观赏植物. 我国大致有
200个栽培品种 ,南北诸省均有栽培 ,资源丰富.近年来 ,许多国家的花卉育种专家对蟹爪兰的栽培 、杂
交育种等做了大量的研究 ,而面对天然色素逐渐取代合成色素的发展趋势[ 2-4] ,对蟹爪兰花中丰富的红
色素 ,仅见蒋新龙等报道了有关提取和性质的初步探索[ 5] ,对其提取工艺没有进一步的研究报道.笔者
以蟹爪兰的一个常见种———红花蟹爪兰[ 6] (S. al tensteinii ,以下简称蟹爪兰)的花为原料 ,对影响其红
色素提取的主要因素 ,用正交实验 ,以吸光度为指标 ,用方差分析法进行了研究 ,从而优选了蟹爪兰红色
素的提取条件 ,为进一步开发利用蟹爪兰红色素提供科学依据.
1　材料与方法
1. 1　材料
蟹爪兰采自丽水学院智能化大棚.
所用试剂均为国产分析纯.所用仪器为北京瑞利 UV-9100型紫外可见光谱仪 ,DZF-6050型真空干
燥箱 ,AL204型电子分析天平 ,数显恒温水浴锅 HH-2.
1. 2　方法
1. 2. 1　提取工艺流程
　　新鲜蟹爪兰花朵 洗净烘干 粉碎 m(干花粉) /g∶V(提取剂) /mL=1∶100 加入提取剂
浸泡 间歇搅拌 过滤 红色澄清透明液体 减压浓缩
回收提取剂 产品(暗红色膏状物).
1. 2. 2　平行实验
称取 0. 100 0 g 蟹爪兰干花粉若干份 ,分别在不同的提取剂 、提取温度 、提取时间 、提取剂用量等条
* 收文日期:2005-09-30;修订日期:2005-11-10
　作者简介:蒋益花(1965 -),女 ,浙江东阳人 ,讲师.研究方向:天然产物化学.
件下做单因子平行实验;各提取液分别以相应的提取剂作参比 ,用紫外可见光谱仪在 540 nm 波长处测
量吸光度 A.
1. 2. 3　正交实验
采用正交实验设计 ,应用 L9(34)正交表 ,对提取剂 、提取温度 、提取时间和提取剂用量 4因子在 3
个水平上进行优选(见表 1),按上述方法在 540 nm 波长处测定各样品的吸光度 A. 结果采用直观法分
析和方差法分析 ,影响色素提取因子的显著性检验采用 Duncan法[ 7] .
表 1　正交实验的因子与水平
序号 A提取温度 /℃
B
提取时间 /min
C1)
(m料 /g)∶(V液 /mL)
D
提取溶剂
1 20 30 1∶50 水
2 30 60 1∶100 30%乙醇
3 40 90 1∶150 50%乙醇
　　注:1)料为蟹爪兰干花粉;液为提取溶剂.
图 1　蟹爪兰红色素的吸收光谱曲线
2　结果与讨论
2. 1　光谱特征测定
按上述方法提取色素 ,将水 、30%乙醇溶
液 、50%乙醇溶液提取的蟹爪兰红色素母液稀
释至一定体积后 ,在波长 400 ～ 600 nm 内测定
吸光度值(见图 1). 结果表明 ,水 、30%乙醇 、
50%乙醇提取液的最大吸光度均在 540 nm 处.
因所得吸光度与溶液的浓度成正比 ,故选用相
应的吸光度为指标衡量色素溶液的浓度.
2. 2　最佳提取条件的选择
2. 2. 1　平行实验
(1)提取剂的选择
料液比为 1 g∶100 mL 、常温提取 0. 5 h ,比
较各提取液的外观颜色 ,发现 30%乙醇 、50%乙醇提取液的外观为紫红色 ,颜色最佳(见表 2).各提取液
分别以相应的提取剂作参比 ,用紫外可见光谱仪在 540 nm 波长处测定吸光度 A ,得图 2. 图 2显示 ,用
30%乙醇溶液为提取剂较为合适. 为了确定在多因子条件下与单因子条件下的最佳提取溶剂是否吻合 ,
因此选定提取溶剂水 、30%乙醇溶液 、50%乙醇溶液作为正交实验的 3个水平.
表 2　提取剂对提取液颜色的影响
提取剂 颜色 提取剂 颜色
石油醚 无色 70%乙醇液 粉红
苯 无色 50%乙醇液 紫红
乙醚 无色 30%乙醇液 紫红
丙酮 无色 水 粉红
95%乙醇液 无色
　　(2)提取温度的选择
对提取温度为 20 、40 、60和 80 ℃进行了平行实验 ,测定提取液在 540 nm 波长处的吸光度. 图 3表
明 ,在 20 ℃时提取液的吸光度最大 ,说明提取温度以 20 ℃最佳.为了确定在多因子条件下与单因子条
件下的最佳温度是否吻合 ,选定提取温度 20 、30和 40 ℃作为正交实验的 3个水平.
(3)提取时间的选择
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对提取时间为 0. 5 、1. 0 、1. 5 、2. 0 、2. 5 、3. 0和 3. 5 h 进行了平行实验 ,测定提取液在 540 nm 波长处
的吸光度.图 4数据通过 Duncan法[ 7] 检验 ,结果显示后六者之间差异不显著.从节约能源和提高提取
率考虑 ,提取时间以 1. 0 h为最佳. 为了确定在多因子条件下与单因子条件下的最佳提取时间是否吻
合 ,因此选提取时间 30 、60和 90 min作为正交实验的 3个水平.
　图 2　提取剂对蟹爪兰红色素提取的影响 　图 3　温度对蟹爪兰红色素提取的影响
(4)提取剂用量的选择
对提取剂的用量 ,在料液比(m料 /g∶V液 /mL ,其余同)为 1∶50 、1∶100 、1∶150 、1∶200和 1∶300
时进行了平行实验 ,测定提取液在 540 nm 波长处的吸光度.图5表明料液比为1∶100时提取液的吸光
度最大.因此 ,选定料液比 1∶50 、1∶100和 1∶150作为正交实验的 3个水平.
　图 4　提取时间对蟹爪兰红色素提取的影响 　图 5　提取剂用量对蟹爪兰红色素提取的影响
2. 2. 2　正交实验结果及直观分析
各号试验根据具体给定的提取条件所得的提取液 ,用相应提取剂分别定容于 100 mL 容量瓶中 ,在
540 nm 波长处分别测其吸光度.由表 3可以看出 ,在正交实验的 4个因子中 ,以提取温度对蟹爪兰红色
素提取率的影响最大;由极差数据 K 可见 ,各因子对提取率的影响大小依次为:提取温度 、提取时间 、提
取溶剂 、提取料液比.综合分析正交实验结果并考虑成本因素 ,确定最佳工艺条件为 A 1B3 C3D3 ,即提取
剂用 50%乙醇溶液 ,料液比为 1∶150 ,提取时间为 90 min ,提取温度为 20 ℃.
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2. 2. 3　方差分析
由表 4可知 ,因子 A为显著性因子 ,需进一步分析确定;因子 B 、C 、D 均为不显著因子 ,可以综合考
虑 ,由以下 Duncan法检验后确定.
表 3　正交实验结果
试验号 水平组合 因子
A B C D
A
1 A 1B1C1D 1 20 30 1∶50 水 0. 238
2 A 1B2C2D 2 20 60 1∶100 30%乙醇 0. 228
3 A 1B3C3D 3 20 90 1∶150 50%乙醇 0. 295
4 A 2B1C2D 3 30 30 1∶100 50%乙醇 0. 276
5 A 2B2C3D 1 30 60 1∶150 水 0. 212
6 A 2B3C1D 2 30 90 1∶50 30%乙醇 0. 279
7 A 3B1C3D 2 40 30 1∶150 30%乙醇 0. 196
8 A 3B2C1D 3 40 60 1∶50 50%乙醇 0. 127
9 A 3B3C2D 1 40 90 1∶100 水 0. 175
K 1 0. 761 0. 710 0. 644 0. 625
K 2 0. 767 0. 567 0. 679 0. 703
K 3 0. 498 0. 749 0. 703 0. 698
K 0. 269 0. 182 0. 059 0. 078
表 4　方差分析表
变异来源 平方和 自由度 均方 F 显著性
A 0. 015 730 2 0. 007 865 26. 80 显著
B 0. 006 122 2 0. 003 061 10. 43
D 0. 001 271 2 0. 000 636 2. 17
误差 0. 000 587 2 0. 000 293
总变异数 0. 023 710 8
　　　注:①因子 C影响小 ,故作为方差分析的误差处理;
②F 0. 05(2 , 2)=19. 00 , F0.01(2 , 2)=99. 00.
2. 2. 4　Duncan法分析
先分别求出 A因子各水平间的 r 0. 01 、r 0. 05和 Rk 值(见表 5),然后进行 A因子水平的显著性比较(见
表 6).结果表明 ,提取温度 30 ℃与 40 ℃、20 ℃与 40 ℃之间差异显著 ,而 20 ℃与 30 ℃之间差异不显
著.
表 5　A 因子水平间 Duncan计算
K r 0. 05 Rk r 0. 01 Rk
2 3. 46 0. 031 5 5. 24 0. 047 7
3 3. 58 0. 032 6 5. 51 0. 050 1
　　　　注:计算得标准误差为 0. 009 1.
表 6　A因子 3水平间差异比较
提取温度 /℃ 吸光度 X - 0. 166 X - 0. 254
30 0. 256 0. 090** 0. 002
20 0. 254 0. 088**
40 0. 166
　　　　注:**表示差异极显著.
计算 9个试验所得吸光度值相互间的 r0. 01 、r0. 05和 Rk 值 ,列于表 7;再结合表 7进行 9个处理间的
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差异比较.表 8表明 ,在 95%可信度范围时 ,序号 3 、6 、4三个处理与其他处理间有显著性差异 ,而这3个
处理之间没有显著性差异 ,故可任选其中之一.由表6分析知 ,A 因子中20 ℃与 30 ℃之间差异不显著 ,
选择时应首先考虑含 20 ℃或 30 ℃的水平处理组合 ,其中考虑 20 ℃接近室温 ,为节约能源 ,故应选处
理 3.即在温度为 20 ℃时 ,用 50%的乙醇溶液作提取剂提取蟹爪兰红色素 ,料液比为 1 g∶150 mL ,提
取时间为 90 min.与直观分析 、方差分析结果一致.
表 7　9个试验间 Duncan计算
K r 0. 05 Rk r 0. 01 Rk
2 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
3 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
4 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
5 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
6 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
7 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
8 6. 09 0. 073 7 14. 0 0. 169 4
　　　注:计算得标准误差为 0. 012 1.
表 8　9个试验间的差异比较
序号 A X - 0. 127 X - 0.175 X - 0. 196 X - 0. 212 X - 0. 228 X - 0. 238 X - 0. 276 X - 0. 279
3 0. 295 0. 168* 0. 120* 0. 099* 0. 083* 0. 067 0. 057 0. 019 0. 016
6 0. 279 0. 152* 0. 104* 0. 083* 0. 067 0. 051 0. 041 0. 003
4 0. 276 0. 149* 0. 101* 0. 080* 0. 064 0. 048 0. 038
1 0. 238 0. 111* 0. 063 0. 042 0. 026 0. 010
2 0. 228 0. 101* 0. 053 0. 032 0. 016
5 0. 212 0. 085* 0. 037 0. 016
7 0. 196 0. 069 0. 021
9 0. 175 0. 048
8 0. 127
　　　注:*表示差异显著.
2. 3　色素提取率
分别称取一定量的蟹爪兰干花粉 ,按以上最佳条件提取红色素 , 20 ℃减压蒸馏浓缩后 ,经 20 ℃条
件下干燥 ,得深红色固体. 3次平行实验证明色素提取粗产率为 9. 7%.
3　讨论与结论
蟹爪兰作为优良的观赏花卉 ,品种繁多 , 易繁殖 、生长快 ,资源丰富 ,其花多色艳 ,色素含量较高且
提取方法简单 、提取率高.许多国内外有关植物红色素提取工艺的研究报道中常采用盐酸-乙醇溶液或
NaOH-乙醇溶液作为提取剂 ,其原因主要是直接利用水溶液或乙醇水溶液提取效果不佳 ,因为花青素
是类黄酮物质中重要的一类[ 8] ,在水溶液和乙醇液中不稳定 ,易生成无色假碱[ 9] .蟹爪兰红色素在水溶
液和乙醇水溶液中稳定性均很好[ 5] ,所以可直接用乙醇水溶液提取 ,这不仅为蟹爪兰红色素提取后的进
一步纯化 、精制和应用带来方便 ,同时也简化了提取工艺 、降低了对生产设备的防腐蚀要求 、降低了生产
设备投资和生产成本.另外 ,蟹爪兰全株具有清热解毒 、消肿之功效[ 1] ,用作天然食用色素应该是安全可
行的.所以 ,蟹爪兰是极具开发前景的天然色素资源.但蟹爪兰色素的化学结构和生理活性还有待进一
步研究.
参考文献:
[ 1]刘春生.药用花卉栽培及简易疗法[ M] .北京:中国农业出版社 ,2001:136-137.
78 浙江师范大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　2006 年　
[ 2]赵吉寿 ,颜莉.天然食用玉米黄色素提取与性质研究[ J] .云南民族学院学报:自然科学版 , 1996(3):41-45.
[ 3]赵吉寿 ,宇方.紫葵花天然食用色素提取与性质研究[ J] .云南民族学院学报:自然科学版 , 1994(1):46-48.
[ 4]卢玉振 ,袁丁 ,林勇 ,等.天然苋菜红色素的稳定性[ J] .食品科学 , 1994(4):22-25.
[ 5]蒋新龙 ,蒋益花.蟹爪兰红色素的提取及性质研究[ J] .中国调味品 , 2005(7):38-41.
[ 6]徐民生 ,谢维荪.仙人掌类及多肉植物[ M] .北京:中国经济出版社 , 1991:130-131.
[ 7]荣骞.生物统计学[ M] .北京:高等教育出版社 , 1999:126-129.
[ 8] Kalt W , Forney C F , M ar tin A , et al. An tioxidant capacity , vitamin C , phenolics , and anthocyanins af ter f resh s torage of small frui t s
[ J] . J Agric Food Chem , 1999 , 47(11):4638-4644.
[ 9] Arbornel . Flavonoid advances in research secearch s cien ce[ M ] . Lon don:C hapniand H al l , 1982.
Study on extracting method of red pigment in Schlumbergera truncatus
JIANG Yihua
(Department o f Medical , Lishui Co llege , Lishui Zhej iang　323000 , China)
Abstract:It w as studied the ex tracting method and production of S chlumbergera truncatus red pig-
ment in o rthogonal test L9(34). The results o f the experiment show ed that the ex t ract ing condi tion of
good y ields of pigment could be obtained by 50%C2H 5OH solution at 20 ℃ fo r 1. 5 h w ith the solid-
liquid rat io 1 g ∶150 mL and the productivity is 9. 7%.
Key words:Schlumbergera truncatus;red pigment ;ex t racting method;o rthogonal test
(责任编辑　薛　荣)
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