全 文 ：文章编号:1000 - 9973(2005)07 - 0038 - 04
蟹爪兰红色素的提取及性质研究
蒋新龙1 ,蒋益花2
(1.浙江省丽水学院 应用生物系 ,浙江 丽水　323000;2.浙江省丽水学院 医学部 ,浙江 丽水　323000)
摘要:研究了蟹爪兰红色素的提取条件和理化性质 ,结果表明 ,用 1:100 的 30%乙醇水溶液 ,在
20℃恒温浸提 1h ,提取效率较好 。蟹爪兰红色素属花青素类色素;pH 值对色素影响明显;40 ℃以
内比较稳定;光照能加快色素降解 ,但与紫外光无关;金属离子 Na+ 、Ca2+ 、Zn2+对色素色泽无影
响 ,Ca2+还有一定的增色作用 ,而 Al3+ 、Cu2+ 、Fe3+ 、Pb2+有不良影响;色素的抗氧化还原能力较
强;蔗糖 、葡葡糖和盐等添加剂对色素无影响。
关键词:蟹爪兰;色素;提取;理化性质
中图分类号:TS201 . 2　　　文献标识码:B
Abstract:Physico - chemical properties and ex t ractions of the red pigment in flow ers of zyg ocactus
truncatus w ere investig ated. Results showed that go od yield of pigment could be obtained by 30%
C2H 5OH so lution at 20℃、for 2h. The zygocactus t runcatus red pigment is classif ied to anthocya-
nins , for w hich pH had signi ficant ef fect on the tone of pigment. The pigment is stable to heat un-
der 40℃. Under sunlight ,deg radation o f the pigment could be accelerated ,but reg ardless of ult ra-
violet light. Metallic ions Na+ 、Ca2+ 、Zn2+ had no ef fct on the tone of pigment ,Ca 2+ can add col-
our to the pigment , but Al3+ 、Cu2+ 、Fe3+ 、Pb2+ had severe disadvantageous ef fect. This kind of
pigment po ssesses st ronger antioxidation ability. Addit ion of g lucose had no effect onthe pigment.
Key words:zygocactus t runcatus;pigment;ex traction;phy sico - chemical proper ty
　　蟹爪兰(拉丁名 zyg ocactus 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。外用于疮疡肿毒 、
疔疖 、痄腮[ 1] 。蟹爪兰叶状茎映衬着繁花朵
朵 ,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。一般蟹爪兰的花期从 9月
至翌年 4月 ,花色有淡紫 、黄 、红 、纯白 、粉红 、
紫红 、橙和双色等。近年来 ,英国 、法国 、德
国 、美国 、日本 、丹麦 、中国等的花卉育种专
家 ,做了大量的蟹爪兰栽培 、杂交育种等研
究 ,但花中丰富的红色素尚未得到研究开发 ,
大量花朵谢后弃置未用 ,造成天然色素资源
的极大浪费。面对天然色素逐渐取代合成色
素的发展趋势[ 2 ～ 5] ,作者对红色蟹爪兰(S.
altensteinii ,以下简称蟹爪兰)红色素的提取
条件和理化性质进行了研究 ,为其色素的开
发利用提供科学依据。
1　材料与方法
1. 1　材料 、试剂和仪器
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。
北京瑞利UV - 9100型紫外可见光谱
　　收稿日期:2005 - 04 - 22
作者简介:蒋新龙(1963 -),男 , 大学学士 ,高级工程师。原任浙江碧湖啤酒有限公司总工程师 , 现在浙江省丽水学院应
用生物系从事发酵工程和食品加工工艺的教学科研工作。目前在天然食用色素开发利用方面进行了一些探索研究。
No. 7
Jul. 2005
第 7 期
2005 年 7 月
　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
CHINA CONDIMENT
仪 ,DZF - 6050 型真空干燥箱 ,数显恒温水
浴锅 HH - 2 , 15W紫外灯。
1. 2　蟹爪兰色素提取
1. 2. 1　提取方法　新鲜蟹爪兰取其花瓣 ,洗
净烘干后粉碎 ,按 1∶10(质量:体积)加入提
取剂 ,常温浸泡 、间隙搅拌 、过滤 ,得红色澄清
透明液体。将液体减压浓缩 ,当浓缩至一定
体积时 ,放人真空干燥箱内干燥 ,得暗红色膏
状物。
1. 2. 2 　提取剂的选择及提取温度 　以
H 2O 、30%乙醇 、50%乙醇 、70%乙醇 、95%乙
醇作提取剂在不同温度下进行试验。各提取
母液分别以相应提取剂作参比 ,用紫外可见
光谱仪比较在 400 ～ 600 nm 波长范围其最
大吸收波长处的吸光度值。
1. 2. 3　提取时间　按 1. 2. 1提取方法用 1
∶10的 30%乙醇提取剂提取色素 ,在 20℃
恒温条件下 ,每隔 0. 5h ,在 540 nm波长处测
定一次各提取液的吸光度值。
1. 2. 4 提取剂用量　按 1. 2. 1 提取方法 ,精
密称取蟹爪兰干燥花瓣各 0. 1g ,分别加入 5 、
10 、20 、30mL 30 %乙醇 ,在 20℃的恒温水浴
中浸提 1h ,过滤 ,用提取剂定容到 50mL 容
量瓶中 , 以 30%乙醇溶液作为参比 , 在
540nm 波长下测吸光度值。
1. 3　蟹爪兰红色素理化性质的测定
以新提取色素母液对其进行乙醇回收 ,
再配成一定浓度的色素溶液为样本 ,或以新
提取色素浓缩膏为样本 ,分别对其溶解性 、吸
收光谱特征 、pH 值的影响 、热效应 、光稳定
性及其共存物的影响进行测定分析。
2　结果与讨论
2. 1　提取条件的选择
2. 1. 1　提取剂的选择和提取温度的确定　
料液比 1∶10 、在不同温度下提取 1h ,比较各
提取液的外观颜色以及相同最大吸收波长处
的吸光度值发现 ,在 20℃用 30%乙醇的提取
液的外观颜色最深 ,吸光度值最大。因此用
30%乙醇应是蟹爪兰红色素的最佳提取剂 ,
提取温度为 20℃。
表 1　提取剂 、温度对提取效率的影响(λmax =540nm)
Table 1　Effect of extractant on extraction
and temperature
温度℃ 水 30%乙醇 50%乙醇 70%乙醇 95%乙醇
20 0. 818 1. 593 1. 336 0. 868 0. 001
40 0. 657 0. 993 1. 264 0. 853 0. 002
60 0. 626 0. 610 0. 640 0. 314 0. 016
80 0. 266 0. 236 色淡黄 ,极粘稠 0. 034 0. 010
2. 1. 2　提取时间对提取效率的影响　实验
结果见表 2 ,蟹爪兰红色素在 20℃用 30%乙
醇提取时 ,增加提取时间对提取效率有利;在
提取时间 1h及其更长时间的提取率相差不
大。从生产效率考虑 ,最佳提取时间 1h 为
宜。
表 2　提取时间对提取效率的影响(λmax =540nm)
Table 2　Effect of extractant time on extract ion
提取时间(h) 0. 5 1 1. 5 2 2. 5
吸光度 A 0. 962 1. 076 1. 078 1. 083 1. 095
2. 1. 3　提取剂用量对提取效率的影响　实
验结果表明 ,蟹爪兰干燥花瓣与浸提剂按 1
∶100(质量∶体积)较为适宜。
表 3　提取剂用量对提取效率的影响(λmax =540nm)
Table 3　Effect of extractant dosage on extract ion
提取剂用量 1 /50 1 /100 1 /150 1 /200 1 /300
吸光度 A 0. 328 0. 373 0. 362 0. 361 0. 357
2. 2　蟹爪兰红色素的理化性质
2. 2. 1　溶解性　将精制所得暗红色膏状物
用水 、乙醇 、石油醚 、乙醚作溶解实验。结果
表明 ,精制所得暗红色膏状物在酸性水溶液 、
乙醇以及两者混合液中的溶解性较好 ,但不
溶于石油醚 、乙醚 ,蟹爪兰红色素是一种水溶
性色素。
2. 2. 2　光谱特征　将 30%乙醇提取的蟹爪
兰红色素母液 ,稀释至一定体积后 ,在 400 ～
39第 7期　　　　　　　　　　　　食品添加剂　蟹爪兰红色素的提取及性质研究
600 nm 波长范围内测定吸光度值。图 1 蟹
爪兰红色素吸收光谱特性
由图 1可见 , 30 %乙醇提取液的最大吸
收在 540nm 处。
图 1　蟹爪兰红色素吸收光谱特性
Fig. 1 Spectrum prperties of red pigment from
S. altensteinii
2. 2. 3　pH 值对色素外观及吸光度的影响
配制一定稀释度的色素溶液 ,用 0. 1mol /L
的盐酸溶液和 0. 1mol / L氢氧化钠溶液调节
色素液的 pH 值 , 观察其颜色变化 , 并在
540 nm处测定色素液的吸光度值(结果见图
2)。目测 pH1 ～ 3的色素液为浅红色 , pH3
～ 7为红色 , pH8 ～ 14逐渐变为浅黄色甚至
黄色。不同 pH 值不仅影响色素外观颜色 ,
而且吸收系数也发生变化。这表明色素的分
子结构随体系 pH 值不同而变化。光谱特性
分析蟹爪兰红色素应属花青素类色素[ 6] 。
2. 2. 4　金属离子对色素稳定性的影响　在
配制同一稀释度的色素水溶液 10mL 中各加
入不同质量的钠 、铝 、铜 、铅 、铁 、钙 、锌离子 ,
使之成为含金属离子 5×10- 3mol / L - 1 、1×
10
- 2
mol / L
- 1 、5×10- 2mol / L 、1×10 - 1mol /L
的色素溶液 , 放置 1h , 测定加入前后在
540 nm处吸光度值。表 4实验结果表明 ,不
同含量的钠 、钙 、锌离子的存在对色素的吸收
峰影响不大 ,钙离子还有一定的增色作用;但
铝 、铁 、铜 、铅离子的存在对色素有不良影响 ,
铁离子会使色素液褪色 ,随离子浓度的增加
易产生黄色沉淀;铅离子使色素液少许浑浊 ,
吸光度随离子浓度增加而减小;铜离子 、铝离
子易使色素液褪色 。
图 2　不同 pH 值下蟹爪兰红色素吸光度
Fig. 2　Absorption scalar of red pigment from S.
altensteinii at different pH
表 4　金属离子对色素稳定性的影响(λmax =540nm)
Table 4　Effect of metallic ions on pigment stability
金属离子浓度
mo l /L
Na
+
Ca
2+
Zn
2+
Al
3+
Cu
2+
Pb
2+
0 0. 163 0. 163 0. 163 0. 163 0. 163 0. 163
0. 005 0. 161 0. 169 0. 159 0. 107 0. 076 0. 135
0. 010 0. 158 0. 172 0. 157 0. 097 0. 071 0. 121
0. 050 0. 156 0. 178 0. 152 0. 085 0. 070 0. 117
0. 100 0. 154 0. 183 0. 150 0. 080 0. 068 0. 113
2. 2. 5　耐热性　在配制同一稀释度的色素
水溶液 ,在不同温度(T)下恒温放置 1h ,冷却
后分别在 540 nm 波长处测定各色素液的吸
光度值。从表 5 的实验结果可以看出 ,蟹爪
兰红色素在 40 ℃以内比较稳定 ,且随着温度
的升高 ,有一定的耐热性 ,高于 40℃,耐热性
降低。这可能是花青素类色素的母体结构受
热生成无色的查尔酮式结构的缘故[ 2] 。
表 5　温度对色素稳定性的影响(λmax =540nm)
Table 5 Effect of temperature on the stab ility
of red pigment
温度(℃) 色素颜色 吸光度 A 色素保存率
CK 红色 0. 163 100%
20 红色 0. 163 100%
40 红色 0. 155 95. 1%
60 浅红 0. 103 63. 2%
80 浅黄 0. 046 28. 2%
100 色褪 ,淡黄 0. 002 1. 23%
40 总第 317期　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
2. 2. 6　光照的影响
2. 2. 6. 1　室内自然光和日光对色素的影响 配
制同一稀释度的色素水溶液 ,分别在室内自然
光和日光下照射 ,每隔一定时间在 540 nm波长
处测定色素液的吸光度值 ,并计算色素保存率。
表 6结果显示 ,室内自然光对色素影响较小 ,放
置 10 d后色素保存率还有 60. 5 %,外观红色明
显 ,吸收峰不变。而日光照射对色素影响较大 ,
色素液在日光照射 10d后 ,保存只有 37. 1%,外
观红色变淡 ,吸收峰不变。日光照射色素发生
光化学降解 ,导致吸收峰消失。自然放置在空
气中也会因氧化作用而发生分解和褪色 ,使色
素含量下降 ,所以室内放置时间过长也会使色
素保存率有一定降低。
表 6　室内自然光和日光对色素的
影响(λmax =540nm)
Table 6　Effects of room natural light and
sunlight on pigment
放置时间
(d)
自　然　光 日　　　光
吸光度 保存率 吸光度 保存率
0 0. 124 100% 0. 124 100%
1 0. 118 95. 2% 0. 117 94. 4%
2 0. 116 93. 5% 0. 112 90. 3%
3 0. 110 88. 7% 0. 106 85. 5%
4 0. 105 84. 7% 0. 094 75. 8%
5 0. 102 82. 3% 0. 078 62. 9%
10 0. 075 60. 5% 0. 046 37. 1%
15 0. 059 47. 6% 0. 035 28. 2%
20 0. 054 43. 5% 0. 029 23. 4%
2. 2. 6. 2　紫外光照射对色素的影响 配制与
2. 2. 6. 1相同的色素溶液 ,用 15w 的紫外灯照
射 ,照射一定时间后测定 540 nm处的吸光度
值 ,计算色素保存率。实验结果表明 ,蟹爪兰色
素液在紫外光照射 16h后 ,色素外观及 540 nm
处吸光度均无变化 ,说明紫外光对色素降解无
影响 ,有良好的耐紫外光性。与日光照射实验
结果相比 ,日光照射后的色素保存率降低应与
日光中紫外线无关 ,花青素类色素分解所需的
能量在太阳光波长范围之内。
2. 2. 7　氧化还原剂对色素稳定性的影响 配
制一定浓度的 H 2O2 、N a2SO3 的色素溶液 ,
以试剂空白的色素液作参比 ,放置 2h ,目测
色素液颜色变化并测定加入前后在 540 nm
处吸光度值 ,实验结果见表 7。表 7说明蟹
爪兰色素在某些氧化还原剂中的稳定性较
好 ,其中尤其以抗还原性能为佳。
表 7　氧化还原剂对色素稳定性的影响
(λmax =540nm)
Table 7　Effects of oxide and reducer on
the stability of red pigment
H2O2 /%颜色 吸光度 A 保存率N a2SO3 / mo l L - 1颜色 吸光度 A 保存率
0 红色 0. 163 100 % 0 红色 0. 163 100 %
0. 10 红色 0. 152 93. 3 % 0. 001 红色 0. 161 98. 8%
0. 30 红色 0. 142 87. 1 % 0. 005 红色 0. 151 92. 6%
0. 60 浅红 0. 125 76. 7 % 0. 010 浅红 0. 149 89. 6%
1. 20 浅红 0. 094 57. 7 % 0. 100 浅红 0. 130 79. 8%
2. 2. 8　常用食品添加剂对色素稳定性的影响
配制 5%、10%、20%的 NaCl、蔗糖 、葡萄糖色素
水溶液 ,以试剂空白的色素液作参比(放置前吸
光度A 为 0. 163),放置 1h ,测定加入前后在
540 nm处吸光度值 ,实验结果见表 8。表明食
盐 、蔗糖和葡萄糖的存在对蟹爪兰色素的外观
颜色无不良影响 ,还有微弱的增色作用。
表 8　常用食品添加剂对色素稳定性的影响
(λmax =540nm)
Table 8　Effects of food addit ive on the
stability of red pigment
浓度(%) 0 5 10 20
食盐吸光度 A 0. 160 0. 163 0. 162 0. 161
蔗糖吸光度 A 0. 160 0. 163 0. 161 0. 158
葡萄糖吸光度 A 0. 160 0. 159 0. 159 0. 158
3　结论
3. 1　蟹爪兰作为优良的观赏花卉 ,品种繁
多 ,资源丰富。蟹爪兰花多色艳 ,含有丰富的
天然色素 ,而且易繁殖 、生长 (下转第 37页)
41第 7期　　　　　　　　　　　　食品添加剂　蟹爪兰红色素的提取及性质研究
色素积累。
(3)从增加胞外水溶性色素和紫红色素考
虑。以豆饼粉和玉米粉的配比为 2∶4为宜。
3　红曲霉发酵罐深层培养试验
选取 4%的玉米粉 、淀粉 、米粉 、红薯粉
作碳源 , 2%豆饼粉作氮源 ,配成培养基。用
10L发酵罐装料 7L ,通风量 3L /min ,搅拌速
度 200r /min , 28 ～ 29℃ pH 6. 0 培养 60h。
结果如表 4。
表 4　不同碳源发酵罐
玉米粉 淀粉 米粉 红薯粉
OD值 39. 8 32. 7 20. 3 26. 2
　　由上表可以看出 ,以玉米粉作碳源产色
最好。
4　讨论
4. 1　在筛选氮源的培养基中 , 豆饼粉加
0. 5%和 1%的硝酸钠做氮源 ,所产生的红色
素很少。与有关报道的红曲霉用无机氮硝酸
钠做氮源较好的结果不一致。其可能与培养
的条件或者菌种的不同有关。
4. 2　在氮源的筛选试验中 ,以蛋白胨作氮源的
摇瓶产色较早 ,但 72h后色价开始下降。可能
是红曲霉能较快将蛋白胨转化为色素 ,但随着
培养时间的延长 ,色素的积累达到高峰后 ,蛋白
胨耗尽致使色素被菌体作为营养物质利用。
4. 3　在摇瓶试验中最高色价为 49. 7 u /mL ,
而在上罐试验中相同培养基的色价只有
39. 8 u /mL ,可能与通风量较小 ,搅拌速度较
低有关。
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(4):147 - 149.
(上接第 41页)快 ,是极具开发前景的天然色
素资源。
3. 2　上述研究结果表明 ,蟹爪兰红色素提
取容易 ,性能良好 ,尤其是在中性以及中性
偏酸的条件下具有较好的热 、光稳定性 ,色
泽鲜艳 ,水溶性好 , 且食盐 、蔗糖 、葡萄糖
等食品添加剂的存在对色素有一定的护色
作用 ,这对食品的调色或着色是非常有利
的。
3. 3　蟹爪兰全株具有清热解毒 、消肿之功
效。由此可见蟹爪兰红色素用作天然食用色
素应该是安全可行的。但蟹爪兰色素的化学
结构和生理活性 ,还有待进一步研究。
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37第 7期　　　　　　　　　　食品添加剂　不同培养基对红曲霉产色的影响