全 文 ：广 西 民 族 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) 19 9 4年 第 2期
J OA U R L NF OG A U NG I XI NS’ n T U T EF OR NA T 1N 0A LT I正万 创 A T UA S C R LI ENC ET I E 1 D0N)
落葵色素的提取 、组分分离
及性质研究
张 直
摘 要
本文研 究了红落葵果实色素的提取工艺 ;色素中各组分的分离 ;光 、 热 、 酸度 、 部分金属离子及
氧化剂 、 还原剂对色素稳定性的影响 . 确定了以 A Hc水溶液为浸提剂的浸提工 艺 。 获得了四个色素
的组分 , 并对每个组分进行 了性质试验 . 研究结果为落葵色素的提取 、 组分分离精制及应用提供了
科学依据 .
引 言
食用色索按其来源可分为天然色素和合成色索两大类 . 作为食用色素除了其本身必须具有良
好的感观性能及符合一定的理化指标外 ,还必须通过严格的毒理评价以符合一定的卫生标准 . 人类
初期使用的食用色素均为天然色素 ;随着有机合成技术的发展 ,由人工合成的染料— 合成色素山于其原料来源不受自然条件限制且颜色品种易于实现多样化 ,在一个时期获得了飞速的发展 . 而近
二 、 三十年来 , 由于发现合成食用色素一般都存在不同程度的毒性 , 长期食用必然报害人体的健康 ,
故各国对化学合成的食用色素的使用予以越来越多的严格限制 . 允许使用的合成色素从本世纪初
的 7。。 多种减少到目前的十余种 . (依不同国家的不同标准 、 各国允许使用的合成食用色素品种也
不同 . 目前美国允许使用 9种 ,英国和欧共体允许使用 16 种 , 我国 目前仅允许使用胭脂红 、 芡菜红 、
柠檬黄 、 靛蓝 、 日落黄等数种 )l[ 1 . 天然食用色素一般安全性较高 、 色调自然 . 有些天然食用 色素还兼
有营养价值 . 天然食用色素分别来探于动物 、植物及微生物 ,其中又以植物色素为最多 . 它是构成
天然食用色素的基础闭 . 植物色素大多从可食用的植物的果实 、花 、茎 、叶中提取 . 因此 , 更易于为人
们心理上所接受 . 当今 ,可供提取天然食用色素的资源越来越多 ,为发展天然食用色素提供了广阔
的前景 。
落葵 ( B a s e l l。 : u b r a ) [ , ]亦称 “ 胭脂菜 ” 、 “ 胭脂豆 ” ,俗称 “ 木耳菜 ” 、 “ 藤菜 ” 、 “ 红藤菜 ” 等 . 在 两
广 , 有称为 “ 垒帝菜 ” 、 “ s如 菜 ” 的 . 落葵属落葵科双子叶种子植物 . 一年生缠绕草本 . 叶肉质 、 广卵
形 、基部心脏形 。 夏秋开花 ,穗状花序 ,花小 、带红 色 。 花后 ,花被增大 ,变紫色 ,多汁 ,包裹果实 . 在
我国南方 , 常见的有红花落葵和白花落葵 (B . a l b。 )两个品种 。 前者茎 、 叶 、花均为紫红色 , 成熟果实
为黑紫色浆果 ; 后者茎 、叶为绿色 ,花为白色 ,成熟果实亦为黑紫色浆果 . 尤为突出的是在落葵生长
的某一时期 ,前者叶上会出现深紫红色的圆斑 ;后者叶上会出现白色的圆斑 .落葵原产热带 ,在广西
桂林 、 灵山 、 捂州 、贵县 、 那坡 、百色及桂南均有生长 、栽培 ,广东西部 、 南部也有栽培 . 其茎叶作为蔬
菜也常在市场上出也 . 落葵全草供药用 , 有清热凉血之功 ,外敷治痈毒 。
DOI : 10. 16177 /j . cnki . gxmzzk. 1994. 02. 015
广 西 民 族 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) 1 9 9 4年第 2 期
经过试验比较 , 我们选择红落葵成熟浆果 (及干果 )进行色素提取 ,组分分离 ,性质试验的研究 。
成熟的落葵浆果含有大量色素 ,其果浆液展开或以水稀释时呈鲜艳紫红色 ,一颗浆果的液汁足
以使 50 iln 水染成漂亮的紫红色 。
一 、 落葵色素的提取
经过用丙酮 ( A . R ) 、 95 % 乙醇 (食用级 )及无离子水的抽提试验 , 分别得到绿色 、黄色 、紫红色的
溶液 。 但以无离子水抽提得到的紫红色溶液很不稳定 ,很快就变褐色 ,并产生混浊 。 最后确定了以
下浸提工艺 :
!他反言称攻 !
以 p H 二 3 . 0 的 H A 。 水溶液为提取液 . 下任次使川提取液 1 5 o m l , 在 5 0 ,C 水浴下及提 4 o m i n .
结果见表 I
表 I
益先
札仄域 ·真妇娜
及提次数 (次 ) 牛羊重 ( g ) 及出液颜 色 涟重 ( g ) 浸出率 (纬 )
l 2 4
.
1 3 紫红 色 1 6 . 2 8 3 2 . 5 1
2 2 0
.
2 8 紫红色 1 2 . 5 1 3 5。 8 4
3 2 1
.
5 4 紫红色 1 3 . 8 0 3 5 . 9 3
表 I 中数据表明 ,浸提二次已较完全 .
两次浸出液合并经真空浓缩 、干燥后即可获得混合色素干品 、成品中尚含大量果胶及各种斯类
物质等 . 合并后的浸出液直接经过柱层析可分离出多种色素组分 。
二 、 落葵色素的层析分离
此前 , 尚未见到对落葵色素进行组分分离的工作报道 . 一直以来 ,从落葵果实直接提取的紫红
色色素在性质及结构研究中均被作为单一组分看待闭 . 在对落葵果实色素浸提液的紫外光谱反复
分析的签础上 ,我们认为其紫红色是儿 种组分的颜 色的混合 . 山此我们探索了多种分离方法 ,鼓炕
确定了以二乙墓胺越乙墓纤维素 ( D E A E )为支持物的柱层析方案 .
试验证明使川 D E A E 为支持物分离落葵色素组分的效果是令人满众的 . 分离得到的四种组分
依洗脱顺序分别为橙式色组分 (收率约 9 . 8% ) ; 极红色组分 (收率约 3 . 4% ) ; 深红 色组分 (收率约
4
.
0线 ) ;粉红色组分 (收率在 0 . 5环以下 ) .
1
、层析柱及装柱 : 用 中= 3 2 m m 、 H = 6 0 0 m m f(J 玻璃住 、 装柱高度 h = 3 0 o m m
落葵色素的提取 、组分分离及性质研究 张 直
支持物 :二乙基胺基乙基纤维素 (E D AE )
常规层析柱装柱法装柱 。
2
、层析分离操作
将浸出液一次注入柱内 ,待色素全部滞留于柱上后 , 以 p H = 2 . 5 的 H A c 水溶液展开并洗脱 .
加入展开液后 ,色素很快被清晰地展开为三段 .洗脱的最前沿组分为橙黄色 , 第二个组分为橙红色 .
第三色段为深红色并难以用 p H = 2. 5 的水溶液洗脱 ,改以 1 : 6 的 H A c 液进一步展开为两层 ,前移
的一层呈深红色并逐步被洗脱 . 滞留于柱中的粉红色组分最后采用 P H = 1 的 H cl 水溶液洗脱 ,该
溶液能迅速将其洗脱 。
三 、各层析组分的性质试验
1
、各组分的紫外特征吸收试验 。
将落葵色素层析分离后所得的四个组分在 20 ~ 6 o on m 范旧内进行紫外扫描 , 确定它们的
入~ ,并进一步在此枯 : 下试验其吸收的特征性 . 根据 L a m b er t 一 B e r 定律确定其特征吸收 . 结果
如下 :
(1 )检黄色组分 : 测得在 入= 26 4~ 2 68n m 处有吸收峰 .
表 I : 28 ℃ 以 p H = 2 . 5 的 H A 。 溶液为空白
黔熟 C C / 2 C / 4
2 6 4 l
。
7 98 0
.
8 6 5 0
.
4 0 0
2 6 6 1
.
7 9 8 0
.
8 5 0 0
。
3 9 2
2 6 8 1
.
7 9 8 0
.
8 5 0 0
.
3 8 6
图一 、橙黄色组分的 C一 A 图
由图一可确定 :入= 2 6 4n m 为橙黄色组分的特征吸收波长 .
(2 )桩红色组分 :测得在 入= 27 2~ 2 7 6 n m 处有吸收峰 。
表 I : 28 ℃ 以 p H ` .2 5 的 H A c 溶液作空白
熟黝 C C / 2 C / 4
2 7 2 0
.
6 4 5 0
.
3 5 5 0
。
2 0 0
2 7 4 0
.
6 5 0 0
。
3 6 0 0
.
2 1 2
2 7 6 0
.
6 4 0 0
.
3 6 0 0
。
2 1 5
图二 、桩红色组分的 C一 A 图
由图二可确定 入= 2 7 4n m 为桩红色组分的特征吸收波长 .
` 月门
口 , 目
(图 一 ) (图 二 )
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(3 )深红色组分: 测得在 入= 2 2 5一 2 62 nm 及 入= 2 6 5~ 3 52 nm 处有吸收峰 。
表 N: 28 ℃ 以 l: 6的 H A 。 溶液作空白
黔选 C C/ 2 C/ 4
2 52 1
.
60 0 0
.
79 4 0
.
3 8 0
2 4 1 5
.
1 6 50
.
8 1 60
.
3 8 4
2 51 6
.
1 68 0
.
8 2 0 0
.
4 0 2
2 8 51
。
1 0 60
.
8 1 0 0
.
4 0 0
2 2 61
.
4 560
.
74 3 0
.
3 4 2
2 6 50
.
3 10 0
.
1 52 0
.
0 74
2 8 50
.
3 10 0
.
1 54 0
.
0 7 5
3 50 0
。
3 3 0 0
.
1 59 0
.
0 7 5
53 2 0
.
3 2 8 0
.
1 560
.
0 72
图三 、深红 色组分的
图四: 深红 色组分的
几勺
C一A 图
C一A !到
(图 四 )
山图三 、 图四可确定 入= 2 56nm 、 入= 3 50 nm 均为深红色组分的特征吸收 .
(4 )粉红色组分: 测得在 入二 2 78 ~ 2 8 2 nm 、 入= 4 78 ~ 4 8 2 nm 处有吸收峰 。
表 v: 28 ℃ 以 p H = 1 的 H a 溶液作空白
煞熟 C C/ 2 C/ 4
2 78 2
.
1 551
.
0 60 0
。
4 8 6
2 8 0 2
.
1 8 51
.
1 0 0 0
.
51 0
2 8 1 2
.
1 60 1
.
0 58 0
.
1 50
2 8 2 2
。
1 60 1
.
0 6 50
。
4 8 1
4 78 0
。
8 60 0
.
4 3 0 0
.
2 0 5
4 8 0 0
.
8 6 50
。
4 4 0 0
。
2 1 8
4 8 2 0
.
8 62 0
.
4 3 60
.
2 1 0
图五 、粉红色组分的 C一 A 图
图六 、粉红色组分的 C一A 图
落葵色素的提取 、 组分分离及性质研究 张 直
(图 五 ) ` (图六 )
由图五 、 图六可确定 入= 28 In m 、 入= 4 8 o n m 均为粉红色组分的特征吸收 。
2
、 酸度对落葵色素各组分的影响
配制等体积的 p H 值分别为 1 . 8 4 、 2 . 0 9 、 3 . 2 9 、 4 . 1 0 、 5 . 0 2 、 6 . 0 9 、 7 . 0 0 、 8 · 3 6 、 9 · 1 5 、 9 · 9 1 、 1 0 · 8 8 、
i一 7 0 、 1 1 . 9 2 的 B r i t to n 一 R o b in s o n 缓冲溶液 , 各加入等量的各组分的母液 ,测定它们在特征吸收
下的吸光度变化 。 结果如下 :
表 讥
黔选 1 . 8 4 2 . 0 9 3。 29 4 . 10 5 . 0 2 6 . 0 9 7 . 0 0 8 . 36 9 . 15 9 . 9 1 10 . 88 11 . 7 0 1 I Q ,橙价色 ( I ) .0 65峨 0。 662 0 . 67 1 0 . 684 0 。 70 2 0 . 710 0 . 7 20 0。 7 35 0 . 98 6 1. 32 4 1. 74 2 1 . 76 5 1. 8 20
( 2 6 4 n m )
祖红色 ( I ) 0。 3 14 0 。 320 0 . 34 8 0 . 35 4 0 . 362 0 . 368 0 . 37魂 0 . 3 92 0 . 5 64 0 . 5 8 5 0 . 82 6 0 . 93 0 0 . 952
( 2 7 4 n m )
深红色 ( . ) n , 1哎 八 , 份R 0 . 2 43 0 . 260 0 . 26咬 0 . 268 0 . 275 0 . 5 .1 6 0 . 7 23 0 . 7 8 1 0 。 94 2 0 . 97 6 0 . 98 4
( 2 5 6 n m )
粉红色 ( N ) 0 . 4 4 2 0 . 4 51 0 . 4 65 0。 4 8 0 0 . 514 0 . 5 10 0 . 562 0 . 582 0 . 8 4 0 0 . 9 20 0 . 9 6 4 0 . 9 8 2 1. 0 5 0
( 2 8 1 n m )
图七 、酸度对色素各组分的影响
` , 二 ~ 一几不石(图 七 )
由图可知 ,橙黄色组分 、检红色组分 、 粉红色组分在 p H < 8 . 5 时较稳定 、深红色组分在 p H < 7 .
。 0 时较稳定 .
据观察 ,各组分颜色在 p H 二 1 ~ 8 范田内无明显变化 . p H > 1 01 付均变为揭黄色 . 调节 p H 值使
之下降 ,颜 色可大体复原 .
3
、金属离子对 色素各组分稳定性的影响 (离子浓度 。. 05 m ol l/ ,均为氯化物 )
广 西 民族 学 院 学 报 ( 自然 科 学 版 )1 9 9 4 年第 2 期
表 vI
黔吸 F e , + eF Z+ 川 , + C a Z+ S n Z+橙黄色 无变化 无变化 无变化 无变化 无变化
橙红色 5而 n 内 5而 n 内 无 明显变化 无 明显变化 5而 n 内
褪 色 褪 色 (加大浓度后 (加大浓度后 褪 色探红色 褪色 ) 褪色 )
粉红色
由表可知 : 除橙黄色组分外 ,金属离子的存在均对各组分的颜色有着明显的影响 。
4
、 氧化剂 、 还原剂对落葵色素各组分稳定性的影响 。
表姐
煞愈骂 祖黄色 祖红色 深红色 粉红色
H : O : ( 3环 ) 无变化 褪色 褪色 褪色
N a , 5 0 , 无变化 褪色 褪色 褪色
山表可知 ,除桩价色组分外 ,上述城化剂 、 还凉剂均对务组分造成破坏 .
5
、 温度对落葵色素各组分稳定性的华响
取各组分济液分别在 40 ℃ 、 50 ℃ 、 60 ℃ 、 70 ℃ 、 8。℃下加热 30 m in ,再与瓜溶液比较颜 色 ,结果如
表 仪
器敷匀 检黄色 橙红 色 深红色 粉红 色
4 0 无变化 无变化 无变化 无变化
5 0 无变化 无变化 无变化 无变化
6 0 无变化 无变化 无变化 无变化
7 0 颜色变浅 褪色 变为暗红色 褪色
8 0 颜 色变浅 褪色 变为暗红色 褪色
在 60 ℃以下各组分颜色无明显变化 ,而温度高于 60 ℃以后 ,组分颜色都要改变 . 可见 ,色素对
温度敏感 。
6
、 食品荃质对落葵色素各组分稳定性的影响
对色素各组分分别加入 10 %淀粉液 、 15 %蔗掂液 、 饱和 N o CI 溶液 、 蛋白质溶液 。 结果各组分颜
色均无变化 ,可见各组分对上述食品墓质是稳定的 。
7
、光照对落葵 色素各组分稳定性的影响
将各组分封装于试管内曝于室外 48 小时 ,再次测定其最大吸收 。 分别发现各组分特征吸收变
化如下 :
桩黄色组分 : 入 I! 1 2 6 4 n m 变为 3 2 5 n m .
橙红色组分 : 入 Ih 2 7 4 n m 变为 3 2 0 n m 。
落葵色素的提取 、组分分离及性质研究 张 直
深红色组分 :入由Z s 6n m变为 3 3 on m .
粉红色组分 :入由 zl sn m变为 2 4 2n m .
可见 ,各组分对光是敏感的 .
四 、 关于落葵色素结构的初步推测
花青素的基本结构为 2一苯基苯并毗喃 . 在 p H = 3 以下时 , 最大吸收峰多在 46 5 ~ 5 5 o n m , 它
不溶于丙酮而溶于水和甲醉等 ,在酸性时呈红色 ,且较稳定 . 随着 p H 值的增加其颜色会由红色变
为褐 色或黄色 . 落葵色素的深红色组分及粉红色组分分别具有 入~ = 5 30n m 及 入~ 二 4 80n m 的最
大吸收 ,其它化学及物化特征也与上述花青素相仿 s1[ . 因而可推测落葵色素的深红色组分及粉红色
组分具有 的基本结构 .
黄酮类色素 (花黄素 )也是一类广泛分布于植物中的水溶性色素 .通常情况下呈黄色或橙黄色 、
溶于丙酮 ,其基本结构为 2一苯墓苯并毗喃酮 ,它在 24 。~ 4 o on m 处有最大吸收 . 落葵色素的橙黄色
组分具有 久~ = 2 6 4 n m 的吸收 , 且其 它化学性质也与之有 相近之处 , 因 此该组分 可能具有
的垫木结构 .
关于落葵色索各组分的具休结构待测定后再行报告 , 以上仅为初步的推测 .
五 、 结论与讨论
落葵色素来自传统食 J日蔬菜的果实 . 至今没有任何证据说明落葵植株的任何部分具有毒性 . 因
此可以认为落葵色素可作为安全的食用色素 . 因为落葵易于栽培 ,其生长对环境的要求并不高 , 所
以开发落葵食用色素的前景将是令人乐观的 .
落葵色素对酸性介质较稳定 ,且具一定的耐热性并且对于各种食品基质不敏感 .这就确定了它
可应用于饮料、 食品 、化妆品 、 医药生产的可能性 .
研究表明 ,落葵色素经过分离可得到四种性质各异的组分 。 各组分均具有艳丽的颜色 ,远比分
离前的紫红色诱人 . 这既说叨落葵色素是多组分的混合物 ,不能用单一结构予以描述 , 也说明使用
分离后的纯组分的色素 ,对食品或化妆品的染色价值比混合落葵色素的染色价值更高 .
混合的落葵色素在中性条件下保存的时间很短 ,经过层析分离得到色素的单一组分 , 由于去掉
了非色素的成分 ,将有较长的保存期 。
参考文献
【1〕 蔺定运编著
【2〕 樊开明等
《食用色素的识别与应用》 中国食品出版社
《食品添加剂》 四川科学技术 出版社
P
.
6 0 2
1 9 8 7
.
P
.
1 9 8 7
.
P
.
2一 5 . 5 9一 8 0
9 8一 1 0 3
[ 3〕 (辞海 》 19 7 9 年版 (缩印木 )
〔4〕刘贤食 “ 天然食用色素落葵红 的初步研究” 《食品科学》 ” 90 ( 8) P . 10 一 12 .
〔5〕 B r o u i l l a r d , R . 。 n d D u b o i s , J . E ( 1 9 7 7 ) , J . A m .
C h
e m
.
S o e
.
9 9 ( 5 ) 1 3 5 9一 1 9 6 4