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金银木果实红色素的提取和稳定性研究



全 文 :湖 北 农 业 科 学 2013 年
第 52卷第 17 期
2013年 9 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 52 No.17
Sep.,2013
收稿日期:2012-10-11
基金项目:北方民族大学 2012 年国家级大学生创新训练计划项目(GJJ-CX-SW-06)。
作者简介:王 静(1990-),女,石家庄人,在读本科生;通讯作者,任玉锋(1964-),女,宁夏平罗人,教授,硕士,主要从事植物资源开发与利用
的教学与研究工作,(电话)0951-2067893(电子信箱)ren_yufeng@163.com。
随着社会的进步和人民生活水平的提高,天然
食用色素的开发和应用日益受到人们的重视,许多
天然食物中的色素如茶色素[1]、辣椒色素[2]、玉米黄[3]、
葡萄皮红 [4]、红曲色素 [5]、沙棘黄 [6]等纷纷成为开发
利用的对象。 金银木(Lonicera maackii)是忍冬科忍
冬属落叶灌木,主要分布于我国东北、华北、西北等
地区,树势强健、耐寒耐旱、病虫害少、适应性强、分
布广泛。 金银木全株入药,能祛风解毒、消肿止痛、
增强免疫力及抑菌杀菌截疟 ,主治头晕 、跌打损
伤 [7];也可作庭院和城市绿化[8]、观赏树种[9]。目前对
金银木的研究主要集中在观赏价值 [9]、栽培技术 [10]、
染色体核型分析 [11],黄酮 [12]、芦丁 [13]、绿原酸 [14]等化
学成分的提取等方面,对金银木果实红色素提取的
研究报道很少。 本课题开展金银木果实红色素提取
和稳定性的研究, 为提高金银木的开发利用价值、
开发新型天然食用色素提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1)材料:金银木成熟果实采自北方民族大学图
金银木果实红色素的提取和稳定性研究
王 静,张改杏,任玉锋
(北方民族大学生物科学与工程学院,银川 750021)
摘要:以金银木(Lonicera maackii)果实为原料提取红色素,分析了不同提取溶剂对金银木果实红色素提
取的影响,并考察了金银木果实红色素的稳定性。 结果表明,金银木果实红色素最佳提取溶剂为 pH 1 的
乙醇溶液。 该色素在酸性条件下稳定性较好,中性和碱性条件可使其颜色发生变化;在黑暗和自然光照
下稳定性较好, 日光直射对其稳定性略有影响, 应避免长期日光直射;80 ℃以上时热稳定性较差;Na+、
Mg2+、K+对金银木果实红色素稳定性无明显影响,Al3+、Ca2+对其有增色作用,Fe3+、Cu2+会使其变色, 应避免
其与铁、铜制品接触;氧化剂 H2O2和还原剂 Na2SO3均会导致色素提取液吸光度下降;蔗糖、麦芽糖、葡萄
糖、柠檬酸、山梨酸钾、苯甲酸钠等食品添加剂在一定范围内对红色素无明显影响,可在食品加工允许范
围内使用。
关键词:金银木(Lonicera maackii)果实;红色素;提取;稳定性
中图分类号:S567.9;R284.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)17-4194-04
Study on Extraction and Stability of Red Pigment from Lonicera maackii Fruits
WANG Jing,ZHANG Gai-xing,REN Yu-feng
(College of Biological Science and Engineering, Beifang University of Nationalities, Yinchuan 750021, China)
Abstract: Fruits of Lonicera maackii were used as material to extract natural red pigment. The effects of different extract sol-
vent on extraction of red pigment as well as stability of the obtained pigment were investigated. The results showed that the
pigment was water-soluble; and the best extraction solvent was ethanol with pH 1. The pigment had good stability under
acidic conditions, dark or natural light conditions; but the color changed under neutral or alkaline conditions; and direct
sunlight had slight effect on its stability. The red pigment was unstable when the processing temperature was above 80 ℃.
Some metal ions such as Na+, Mg2+ and K+ had little effect on the pigment; Al3+ and Ca2+ had certain hyperchromic effects;
while Fe3+ and Cu2+ had obvious destructive effects. Oxidizer H2O2 and reducing agent Na2SO3 caused the decrease of absorp-
tion of red pigment extract. Food additives such as sucrose, maltose, glucose, citric acid, potassium sorbate and sodium
benzoate had little effect on the stability of pigment in a certain range and thus could be used in allowable range.
Key words: Lonicera maackii fruit; red pigment; extraction; stability
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.17.013
第 17 期
书馆前花园,去子,-80 ℃冻藏备用。
2)试剂:无水乙醇、浓盐酸、石油醚、丙酮、乙酸
乙酯、NaOH、H2O2、Na2SO3、蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、柠
檬酸、苯甲酸钠、山梨酸钾等均为分析纯。 蒸馏水为
实验室自制。
3)仪器:JA3003N型电子分析天平、HC-TP11-5
型架盘药物天平 (上海精密科学仪器有限公司);
DELTA320 型 pH 计(梅特勒-托利多仪器(上海)有
限公司);KQ-500B 型超声波清洗器(昆山市超声仪
器有限公司);SIGMA 3K-30 型低温高速冷冻离心
机 (德国 Sigma 公司);UV1102Ⅱ型紫外-可见光分
光光度计 (上海天美科学仪器有限公司);HH-4 型
数显恒温水浴锅 (常州国华电器有限公司);LRH-
250 型生化培养箱 (上海一恒科技有限公司);RE-
52A 型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);SHB-Ⅲ
型循环水式多用真空泵 (郑州长城科工贸有限公
司)。
1.2 方法
1.2.1 金银木果实红色素提取溶剂的选择 ①提
取溶剂种类的选择。 称取 10 份各 1.00 g 金银木果
实,分别放入盛有 25 mL 石油醚、无水乙醇、丙酮、
乙酸乙酯、4 mg / mL NaOH、70%(体积分数,下同)的
乙醇 、HCl-乙醇 (体积比 1 ∶9, 下同 )、4 mg / mL
NaOH-乙醇(体积比 1∶9,下同)、0.4% HCl、蒸馏水的
锥形瓶中,常温下浸提 2 h,观察溶液变化,选取最
佳提取溶剂。 ②提取溶剂 pH 及最大吸收波长的确
定。选用最佳提取溶剂,分别将提取溶剂的 pH调成
1、3、5、7、9、11、14。 称取 7份各 1.00 g金银木果实,
放入 25 mL 不同 pH 的提取溶剂中, 常温下浸提 2
h,观察溶液变化,并将提取液稀释 5 倍,利用紫外-
可见光分光光度计进行光谱扫描,比较得出最佳提
取液的最大吸收波长。
1.2.2 金银木果实红色素稳定性的研究 按优化
后的条件制备金银木果实红色素提取液, 考察 pH、
温度、光照、金属离子、氧化剂和还原剂、食品添加
剂等对其稳定性的影响。 ①pH 对红色素稳定性的
影响。取 25 mL红色素提取液,用盐酸调节 pH分别
为 1、3、5、7、9、11、14,观察溶液颜色变化。再分别取
1.0 mL 不同 pH 的提取液,用相应提取剂稀释至 5.0
mL,进行光谱扫描。②光照对红色素稳定性的影响。
取 25 mL 红色素提取液,分别放在黑暗中、自然光
下和日光直射下。取 1.0 mL不同光照条件下的提取
液,用相应提取剂稀释至 5.0 mL,在最大吸收波长
下测其吸光度。 一周内每天测一次,一周后每周测
一次,共测定 9次。 ③温度对红色素稳定性的影响。
取 5 mL 红色素提取液,用 pH 1 的 HCl-KCl 缓冲液
定容至 25 mL, 分别置于 20、40、60、80、100 ℃恒温
水浴锅中,每隔 1 h 在最大吸收波长下测其吸光度。
④金属离子对红色素稳定性的影响。 取 5 mL 红色
素提取液, 分别加入 Na+、Mg2+、Al3+、K+、Ca2+、Fe3+、
Cu2+, 用 pH 1 的 HCl-KCl 缓冲液定容至 25 mL,各
金属离子的最终浓度为 0.5 mol / L。室温静置 2 h,在
最大吸收波长下测其吸光度。 ⑤氧化剂与还原剂对
红色素稳定性的影响。 取 5 mL 红色素提取液,用
pH 1的 HCl-KCl缓冲液定容至 25 mL,分别加入 0、
0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg / mL 的氧化剂 H2O2 或
0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mg / mL 的还原剂 Na2SO3,
室温放置 10 min, 在最大吸收波长下测其吸光度。
⑥食品添加剂对红色素稳定性的影响。 可溶性糖
类:取 5 mL 红色素提取液,分别加入 0、0.25、0.75、
1.25、2.50、3.75 g 蔗糖、麦芽糖或葡萄糖,用 pH 1 的
HCl-KCl 缓冲液定容至 25 mL, 使其溶液终浓度分
别为 0、10、30、50、100、150 mg / mL。室温放置 2 h,在
最大吸收波长下测其吸光度; 食品添加剂类: 取 5
mL 红色素提取液,分别加入 0、0.125、0.250、0.375 g
柠檬酸、山梨酸钾或苯甲酸钠,用 pH 1 的 70%乙醇
溶液定容至 25 mL, 使其最终浓度分别为 0、5、10、
15 mg / mL。 室温静置 2 h,在最大吸收波长下测其吸
光度。
2 结果与分析
2.1 金银木果实红色素提取条件
2.1.1 提取溶剂的选择 采用不同的提取溶剂提
取金银木果实中的红色素,所得提取液的颜色见表
1。 由表 1可知,金银木果实红色素在极性溶剂中的
提取效果比非极性溶剂好, 其中以 HCl-乙醇溶液,
即酸性乙醇溶液作提取溶剂时提取液呈鲜红色,表
明提取效果较好,因此后续试验以酸性乙醇溶液作
为金银木果实红色素的提取溶剂。
2.1.2 pH 及最大吸收波长的确定 以 pH 不同的
乙醇溶液作为提取溶剂,所得提取液的颜色见表 2。
表 1 不同溶剂对金银木果实红色素提取液的影响
提取溶剂
石油醚
无水乙醇
丙酮
乙酸乙酯
4 mg/mL NaOH
70%乙醇
HCl-乙醇
NaOH-乙醇
0.4% HCl
蒸馏水
提取液颜色
无色
亮黄色
浑白色
无色
深黄色
浅黄色
鲜红色
黄绿色
浅红色
浅黄色
王 静等:金银木果实红色素的提取和稳定性研究 4195
湖 北 农 业 科 学 2013 年
由表 2可知,pH 1时金银木果实红色素提取液的颜
色最红。 金银木果实红色素提取液的紫外-可见光
光谱扫描结果见图 1。 由图 1可知,以 pH 1的酸性
乙醇溶液作提取溶剂, 提取液的最大吸收波长为
512.0 nm, 因此后续试验以色素提取液在 512.0 nm
处的吸光度为指标对色素的稳定性进行研究。
2.2 金银木果实红色素的稳定性
以 pH 1、体积分数 70%的乙醇溶液作提取剂,
采用超声波法提取金银木果实中的红色素,提取温
度 30 ℃、提取时间 60 min、料液比 m金银木∶V 乙醇=1∶20
(g / mL),对所得红色素提取液的稳定性进行考察。
2.2.1 pH 对红色素稳定性的影响 光谱扫描结果
显示 pH 1 时, 金银木果实红色素提取液的最大吸
收波长为 512.0 nm,吸光度为 0.587;pH 3 时,提取
液的最大吸收波长为 526.4 nm,吸光度为 0.472。 随
着 pH 的增大,提取液的最大吸收波长发生红移,当
pH≥7 时,吸收峰多而平,无明显最大吸收峰,可见
金银木果实红色素在酸性条件下较为稳定,在中性
和碱性条件下不稳定。
2.2.2 光照对红色素稳定性的影响 金银木果实
红色素在黑暗、自然光和日光直射条件下随放置时
间的延长其吸光度的变化情况见图 2。由图 2可知,
在黑暗和自然光照下放置 20 d,其吸光度分别下降
了 0.012 和 0.014,下降率约为 2.0%,而在日光直射
条件下放置 20 d, 吸光度下降了 0.034, 下降率为
5.8%。 说明光照对金银木果实红色素稳定性的影响
不大,日光直射略有影响,在红色素贮存和使用过
程中应尽量避免其受到日光直射。
2.2.3 温度对红色素稳定性的影响 不同温度下
金银木果实红色素提取液随加热时间的延长其吸
光度的变化情况见图 3。 由图 3可知,在 20~60 ℃加
热 6 h对其吸光度几乎没有影响。 在 80 ℃和 100 ℃
加热,其吸光度随加热时间的延长逐渐下降,在 80
℃加热 6 h,吸光度下降率超过 30%;在 100 ℃加热
6 h,吸光度下降率超过 70%,说明 80 ℃及以上高温
对金银木果实红色素稳定性的影响较大,在加工和
贮存时应避免高温。
2.2.4 金属离子对红色素稳定性的影响 添加浓
度为 0.5 mol / L 的不同金属离子, 金银木果实红色
素提取液的吸光度和颜色变化情况见表 3。 由表 3
可知,Na+、Mg2+、K+对金银木果实红色素稳定性无明
显影响,Al3+、Ca2+对其略有增色作用, 添加 Fe3+和
Cu2+后金银木果实红色素提取液颜色发生较大变
化,因此在提取和加工过程中应避免其与铁、铜制
品接触。
黑暗中
自然光
日光直射
表 3 金属离子对金银木果实红色素的影响
金属离子
对照
Na+
Mg2+
Al3+
K+
Ca2+
Fe3+
Cu2+
吸光度
0.523
0.491
0.537
0.562
0.522
0.546
0.754
0.508
溶液颜色
浅红
浅红
浅红
浅红
浅红
浅红
黄褐色
浅蓝色
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
A
400 450 500 550 600
波长//nm
表 2 pH 对金银木果实红色素提取液的影响
pH
1
3
5
7
9
11
14
提取液颜色
深红
橘红
浅黄
黄色
绿色
深绿
棕黄
图 1 金银木果实红色素提取液的光谱扫描
图 2 光照对金银木果实红色素稳定性的影响
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
A 5
12
.0
nm
0 1 2 3 4 5 6 13 20
时间//d
20℃
40℃
60℃
80℃
100℃
图 3 温度对金银木果实红色素稳定性的影响
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
A 5
12
.0
nm
0 1 2 3 4 5 6
时间//h
4196
第 17 期
蔗糖
麦芽糖
葡萄糖
图 6 可溶性糖对金银木果实红色素稳定性的影响
图 7 食品添加剂对金银木果实红色素稳定性的影响
2.2.5 氧化剂与还原剂对红色素稳定性的影响
添加不同浓度的 H2O2,金银木果实红色素提取液的
吸光度变化情况见图 4。 由图 4 可知,添加 H2O2后
金银木果实红色素提取液的吸光度下降,且 H2O2浓
度越高,下降幅度越大,说明氧化剂对金银木果实
红色素稳定性的影响很大,在提取和加工过程中应
避免其与氧化剂接触。
添加不同浓度的 Na2SO3,金银木果实红色素提
取液的吸光度变化情况见图 5。 由图 5 可知, 添加
Na2SO3后金银木果实红色素提取液的吸光度下降,
且 Na2SO3浓度越高,下降幅度越大,说明还原剂对
红色素稳定性影响也很大,在提取和加工过程中应
避免其与还原剂接触。
2.2.6 食品添加剂对红色素稳定性的影响 添加
不同浓度的蔗糖、麦芽糖、葡萄糖后金银木果实红
色素提取液的吸光度变化情况见图 6。由图 6可知,
添加不同浓度的可溶性糖后金银木果实红色素的
吸光度几乎没有变化,说明在试验浓度范围内可溶
性糖蔗糖、麦芽糖和葡萄糖对金银木果实红色素的
稳定性无明显不良影响。
添加不同浓度的柠檬酸、山梨酸钾和苯甲酸钠
等常用食品添加剂,金银木果实红色素提取液的吸
光度变化情况见图 7。由图 7可知,添加柠檬酸和山
梨酸钾后金银木果实红色素提取液的吸光度略有
下降,添加苯甲酸钠后吸光度几乎没有变化,说明
食品添加剂对金银木果实红色素的稳定性无明显
不良影响,可在食品加工允许范围内使用。
3 小结与讨论
金银木果实红色素为水溶性色素,在酸性水溶
液和酸性极性溶剂中溶解性较好。 本试验对金银木
果实红色素的提取溶剂进行选择,采用超声波辅助
法提取金银木果实红色素, 并对其稳定性进行研
究。 结果表明, 最佳的提取溶剂为 pH 1 的乙醇溶
液。 本试验发现金银木果实红色素的颜色和最大吸
收波长都受 pH 的影响,在酸性条件下稳定性较好,
pH的升高可使其颜色发生变化,且其最大吸收波长
发生红移现象,对其稳定性影响较大。 金银木果实
红色素提取液在黑暗中和自然光照下稳定性较好,
可能是因为提取液中的单宁、黄酮类、糖和有机酸
等对红色素有稳定化作用 [15];日光直射对其稍有影
响, 在贮藏过程中应避免长期日光直射;60 ℃及以
下热稳定性较好,80 ℃及以上热稳定性较差;Na+、
Mg2+、K+对金银木果实红色素稳定性无明显影响,
Al3+、Ca2+对其有增色作用,Fe3+、Cu2+会导致其变色,
提取及使用过程中应避免其与铁、 铜制品接触;氧
化剂、还原剂对其稳定性均有不良影响;蔗糖、麦芽
糖、葡萄糖、柠檬酸、山梨酸钾、苯甲酸钠等食品添
加剂在一定范围内对红色素无明显影响,可在食品
加工允许范围内使用。
参考文献:
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图 5 Na2SO3对金银木果实红色素稳定性的影响
图 4 H2O2对金银木果实红色素稳定性的影响
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
A 5
12
.0
nm
0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
H2O2溶液浓度//mg/mL
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
A 5
12
.0
nm
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Na2SO3溶液浓度//mg/mL
0.8
0.6
0.4
0.2
0
A 5
12
.0
nm
0 10 30 50 100 150
糖液浓度//mg/mL
0.8
0.6
0.4
0.2
0
A 5
12
.0
nm
0 5 10 15
食品添加剂浓度//mg/mL
柠檬酸
山梨酸钾
苯甲酸钠
王 静等:金银木果实红色素的提取和稳定性研究 4197
湖 北 农 业 科 学 2013 年
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(责任编辑 向 闱)
第 52卷第 17 期
2013年 9 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 52 No.17
Sep.,2013
收稿日期:2012-10-29
作者简介:冯文宁(1978-),男,辽宁锦州人,工程师,主要从事卷烟产品研究和配方维护工作;通讯作者,黄志强,主要从事烟用原料综合处理
研究,(电话)18669068772(电子信箱)huangzhiqiang@reascend.com。
烟草净油是从烟草类植物中提取的致香化合
物,具有改善烟香的作用,被认为是烟草制品最理
想的添加剂 [1]。 随着国家对烟草增香减害工作的重
视,具有烟草本香的烟用香精香料成为研究热点 [2]。
然而由于烟草净油多采用有机溶剂萃取方法制备[3],
因此其水溶性较差,在卷烟添加剂调配方面的使用
受到了很大限制。乳化剂是一种表面活性剂[4],能使
两种不相溶的液体形成均一稳定的分散系,既可单
烟用乳化净油制备工艺的优化
冯文宁 1,黄志强 2,包秀萍 2,刘丽芬 2,孔祥勇 2,李 仙2,王松峰 2
(1.河北中烟工业有限责任公司, 石家庄 050051;2.云南瑞升烟草技术(集团)有限公司, 昆明 650106)
摘要:以 Tween 80 和 Span 80 作为复合乳化剂对烟草净油进行乳化,设置单因素试验考察乳化剂配比、
乳化剂添加量、乳化温度、乳化时间对烟用乳化净油的影响,确定烟用乳化净油制备的最优条件。 结果表
明,优化的乳化条件为乳化剂 Tween 80 和 Span 80 按 1∶1 的质量比复配、乳化剂添加量 18%、乳化温度
75 ℃、乳化时间 30 min,此条件下制备的烟用乳化净油的稳定性值为 1.2 mL。
关键词:烟草净油;乳化;稳定性;工艺优化
中图分类号:TS426 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)17-4198-03
Optimization of Tobacco Absolute Oil Emulsifying Process
FENG Wen-ning1,HUANG Zhi-qiang2,BAO Xiu-ping2,LIU Li-fen2,KONG Xiang-yong2,LI Xian2,WANG Song-feng2
(1.China Tobacco Hebei Industrial Co., Ltd., Shijiazhuang 050051, China;
2.Yunnan Reascend Tobacco Technology (Group) Co., Ltd., Kunming 650106, China)
Abstract: Tween 80 and Span 80 were applied as composite emulsifier for emulsifying tobacco absolute oil. The effects of
different proportion of emulsifying agents, adding dose of composite emulsifier, emulsifying temperature and emulsifying time
on stability of emulsified tobacco absolute oil were studied by single factor tests. Results showed that the optimized emulsify-
ing conditions were, mTween 80 ∶ mSpan 80=1∶1, dose of composite emulsifier, 18%; emulsifying temperature 75 ℃ and emulsifying
time 30 min. The stability value of emulsified tobacco absolute oil was 1.2 mL.
Key words: tobacco absolute oil; emulsify; stability; process optimization