全 文 ：○研究报道○
利用苦瓜子衣废料制备食用色素的研究
黎　 1 , 黄小凤2 , 李中林2
(1.广东轻工职业技术学院 轻化系 , 广东　广州　510300;
2.广东工业大学 轻工化工学院 , 广东　广州　510090)
摘　要:对苦瓜子衣色素的提取工艺 、稳定剂及主要成分的结构进行了研究。确定了最佳提取工
艺条件 ,找到了一种不影响色素的色调并对色素有较好稳定作用的稳定剂 , 经初步鉴定 , 该色素至
少含有两种主要成分 ,分别为 β-胡萝卜素和番茄红素。
关键词:苦瓜子衣色素;提取工艺;稳定剂
中图分类号:S789　　　文献标识码:A　　　文章编号:1005-3433(2003)02-0003-05
　　应用安全无毒的天然食用色素代替合成
食用色素是大势所趋 。但天然色素与合成色
素相比价格较高 ,这是天然食用色素的一大
弱点 。因此 ,充分利用价廉的天然资源制取
食用色素是降低成本的重要途径[ 1～ 2] 。
苦瓜子衣是苦瓜(Momordica Charant ia
L.)的假种皮 。苦瓜子安全无毒 ,在我国民
间早已作药用。苦瓜子衣在苦瓜成熟时呈鲜
艳的橙色 ,色素含量较高 ,但人们一般作为下
脚料丢弃掉。我们尝试从苦瓜子衣中提取色
素作为食品添加剂以综合利用这一植物资
源 ,具有一定意义 ,为此我们进行了这一研
究。
1　材料与仪器
1.1　材料
实验用苦瓜子衣采自广州市场 ,除山楂
黄酮及复合稳定剂(山楂黄酮+EDTA)为自
制外 ,其它所用试剂均为分析纯。
1.2　主要仪器
721型分光光度计 ,搅拌及恒温装置 ,旋
转蒸发仪 ,Perkin-Elmer Lambda 17 UV/Vis
分光光度计。
2　实验
2.1　工艺流程
苦瓜子衣 ※前处理 ※打碎 ※浸提 ※
过滤 ※真空浓缩 ※产品
2.2　工艺条件研究
2.2.1　提取剂的选择　为了选择最佳提取
剂 ,称取适量浆状原料 ,分别加入蒸馏水 ,甲
醇 ,乙醇 ,乙酸乙酯 ,石油醚 ,乙醚 ,丙酮等各
40 mL , 搅拌提取 30 min ,经过滤 ,移液 ,定容
后 ,测定了各色素样品溶液在 430 ～ 530 nm
范围内的吸收曲线 。
2.2.2　提取工艺的研究　等量的原料若干
份 ,分别用不同的提取剂浓度 、提取次数 、提
取温度 、提取剂用量以及提取时间进行平行
实验 ,在 472 nm 波长处测量各个试样的吸
光度(A)。
2.3　色素稳定剂的研究
2.3.1　强光条件下的稳定化试验　针对苦
瓜子衣色素主要是光稳定性较差的特点作如
下实验 ,等量的色素液 7 份 ,一份作空白 ,其
余分别加入 1.0%山楂黄酮 , 0.2%, 0.4%,
0.6%,0.8%,1.0%复合稳定剂 L ,强光 晒
下每 10 min取样测量各个试样在 472 nm波
·3·林产化工通讯　　2003年第 37卷第 2期
作者简介:黎 (1970-),男 ,广东高要人 ,硕士 ,讲师 ,主要从事精细化工与天然有机的教学和科研工作。
长处的A 值。
2.3.2　自然降解条件下的稳定化试验　等
量的色素液 2 份 ,一份作空白 ,另一份加入
0.6%复合稳定剂 L ,在常温下作自然降解实
验 ,每 5天取样一次测量各个试样在 472 nm
波长处的 A值 ,结果见表 8 。
2.3.3　稳定剂对色素色调的影响　取一定
量的色素液 4份 ,一份作空白 ,其余分别加入
0.6%, 0.8%, 1.0%复合稳定剂 L ,按前述
方法测定了各样品的吸收曲线 ,结果见表 9。
2.4　色素主要成分的结构初步鉴定
色素产品经纯化 ,层析分离后 ,对两种主
要成分A 和 B分别进行了薄层层析试验 ,纸
层析试验 ,熔点测定和 UV/Vis光谱分析 ,并
与 β-胡萝卜素标样(德国进口)及文献值进行
了对比。
3　结果与讨论
3.1　提取剂的选择　见表 1。
表 1　提取剂的选择
λ(nm) 吸光度 A水 甲醇 乙酸乙酯 乙醇 石油醚 乙醚① 丙酮①
430 无色 0.136 0.148 0.281 0.310 0.138 0.145
440 无色 0.145 0.168 0.304 0.420 0.185 0.182
450 无色 0.147 0.178 0.326 0.459 0.202 0.206
460 无色 0.136 0.167 0.302 0.450 0.196 0.197
472 无色 0.140 0.172 0.319 0.600 0.260 0.264
480 无色 0.128 0.170 0.308 0.572 0.250 0.253
490 无色 0.100 0.130 0.230 0.400 0.180 0.194
500 无色 0.086 0.117 0.198 0.484 0.208 0.186
510 无色 0.072 0.107 0.165 0.482 0.212 0.205
520 无色 0.050 0.066 0.112 0.214 0.110 0.138
530 无色 0.036 0.026 0.066 0.060 0.036 0.055
　　①:乙醚和丙酮样品比其它样品稀释 5倍
　　由表 1可见 ,色素的水提取液无色 ,说明
该色素不溶于水 。从色素的提取率看 ,丙酮
≈乙醚>石油醚>乙醇>乙酸乙酯>甲醇>
水 ,考虑到成本及安全性 ,选丙酮为提取剂 ,
该色素提取液在可见光区的最大吸收波长为
472 nm 。
3.2　最佳工艺条件的确定
3.2.1　提取剂浓度的选择　见表 2。
表 2　提取剂浓度的选择
提取剂浓度(%) 吸光度 A
50 0.141
60 0.163
70 0.180
80 0.212
90 0.293
100 0.384
由表 2可见 ,用纯丙酮作提取剂 ,提取率
最高 ,故提取剂选择纯丙酮。
3.2.2　提取次数的选择　见表 3。
表 3　提取次数的选择
提取次数 吸光度 A
1 0.285
2 0.570
3 0.639
4 0.599
由表 3可见 ,提取 3次的提取率最高 ,故
提取次数选择 3次 。
3.2.3　提取温度的选择　见表 4。
表 4　提取温度的选择
提取温度(℃) 吸光度 A
20 0.266
30 0.302
40 0.321
50 0.421
56 0.489
·4· 林产化工通讯　　2003年第 37卷第 2期
　　由表 4可见 , 温度越高 ,提取率越高 ,但
由于 56 ℃是提取剂的沸点 ,故提取温度选择
56 ℃。
3.2.4　提取剂用量的选择　见表 5。
表 5　提取剂用量的选择
提取剂用量(g ∶mL) 吸光度 A
1∶5 0.155
1∶10 0.269
1∶15 0.356
1∶20 0.474
1∶25 0.512
1∶30 0.569
1∶35 0.601
1∶40 0.639
1∶45 0.638
由表 5 可见 ,提取剂用量为 1∶40 和 1∶
45时 ,提取率相若 ,为节省成本 ,故提取剂用
量选择 1∶40 。
3.2.5　提取时间的选择　见表 6。
表 6　提取时间的选择
提取时间(min) 吸光度 A
0 0.145
10 0.564
20 0.610
30 0.610
40 0.611
由表 6可见 ,提取时间达 20 min 后 ,提
取率变化不明显 , 因此可确定最佳值为
20 min。
3.3　色素稳定剂的研究
3.3.1　强光条件下的稳定化试验　见表 7 。
其中 ,L 为复合稳定剂 。
表 7　强光条件下的稳定化试验
时间(min) 吸光度 A空白 1.0%山楂黄酮 0.2% L 0.4% L 0.6% L 0.8% L 1.0%L
0 0.385 0.386 0.385 0.387 0.386 0.386 0.386
10 0.250 0.333 0.366 0.372 0.375 0.374 0.375
20 0.169 0.271 0.357 0.360 0.368 0.367 0.367
30 0.105 0.249 0.347 0.352 0.359 0.360 0.361
40 0.060 0.200 0.337 0.344 0.351 0.351 0.351
50 褪色 0.181 0.325 0.334 0.343 0.343 0.344
　　由表 7可见 ,山楂黄酮及复合稳定剂均
能有效提高色素的光稳定性。同等浓度下 ,
复合稳定剂的稳定作用较好 ,故选其做色素
的稳定剂。添加 0.6%复合稳定剂的样品与
添加 0.8%及 1.0%的样品效果相当 ,为节省
成本 ,故选取复合稳定剂的浓度为 0.6%。
3.3.2　自然降解条件下的稳定化试验　见
表 8。
表 8　自然降解条件下的稳定化试验
时间(d) 吸光度 A空白 0.6% L
0 0.561 0.560
5 0.401 0.480
10 0.295 0.430
15 0.189 0.388
20 0.111 0.361
25 0.030 0.332
　　由表 8可计算出 ,空白样品经 25 d后自
然降解率达 94.6%,而添加 0.6%复合稳定
剂的样品自然降解率为 40.7%,因此复合稳
定剂对色素的自然降解有明显的减缓作用。
3.3.3　稳定剂对色素色调的影响　见表 9。
表 9　稳定剂对色素色调的影响
λ(nm) 吸光度 A空白 0.6% L 0.8% L 1.0% L
430 0.246 0.291 0.290 0.292
440 0.305 0.362 0.361 0.363
450 0.384 0.439 0.439 0.441
460 0.414 0.450 0.449 0.450
472 0.481 0.509 0.508 0.507
480 0.434 0.464 0.465 0.466
490 0.386 0.402 0.403 0.404
500 0.397 0.429 0.429 0.430
510 0.424 0.455 0.455 0.456
520 0.245 0.300 0.301 0.302
·5·林产化工通讯　　2003年第 37卷第 2期
　　由表 9可见 ,复合稳定剂的加入并不影
响色素在可见光区的吸收曲线和 λmax ,说明
对色素色调无影响。
3.4　色素主要成分的结构初步鉴定
由表 10 ～ 13可见 ,苦瓜子衣色素的两种
主要成分中 ,组分A 的各种薄层层析 R f 值 ,
纸层析 R f 值 ,熔点值和主要的 UV/Vis光谱
数据均与 β-胡萝卜素标准样品和文献值较吻
合;组分 B 各种薄层层析 R f 值 ,纸层析 R f
值 ,熔点值和主要的 UV/Vis光谱数据均与
番茄红素的文献值较吻合 。因此 ,组分 A初
步确定为 β-胡萝卜素;组分 B 初步确定为番
茄红素。要完全确认组分 A 和组分 B的立
体构型 ,尚需做 NMR谱试验 。
表 10　色素主要成分的薄层层析试验
薄层① 溶剂② 技术③ R f(%)化合物 A 化合物 B β-胡萝卜素标样 β-胡萝卜素文献值[ 3] 番茄红素文献值[ 3]
1 1 1 97 97 97 96
1 2 2 98 95 98 97 96
1 3 75 74 75 75 75
1 4 84 81 84 83 81
2 5 11 1 11 11 0
2 6 47 1 48 49 0～ 2
2 7 74 12 74 74 13
　　①:薄层:1-硅胶 , 2-轻质氧化镁;②溶剂:1-正己烷-乙醚(3∶7), 2-石油醚-苯-丙酮-醋酸(80∶20∶2∶1), 3-石油醚(60～
70 ℃)-苯-丙酮(160∶40∶4),4-石油醚(60～ 70 ℃)-乙酸乙酯-氯仿(160∶40∶4), 5-石油醚(90～ 110 ℃)-苯(9∶1),6-石
油醚(90～ 110 ℃)-苯(5∶5), 7-石油醚(90～ 110 ℃)-苯(1∶9);③技术:1-展开距离 7.6 cm , 2-展开距离 10 cm。
表 11　色素主要成分的纸层析试验
展开剂配比
(%)①
R f(%)
化合物 A 化合物 B β-胡萝卜素标样 β-胡萝卜素文献值[ 4] 番茄红素文献值[ 4]
0 0.95 0.51 0.95 0.95 0.53
2 0.98 0.69 0.98 0.98 0.68
5 0.99 0.98 0.98
10 0.99 0.99 0.98
　　①:展开剂(丙酮-石油醚)中丙酮占石油醚的百分比。
表 12　色素主要成分的熔点测定
化合物名称 化合物 A 化合物 B β-胡萝卜素标样 β-胡萝卜素文献值[ 5] 番茄红素文献值[ 5]
熔点(℃) 136.9～ 138.2 173.8～ 175.3 137.8～ 138.3 138 175
表 13　色素主要成分的 UV/Vis 光谱分析
化合物名称 化合物 A 化合物 B β-胡萝卜素标样(全反式)
β-胡萝卜素(全
反式)文献值[ 6]
番茄红素(1～ 2个
顺式键)文献值[ 7]
在石油醚中最大吸收波长(nm) 449.4 467.6 447.6 451 465
顺式带的位置(nm) — 360.4 — — 361
4　结论
用丙酮作萃取剂提取苦瓜子衣色素的最
佳工艺条件为 , 提取剂用量(g ∶mL)1∶40 ,
提取时间为 20 min ,提取温度为 56 ℃,提取
次数为三次。在这一工艺流程下获得的色素
产品为橙红色膏状物 ,在可见光区的最大吸
收波长为 472 nm ,最佳工艺条件下的提取率
为98.6%,产率为 5.95%,色价 E(1%, 472
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nm)为 26.8。
所选的两种稳定剂山楂黄酮及复合稳定
剂均能有效提高色素的稳定性 ,其中复合稳
定剂对色素的稳定效果较好 ,并且对色素的
色调无影响 ,其最佳添加量为 0.6%。
经初步鉴定 ,该色素至少含有两种主要
成分 ,分别为 β-胡萝卜素和番茄红素。
参考文献:
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STUDY ON THE EDIBLE PIGMENT FROM THE SEED PEEL
OF MOMORDICA CHARANTIA L.
LI Yu
1 , HUANG Xiao-feng 2 , LI Zhong-lin2
(1.Department of Chem ical Engineering , Guangdong Industry Technical College ,
Guangzhou　510300 ,China;2.College of Chemical Engineering and Light
Industry , Guangdong Universi ty of Technology , Guangzhou 　510090 , China)
Abstract:I n this paper , the ex traction process , the stabilizer and the identification of the main conponents in the pig-
ment from the seed peel of Momordica charantia L.are studied.The best condition of ex traction process is deter-
mined.A suitable stabilizer w as selected for the pigment.The tw o main components of the pigment are identified as
β-carotene and lycopene.
Key words:pigment of the seed peel of Momordica charantia L.;ex traction process;stabilizer
(收稿日期:2003- 02- 13)
○科技天地○
用酵母造电线 ,用细菌造CPU
未来的电脑不再是由工厂里的机器制造
出来 ,未来工厂中的机器将会是生物。说不
定 ,将来你用的超级奔腾是用细菌制造出来
呢这可不是科幻小说 。这是在美国丹佛召开
的科学年会上 ,众多科学家的畅想蓝图 。
科学家称 ,如果要想将现在的电脑体积
变小 ,最重要的是利用生物技术。动植物为
了生存的需求 , 会制造出不同的化学物质 。
这些物质中的蛋白质和其它分子也可以应用
到电子工业上 。这样将有助于硅片体积变
小 ,运行速度加快。
目前 ,科学家可以实现用酵母菌生产电
线 ,用海绵制造出太阳能接收板的材料 。
科学家还指出 ,纳米技术如果加入生物
技术会有明显的优点 。物质在纳米级别上 ,
电子和光学特性会发生改变。目前生产纳米
的产品 ,代价相当高 ,而生物技术可以解决这
个问题。
·7·林产化工通讯　　2003年第 37卷第 2期