全 文 ：南烛叶中乌饭成分的水提工艺优化及色素环境稳定性研究
陆芝娟，周 兵，李英华 (浙江经贸职业技术学院，浙江杭州 310018)
摘要 ［目的］筛选南烛叶中乌饭成分提取工艺的最优参数，研究乌饭色素应用环境稳定性。［方法］采用单因素试验，以色素溶液吸光
度为考察指标，以料液比、温度、时间为影响因素，研究南烛叶中乌饭成分的最佳提取工艺，并考察乌饭叶中乌饭成分在酸性条件、碱性
条件、室温和热贮存条件下的稳定性。［结果］当料液比为 1∶ 10( g /ml)、提取温度 85 ℃、时间 90 min为最佳提取工艺。南烛叶乌饭成分
在蒸馏水和酸性条件下表现出良好的短时稳定性，而在高温和碱性条件下稳定性很差。［结论］南烛叶中乌饭成分宜在中性和室温条件
下保存。
关键词 乌饭色素;水提工艺;稳定性
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611( 2014) 02 －00367 －02
Optimization of Water Extraction Process of Black Ｒice Pigment from Vaccinium bracteatum and the Environmental Stability of Pig-
ment
LU Zhi-juan et al ( Zhejiang Economic ＆ Trade Polytechnic，Hangzhou，Zhejiang 310018)
Abstract ［Objective］To optimize the extracting process of black rice pigment from Vaccinium bracteatum and investigate the stability in ap-
plication environmental of the pigment． ［Method］Factors ( solid-liquid ration，temperature and extraction time) and stability in acidic，alka-
line，room temperature or high temperature storage environment were investigated by single factor experiment design and absorbance test． ［Ｒe-
sult］The optimal extraction conditions were the ratio of material to solvent 1∶ 10，the extraction temperature 85 ℃ and the extraction time 90
min． The better stability of black rice pigment of Vaccinium bracteatum were showed when stored in neutral or acidic solution but poor stability
stored in alkaline or high temperature environmental solution． ［Conclusion］The black rice pigment of Vaccinium bracteatum should be stored
in neutral solution under room temperature．
Key words Black rice pigment; Water extraction technology; Stability
基金项目 浙江省分析测试科技计划项目( 2012C37006) 。
作者简介 陆芝娟( 1970 － ) ，女，浙江淳安人，实验师，从事农产品
开发。
收稿日期 2013-12-16
近年来，合成色素的非法或超标使用引发了诸多食品或
化妆品安全事故。因此，开发研制天然色素，并利用天然色
素代替人工合成色素已经成为食品、化妆品行业的发展新趋
势［1］。目前，食品中的色素添加中，天然色素所占比例不足
20%，因此越来越多的科研工作者研究从天然植物中提取天
然色素并研究它们的稳定性［2 －4］。南烛又称乌饭树(Vaccini-
um bracteatum Thunb)为杜鹃花科植物，在我国分布极广［5］。
据本草记载乌饭叶应用历史悠久，能够益精气、强筋骨、明
目、益肠胃和补骨髓等，并有报道指出乌饭叶具有促进视红
素再合成、Vp样机能、改善血液微循环、抗溃疡、抗炎症、抗
衰老、止泄、抗菌等多种生理活性［6 －7］。乌饭树叶含有花青
素、无羁萜、表无羁萜醇、β －谷甾醇、熊果酸、蓝黑色素、异荭
草素、对羟基桂皮酸、内消旋肌醇、α －亚麻酸、乌索酸、齐墩
果酸、三十一烷和鞣质等多种活性成分［8 －9］。迄今为止，国
内外关于南烛叶的研究尚未引起足够重视，尚属于未开发的
植物资源。研究表明，乌饭色素是水溶性色素［10］，故笔者以
水为提取剂，通过单因素试验设计方法对南烛中乌饭色素的
提取工艺进行优化，并研究色素不同应用环境的稳定性，以
期为南烛的进一步开发利用提供依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 研究对象。南烛叶为采自浙江宁波郊区的山上的南
烛灌木的枝叶。
1． 1． 2 主要仪器。78HW-1数显恒温磁力搅拌器，购自杭州
仪表电机有限公司;HH-2 恒温水浴锅和 Agilent 8453E 紫外
分光光度计，均购自 Agilent公司;PHS-2C pH计，购自上海雷
韵试验仪器制造有限公司。
1． 1． 3 主要试剂。大米，购自杭州联华超市的五常米;
NaOH、HCl等均为分析纯，水为娃哈哈纯净水，市售。
1． 2 方法
1． 2． 1 南烛叶提取方法。将采集 3 d以内的新鲜南烛叶用
蒸馏水洗净后，用剪刀剪成 0． 5 cm宽、2． 0 cm长的细条。称
取一定质量的叶条于已经在水浴锅中预热至设定温度的一
定体积的纯净水中，启动搅拌，并安装好冷凝回流装置，搅拌
浸出一段时间后过滤，取滤液稀释至一定体积测定吸光度，
以吸光度来代表色素的提取得率。
1． 2． 2 单因素考察。(1)提取温度对乌饭成分提取得率的
影响。精确称取洗净切好 10． 000 g 乌饭叶，按料液比 1∶ 10
(W/V，g /ml，下同)加入蒸馏水，在温度为 75、80、85、90、95和
100 ℃下提取 90 min，过滤，取续滤液 0． 1 ml稀释到 50 ml的
容量瓶中，摇匀，在 317 nm波长下测定吸光度，考察温度对
提取得率的影响。(2)提取时间对乌饭成分提取得率的影
响。精确称取10． 000 g乌饭叶，按料液比1∶ 10(g /ml)加入蒸
馏水，在 85 ℃下浸提，时间分别为 30、60、90、120和 150 min，
过滤，取续滤液 0． 1 ml 稀释到 50 ml 的容量瓶中，摇匀，在
317 nm波长下测定吸光度，考察时间对提取得率的影响。
(3)料液比对乌饭成分提取得率的影响。精确称取 10． 000 g
乌饭叶，在 85 ℃下浸提，时间为 90 min，按料液比分别为 1∶
5、1∶ 8、1∶ 10、1∶ 12和 1∶ 15加入蒸馏水，过滤，取续滤液 0． 1 ml
稀释到 50 ml 的容量瓶中，摇匀，在 317nm 波长下测定吸光
度，考察料液比对提取得率的影响。
1． 2． 3 工艺扩大对提取乌饭成分得率的影响。分别精确称
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2014，42(2) :367 － 368，394 责任编辑 石金友 责任校对 卢瑶
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2014.02.013
取 5． 000、10． 000、20． 000、50． 000 和 100． 000 g 乌饭叶，在 85
℃，时间为 90 min，料液比位 1∶ 10 下浸提，取 0． 1 ml 稀释到
50 ml的容量瓶中，摇匀，进行测定，考察工艺扩大对提取乌
饭成分的影响。
1． 2． 4 乌饭色素成分环境稳定性研究。按照单因素试验中
最佳提取工艺条件提取乌饭成分，冷却，分成 4 份，1 份用盐
酸调 pH至 4，1份用 NaOH调 pH至 11，1份在 85 ℃下加热，
1份在室温下，分别于 1、2、3、4和 5 h测定其吸光值，观察乌
饭成分在不同 pH值和不同环境下的稳定性。并将试验溶液
与大米共煮，观察煮熟后大米变黑的情况来验证乌饭成分的
稳定性。
2 结果与分析
2． 1 单因素考察试验
2． 1． 1 提取温度对乌饭成分提取得率的影响。图 1 表明，
随着温度的增加，乌饭成分的提取得率增加。当温度超过 85
℃时，吸光度随温度的增加而下降。可能是由于温度高于 85
℃时，其稳定性下降所导致。
图 1 提取温度对乌饭成分提取得率的影响
2． 1． 2 提取时间对乌饭成分提取得率的影响。图 2 表明，
从 30 ～90 min，乌饭成分提取得率呈上升趋势。当超过 90
min时，提取得率呈现稳定趋势。因此确定提取乌饭成分的
最佳时间为 90 min。
图 2 提取时间对乌饭成分提取得率的影响
2． 1． 3 提取料液比对乌饭成分提取得率的影响。图 3 表
明，随着料液比的增加，乌饭成分的提取得率增加。当料液
比为 1∶ 10时，乌饭成分的提取得率最高;之后随着料液比的
增加，提取得率变化不明显。因此确定乌饭成分提取的最佳
料液比为 1∶ 10。
2． 2 工艺扩大对提取乌饭成分提取得率的影响 图 4 表
图 3 料液比对提取乌饭成分提取得率的影响
明，在试验范围内，随着提取工艺的放大，乌饭成分的提取得
率变化不大。说明在工艺放大过程中，乌饭成分的提取得率
基本未受影响，该提取工艺可以进行放大生产。
图 4 工艺放大对提取乌饭成分提取得率的影响
2． 3 乌饭叶中乌饭成分的稳定性研究 图 5 表明，在酸性
溶液条件下，乌饭叶中的乌饭成分在 3 h内稳定性较好;4 h
后，其吸光度开始下降。在碱性溶液条件下，乌饭叶中的乌
饭成分稳定性较差，随着时间的变化，吸光值逐渐降低。在
室温条件下的稳定性大于 85 ℃。和大米共煮后的试验现象
也证明了乌饭成分在酸性条件、室温条件的乌饭效果要优于
85 ℃条件，而碱性条件下的乌饭成分没有乌饭效果。因此，
建议乌饭成分宜保存于室温和中性环境中，而碱性条件会破
坏乌饭成分的乌饭效果。
图 5 不同环境下的乌饭成分稳定性
3 结论
南烛叶中乌饭成分的最佳提取工艺参数为:料液比 1∶ 10
g /ml，提取温度85 ℃，提取时间为90 min;且工艺放大对产品
提取得率影响不大。色素溶液在酸性和室温条件下较为稳
( 下转第 394页)
863 安徽农业科学 2014 年
表 2 不同核桃品种花粉生活力比较
编号 品种 花粉萌发率平均值∥%
1 维纳 12． 3 a A
2 丰辉 8． 5 ab A
3 元丰 6． 9 b AB
4 香玲 5． 3 bc B
5 当地核桃 3． 9 c B
注:同一行不同小写字母表示5%差异水平;大写字母表示1%差异水平。
3 结论与讨论
3． 1 结论 研究结果表明，固体培养基测定的花粉生活力
高于液体培养基，分析可能是在液体培养基中，花粉由于吸
收水分，重量增加，沉积在培养基底部，由于空气含量较少，
影响花粉粒呼吸，导致花粉萌发率低，或是辅助物质在不同
培养中扩散速度不同造成的;并且在观察的过程中，发现固
体培养基播种后花粉粒的位置固定，便于观察计数，而液体
培养基由于观察过程中花粉粒在培养基中深浅不一，随着培
养基移动，难于计数。所以固体培养基较为适合测定花粉的
生活力，这与赵长星等的研究结果相同。
国内外研究表明，在花粉萌发和花粉管的伸长过程中，
蔗糖不仅提供花粉萌发所需能量，还提供营养，也可以维持
花粉与培养基成分之间的渗透平衡，蔗糖浓度过低过高均不
适合花粉萌发，高浓度的蔗糖会改变花粉管细胞膜的透性，
使得花粉质壁分离，抑制花粉萌发伸长，过低花粉壁破裂内
含物散出。通过试验可知，对于核桃花粉生活力的测定，以
蔗糖浓度为 2． 5%最为适合。
研究发现，低温遮光条件对于花粉的贮藏有利，并且温
度越低，越利于花粉的保藏，低温能延长花粉的贮藏期限，原
因是低温降低了花粉的酶活性和呼吸强度。因此为了能够
更好地贮藏花粉，在生产过程中，根据生产需要，确定合理的
贮藏低温，以利于核桃产品生产过程中，核桃树的授粉受精，
以期生产出高质量高产量的产品，近年来的研究表明，在超
低温度(－180 ～ －270 ℃)下，花粉的生活力可以长期贮藏，
大多数植物的花粉在 －20 ℃下即可保持其生活力。
试验结果表明，维纳的花粉生活力最高，其次是丰辉，元
丰，香玲，当地核桃最低，这不仅与各品种对培养条件的适应
性有关，更多的是核桃品种自身的生长发育等条件相关，能
够真实的反映出维纳在庆阳当地条件下的种植优势。
3． 2 讨论 研究过程中发现，随着花粉贮藏时间的延长以
及花粉发芽试验培养时间的延长，花粉的萌发率下降，内容
物散出率上升，但二者并没有直接的联系，其根本原因是蔗
糖浓度过低，分析花粉内容物散出的具体原因可能是:(2)花
粉贮藏一段时间后，培养时由于内外渗透压不平衡导致花粉
粒，膨胀破裂;(2)花粉在培养基中培养一段时间后，培养过
程中，培养基失水导致的;(3)可能由于花粉粒萌发孔的相关
原因。具体原因有待于进一步进行试验认真研究分析。
目前对于核桃花粉生活力的测定研究较多，但对相关理
论的研究较少，对于影响花粉贮藏的外部环境因素研究较
多，但对花粉的内部因素的影响研究不多，以后可以从这 2
个方面进行试验设计，进行相关研究。在试验的过程中，由
于培养基的失水问题，培养的时间一般较少，以后研究中可
以从这方面入手进行研究，培养时间的适当延长，可以观察
到更多的花粉发芽，提高试验的精确度。
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188 －191．
( 上接第 368 页)
定，而在高温和碱性条件下稳定性较差，在碱性环境中乌饭
效果丧失。乌饭色素不宜在高温和碱性环境中保存。该研
究为乌饭色素的开发利用奠定了理论基础。
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