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关于乌饭树黑色素制备的新思路
魏国华，邵斌，许新德
(浙江医药股份有限公司新昌制药厂，新昌 312500)
摘 要:乌饭树黑色素的研究虽然已经进行了多年，但其制备过程却一直没有受到应有的重视，从而使
其成为制约乌饭树黑色素产业化的一个瓶颈。本文从乌饭树黑色素制备过程中的浸提、氧化发酵、纯化和干
燥四个方面进行了必要的分析，并提出了一些较为新颖的观点:第一，氧化发酵过程是乌饭树黑色素形成的
必要条件;第二，树脂是纯化乌饭树黑色素的更好选择;第三，不能用黄酮类物质的含量来度量乌饭树黑色
素的含量。希望这些观点能为乌饭树黑色素的产业化提供一点新思路。
关键词:乌饭树;黑色素;制备;氧化;发酵;纯化;类黄酮;思路
中图分类号:TS202. 3 文献标识码:A 文章编号:1006 － 2513(2011)04 － 0135 － 04
New research on the preparation of the black pigment
from vaccinium bracteatum thunb
WEI Guo-hua，SHAO Bin，XU Xin-de
(Zhejiang Medicine Co．，Ltd． Xinchang Pharmaceutical Factory，Xinchang 312500)
Abstract:The study on the black pigment from Vaccinium Bracteatum Thunb has been investigated for many years．
However，the preparation has not been given sufficient attention，thus prevents its industrialization． The process of
preparation has been analyzed in this paper． It showed that:the oxidation was the necessary condition for preparing
black pigment from Vaccinium Bracteatum Thunb;moreover，the resin is a good choice to purify the black pigment
from Vaccinium Bracteatum Thunb;and the last，it was not appropriate to use the content of total flavonoids to evaluate
the content of black pigment from Vaccinium Bracteatum Thunb．
Key words:vaccinium bracteatum thunb;black pigment;preparation;oxidation; fermentation;purification; fla-
vonoid;viewpoint
乌饭树 (Vaccinium Bracteatum Thunb) ，又名
南烛，属于杜鹃花科 (Ericaceae)越橘属 (Vac-
cinium) ，因江浙、福建、湖广一带多以其茎叶浸
渍染米，加工乌饭，故得名。乌饭树为常绿或落
叶灌木，全国各地均有分布，尤其以长江流域以
南山区分布最多，各地方植物志或多或少地对乌
饭树的种类分布、生物特性作过简要介绍，是一
类珍贵的、极具开发前景的食用、观赏型植
物［1］。
乌饭树黑色素 (Black Pigment from Vaccinium
Bracteatum Thunb)主要是乌饭树叶中所含的多酚
类物质经发酵、聚合等一系列复杂反应后得到的
棕色至黑色无定形粉末状物质，因黑度纯正，耐
高温等特性而获得广泛的关注。目前的研究多局
限在乌饭树叶中的黄酮类物质的分离鉴别和简单
着色机理分析上［2 － 4］，所得到的黑色素也只是一
收稿日期:2011 － 02 － 14
作者简介:魏国华 (1979 －) ，男，工程师，硕士，研究方向为功能性食品添加剂研发。
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种含有大量糖分的黑色膏状物，品相很差，因此
非常有必要对乌饭树黑色素的制备方法进行改
良。
1 乌饭树黑色素制备过程中面临的问题
国内乌饭树黑色素的研究已持续多年，但直
到目前为止还没有形成比较成功的产业化，原因
就在于以下几个方面研究得不透彻:第一，乌饭
树黑色素的制备方法还极不完善，很多研究者只
是把浸提液蒸干了事，所得的产品大部分为浸膏
状，色泽差，含量低;第二，乌饭树黑色素形成
的机理也研究得很不透彻，大多局限在表观实验
上，如姜萍［3］，胡志杰［4］都研究过乌饭树黑色素
对蛋白质、毛发和淀粉的着色能力，却是没有进
行进一步的分析和探索，魏国华［5］也只是对乌饭
树黑色素的着色机理进行过简单的探讨，深入的
研究可能需要一些大的研究机构如高校的力量的
介入;第三，乌饭树黑色素的具体成分也一直不
明晰，所以检测方法也迟迟不能确定。江南大学
的王立教授［6］在乌饭树叶黑色素的研究中做了许
多细致的工作，尝试着确立了乌饭树叶黑色素的
提取及定量检测方法，他将乌饭树叶的浸提液浓
缩至干，得到黑色素，其主要成分分析表如下:
表 1 乌饭树树叶黑色素主要成分分析 (干基)
Table 1 The main component’s content of the black
pigment from Vaccinium Bracteatum Thunb
leaves (dry basis)
主要成分 蛋白质 脂肪 总糖 总黄酮 其它*
含量 (%) 3. 08 0. 9 52. 1 20. 6 23. 3
* 注:“其它”项为引用者通过推算后所加上。
由上表可知，乌饭树叶的水浸提液直接浓缩
至干得到的黑色浸膏中含有大量的黄酮类物质，
但我们知道黄酮类物质在可见光区几乎无吸收，
所以体现在颜色上就是淡黄色或者无色，也因此
才称为 “黄酮”，即使部分氧化后的黄酮也只是
黄棕色，不至于形成黑色，据此或可断定，乌饭
树黑色素中的关键成分绝不是黄酮类物质，黄酮
类物质至多可算是黑色素的前体，此前体经过一
系列复杂的生化反应后，所生成的醌类以及一些
相关复合物才是黑色素形成的真正贡献者。换句
话说，乌饭树叶浸提液中本含有大量的黄酮类物
质，但经过一系列反应后，一部分黄酮类物质变
成了其它物质，并从而形成了黑色素，还有另外
一部分黄酮类物质残留下来，但这一部分残留的
黄酮类物质和黑色素已没有任何对应关系，所以
测定这一部分黄酮的含量根本就不能量度乌饭树
黑色素的含量。我们可以将研究重心放在含量为
23. 3%的表 1 中的 “其它”项上，因为这个 “其
它”项才包含着黑色素真实的成分。另外，我们
要衡量乌饭树黑色素的含量，既可以从 “其它
项”里的成分着手，也可以直接以色价或者色度
来量度黑色素的含量，这在很多食品着色剂的企
业标准中都有体现，这样可以很大程度地降低研
究的难度。
上述所提及的三点问题如果不全部解决，乌
饭树黑色素的产业化注定遥不可及，本文根据作
者自身的实验研究，并结合国内研究者的成果，
具体探讨乌饭树黑色素的制备方法，希望能对乌
饭树黑色素的相关研究起到推动作用。
2 乌饭树黑色素制备方法的新思路
乌饭树黑色素的制备可分为四个步骤，第一
步是浸提，组织破碎后的乌饭树鲜叶用水等强极
性溶剂浸提，得到 “黑色素前体溶液”，目前国
内很多研究都集中在这一块，但此步骤得到的浸
提液，其实还不足以获得黑色素，故将此浸提液
暂称为“黑色素前体溶液”;第二步是氧化发酵，
此步骤是关键， “黑色素前体溶液”进行充分的
氧化发酵得到黑色素粗品溶液;第三步是纯化，
黑色素粗品溶液中含有大量的多糖、还有部分胶
质、蛋白质、盐分等杂质，通过纯化步骤除去
后，得到黑色素精制液;最后一步是干燥，在适
当温度下脱溶剂至干。只有经过这样完整的四个
步骤，才能获得品质好的乌饭树黑色素产品。
2. 1 浸提步骤
国内目前的乌饭树黑色素研究多局限在这一
步骤，如姜萍等人［3］是用 50%的乙醇水溶液做溶
剂，得到乌饭树浸提液，然后真空浓缩得到块状
固形物。王立［6］制备乌饭树黑色素的方法于此类
似，采用原料水提→浓缩→干燥→黑色素。直接
采用水浸提法或者乙醇水溶液浸提法效率偏低，
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因为乌饭树黑色素前体为胞内物质，须对细胞进
行破壁后才能获得较大提取效率和收率。
近年来为提高浸提步骤的效率和收率，逐渐
引入酶解法，所谓酶解法就是用一定浓度的纤维
素酶或者相关复合酶对乌饭树叶进行破壁提取，
相较普通溶剂浸提法，效率可获得较大的提
升［7］。
综上所述，为高效率高收率的获得 “黑色素
前体溶液”，可采取酶解法，在以水为溶剂浸提
乌饭树鲜叶的过程中，引入一定量的纤维素酶或
者相关复合酶，加快提取的效率。
2. 2 氧化发酵步骤
“黑色素前体溶液”经氧化发酵步骤后制得
黑色素粗品溶液。在研究乌饭树黑色素的众多学
者中，极少有触及此步骤的，而这一步才是制备
黑色素的关键。可能有学者认为他们在制备乌饭
树黑色素过程中根本没有经过氧化发酵过程，其
实，他们往往忽略掉了乌饭树鲜叶中本身就含有
大量的酶，在水浸提过程中即有大量的酶促反应
在发生，如多酚氧化酶催化多酚类物质向醌转
化，另外，在有氧的条件下，浸提液中很多物质
已经在进行不同程度地氧化反应。只有当提取溶
剂为纯的或者高浓度的有机溶剂如纯乙醇浸提
时，各种酶促反应才逐渐降低直至停止，但氧化
反应仍可继续或部分继续，即便原料是干燥后的
乌饭树叶，相关成分在从叶细胞内溶出的过程中
也在发生一定程度地氧化反应。但在后几种情况
下，因氧化发酵的不充分，所得乌饭树黑色素粗
品的品质已经很差，即使经过纯化和干燥步骤，
也不能获得品相好的黑色素产品。
既然氧化发酵步骤是制备乌饭树黑色素的关
键，那么我们人为地在 “黑色素前体溶液”中添
加一定量的多酚氧化酶或其他类型的酶，在 35
42℃保温 3 5h，并不停搅拌或通入空气，强化
氧化发酵过程，就应该可以得到色泽更黑的乌饭
树黑色素粗品溶液，在专利 CN 1651574A［8］中我
们可以得到这方面的印证。
综上所述，在氧化发酵步骤中，我们既可利
用乌饭树鲜叶中自身所带有的各种酶来进行发酵
过程，也可额外添加一部分的相关酶类来强化发
酵过程，另外，在发酵过程中还应通过不断地搅
拌的方式或者通气的方式加大空气的引入量，加
快氧化反应的发生以及发生的强度。
2. 3 纯化步骤
乌饭树黑色素粗品溶液中含有大量的多糖、
还有部分胶质、蛋白质、盐分等杂质，如果任由
这些杂质留在最终产品中，就会导致产品发粘，
品相差，灰分多的缺点。
王立［9］曾用硅胶柱来纯化乌饭树树叶中的黄
酮，最后分离得到了高含量的槲皮素成分。在前
面已论及，槲皮素之类的黄酮物质并不必然产生
乌饭树黑色素，因此即使硅胶柱确实可以纯化槲
皮素这样的强极性物质，也不能说明硅胶就能很
好的应用于乌饭树黑色素的纯化过程，另外，普
通硅胶做填料时要求上柱液尽量为低极性的溶
液，就要求用水等强极性溶剂提取得到的 “黑色
素前体溶液”要经过溶剂分配等方式进入低极性
溶剂层，或者是直接干燥后再用低极性溶剂溶
解，过程既繁琐又浪费溶剂，所以硅胶柱不适合
用来纯化乌饭树黑色素粗品溶液。
乌饭树黑色素粗品溶液既然为水溶液，说明
此黑色素是溶于水的，应归于较强极性物质类，
另外，黑色素结构中有部分醌和酚羟基的结
构［10］，故易于与甲基丙烯酸酯类的中等极性的大
孔吸附树脂吸附，而多糖、胶质、蛋白质和盐分
因为其强极性，不易在此类树脂上吸附而被洗脱
除去，所以可选用甲基丙烯酸酯类的中等极性的
大孔吸附树脂来纯化乌饭树黑色素粗品溶液。
用大孔树脂纯化黑色素粗品溶液，既除杂简
便，又能浓缩黑色素精品溶液，一举双得，非常
适合工业化放大。
2. 4 干燥步骤
经纯化步骤后所得的黑色素精品溶液需要脱
去溶剂，干燥后才能得到最终的乌饭树黑色素产
品。
干燥的形式大致为两种，一种是在高真空度
下脱溶剂至干，如用旋转蒸发仪回收溶剂至干;
另一种在常压下脱溶剂至干，如在烘箱中蒸发溶
剂 (大多是水)至干。两者比较，当然是前一种
更能避免黑色素的破坏，而且更节约能源，所以
应在较低温度较高真空度下，将黑色素精品溶液
脱溶剂至干，得到乌饭树黑色素固体，经适当粉
碎后就得到品相好，流动性强的无定形黑色素粉
末产品。
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只有完整经历过此四个步骤，才能获得高品
质的乌饭树黑色素产品，忽略其中任何一个环
节，都会对产品的质量带来不可估量的负面影
响。
3 结束语
食品添加剂行业中还没有一种理想的天然黑
色素，而最近正在制定质量规格标准的植物炭黑
产品，则因为在制备过程中，会有 3，4 －苯并芘
的混入［11］，这为植物炭黑在食品领域应用的未来
带来了巨大的阴影，开发新型的安全的食用黑色
素成了当务之急。乌饭树黑色素作为一种植物来
源的黑色素，在民间食用的历史久远，安全性较
高，另外，乌饭树黑色素中还含有一定量的多酚
类物质，可起到抗氧化和清除自由基以及抗菌的
功效 ［12 － 18］，故可将其归属为一种功能性食
品着色剂，其应用前景相当值得期待，但是乌饭
树黑色素的研究虽已多年，离真正的产业化却还
有一段距离，这就要求相关研究工作者加大力
度，在上述提及的制约乌饭树黑色素工业化的三
个关键性问题上深入研究，尽早突破。
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