全 文 ：第 25卷　第 1期
2009年 1月
福建师范大学学报 (自然科学版 )
Journal of Fujian Normal Univ e rsity ( Na tural Science Edition)
Vo l. 25　 No. 1
Jan. 2009
文章编号: 1000-5277( 2009) 01-0091-05
大孔树脂对黄瑞木果实红色素吸附性能的研究
曾亚梅1 , 陈宏铭1 , 黄芯婷1, 2 , 刘剑秋1*
( 1. 福建师范大学生命科学学院 , 福建 福州 350108; 2. 福州市第三中学 , 福建 福州 350001)
　　摘要: 用动态法将树脂预处理后 , 用来吸附分离黄瑞木果实红色素 , 结果表明 : X-5树脂对黄瑞木红色
素的吸附效果最好 . 温度对树脂的吸附效果影响不显著 , 在室温下 , 吸附能力较好 . 被吸附的黄瑞木果实红
色素用 h(乙醇 )为 95%洗脱为宜 , 洗脱适宜温度为室温 ( 20～ 23℃ ) . 通过正交实验得出树脂吸附的最佳组
合条件: 色素液流速为 1 m L /min, 质量浓度为 0. 7 g /m L, 温度为 20℃ .
关键词: X-5吸附树脂 ; 黄瑞木果实红色素 ; 吸附
中图分类号: Q946 83　　　文献标识码: A
　收稿日期: 2008-03-22
　基金项目: 福建省自然科学基金资助项目 ( D0610006)
　作者简介: 曾亚梅 ( 1983—　 ) , 女 , 福建莆田人 , 硕士研究生 , 主要从事植物资源与生态环境研究 .
* 通讯作者: jqliu@ f jnu. edu. cn
The Absorbing Ability of Red Pigments from
Adinandra millettii Fruit Using Resin
ZENG Ya-mei
1 , CHEN Hong-min
1 , HUANG Xin-ting
1, 2 , LIU Jian-qiu
1*
( 1. College of Lif e Sciences, Fujian Normal University , Fuzhou 350108, China;
2. Fuzhou No. 3 Middle School , Fuzhou 350001, China )
Abstract: Abso rbing and sepa ra ting of red pigment f rom Adinandra m illettii frui t w as
studied. The results showed that X-5 resin has the best performance of absorbing on the pig-
ment. The optimum condi tions of adso rption w ere: room tempera ture ( 20～ 23℃ ) , fo r the
tempera ture show ed no st riking effect on i t. All Adinandra red pigment adsorbed by X-5
resin w as eluted at ro om temperature and 95% alcoho l. On the basis o f the experiment, the
optimal combination of condi tions for resin absorption is following : wi th a current veloci ty of
1 mL /min and a densi ty of 0. 7 g /mL under 20℃ temperature.
Key words: X-5resin; red pigment f rom Adinandra millett ii; a bsorb
食用色素可以分为天然色素和人工色素 , 合成色素曾一度成为主要的食用色素 , 但是后来人们发
现合成色素多为煤焦油类物质 , 含有苯环或萘环 , 本身无任何营养价值 , 且部分合成色素具有潜在的
致癌及毒副作用 [1- 2 ] . 而天然色素安全 , 符合人们健康的需求 , 于是 , 人们把注意力转向了天然色素 .
黄瑞木 ( Adinandra milletti i ( Hk. et Ar n. ) Benth. et Hk. f . ex Hance)属山茶科黄瑞木属 ( Adinan-
dra) , 是组成亚热带地区常绿阔叶林的主要林下灌木树种之一 , 在福建及其毗邻的广东、 湖南、 江西、
浙江等省分布十分广泛 . 其果实成熟时呈黑紫色 , 肉质多汁 , 不仅可食用 , 还含有丰富的水溶性天然
色素 .鉴于有关黄瑞木果实成分的研究报道不多 [ 3- 4] ,利用树脂吸附和分离黄瑞木果实红色素的研究尚
属空白 . 本文采用大孔树脂对黄瑞木果实红色素进行吸附分离 , 为开发利用这一天然色素资源提供理
论依据 .
1　材料和方法
1. 1　实验材料
黄瑞木果实采自福州市郊鼓山 ,挑选成熟饱满的黄瑞木果实 ,流水略冲洗、沥干后放入冰箱冻藏备
用 .
大孔吸附树脂 X-5、 大孔吸附树脂 S-8、 大孔吸附树脂 AB-8 (天津市光复精细化工研究所 ) ; 无水
乙醇、 柠檬酸 (分析纯 ) ; 磷酸二氢钠 (分析纯 ) .
1. 2　实验主要仪器
721分光光度计 (上海精密科学仪器有限公司 ) ; JJ200型精密电子天平 (美国双杰兄弟集团有限公
司 ) ; HL-2恒流泵 (上海沪西分析仪器厂 ) ; 电热恒温水浴锅 (上海跃进医疗器械厂 ) .
1. 3　主要方法
1. 3. 1　黄瑞木果实色素液的制备
将黄瑞木果实冻样取出进行研磨 , 加浸提液提取 (溶剂为h(乙醇 ) 80% + h(盐酸 ) 2% ) , 再将提
取液抽滤得到滤液 ,将滤液在 60℃下减压浓缩后得到粗提液 ,用大孔树脂进行吸附 ,并用h(乙醇 ) 95%
洗脱后浓缩 , 得到纯化色素液 , 备用 .
1. 3. 2　市售吸附树脂的预处理
装柱之前把大孔树脂在乙醇中浸泡 24 h, 除去杂质 , 然后装柱 . 装好后 , 用蒸馏水以每 h 2倍柱
体积的流速冲洗树脂柱 ,直至无乙醇残留 , 然后以每 h 2倍柱体积的流速 ,将体积分数为 5%的 HCl通
过树脂柱 , 2 h后再以蒸馏水洗至中性 , 以每 h 2倍柱体积的流速 , 将体积分数为 2%的 NaOH水溶液
通过树脂柱 , 2 h后再以蒸馏水洗至中性备用 .
处理过的树脂以两种方法使用 , 静态法即直接置于三角瓶中 , 加液体浸没树脂即可 , 动态法则需
装柱 , 用水洗涤并注意始终保持液面在树脂之上 .
1. 3. 3　静态实验筛选树脂
选取对黄瑞木果实红色素有较大吸附性的 3种不同极性树脂: X-5、 AB-8和 S-8, 分别称取 3 g处
理好的各类树脂置于 100 mL三角瓶中 , 加入 50 mL同质量浓度 (以吸光度表示 ) 的色素溶液 , 在 30
℃恒温振荡 0. 5 h, 测定上清液在 512 nm下的吸光度 , 计算静态吸附量 , 选择树脂类型 . 每次的静态
吸附量以下列公式计算: AV = ( A0 - A1 ) V ,式中 , A0表示吸附前色素溶液在 512 nm处的吸光度值 , A1
表示吸附后色素溶液在 512 nm处的吸光度值 , V表示色素液体积 .
1. 3. 4　静态实验选择吸附温度
取 40gX-5树脂 , 每份 3 g , 称取 12份 , 置于三角瓶中 , 分别加入同体积 (均为 25 mL)、 同质量
浓度 (以吸光度表示 ) 的色素溶液 , 放在室温 , 30, 40, 50℃恒温振荡 0. 5 h , 每 3瓶各设 3次重复 ,
测量上清液在 512 nm下的吸光度值 , 计算静态吸附量 .
1. 3. 5　静态实验选择洗脱最佳质量浓度
称取 25 g的 X-5树脂于锥形瓶 ,加入 200 mL色素液 ,在室温下于磁力搅拌器上搅拌至吸附饱和 ,
用滤网将树脂滤出 ,分别称 4份 ,每份 3 g树脂于 50m L锥形瓶中 ,加入 25mL体积分数为 30% , 60% ,
90% , 95%的乙醇水溶液洗脱色素 , 30℃恒温震荡至洗脱达到饱和 , 测定洗脱液在 512 nm下的吸光
度值 ,洗脱率 /% = ( AV2 /AV1 )× 100% ,确定适宜的洗脱剂质量浓度 ,式中 , AV1表示总吸光度值 , AV2表
示洗脱液的吸光度值 .
1. 3. 6　静态实验选择洗脱温度
称取 20 g树脂加入色素液 ( 150 mL) , 先测其初始 A0 = 0. 721 , 用 pH 3缓冲液进行对照 ; 用磁
力搅拌器使树脂充分吸附色素液 30 min,然后静置 ,测色素液吸光值 A1 = 0. 125 ;用滤网将树脂滤出 ,
分别称 6份 , 每份 3 g树脂于 50 mL锥形瓶中 , 后再加入h(乙醇 ) 95% 25 mL分别在室温 , 30, 40,
50℃恒温振荡吸附 30 min, 再用 h (乙醇 ) 95%为 对照 , 比色得 A , 最后计算洗脱率:
洗脱率 /% = ( AV2 /AV1 )× 100% ,式中 , AV2表示洗脱液中色素吸光度值 , AV1表示 95%乙醇的吸光度
92 福 建 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 　　　　　　　　　　　 2009年　
值 .
1. 3. 7　确定吸附过程最佳条件组合的正交实验
称取一定量的树脂 , 以湿法装柱 , 以吸附流速、 原液浓度、 吸附温度为因素 , 安排 3水平做正交
实验 . 当流出液色素 A值为上样原液 A值的 1 /10时认为吸附饱和 , 停止吸附 ,计算工作吸附量 , 以其
为指标研究各因素对吸附的影响 , 采用恒流泵控制流速 . 研究因素及其水平选择见表 1, 选取 L9 ( 33 )
正交表 , 通过各因素作用显著性检验确定及验证最佳吸附条件 .
表 1　黄瑞木果实红色素吸附性能正交实验
因素 水平
1 2 3
A. v (吸附流速 ) /( m L· min- 1 ) 1 2 3
B. d(原液 ) / ( g· mL- 1 ) 0. 3 0. 5 0. 7
C. t (吸附 ) /℃ 20 30 40
2　结果与分析
2. 1　 3种树脂对黄瑞木果实红色素静态吸附效果的比较
不同类型树脂对黄瑞木果实红色素吸附效果的比较见表 2.
表 2　不同类型树脂对黄瑞木果实红色素的吸附效果
树脂种类 吸附前色素溶液在
512 nm处的吸光度值 (A0 )
吸附后色素溶液在
512 nm处的吸光度值 (A1 ) 树脂对色素的吸附量 (AV )
X-5 0. 620 0. 024 29. 800
AB-8 0. 620 0. 057 28. 175
S-8 0. 620 0. 077 27. 150
　　采用的吸附前吸光值为 0. 55× 50～ 0. 85× 50的色素作为原液 , 用 721分光光度计进行比色 ,由表
2可知 , X-5树脂的吸附量为 29. 800, 较其它值高 , 可见非极性的 X-5对色素液吸附性能优于弱极性
AB-8和 S-9 (极性 ) , 所以选择 X-5树脂进行后续实验 .
2. 2　吸附温度的选择
不同温度下 X-5树脂对黄瑞木果实红色素吸附量的比较见表 3.
表 3　不同温度下 X-5树脂对黄瑞木果实红色素吸附量比较
t /℃ 吸附前色素溶液在
512 nm处的吸光度值 (A0 )
吸附后色素溶液在
512 nm处的吸光度值 (A1 ) 树脂对色素的吸附量 (AV )
室温 0. 800 0. 146 16. 350
30 0. 800 0. 159 16. 025
40 0. 800 0. 166 15. 850
50 0. 800 0. 183 15. 425
　　由表 3可知 , 在室温 ( 20～ 23℃ ) 情况下 , 树脂对色素的吸附量最大 , 随着温度的升高 , 树脂对
色素的吸附量逐渐下降 , 因为高温破坏了黄瑞木果实红色素的稳定性 , 所以导致树脂对其吸附性能下
降 . 另外温度过低 ( < 20℃ ) 对黄瑞木吸附性能影响不大 [5- 6 ] , 因此 , 生产上可以选择室温下吸附 .
2. 3　选择洗脱剂最佳体积分数
不同体积分数的乙醇对色素的洗脱效果见表 4.
从表 4可知 , 在色素总吸附量相同的情况下 , 用不同体积分数的乙醇洗脱 , 其效果有一定的差异 .
随着乙醇体积分数的增大 , 洗脱率提高 . 乙醇体积分数越大 , 洗脱效果越好 .
表 4　不同体积分数的乙醇对色素的洗脱效果
h(乙醇 ) /% 色素吸附量
(总吸光度值 AV1 )
洗脱液中色素含量
(吸光度值 AV2 ) 洗脱率 /%
30 11. 424 7. 175 62. 81
60 11. 424 8. 800 77. 03
90 11. 424 9. 163 80. 21
95 11. 424 9. 788 85. 67
100 11. 424 9. 851 86. 23
93　第 1期　　　　　　　　　　曾亚梅等: 大孔树脂对黄瑞木果实红色素吸附性能的研究
　　从经济效益与节约能源角度考虑 , 应选择 95%的乙醇水溶液作洗脱剂为宜 .
2. 4　洗脱温度的确定
不同温度对 X-5树脂洗脱性能的影响见表 5.
表 5　不同温度对 X-5树脂洗脱性能的影响
t /℃ 色素吸附量
(总吸光度值 AV1 )
洗脱液中色素含量
(吸光度值 AV2 ) 洗脱率 /%
20 14. 900 11. 988 80. 46
30 14. 900 11. 930 80. 03
40 14. 900 11. 580 77. 68
50 14. 900 11. 400 76. 51
　　从表 5可知 , 随着温度升高 , 洗脱率有逐渐下降的趋势 , 这是由于黄瑞木果实红色素的热稳定性
较差造成的 , 温度升高其稳定性降低 , 因此 , 在生产上应选择常温 ( 20～ 30℃ ) 下洗脱较为合适 .
2. 5　动态实验确定 X-5树脂吸附的最佳条件
根据实验方法中所定的水平表 , 排列组合出 9种情况 , 每一种情况记录其泄露点和达到泄露的时
间 , 并计算吸附量 , 确定最佳组合 (见表 6) .
表 6　 X-5树脂对黄瑞木果实红色素吸附性能的 L9 ( 34 ) 正交实验
实验号
因素
A. v (流速 ) /
( mL· min- 1 )
B. d(原液 ) /
( g· m L- 1 )
C. t(吸附 ) /
℃ D. 空白
实验结果
吸附量 (AV ) V (泄露点 ) /m L t (泄露 ) /min
1 1 1 1 1 51. 3 171 171
2 1 2 2 2 30. 0 60 60
3 1 3 3 3 33. 6 48 48
4 2 1 2 3 26. 4 88 44
5 2 2 3 1 17. 0 34 17
6 2 3 1 2 44. 8 46 23
7 3 1 3 2 11. 7 39 13
8 3 2 1 3 15. 0 30 10
9 3 3 2 1 16. 8 24 8
K 1 114. 9 89. 4 112. 9 85. 1
K 2 88. 2 62. 0 71. 4 86. 5
K 3 43. 5 95. 2 62. 3 75. 0
k1 38. 3 29. 8 37. 6 28. 3
k2 29. 4 20. 7 23. 8 28. 8
k3 14. 5 31. 7 20. 8 25. 0
R 23. 8 9. 1 16. 8 0. 5
　　由表 6可知 , 通过实验确定出各因素的最优水平为: A1 B3 C1 D1 , 即色素液流速为 1 mL /min, 质量
浓度为 0. 7 g /m L, 温度为 30℃ , 其中影响力大小的主次顺序为: 流速 , 温度 , 质量浓度 . 色素溶液
的吸附流速是影响吸附性能的最显著因素 , 1 mL /min对吸附能影响最大 , 效果最好 , K 1值为 38. 3,所
以 ,这个因素其优水平为 A1 ; 如果流速过高 , 色素会集中在树脂的上部 , 不能立即吸附 , 虽然分别过
13, 10, 8 min达到了饱和 , 其吸附量却只有 11. 7, 15. 0, 16. 8, 远小于实验中其它流速的吸附量 ; 如
果流速过小 , 达到饱和的时间就会延长 , 生产效率低 , 同时会使树脂的再生产更困难 , 树脂的使用寿
命缩短 , 所以 , 在工业生产过程中可选择流速 1～ 2 mL /min.
从实验中可以看出 , 温度也是一个重要的因素 , 在 20℃时 , 树脂的吸附性能是最好的 , K 1值为
23. 8, 高于 30℃和 40℃ , 温度过高并不利于吸附 , 随着温度的升高 , 吸附量反而降低 , 从节约能源
方面考虑 , 可以选择在常温下吸附 .
质量浓度的影响虽然不如流速显著 ,但也是一个不可忽视的因素 ,由表 6可知 ,质量浓度在 0. 7 g /
m L时 ,树脂的吸附效果是最好的 .质量浓度过高会造成泄露点早 ,能源浪费严重 ,如果质量浓度过低 ,
生产效率又比较低 , 所以生产过程要选择适合的质量浓度 .
94 福 建 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 　　　　　　　　　　　 2009年　
总体来说 , 吸附量最高的是第一水平 , 虽然其原液质量浓度较低 , 为 0. 3 g /mL, 但所需的时间是
所有水平中最长的 , 在工业生产过程中将很难被满足 . 要达到较大的吸附量 , 当选择较低的原液质量
浓度时 , 必须以较低的吸附流速来保障 , 树脂的工作效率很低 ; 而适当加大原液质量浓度 , 同时保证
较低的吸附流速 ,也可以达到较大的吸附量 ,工作效率较高 .据本实验结果 ,可以选择吸光值为 0. 55× 50
～ 0. 85× 50的色素溶液作为吸附原液 .
综上所述 , 可以确定最佳的工作条件: 选择吸光值为 0. 55× 50～ 0. 85× 50的色素溶液作为吸附原
液 , 选择 1 mL /min的吸附流速 , 在常温下吸附 .
3　结论
本文研究了大孔树脂对黄瑞木果实红色素的吸附性能 , 得出以下结论: 在紫外扫描下的数据显示
黄瑞木果实红色素最大吸收波长为 512 nm , 非极性的 X-5树脂对黄瑞木果实红色素的吸附性能最好 .
在室温下 , X-5树脂对黄瑞木果实红色素的吸附量最大 ,流速对 X-5树脂吸附的影响最显著 .其最佳条
件组合: d(色素液 )为 0. 7 g /mL, 流速为 1 mL /min, 温度为 20℃ . h(乙醇 ) 95%为最适洗脱剂 , 常
温 ( 20～ 23℃ ) 下洗脱效果最佳 .
参考文献:
[ 1 ]金英实 , 朱蓓巍 . 食品添加剂对提高越桔色素稳定性的研究 [ J]. 大连轻工业学院学报 , 2003, 22 ( 2): 117- 120.
[ 2] 杜志坚 , 于新 . 火龙果红色素稳定性研究 [ J]. 华南农业大学学报: 自然科学版 , 2003, 24 ( 4): 79- 83.
[ 3] 黄芯婷 , 刘剑秋 , 彭奇 . 黄瑞木果实红色素的分离及其化学结构研究 [ J]. 植物资源与环境学报 , 2007, 16 ( 1):
31- 34.
[ 4]陈炳华 , 刘剑秋 , 石冬梅 . 尾叶悬钩子红色素的性质及其稳定性 [ J]. 应用与环境生物学报 , 2001, 7 ( 4): 355-
359.
[ 5] 刘小芬 , 刘剑秋 , 陈炳华 , 等 . 轮叶蒲桃果实红色素提取与基本性质分析 [ J]. 亚热带植物科学 , 2003, 32 ( 4):
15- 18.
[ 6] 刘学铭 . D101A大孔吸附树脂吸附和分离桑棍红色素的研究 [ J]. 食品与发酵工业 , 2002, 28 ( 1): 19- 22.
(责任编辑: 余　望 )
95　第 1期　　　　　　　　　　曾亚梅等: 大孔树脂对黄瑞木果实红色素吸附性能的研究