全 文 ：111※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 12
LSA-7树脂分离纯化爬山虎果实红色素工艺优化
卜晓英 1，董爱文 1，陈晓华 2
(1.吉首大学 林产化工工程湖南省重点实验室，湖南 张家界 427000；2.张家界市环境保护局，湖南 张家界 427000)
摘 要：对常用的 10种大孔吸附树脂应用于爬山虎熟果红色素分离效果考察，其中 LSA-7型树脂具有最佳分离效
果。进一步优化 LSA-7树脂动态吸附分离红色素的条件和应用紫外分光光度法和高效液相色谱法对分离纯化得到的
红色素进行品质检测。结果表明：在温度 30℃、进样质量浓度 30mg/mL时流经LSA-7吸附柱的红色素溶液体积达
到两倍床层体积，树脂吸附接近饱和；当洗脱剂以 3BV/h通过吸附床时，洗脱下来的红色素纯度大于 96.7%，所
含色素成分与薄层硅胶H分离的该色素成分一致，因此 LSA-7树脂完全适合工业化动态生产爬山虎熟果红色素。
关键词：爬山虎；红色素；L S A - 7 树脂；动态吸附
Optimization of Purification Process for Red Pigment from Parthenocissus tricuspidate Fruits by
LSA-7 Resin Adsorption
BU Xiao-ying1，DONG Ai-wen1，CHEN Xiao-hua2
(1. Key Laboratory of Forest Products Chemical Engineering of Hunan Province, Jishou University, Zhangjiajie 427000, China；
2. Zhangjiajie Environmental Protection Bureau, Zhangjiajie 427000, China)
Abstract ：Ten kinds of commonly used macroporous resin were compared for their effectiveness in purifying crude red pigment
obtained from Parthenocissus tricuspidate fruits by fractional solvent extraction. It was found that LSA-7 resin had the best
purification performance. Further, operating conditions for purifying red pigment from Parthenocissus tricuspidate fruits by
dynamic adsorption onto LSA-7 resin column were optimized and UV spectrophotometry and HPLC were used to analyze red
pigment samples. The adsorption of LSA-7 resin almost reached its saturation under the following conditions: temperature of 30 ℃,
sample concentration of 30 mg/mL and sample loading amount of 2 BV. Elution at a flow rate of 3 BV/h resulted in a red pigment
purity of more than 96.7%. Moreover, the resulting pigment composition was the same as that obtained by thin layer silica gel
H separation. Therefore, LSA-7 resin is suitable for industrial dynamic production of red pigment from Parthenocissus tricuspidate
fruits.
Key words：Parthenocissus tricuspidate；red pigment；LSA-7 resin；dynamic adsorption
中图分类号：O652.63；R284.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)12-0111-04
收稿日期：2010-09-09
基金项目：湖南省科技厅计划项目(2008TP4008-3；2005JT1075)；湖南省教育厅科技项目(05C139)；
湖南省高校“林产资源化学与林化产品开发”科技创新团队支持计划项目
作者简介：卜晓英(1971—)，女，高级实验师，硕士，主要从事药用植物及药效成分的研究。E-mail：xyingbu@163.com
天然色素是从自然界生长的动植物中提取的色素，
以其自然属性、安全性及有些天然色素还有一定的营养
和药理作用，能够呈现自然色彩[1]，符合消费者对天然
健康食品趋势的要求，受到消费市场青睐。
爬山虎(Parthenocissus tricuspidate)为葡萄科爬山虎
属植物，为多年生落叶藤本植物，其茎根可入药，具
有破淤血、消肿毒等功效，其成熟果实为球形浆果，
成熟时呈紫黑色含丰富的红色素，其红色素为黄酮类红
色素，其纯化后可作为添加剂应用于食品行业中[2-5]。武
陵山区野生爬山虎果实资源极丰富，本实验选择 LSA-7
树脂分离纯化其红色素[ 6 -7 ]，为节能、环保性工业化生
产其红色素提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
爬山虎果实(于 2009年 11月采集于吉首大学张家界
校区校园内，采集后洗净，封于食品袋中，置于超低
温冰柜中待用)；各种树脂 林产化工工程湖南省重点实
验室。
红色素标样 林产化工工程湖南省重点实验室自制
2011, Vol. 32, No. 12 食品科学 ※工艺技术112
(经HPLC面积归一化法测定纯度达 98%以上，可供含量
测定用 )；乙醇、甲醇、盐酸、氢氧化钠、磷酸等均
为国产分析纯；乙腈(色谱纯)。
1.2 仪器与设备
MAF-9A低温冰柜 日本三洋公司；Lamba25紫外
分光光度计 美国 Perkin Elmer公司；AEG-220电子天
平、DP-32真空干燥箱、RE-540旋转蒸发仪、LC-20A
高效液相色谱仪、恒温水浴锅、冷冻干燥机、调速多
用振荡器 日本岛津公司。
1.3 方法
1.3.1 爬山虎熟果红色素的提取
取爬山虎成熟果实 300g，洗净、去籽、研碎，然
后加入 300mL蒸馏水，50℃恒温浸提 2h，过滤，滤渣
中加入 200mL蒸馏水。再浸提 1次，合并滤液，减压
浓缩到 50～100mL，冷冻干燥备用。
1.3.2 爬山虎熟果红色素前处理
将提取得到的红色素样品用蒸馏水溶解成溶液后，
加入到乙酸乙酯 -水萃取液中，摇匀后静置 15min，形
成分液层，取下层液体。重复上述过程 3 次。取红色
素溶液，加入 3～5倍乙醚溶液，充分振荡后静置冰箱
冷藏室中，红色素以沉淀析出。将此沉淀用 1%盐酸化
乙醇溶解，重复上述过程 3 次，将色素沉淀置于 40℃
真空干燥，得红色素粉末备用。
1.3.3 紫外标准曲线
精密称取红色素标样 5.400mg，置于 100mL容量瓶
中，用 1%盐酸化乙醇溶解并稀释至刻度，得 0.054mg/mL
红色素标准溶液，吸取标准液 0 . 0、0 . 6、1 . 0、2 .0、
4.0、6.0mL置 25mL容量瓶中，1%盐酸化乙醇定容，
以乙醇溶液作空白在紫外分光光度计上从800～200nm自
动扫描测得A520nm处有最大吸收峰。以红色素含量为横坐
标、吸光度为纵坐标，计算得回归方程：y=58.107x ＋
0.0013，r=0.9996。
1.3.4 HPLC的色谱条件
色谱柱C18柱(4.6mm× 150mm，5μm)，流动相为
乙腈:质量分数 4%磷酸(1.2:8.8，V/V)，流速 1mL/min，
检测波长 520nm，柱温 30℃，进样量 20μL，0.45μm
滤膜抽滤。
1.3.5 大孔树脂的筛选
10种树脂预处理按文献[8-9]进行。在 50mL锥形瓶
中加入 5.0g(相当于干质量，下同)经处理的树脂，再加
入 15mL质量浓度 3.0mg/mL的红色素标准溶液，封口，
于室温振荡吸附 4h，过滤，测定滤液中红色素的质量
浓度，计算各树脂的吸附率。用 30mL体积分数 1%盐
酸 -乙醇溶液对已吸附红色素的树脂进行解吸实验，测
定解吸液中红色素的质量浓度，计算解吸率[10]。按照吸
附率和解吸率均高为条件，选择吸附效果最好的树脂，
从进样浓度、吸附温度及洗脱剂流速等对吸附条件进行
进一步优化。
1.3.6 树脂吸附条件的优化
1.3.6.1 进样质量浓度对树脂吸效果的影响[11]
准确称取 20.0g处理好的树脂于锥形瓶中(平行 3份，
下同)，分别加入100mL初始质量浓度60、30、10mg/mL
的红色素标准品溶液，置于 3 0℃恒温摇床中振荡
(180r/min)，每隔 30min取样测定溶液中红色素含量，计
算红色素在吸附树脂上的吸附量，即：q＝(C 0－ C t)×
V/m，式中：q为吸附量；C0为溶液初始质量浓度 /(mg/mL)；
C t为 t时刻的质量浓度 /(mg/mL)；V为溶液体积 /mL；
m为树脂质量 /g。以时间为横坐标，吸附量为纵坐标作
图比较分析进样质量浓度对树脂吸附效果的影响。
1.3.6.2 温度对 LSA-7树脂吸附的影响
取树脂 3份各 20.0g于锥形瓶中，分别加入质量浓
度为 60、30、10mg/mL的红色素标准品溶液 100mL，分
别密闭置于 30、40、60℃恒温摇床上振荡。4h后取出，
离心取上清液，测定上清溶液中红色素的质量浓度，计
算树脂吸附量。以红色素标准液质量浓度为横坐标，吸
附量为纵坐标作图，比较分析不同温度条件下红色素在
树脂上的吸附情况。
1.3.6.3 LSA-7树脂动态吸附量与洗脱剂流速选择[12]
取 40.0g LSA-7树脂(湿质量 5份)按湿法装柱，分别
用 0.5、1.0、1.5、2.0、3.0BV/h的流速对按以上条件
处理的红色素溶液进样，按每管 5mL收集流出液，稀
释至 10mL，测定其红色素含量，以流出液质量浓度(mg/mL)，
对流出体积(mL)作图，得到穿透曲线。根据此曲线计算
树脂的动态吸附容量。然后用体积分数 1%盐酸 -乙醇
溶液分别以 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0BV/h的流速对其
进行洗脱，按每管 5mL收集洗脱液，稀释至 10mL，测
定各管洗脱液中红色素含量，确定洗脱剂的流速。
1.3.6.4 LSA-7树脂所吸附分离的爬山虎熟果红色素的
检测
将1.3.2节所得红色素粉末溶解，按1.3.5节所选LSA-
7树脂吸附条件进行动态吸附与解吸，解吸液减压浓缩
至 50mL，真空干燥得色素粉末。取色素粉末 5.4mg，
置于 100mL容量瓶中，用 1%盐酸化乙醇溶解并稀释至
刻度，得 0.054mg/mL红色素溶液，取 5mL(平行 3份)在
紫外分光光度计上测其 A520nm值，按回归方程计算其纯
度。按 1.3.4节色谱条件对 1.3.2节标准色素溶液与此色
素溶液进行 HPLC 检测。
2 结果与分析
2.1 爬山虎红色素分离树脂的筛选
113※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 12
对 6个系列 10种型号的大孔吸附树脂对爬山虎熟果
中红色素的静态吸附情况进行考察，由表 1可知，选择
的 10种型号树脂有 4种可实现 80%以上吸附，解吸率
80%以上的也有 5种，综合吸附率和解吸率，LSA-7型
树脂最佳，其吸附量最大，为 4 1 . 7 m g / g，吸附率达
92.7%，解吸率也达到 89.6%。故以下实验选择 LSA-7
树脂为红色素分离纯化树脂，并进一步优化其吸附条件。
树脂型号 极性 吸附量 /(mg/g) 吸附率 /% 解吸率 /%
Hz-801 极性 37.6 83.5 43.6
Hz-803 极性 28.1 62.3 58.5
Hz-816 极性 26.0 57.8 45.5
Hz-820 极性 38.1 84.6 90.8
LSA-7 极性 41.7 92.7 89.6
AB-8 中极性 26.4 58.6 50.7
LX-17 中极性 39.8 88.5 87.9
X-5 非极性 32.5 72.2 80.4
D-140 非极性 27.3 60.6 83.6
D-101 非极性 32.4 72.0 69.7
表 1 不同树脂的吸附及解吸性能比较
Table 1 Comparisons of adsorption and desorption performance of
different kinds of resins
2.2 LSA-7型树脂吸附条件优化
2.2.1 进样质量浓度对吸附效果的影响
由图 1 可以看出，在吸附起始阶段吸附量增速明
显，吸附较快，随后逐渐趋向平缓，最后达到吸附平
衡。进样质量浓度越高，达到吸附平衡所需的时间越
短，说明吸附速率与溶液浓度有相关，但不同质量浓
度的平衡时间相差不大，如当平衡质量浓度为 60mg/mL
时，平衡所需时间为 30min，而质量浓度 30mg/mL时平
衡时间为 33min，两者相差不大，因此选择进样质量浓
度为 30mg/mL。
2.2.2 吸附温度对吸附效果的影响
由图 2 可知，随着吸附温度的升高吸附量略有增
加，但变化不是很明显，用 Langmuir方程：q=q
0
c/(k+c)
和 Freundlich方程：q＝ kc1/n拟合所得数据，结果如表
2所示，选择进样质量浓度为 30mg/mL为低质量浓度，
此时 Freundlich方程比 Langmuir方程能更好的描述 LSA-
7树脂对红色素的吸附。而 Freundlich方程中 n与 k值
为常数，与物性和温度有关；当 1/n在 0.1～0.5之间时，
吸附容易进行；当 1 / n ＞ 2 时，吸附艰难进行；其次
是考虑到 30℃与 40℃实验时吸附量变化不大，但在实际
生产中消耗能源控温 30℃比 40℃要节能；第三根据所得
直线相关系数R2值可知30℃比40℃的可信度要高)选择在
30℃进行 LSA-7树脂吸附反应。
温度 /℃
Langmuir等温吸附方程 Fangmuir等温吸附方程式
k q0 R2 k n R2
30 0.057 71.4 0.955 54.4 3.38 0.993
40 0.193 84.0 0.976 51.4 3.44 0.989
60 0.386 87.7 0.992 43.2 3.04 0.994
表 2 Langmuir等温吸附方程和 Fangmuir 等温吸附方程拟合结果
Table 2 Results of fitting using Langmuir isotherm equation and
Fangmuir isotherm equation
图 1 红色素在 LSA-7树脂上的吸附量
Fig.1 Time-dependent adsorption rate curves of red pigment from
Parthenocissus tricuspidate fruits on LSA-7 resin
200
150
100
50
0
10mg/mL
30mg/mL
60mg/mL
吸
附
量
/(
m
g/
g)
吸附时间 /min
0 50 100 150 200
图 2 不同温度条件下红色素的吸附平衡
Fig.2 Adsorption equilibrium curves of red pigment from
Parthenocissus tricuspidate fruits at different temperatures
60℃
40℃
30℃
200
150
100
50
0
吸
附
量
/(
m
g/
g)
质量浓度 /(mg/mL)
0 10 20 30 40 50
图 3 穿透曲线
Fig.3 Breakthrough curve of red pigment from
Parthenocissus tricuspidate fruits
70
60
50
40
30
20
10
0
－10流
出
液
质
量
浓
度
/(
m
g/
m
L
)
流出液体积 /mL
0 10 20 30 40
考察 LSA 树脂吸附红色素的穿透曲线，当流经吸
附柱的爬山虎熟果红色素溶液体积达到两倍床层体积
时，流出液的浓度基本不变，接近饱和吸附。如图 3
所示，当流出液体积从 15～22mL时，流出液中含红色
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素浓度急剧增高，22mL以后，流出液中红色素质量浓
度几乎不变，说明此时树脂对红色素吸附饱和。根据
该穿透曲线积分计算出动态吸附容量为 156.4mg/g树脂。
在该实验条件下用Freundlich方程式计算得到静态吸附容
量为 169.2mg/g两者相差仅 7.6%说明床层内的树脂基本
达到饱和吸附。
2.2.3 洗脱液流速对吸附条件的影响
考察洗脱液流速对洗脱效果的影响，发现洗脱液流
速为 1、2、3 B V / h 时，洗脱效果相差不大，当洗脱
液流速达到 4B V/h时，洗脱效果明显减弱，但是如果
流速太小，解吸速度就慢，因此选择洗脱液流速为 3BV/h。
综上可知，应用 LSA-7树脂吸附分离纯化爬山虎熟
果中红色素，其最佳条件为进样质量浓度为 30mg/mL、
在温度 30℃时进行吸附，洗脱液流速为 3BV/h。
2.3 LSA-7树脂分离纯化红色素品质分析
色素吸附分离较彻底和较完全，LSA-7型树脂有效分离
纯化了爬山虎熟果红色素。通过紫外分光光度法测得纯
化后红色素 A520nm为 0.602、0.609、0.613，平均为 0.608，
根据回归方程计算红色素平均纯度达到了 96.7%，达到
目前工业化生产标准。
3 结 论
爬山虎熟果红色素在树脂 LSA-7中吸附行为符合
Freundlich等温吸附方程。在温度 30℃、进样质量浓度
30mg/mL时流经吸附柱的红色素溶液体积达到两倍床层体
积时，流出液的质量浓度基本不变，树脂此时接近饱和
吸附，此时动态吸附量仅比静态吸附量低 7.6%。当洗脱
剂以 3BV/h流量通过吸附床时，洗脱下来的红色素含量
高于 96.7%[13]，所含色素成分与薄层硅胶H分离的一致，
因此LSA-7树脂完全适合工业化动态吸附分离纯化爬山虎
熟果红色素。因此按文献[4]所选择的提取条件进行爬山
虎熟果红色素的提取；按本实验所选择吸附树脂及吸附
条件进行吸附分离红色素；按文献[14]进行喷雾干燥制备
爬山虎色素粉末，就能形成从提取、分离纯化到制备其
色素粉末的工业化生产爬山虎熟果红色素完整条件。
参 考 文 献 ：
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图 4 爬山虎熟果红色素标准溶液 HPLC 检测图谱
Fig.4 HPLC chromatogram of standard sample of red pigment from
Parthenocissus tricuspidate fruits
1.
96
9
1.5
1.0
0.5
0.0
－ 0.5
时间 /min
2 4 6 8 10
m
V
2.
48
8
8.
21
8
0
应用高效液相色谱(HPLC)法和紫外分光光度法对
LSA-7树脂分离纯化红色素品质进行分析，比较红色素
标准液的HPLC图谱(图 4)与 LSA-7树脂吸附分离纯化得
到的红色素液的 HPLC图谱(图 5)，结果表明：树脂分
离纯化爬山虎熟果中红色素主要有 3 种成分，分别在
1.948、2.619、7.848min出峰，与标准液吻合，这也
与文献[4]中爬山虎熟果红色素经硅胶H薄板层析分离的
结果是一致，说明大孔吸附树脂 LSA-7对爬山虎熟果红
图 5 LSA-7树脂分离纯化的红色素溶液 HPLC检测图谱
Fig.5 HPLC chromatograph of LSA-7 resin purified sample of red
pigment from Parthenocissus tricuspidate fruits
1.
96
2
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
－ 0.5
时间 /min
2 4 6 8 10
m
V
2.
50
7
8.
34
4
0