全 文 ：收稿日期: 2004- 12- 06
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大蓟刺儿菜花红色素的提取测定及性能研究
许莹堂 , 张爱平 , 李平菊 , 吴冬青*
(河西学院 化学系 ,甘肃 张掖　 734000)
摘　要:　采用单 pH测定法和 pH差示法 ,测定了大蓟刺儿菜花红色素含量的影响因素、线性范围
及适用性 ,对比结果单 pH测定法适宜测定大蓟刺儿菜花红色素含量 .以色素含量为指标 ,采用单
pH测定法 ,对大蓟刺儿菜花红色素的提取及性能进行详细的研究 .结果表明:大蓟刺儿菜花红色素
在 pH值为 1. 0,体积分数 50%的乙醇为浸提剂 ,料液比为 1 g∶ 20 mL,温度为 55℃ ,浸提时间 2. 0 h
为最佳提取条件 .色素的色价为 272,在水、乙醇中的溶解性好 ,对酸、热稳定 ,强光对色素有一定的
降解作用 .色素在氧化剂 H2O2中稳定性较好 ,还原剂 Na2 SO3对色素有影响 .
关键词:　大蓟刺儿菜 ;红色素 ;提取工艺 ;测定法 ;性能
中图分类号:　 TS201. 1　　　文献标识码:　 A　　　文章编号: 1004-0366( 2005) 04-0018-05
Study on the Method of Extraction of Red Pigment from
Cephalanoplos Segetum and Its Properties
XU Ying-tang , ZHANG Ai-ping , LI Ping-ju, WU Dong-qing
(Department of Chemistry , Hex i College , Zhangye 734000, China )
Abstract: 　 The methods o f one pH and di fferential pH were used to test the influential factors, linear lim-
its and the sui tabi li ty o f the red pigment in the Cephalanoplos Segetum . By comparing these methods, i t is
believ ed that the method of one pH was suitable for testing the red pigment contents. By taking the red
pigment content as an indication, the method o f one pH was used to study i ts ex t raction and properties.
The resul ts show ed that the best time for ex traction w as w hen the pH was 1. 0, vo lume percentag e w as
50% of alcohol , liquid substance was 1 g∶ 20 mL, the temperature w as 55℃ for 2. 0 h. The pigment mat-
ter w as 272. It w as so luble in w ater and alcohol and steady in acids and hea t. Strong light could reduce the
colouring mat ter. It w as steady in the ox idizer of H2O2 but ea rily influenced by Na2 SO3 .
Key words: 　Cephalanoplos Segetum ; red pigment; ex t raction techno log y; method o f mea surement o f;
property
　　大蓟刺儿菜 (Cephalanoplos Segetum )为菊科多
年生草本 ,主要分布于东北、华北 .全草入药 ,为利尿
及止血剂 ,有凉血、消肿散淤之效 ,又能治痈疮 [1 ] .研
究色素 ,首先面临的就是含量测定问题 .通过单 pH
测定法和 pH差示法对色素总含量测定方法进行比
较 ,以提取色素总量为指标 ,对大蓟刺儿菜花红色素
的提取及性能进行较详细地研究 ,为其开发利用提
供科学依据 .
1　实验部分
1. 1　材料
( 1)原料　大蓟刺儿菜花 8月采集校园 ,洗净 ,
阴干粉碎备用 .
( 2) 仪器　 7230G-型分光光度计 (上海分析仪
器厂 ) ; pHS-2C型精密酸度计 (上海雷磁仪器厂 ) ;
FA1004型电子天平 (上海精密科学仪器有限公
第 17卷　第 4期
2005年 12月 　　　　　　　　　　　　　
甘肃科学学报
Jou rnal of Gansu Sciences
　　　　　　　　　　　　　　　 Vol. 17　 No. 4
Dec. 2005
DOI : 10. 6468 /j . cnki . i ssn1004 -0366. 2005. 04. 006
司 ) ; HH-4数显恒温水浴锅 (常州国华有限公司 ) ;
冷凝回流装置 ;粉碎机等 .
( 3) 试剂　 95%乙醇 ,石油醚 ,丙酮 ,乙醚 ,三氯
甲烷 ,甲醛 ,乙酸乙酯 ,盐酸 ,氢氧化钠 ,冰醋酸 ,醋酸
钠 ,抗坏血酸 ,淀粉等均为国产分析纯 .
1. 2　方法
( 1)色素的提取方法　工艺流程见图 1.
( 2)检测方法　将不同提取条件下色素提取液
配制成色素溶液 ,测定某一吸收峰所对应波长下的
吸光度 ,换算为含量 ,从而确定出最佳提取条件及性
能研究 .
2　结果分析
2. 1　色素光谱特性
色素成品用 pH= 0. 98的 HCl～ NaCl 60%乙
醇稀释后 ,在 405～ 705 nm波长范围内进行光谱扫
描 (空白液为 pH= 0. 98的 HCl～ NaCl 60%乙醇 ) ,
结果如图 2.
由图 2看出色素在可见光区 525 nm波长下有
一较大吸收峰 ,以下实验取 525 nm作为测定吸光
度的波长 .
2. 2　单 pH法测定色素总含量
准确称取 4. 000 0 g花粉末 ,用 80 mL pH=
0 . 98的 HCl～ NaCl60%乙醇体系溶液 ,在 55℃下
图 2　大蓟刺儿菜花红色素可见吸收光谱
回流 1 h,抽滤后用提取剂定容到 100 mL.取一定量
的提取液用 pH= 0. 98的 HCl～ NaCl 60%乙醇体
系溶液定容到 10 mL,以提取液为参比液 ,扫描它在
可见光区的最大吸收峰值 ,再分别吸取提取液
0. 3 mL、 0. 6 mL、 0. 9 mL、 1. 2 m L、 1. 5 mL、
1. 8 mL、 2. 1 mL、 2. 4 m L用 pH= 0. 98的 HCl～
NaCl 60%乙醇体系溶液定容到 10 mL在最大吸收
峰测定吸光值 (结果见图 3) .
图 3　单 p H法测定大蓟刺儿菜花红色素含量的线性范围
　　图 2是色素溶液浓度与吸光值之间的关系 ,当
原提取液取样量为 0. 30～ 2. 40 mL时 ,浓度与吸光
度值间的线性关系 ( R2 )可达到 0. 999 5说明线性范
围较广 .
2. 3　 pH差示法测定色素总含量
取 2. 2制备的提取液 0. 3 m L,一式两份各用
19第 17卷　　　　　　　　　　　　　　　　　　许莹堂等:大蓟刺儿菜花红色素的提取测定及性能研究　　　　　　　　　　　　　　　　
pH= 0. 98和 pH= 4. 53的 HCl～ NaCl 60%乙醇体
系溶液定容到 10 mL,分别测定在 525 nm处和
705 nm处的吸光值 ,并按 ΔA= [A 1( pH= 0. 98) -
A2 ( pH= 0. 98) ] - [ A 1( pH= 4. 53) - A 2( pH=
4. 53) ] ( A 1为 525 nm下的吸光度 , A 2为 705 nm
下的吸光度 )计算结果 ,再分别吸取 2. 2制备的色素
液 0. 6 mL、 0. 9 mL、 1. 2 mL、 1. 5 mL、 1. 8 mL、
2. 1 mL以同样的方法测定 ΔA的值 .
图 4是采用 pH差示法测定提取液中色素的总
含量的线性关系 ,当原液的取样从 0. 30～ 2. 10 mL
时 ,浓度与测定值之间的关系 R2可达到 0. 999 2,说
明采用 pH差示法测定大蓟刺儿菜提取液中色素的
总含量有其可靠性 .
通过单 pH测定法和 pH差示法测定大蓟刺儿
菜花红色素含量的影响因素、线性范围及适用性 ,对
比认为单 pH测定法更适宜测定大蓟刺儿菜花红色
素含量的方法 .
图 4　 pH差示法测定大蓟刺儿菜花红色素含量的线性范围
▲ pH= 0. 98(线性 pH= 4. 53)　● pH= 4. 53(线性 pH= 0. 98)
a线: y= 0. 365 1x+ 0. 003 3　R 2= 0. 999 2
b线: y= 0. 319 5x+ 0. 069 4　 R2= 0. 994 1
2. 4　大蓟刺儿菜花红色素提取条件的确定
( 1) 最佳提取剂的确定　准确称取 6等份样
品 ,在其他条件相同的情况下 ,分别加入等量的不同
溶剂浸泡 ,准确吸取等量的色素滤液定容 ,测定在
525 nm处的吸光度 ,结果见表 1.
表 1　不同提取剂下色素的吸光度
提取剂 95%乙醇 95%酸性乙醇 丙酮 乙酸乙酯 三氯甲烷 蒸馏水
吸光度 0. 374 0. 701 0. 059 0. 131 0. 034 0. 365
颜色 红色 红色 土黄色 黄色 绿色 枣红色
　　由表 1可知 ,三氯甲烷、丙酮提取效果最差 ,
95%乙醇、蒸馏水提取效果次之 , 95%酸性乙醇提取
效果最好 ,因此选择酸性乙醇作为最佳提取剂 .
( 2)正交实验　为了更好地提取大蓟刺儿菜花
红色素 ,通过设计 L16 ( 54 )的正交试验来选择最佳提
取方法 ,结果见表 2.
表 2　 L16 ( 54)正交试验表
编号 温度 /℃
( A )
pH
(B )
料液比 /g· mL- 1
(C )
时间 /h
(D )
浓度 /%
(E )
含量
1 　　　 75( 4) 　　　 3. 0( 3) 　　 1∶ 20( 2) 　　　 2. 0( 4) 　　　 70( 3) 0. 535
2 55( 2) 1. 0( 1) 1∶ 20 1. 0( 2) 60( 2) 1. 102
3 55 2. 0( 2) 1∶ 25( 3) 2. 0 80( 4) 0. 548
4 75 4. 0( 4) 1∶ 25 1. 0 50( 1) 0. 567
5 45( 1) 3. 0 1∶ 30( 4) 1. 0 80 0. 237
6 65( 3) 1. 0 1∶ 30 2. 0 50 0. 783
7 65 2. 0 1∶ 15( 1) 1. 0 60 0. 439
8 45 4. 0 1∶ 15 2. 0 70 0. 551
9 65 3. 0 1∶ 25 0. 5( 1) 60 0. 353
10 45 1. 0 1∶ 25 1. 5( 3) 70 0. 733
11 45 2. 0 1∶ 20 0. 5 50 0. 517
12 65 4. 0 1∶ 20 1. 5 80 0. 458
13 55 3. 0 1∶ 15 1. 5 50 0. 636
14 75 1. 0 1∶ 15 0. 5 80 0. 893
15 75 2. 0 1∶ 30 1. 5 60 0. 495
16 55 4. 0 1∶ 30 0. 5 70 0. 304
- K 1= 2. 038 K 1= 3. 511 K 1= 2. 519 K 1= 2. 067 K 1= 2. 512 -
- K 2= 2. 590 K 2= 1. 999 K 2= 2. 612 K 2= 2. 345 K 2= 2. 389 -
- K 3= 2. 033 K 3= 1. 761 K 3= 2. 201 K 3= 2. 322 K 3= 2. 123 -
- K 4= 2. 490 K 4= 1. 880 K 4= 1. 819 K 4= 2. 417 K 4= 2. 136 -
- K 1= 0. 501 K 1= 0. 878 K 1= 0. 630 K 1= 0. 514 K 1= 0. 628 -
- K 2= 0. 648 K 2= 0. 499 K 2= 0. 643 K 2= 0. 586 K 2= 0. 597 -
- K 3= 0. 508 K 3= 0. 440 K 3= 0. 550 K 3= 0. 581 K 3= 0. 531 -
- K 4= 0. 625 K 4= 0. 470 K 4= 0. 455 K 4= 0. 604 K 4= 0. 534 -
- R= 0. 147 R= 0. 438 R= 0. 188 R= 0. 090 R= 0. 097 -
- 　影响顺序: RB> RC> RA> RE> RD -
- 　最佳组合: A2B1C 2D4E1 -
20　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　甘 肃 科 学 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2005年　第 4期
　　由表 2可知 ,各因素影响顺序是 RB> RC> RA>
RE> RD ,最佳组合为 A2B1C2D4E1 ,即以 pH值为
1. 0,体积分数 50%的乙醇为浸提剂 ,料液比为
1 g∶ 20 mL,在温度为 55℃ ,浸提时间 2. 0 h为最
佳提取条件 .
( 3)提取率与提取级数　称取 1. 000 0 g大蓟
刺儿菜花粉末 ,最佳条件下多次浸取直至无色 ,分别
收集每次提取色素溶液并测其体积 ( V )与吸光度
( A ) ,合并各次提取色素溶液并测其总体积 ( V总 )
与总吸光度 ( A总 ) ,平行 2份用下式计算提取率 .结
果见表 3:
提取率= ( Ai×Vi /A (总 )×V (总 ) )× 100% .
由表 3可知: 提取 1次色素提取率 60. 795% ,
提取两次提取率为 74. 631% ,提取三次提取率为
78. 557% ,提取两次与提取三次提取率相差为
3. 926% ,从工业考虑色素提取两次即可 ,提取级数
为 2.
表 3　提取率与提取级数的确定
级数 1 2 3 4
提取率 /% 60. 795 13. 836 3. 926 0. 923
3　色素稳定性的研究
3. 1　色素色价的确定
精确称量色素粉末 0. 1000 g于 100 mL容量瓶
中稀释至刻度 ,用 1 cm的比色皿 ,以蒸馏水为参比 ,
在 525 nm下测定其吸光度 .
E1%1 cm= A /m× 100% = 272,
E
1%
1 cm为色价 ,表示样品浓度 1% , 1 cm 比色皿 ,
525 nm下的吸光度值 .
3. 2　色素溶解性的测定
称取 3份 0. 500 0 g色素粉末分别溶于一定量
的水、乙醇、乙酸乙酯溶剂中 ,定量测其不溶物的含
量 ,结果色素在水、乙醇、乙酸乙酯中的不溶物分别
为: 7. 05% 、 4. 83%、 > 90% .
3. 3　不同光照对色素稳定性的影响
取 3等份色素液 ,一份置于强光下 ,一份放在室
内 ,第 3份避光放置 ,每隔一段时间测其吸光度 ,结
果见图 5.
从图 5的吸光度值看出该色素在强光、室内、避
光下 4 d内降解比较快 (颜色: 由紫红色变为枣红
色 ) , 4 d后降解速度缓慢 (颜色:保持枣红色 ) .
图 5　光对大蓟刺儿菜花红色素的影响
▲ 强光　　● 避光　　△室内
3. 4　氧化还原剂对色素稳定性的影响
配制不同浓度的 H2O2和 Na2 SO3色素溶液 ,放
置不同时间后测定吸光度 (见表 4,吸光度对照值
0. 088) .结果表明:色素在氧化剂中稳定性较好 ,外
观颜色基本没变 ,而还原剂对色素的稳定性有影响 .
表 4　氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响
作用时间 t /h Na2 SO3 / (m ol· L- 1)
0. 001 0. 01 0. 05 0. 1 0. 5
H2O2 /%
0. 05 0. 5 1 2
0 0. 051 0. 067 0. 068 0. 072 0. 076 0. 093 0. 088 0. 085 0. 087
0. 5 0. 049 0. 068 0. 067 0. 070 0. 075 0. 090 0. 085 0. 082 0. 087
1. 0 0. 045 0. 065 0. 065 0. 066 0. 075 0. 090 0. 084 0. 082 0. 085
1. 5 0. 045 0. 065 0. 060 0. 066 0. 077 0. 092 0. 080 0. 079 0. 082
21第 17卷　　　　　　　　　　　　　　　　　　许莹堂等:大蓟刺儿菜花红色素的提取测定及性能研究　　　　　　　　　　　　　　　　
3. 5　色素储藏稳定性的影响
配制一定浓度的色素溶液 ,在不同温度下放置
不同时间后测定吸光度 .结果表明:色素适宜低温储
藏 ,外观颜色基本没变 ,而室温下在 1周内色素降解
速度较快 , 1周后降解缓慢 .
3. 6　 pH值对色素稳定性的影响
取 pH值为 1. 0、 2. 0、 3. 0的色素液 100 m L于
55℃的恒温水浴中加热 ,定时测定色素溶液的吸光
度值 ,以吸光度保留值 R% ( R% = 在时间 t时色素
溶液的吸光度 /在时间 0时色素溶液的吸光度 )对时
间作图 ,结果见图 6.
3. 7　 pH值对色素热稳定性的影响
取 pH值为 1. 0、 2. 0、 3. 0的色素液 100 mL于
45℃的恒温水浴开始加热 ,间隔 20 min加热 10℃
测定色素溶液的吸光度值 ,得出该色素对酸、热的 R
均大于 90% ,由此说明色素对酸、热稳定性较好 .
图 6　 p H值对大蓟刺儿菜花红色素的影响
▲ pH= 1. 0　　● pH= 2. 0　　△ pH= 3. 0
4　结论
( 1)通过单 pH测定法和 pH差示法测定大蓟
刺儿菜花红色素含量的影响因素、线性范围及适用
性 ,结果为单 pH测定法更适宜测定大蓟刺儿菜花
红色素含量的方法 .
( 2) 提取工艺为: p H值为 1. 0,体积分数 50%
的乙醇为浸提剂 ,料液比为 1 g∶ 20 mL,温度为
55℃ ,浸提时间 2. 0 h为最佳提取条件 .
( 3)色素的色价为 272,在水、乙醇中的溶解性
好 .
( 4) 色素适宜低温储藏 ,室温下保持 30 d较稳
定 ,在开发利用过程中最好低温避光 .
( 5) 该色素对氧化剂 H2O2较稳定 ,还原剂
Na2 SO3对其有一定的影响 .
( 6)大蓟刺儿菜花红色素色泽亮丽 ,并具有药
理作用 ,有开发利用价值 .
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作者简介:
许莹堂 , ( 1980-)男 ,甘肃省天祝人 ,河西学院化学系 2002级学生 ,主要进行天然产物有效成分提取及分析 .
22　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　甘 肃 科 学 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2005年　第 4期