全 文 ：现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2010, Vol.26, No.6
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炮仗花色素提取工艺优化及其色素稳定性研究

郑洁虹，杨静文，马乃良，莫玲宾
（潮州市庵埠食品工业卫生检验所，广东潮州 515638）
摘要：以炮仗花为实验原料，通过单因素试验和 L9(33)正交试验，对炮仗花色素的提取工艺进行了优化，并对色素的稳定性进
行了研究。研究结果表明，炮仗花最佳提取工艺为：丙酮为浸提剂，料液比 1:10、提取温度 60 ℃、浸提时间 10 h。该色素有较好的
耐热性，较强的耐氧化和耐还原能力，在弱碱和弱酸性条件下保持稳定；多数食品添加剂和金属离子对色素无不良影响，但 Fe3+、淀
粉及日光对色素有一定影响。
关键词：炮仗花；天然色素；提取；稳定性
文章篇号：1673-9078(2010)6-614-618
Extraction of Pigment from the Flowers of Pyrostegia ignea
Presl and its Stability
ZHENG Jie-hong, YANG Jin-wen, MA Nai-liang, MO Ling-bin
Abstract: Extraction of a pigment from the flower of Pyrostegiaignea Presl. was studied by single factor experiment and L9(33)
orthogonal test. The results showed that the best extraction solvent was determined as acetone and the optimum acetone-extraction conditions
were as follows: material-extraction solution ratio of 1:10 (g/mL), extraction temperature 60 ℃, and extraction time 10 h. The obtained pigment
had good thermo-stability, high anti-oxidation and deoxidizing agent-resisting properties. Besides, it was stable under weak acid and alkli
conditions. Most of the tested food addiitive and metallic ion had little effects on the pigment, but it could be obviously influence by Fe3+, starch
and sunlight.
Key words: Pyrostegia ignea Presl.; natural pigment; extraction; stability

食用色素是食品添加剂的一个重要分支，广泛应
用于食品、日化、医药等行业，国际上对食品安全问
题日益重视。随着医学毒理学和生物学试验工作的进
展，陆续发现化学合成色素中不少品种具有严重的慢
性毒性和致癌性，而逐渐被天然色素替代[1]。天然色
素作为食品添加剂，据有安全性高、色泽自然鲜艳的
特点，而且有些天然色素对人体的多种疾病还具有治
疗、预防等药理作用和保健功能[2,3]，天然、健康和多
功能已经是食品添加剂的发展方向。
炮仗花 Pyrostegia ignea Presl.，别名鞭炮花，炮
竹花等，是紫葳科炮仗花属的常绿藤本植物，原产巴
西和巴拉圭，现世界各地热带地区多有栽培。我国引
种炮仗花有百余年的历史，华南地区及西南地区有露
地栽培，常用于庭院垂直绿化，其余地区多作温室花
卉，用于装点阳台，厅室等，悬碧流彩，袅娜多姿[4]。
炮仗花的花、茎、叶均可供药用，有治肺结核，咳嗽，
咽喉肿痛，肺炎，支气管炎等功效[4]。本实验对炮仗
花色素的提取工艺进行了优化，并对色素的稳定性进
收稿日期：2010-01-07
行了研究，为该色素的进一步开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
炮仗花，采于潮州市。
1.2 试剂
无水乙醇、石油醚、丙酮、1％盐酸乙醇、乙酸
乙酯、三氯甲烷、乙醚、无水乙醚、盐酸、氢氧化钠、
双氧水、无水硫酸钠、柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、淀粉、
苯甲酸钠、山梨酸钾、碳酸氢钠、抗坏血酸、氯化钠、
氯化钾、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、氯化钙、
氯化铁等，均为分析纯。
1.3 仪器
UV-2800 型紫外可见分光光度计（尤尼科仪器有
限公司；HH-420 恒温水箱（江苏省金坛市宏华仪器
厂）；AUW-120D 岛津分析天平（岛津国际贸易有限
公司）；PHS-3C精密酸度计（上海虹益仪器有限公司）；
RE-52D 型旋转蒸发器（上海青浦沪西仪器厂）；WFJ
7200 型可见光光度计（尤尼柯（上海）仪器有限公司）；
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2010.06.015
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DZF-6050 型真空干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗
设备厂）。
1.4 方法
1.4.1 色素提取工艺流程
炮仗花→除杂→称重→浸泡→过滤→色素液
1.4.2 炮仗花色素提取溶剂的选择
称取炮仗花花瓣 5 g，分别溶于 50 mL 蒸馏水、
95 %乙醇，70 %乙醇、无水乙醇（分析纯）、1%盐酸
乙醇、石油醚、丙酮，三氯甲烷和乙酸乙酯中，浸提
6 h，抽滤，定容，室温下在 190 nm~900 nm 波长段扫
描，测定其吸收光谱。
1.4.3 色素提取工艺的优化
在单因素试验的基础上进行正交优化。
1.4.4 炮仗花色素的稳定性实验
1.4.4.1 色素原液的制备
将最佳正交试验得到的色素溶液浓缩成色素膏。
取 0.5 g 色素膏，加 95%乙醇 200 mL，制备色素原液。
1.4.4.2 温度对色素稳定性的影响
取 10 mL 色素原液，加 15 mL 蒸馏水，分别于室
温（对照）、30 ℃、40 ℃、50 ℃、70 ℃和 90 ℃下恒
温水浴 1 h，冷却至室温后，定容至 25 mL，测定其在
最大吸收波长λ max的吸光度。
1.4.4.3 氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响
用 0.5 mL 色素原液以 H2O2 作为氧化剂，配制
0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%等不同浓度的 H2O2溶液，
分别加入不同浓度氧化剂 15 mL；以 Na2SO3为材料，
配制 0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%等不同浓度的 Na2SO3
溶液，分别加入不同浓度还原剂 15 mL(H2O2组用黑色
袋子套住，避光处理)；室温放置 8 h，测定溶液在最
大吸收峰λ max的吸光度。
1.4.4.4 pH 值对色素稳定性的影响
分别取色素原液 1 mL 加入 20 mL 蒸馏水，用 0.1
mol/L HCL 和 0.1 mol/L NaOH 调节 pH 值，使其在 25
mL 容量瓶定容到刻度后的 pH 分别为 2 h、4 h、6 h、
8 h、10 h、12 h。放置 1 h 后，测定溶液在最大吸收峰
的吸光度值。
1.4.4.5 光照对色素稳定性的影响
各取 0.5 mL 色素原液加 10 mL 蒸馏水，分别置
于太阳光、室内自然光、日光灯和紫外光（365 nm）
下，照射一定时间，每 1 h 定时取样，测定溶液在最
大吸收峰λ max的吸光度。
1.4.4.6 金属离子对色素稳定性的影响
取色素原液，配制相同浓度的色素稀释液(色素原
液:蒸馏水=1:30)，分别加入浓度为 0.005 mol/L，0.0005
mol/L 和 0.00005 mol/L 的 Na+、K+、Cu2+、Mg2+、Mn2+、
Zn2+、Ca2+和 Fe3+离子，静置 24 h，测定溶液在最大
吸收峰λ max的吸光度。
1.4.4.7 食品添加剂对色素稳定性的影响
取 0.5 mL 的色素原液分别加入 15 mL 柠檬酸、
蔗糖、葡萄糖、苯甲酸钠、山梨酸钾、碳酸氢钠、抗
坏血酸（Vc），每组的摩尔浓度分别为 0.05 mo/L、0.005
mol/L、0.0005 mol/L 和 0.5%、0.005%、0.0005%淀粉
溶液，把试管分成 3 组，振摇，静置 24 h，在最大吸
收波长上测其吸光值。
2. 结果与讨论
2.1 色素的提取工艺
2.1.1 取溶剂的选择
采用不同溶剂提取的炮仗花色素溶液的吸收光
谱见图 1，提取效果见表 1。

图1 不同溶剂提取下的吸光度
Fig.1 Absorbency of the pigment of the flower of
Pyrostegiaignea Presl. by different extraction regents
表1 炮仗花色素在不同溶剂中的提取效果
Table 1 Changes of absorbency and color of the pigment in
different solvents
溶剂 Aλ max吸光度 颜色
蒸馏水 - 浅红色
70%乙醇 - 暗橙红色
95%乙醇 0.36 橙红色
无水乙醇 0.51 橙红色
丙酮 0.64 橙红色
石油醚 0.07 浅黄
三氯甲烷 0.10 橙黄
1%盐酸乙醇 0.50 深绿
无水乙醚 0.12 橙黄
乙酸乙酯 0.15 橙黄
由图 1 和表 2 的结果可知，色素易溶于无水乙醇、
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95 %乙醇和丙酮，微溶于三氯甲烷、和乙酸乙酯，难
溶于石油醚、无水乙醚、70%乙醇和蒸馏水，1 %盐酸
乙醇会破坏色素的结构。该色素的最佳提取剂是丙酮，
其在可见光区的最大吸收波长是 440 nm（λmax），炮仗
花色素是橙红色。
2.1.2 料液比对提取炮仗花色素的影响
称取 1 g 炮仗花 5 份，分别加入 5、10、20、30、
40、50 mL 的丙酮，在 60 ℃下浸提 10 h，抽滤，定容
至 50 mL，分别测定其在最大吸收波长λ max的吸光度，
结果见表 2。
表2 不同料液比提取炮仗花色素的吸光度
Table 2 Effect of the ratio of material to extracting solvent on
extraction of Pyrostegia ignea pigment
料液比/(g:mL) 1:5 1:10 1:20 1:30 1:40 1:50
吸光度 0.53 1.09 1.08 1.10 1.01 1.06
由表 2 可以看出，料液比为 1:10 时炮仗花色素可
基本溶出，故最佳料液比确定为 1:10~1:30。
2.1.3 提取时间对炮仗花色素的影响
称取 1 g 炮仗花 8 份，加入 10 mL 丙酮，在 60 ℃
下浸提 2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h，
抽滤，定容至 50 mL，分别测定其在最大吸收波长λ max
的吸光度，结果见表 3。
表3 不同浸提时间提取炮仗花色素的吸光度
Table 3 Effect of extracting time on extraction of Pyrostegia
ignea pigment
时间/h 2 4 6 8 10 12 14
吸光度 0.43 0.52 0.56 0.87 1.08 1.17 1..19
由表 3 可以看出，随着浸提时间增加，吸光度逐
渐升高，在 8~12 h 吸光度增加最快。超过 12 h 后，
吸光度值变化不大，最佳浸提时间确定为 8~12 h。
2.1.4 提取温度对炮仗花色素的影响
称取 1 g 炮仗花 6 份，加入 10 mL 丙酮，分别在
20 ℃，30 ℃，40 ℃，50 ℃，60℃和 70 ℃浸提 12 h，
抽滤，定容至 50 mL，分别测定其在最大吸收波长λ max
的吸光度，结果见表 4。
表4 不同浸提温度提取炮仗花色素的吸光度
Table 4 Effect of extracting temperature on extraction of
Pyrostegia ignea pigment
温度/℃ 20 30 40 50 60 70
吸光度 0.54 0.64 0.92 1.01 1.07 0.99
由表 4 可看出，随着温度升高，提取出的色素溶
液的吸光度值逐渐提高，超过 60 ℃以后，提取的色素
吸光度减少。故选择 40~60 ℃为其最佳的提取温度。
2.1.5 L9(33) 正交试验
根据以上的单因素试验结果，以料液比、浸提温
度和浸提时间3个因素设计L9(33)正交试验，因素水平
表见表5，结果见表6。
表5 正交试验因素水平表
Table 5 Factors and levels of orthogonal test
因素 水平
A[料液比(g:mL)] B(温度/℃) C(浸提时间/h)
1 1:10 40 8
2 1:20 50 10
3 1:30 60 12
表6 正交实验 L9(33)结果和极差分析
Table 6 Result of the orthogonal experiment and range analysis
因素 水平
A B C
色素吸光
值
1 1:10 40 8 0.92
2 1:10 50 10 0.95
3 1:10 60 12 1.16
4 1:20 40 10 0.93
5 1:20 50 12 0.95
6 1:20 60 8 0.94
7 1:30 40 12 0.93
8 1:30 50 8 0.89
9 1:30 60 10 1.15
K1 3.03 2.78 2.75
K2 3.04 2.79 3.03
K3 3.04 3.25 3.04
R 0.01 0.47 0.29
由表 6 可知，A 因素（料液比）对实验的影响非
常小，可以忽略不计；B 因素（浸提温度）的影响最
大，影响非常显著；C 因素（浸提时间）超过 10 h 后
影响变化很小，工艺最优提取条件是 A3B3C3。考虑到
工艺需要，其最佳提取工艺应为料液比 1:10(g:mL)、
浸提温度 60 ℃、浸提时间 10 h，最优工艺的色素提取
率为 4.34%。
2.2 色素的稳定性试验
2.2.1 温度对色素稳定性的影响
表7 温度对色素稳定性的影响
Table 7 The effect of temperature on pigment stability
温度/℃ 对照 4 30 50 70 90
吸光度(λ 440nm) 0.810 0.780 0.770 0.760 0.760 0.690
温度对炮仗花色吸收光谱的影响见表 7。由表 7
可见，低温对色素的影响不大，高温对色素有一定的
减色作用，但影响较小，说明炮仗花色素具有良好的
热稳定性。
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2.2.2 氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响
氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响见表 8。从
表 8 可知，Na2SO3对色素有增色作用，随浓度增加，
色素颜色逐渐加深；而 H2O2 对色素有一定的减色作
用，但影响较小，因此该色素具有耐氧化剂和还原剂
的性能较好。
表8 氧化还原剂对色素稳定性的影响
Table 8 The effects of oxidizer and reducing agent on pigment
stability
浓度/% 氧化还原剂
对照 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
（H2O2） 0.111 0.103 0.095 0.091 0.088
（Na2SO3）
0.142
0.144 0.146 0.147 0.148 0.162
2.2.3 pH 值对色素稳定性的影响

图 2 pH值对色素稳定性的影响
Fig.2 The effect of pH value on pigment stability
pH 值对色素稳定性的影响见图 2。由图 2 可以看
出，碱对该色素有增色作用，随 pH 的增加，溶液吸
光度增加，但 pH>10 时，溶液出现红色沉淀; 酸对该
色素影响不大，但当 pH 为 2 时，溶液出现混浊，颜
色变浅，最大吸收峰发生位移；因此该色素在 8≥pH≥4
范围内具有良好的稳定性。
2.2.4 光照对色素稳定性的影响
表9 光照对色素稳定性的影响
Table 9 Effects of light on stability of pigment
时间/h 光种类
0 1 2 3 4
太阳光 0.210 0.078 0.026 0.001
室内光 0.199 0.173 0.170 0.168
日光灯 0.194 0.194 0.194 0.189
紫外光
0.210
0.176 0.175 0.168 0.165
光照对色素稳定性的影响见表 9。由表 9 可见，
直射太阳光对色素有较强的减色作用，随着光照时间
的延长，吸光度下降明显，原因可能是强光照射破坏
了色素分子的结构；室内光、日光灯、紫外光对色素
影响不大，故色素保存应避免阳光照射。
2.2.5 金属离子对色素稳定性的影响
金属离子对色素稳定性的影响见表 10。结果表明
Na+ 、K+、Ca2+、Zn2+、Mg 2+、Mn2+等离子对色素均
无不良影响，色素溶液颜色均无明显变化，Fe3+对色
素吸光度影响较大，颜色变浅，因此在应用中色素应
尽量避免与铁器接触。

表10 金属离子对色素稳定性的影响
Table 10 Effects of metallic ion on pigment stability
金属离子 浓度/(mol/L)
对照 Na+ K+ Fe3+ Ca2+ Zn2+ Mg2+ Cu2+ Mn2+
0.005 0.158 0.149 0.152 1.115 0.158 0.153 0.133 0.151 0.155
0.0005 0.158 0.154 0.153 0.334 0.158 0.146 0.114 0.128 0.140
0.00005 0.158 0.158 0.158 0.186 0.149 0.139 0.124 0.127 0.134
2.2.6 食品添加剂对色素稳定性的影响
表11 食品添加剂对色素稳定性的影响
Table 11 Effects of food additives with different concentrations on pigment stability
食品添加剂 浓度/(mol/L)
对照 葡萄糖 蔗糖 VC 淀粉 NaHCO3 苯甲酸钠 柠檬酸 山梨酸钾
0.005 0.156 0.154 0.149 0.159 0.270 0.139 0.139 0.157 0.162
0.0005 0.156 0.140 0.147 0.150 0.145 0.141 0.142 0.156 0.146
0.00005 0.156 0.137 0.146 0.145 0.142 0.146 0.150 0.142 0.144
食品添加剂对色素稳定性的影响见表 11。由表 11
可以看出，除淀粉外的 8 种食品添加剂对色素吸光值
影响较小，溶液颜色均接近色素的颜色。淀粉对色素
的吸光值有一定影响，并伴有白色沉淀。因此，除淀
粉外，不同浓度的食品添加剂如葡萄糖、蔗糖、Vc、
碳酸氢钠、苯甲酸钠、柠檬酸及山梨酸钾等对色素稳
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定性影响不大。
3 结论
3.1 炮仗花色素溶于丙酮、乙醇等有机溶剂，其中以
丙酮提取的色素含量最高，颜色橙红色，色素原液在
可见光 440 nm 处有一最大吸收峰。
3.2 常规法提取炮仗花色素的正交试验表明：影响炮
仗花花色素提取的主要因素为料液比，其次是提取时
间，再次是提取温度。最佳优化工艺为：提取剂为丙
酮，料液比 1:10 (g:mL)；提取温度 60 ℃；浸提时间
是 10 h，色素的提取率为 4.34%。方差分析也表明：
料液比对色素提取率有显著影响，浸提时间和浸提温
度对提取率无显著影响。
3.3 稳定性研究表明，炮仗花色素具有良好的热稳定
性，较强的耐氧化和耐还原能力，在弱碱和弱酸性条
件下保持稳定；碳酸氢钠、Vc、山梨酸钾、葡萄糖、
蔗糖、苯甲酸钠和柠檬酸等食品添加剂对色素无不良
影响，淀粉对色素有一定影响，溶液中伴有白色沉淀；
多数金属离子如 Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Mn2+
等对色素无不良影响，Fe3+对色素有一定影响，且色
素不耐日光，在开发利用过程中应避光及避免与铁容
器接触。
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