全 文 ：泡核桃壳棕色素的提取和稳定性研究
周 萍 ,许兴景 ,王敏 ,董艺 ,胡文帅 ,任媛媛　(大理学院药学院 ,云南大理 671000)
摘要　[目的 ]研究泡核桃壳棕色素的最佳提取条件及粗提色素的稳定性。 [方法]以漾濞泡核桃壳为原料 ,研究浸提温度和时间对色
素提取效果的影响 ,确定最佳提取条件 ,并对粗提色素进行了稳定性试验。 [结果 ]色素的最佳提取条件为:在 75℃时 ,用 1% NaOH提
取 3次 ,每次浸提时间为 2h。在此条件下 ,色素的提取率较高 ,达 31%。粗提色素的稳定性试验表明 ,该色素在酸性条件下稳定 ,有一定
的耐光性 ,对还原剂的耐受性较强 ,但对氧化剂的耐受性较差 ,不适宜高温处理 ,且不同金属离子对色素有不同影响。 [结论 ]该研究为
泡核桃壳的推广应用提供了理论基础和实验依据。
关键词　泡核桃壳;色素;提取;稳定性
中图分类号　S37　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2011)07-03912-02
StudyontheExtractionandStabilityofBrownPigmentfromtheShelofJuglansSigilata
ZHOUPingetal　(PharmacyColegeinDaliUniversity, Dali, Yunnan671000)
Abstract　[ Objective] TheresearchaimedtostudytheoptimumextractionconditionandthestabilityofbrownpigmentfromtheshelofJug-
lansSigilata.[ Method] TheshellofJuglansSigilatawhichwasfromYangbiwasthematerial.Theinfluenceofextractiontemperatureand
timeontheextractionefectwasstudied, andtheoptimumextractionconditionwasdetermined.Inaddition, thestabilitytestofpigmentwas
carriedout.[ Result] Theoptimumextractionconditionofpigmentwasthat1%NaOHwasusedtoextract3timesin75℃, andtheextraction
timewas2hatatime.Inthecondition, theextractionyieldofpigmentwashigherandreached31%.Thestabilitytestofpigmentshowedthat
itwasstableintheacidicconditionandhadthecertainphotostability.Thetoleranceofpigmenttothereducingagentwasstrongbuttotheoxi-
dantwasworse.Itwasn tsuitabletobetreatedinthehightemperature, andthediferentmetalionshadthediferentinfluenceonthepig-
ment.[ Conclusion] TheresearchprovidedthetheorybasisandtheexperimentalevidenceforthepopularizationandapplicationofJuglansSi-
gilatashel.
Keywords　 ShellofJuglansSigilata;Pigment;Extraction;Stability
基金项目　云南省科技厅科研项目(2010ZC37);大理学院药物研究所
大学生基金项目(2009DXSKY13)。
作者简介　周萍(1972-),女,云南大理人,副教授,硕士,从事药物质量控
制和体内药物分析的研究, E-mail:zhouping725@126.com。
收稿日期　 2010-12-10
　　食用色素分为合成色素和天然色素 2类。合成色素的
特点是着色力强 ,稳定性好 ,成本低 ,但随着研究的深入 ,发
现不少合成色素品种具有严重的慢毒性和致癌性。天然色
素主要从生物体中提取 ,由于其安全性高 ,逐渐在各个行业
广泛应用 ,所以开发新的天然色素就显得很有必要 [ 1] 。核桃
壳色素是核桃壳的主要组成成分之一 ,具有较高的开发价
值 。云南省大理州漾濞县为核桃之乡 ,大量种植泡核桃。在
核桃仁的深加工中 ,被废弃的核桃壳主要用来生产活性
炭 [ 2-3] ,大部分被用作农户燃料 。吴春华等从核桃壳中提取
棕色素 ,但色素的产率不高 [ 4] 。为此 ,笔者对大理漾濞泡核
桃壳中的色素进行提取 ,并对泡核桃壳色素的 UV-VIS光
谱进了研究 ,探讨了泡核桃壳色素的化学稳定性 ,为泡核桃
壳色素的推广应用提供理论基础和实验依据。
1　材料与方法
1.1　仪器　TU-1901型紫外分光光度计(北京普析通用仪器
有限责任公司)、DIKW-4电子恒温水浴锅(上海科技试验仪
器厂)、RE-52AA型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)、
AS10200AT型超声波清洗器。
1.2　试验材料　泡核桃壳由云南大理漾濞核桃有限责任
公司提供 ,自然风干后粉碎过 40目筛备用 。
1.3　试剂　石油醚 、乙酸乙酯 、丙酮 、甲醇 、乙醇 、亚硝酸钠 、
硝酸铝 、浓盐酸 、双氧水及其他试剂均为分析纯。
1.4　方法
1.4.1　提取溶剂的选择 [ 5] 。精密称取等量泡核桃壳粉 11
份 ,分别加入 1%HCl、1%NaOH、1% NaCO3、1% NaHCO3 、
蒸馏水 、甲醇 、50%乙醇 、无水乙醇 、丙酮 、乙酸乙酯 、石油醚
10 ml,充分摇匀 ,室温下静置 24 h后观察现象。
1.4.2　紫外光谱测定 。配制质量分数为 0.1%的色素水溶
液 ,以蒸馏水为对照 ,于紫外 -可见分光光度计上测定吸光
度 ,结果见图 1。泡核桃壳色素的水溶液在 277.5 nm处有最
大吸收峰 ,故试验选择 277.5 nm作为定量测量的依据。
图 1　色素的紫外 -可见光谱
Fig.1　UV-Visspectraofthepigment
2　结果与分析
2.1　提取溶剂的确定　试验结果表明 , 1%NaHCO3、1%Na-
CO3 、1%NaOH及 50%乙醇对泡核桃壳色素有较强提取能力 ,
无水乙醇 、甲醇 、蒸馏水有一定提取能力 ,石油醚 、乙酸乙酯 、丙
酮和 1%HCl无提取能力。由此可知 ,泡核桃壳色素易溶于极
性较大的溶剂中 ,不溶或难溶于非极性溶剂。从溶剂的提取效
果和价格考虑 ,试验选择 1%NaOH作为提取溶剂 ,选择石油
醚和乙酸乙酯纯化粗提色素以除去脂溶性杂质。
2.2　最佳提取条件的确定
2.2.1　浸提温度对提取效果的影响。分别称取等量泡核桃
壳粉于 6支试管中 ,在料液比为 1∶10的条件下 ,分别于 45、
55、65、75和 85和 95℃下加热 1 h,冷却后过滤 ,在 277.5 nm
处测吸光度 ,结果表明(图 2),提取温度为 75 ℃时的色素吸
责任编辑　宋平　责任校对　卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(7):3912-3913, 3983
光度值最大。
2.2.2　提取时间对提取效果的影响。分别称取等量泡核桃
壳粉于 4支试管中 ,在料液比为 1∶4、温度为 75℃的条件下 ,分
别加热 1、2、3和 4 h,冷却后过滤 ,在 277.5nm处测吸光度 ,结
果表明(图 3),提取时间为 2 h时的色素吸光度值最大。
图 2　提取温度对色素提取效率的影响
Fig.2　 Influenceoftemperatureonextractionefect
图 3　提取时间对色素提取效率的影响
Fig.3　 Influenceoftheextractiontimeonextractioneffect
2.3　色素的粗提　以最佳提取条件对泡核桃壳色素进行提
取:称取 50.0g泡核桃壳粉于 500 ml烧瓶中 ,首先用 1%HCl
处理 1 h以除去金属离子 ,超纯水冲洗 3次后加入 1%NaOH
200 ml,在 75℃下加热回流 2h,提取 3次后去渣 ,合并滤液 ,加
入 1 mol/LHCl调节 pH值至中性 ,过滤 ,滤液减压浓缩 ,浓缩
液用石油醚 、乙酸乙酯分别萃取 3次 ,去除脂溶性杂质 ,烘干称
重 ,得 15.5g棕褐色色素 ,色素的粗提率为 31%。
2.4　粗提色素的稳定性试验结果
2.4.1　 pH值对色素稳定性的影响。取等量 0.01%的色素
水溶液于试管中 ,分别用 HCl和 NaOH调节 pH值为 2.0、
4.0、6.0、8.0、10.0和 12.0,混匀后在 277.5 nm处测吸光度
值 。由图 4可知 ,溶液的 pH值小于 6.0,色素吸光度基本不
变;溶液的 pH值大于 6.0,色素的吸光度值随 pH值的增加
逐渐增大 ,说明色素在酸性条件下稳定。
2.4.2　温度对色素稳定性的影响。取 5 ml0.01%的色素水
溶液 ,置 20、40、60、80和 100 ℃水浴中加热 1h,冷却后测其
在 277.5nm处的吸光度值。由图 5可知 ,温度在 80℃以下 ,
随温度升高色素吸光度变化不大;当温度超过 80 ℃时 ,色素
的吸光度值明显减小 ,说明温度超过 80℃时 ,色素不稳定。
2.4.3　氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响。分别取
0.01%色素水溶液 4 ml于 5支试管中 ,依次加入 5%过氧化
图 4　pH值对色素稳定性的影响
Fig.4　EfectsofpHvaluesonthestabilityofthepigments
图 5　温度对色素稳定性的影响
Fig.5　Effectsoftemperatureonthestabilityofthepigments
氢 100、200、300、400、500 μl,加蒸馏水至 5 ml,放置 2 h后在
277.5 nm处测吸光度值。分别取 0.01%色素水溶液 4 ml于
5支试管中 ,依次加入 1.0% Na2SO3 100、200、300、400和 500
μl, 加蒸馏水至 5ml,放置 2h后在 277.5nm处测吸光度值。
图 6　H2O2处理对色素稳定性的影响
Fig.6　 EfectsofH2O2 onthestabilityofthepigments
从图 6可知 ,随着 H2O2添加量的增加 ,色素吸光度值增
大 ,说明它对氧化剂的耐受性较弱 。由图 7可知 ,色素的吸
光度随着 Na2SO3的量增加而逐渐降低 ,说明该色素对还原
剂有一定的耐受力。
2.4.4　光照对色素稳定性的影响。取等量 0.01%的色素水溶
液 3份 ,分别于室外日光 、室内灯光和避光条件下放置 4天 ,每
天测定吸光度值。从图 8可知 ,室内光 、室外光和避光处理一
段时间后色素的吸光度都有减小 ,且室外日光处理后 ,色素的
吸光度值变化较室内光和避光处理后的变化明显 ,说明色素对
光有一定的耐受性 ,但使用中最好避免强光照射。
2.4.5　金属离子对色素稳定性的影响。取 10份 10%色素
(下转第 3983页)
391339卷 7期　　　　　　　　　　　　　　　　周 萍等　泡核桃壳棕色素的提取和稳定性研究
而 ,应该调整农业结构 ,除保留少数水分条件较好的农田外 ,
大部分农田都要退耕还牧 、还林(灌木),使已遭破坏的天然
草被得到恢复和改良 ,逐渐建成畜牧业基地 。
2.3.4　大灾害区。海原县是宁夏自然灾害影响大的地区 ,主
要灾害为大风(沙尘暴)、暴雨(洪涝)、干旱 、泥石流(滑坡 、崩
塌)、冰雹 、雷暴 、病虫害等 。农作物生长期的气温变化与春
小麦的最适温度变化基本一致 ,热量和温度能够满足一季作
物生长 、发育的需要 ,发展种植农业 ,水分供应不足 ,农作物
产量低而不稳 。从经济效益来看 ,种植耐旱植物(糜子等)可
能比牧草取得更多的生物量。从自然环境来看 ,属于较为脆
弱的地区 ,半荒漠及半干旱气候条件的不稳定及频繁发生的
自然灾害 ,给该区的农牧业生产带来了较为严重的危害。该
区虽有较严重的水土流失现象 ,若进一步合理开发利用土地
资源和草场资源 ,建设生态屏障 ,制止风蚀沙化 、水土流失和
草场退化 ,该区的自然灾害将会得到进一步控制。
3　结论
(1)应用灰色关联分析方法 ,结合自然环境条件 ,以县为
单位将宁夏自然灾害分为轻灾害区 、小灾害区 、中灾害区和
大灾害区 4个区 ,划分的 4个自然灾害区具有明显的区域一
致性和区间差异性。
(2)中灾害区及大灾害区主要分布在中部干旱地带 ,主
要灾害以大风(沙尘暴)、干旱 、暴雨(洪涝)、病虫害 、冰雹等
为主 ,灾害类型多 ,受灾程度较大 ,这种灾害的形成与恶劣的
气候环境和较复杂的地质地貌密切相关。
参考文献
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(上接第 3913页)
图 7　 Na2SO3处理对色素稳定性的影响
Fig.7　EfectsofNa2SO3 onthestabilityofthepigments
图 8　光照对色素稳定性的影响
Fig.8　Efectsoflightonthestabilityofthepigments
水溶液 , 1份加入 5ml蒸馏水作对照 ,余下各管依次加入 1%的
CH3COONa、K2SO4、CaCO3、 Mg(NO3 )2、AlCl3、CuSO4、FeCl3、
Pb(CH3COO)2和 EDTA-Na2溶液 5ml,摇匀 ,静置 5h后观察现
象。结果表明 ,加入 Fe3+、Cu2+后 ,试管中立即出现棕褐色沉
淀 ,加入 Pb2+后出现棕褐色和白色沉淀;Al3+、Ca2+也使色素出
现棕褐色沉淀 ,但速度较前 3个离子慢;加入 K+、Na+、Mg2+对
色素影响不明显;EDTA-Na2使色素向黄色调偏移。
3　结论与讨论
(1)泡核桃壳色素易溶于极性较大的溶剂和碱性溶剂 ,而
不溶于或难溶于非极性溶剂。泡核桃壳色素的最佳提取条件
为:在 75 ℃时 ,用 1%NaOH回流提取 3次 ,每次浸提 2h。在
此条件下 ,色素提取率较高 ,达 31%。
(2)泡核桃壳色素稳定性试验表明 ,色素在 pH值小于 6.0
的酸性条件下稳定;在 80℃以下的热稳定性较好;对光有一定
稳定性;泡核桃壳色素对还原剂有一定耐受力 ,而氧化剂则使
色素的吸光度值增大 ,使用时应避免与氧化剂和还原剂共存;
部分金属离子可使色素产生沉淀 ,应避免在能使色素发生沉淀
的金属容器中储存。
(3)该研究考察的泡核桃壳色素稳定性与文献报道的有
相似之处 [ 6-7] ,但由于核桃壳品种 、产地不同 ,提取方法不同 ,
泡核桃壳色素有其特有性质。如要以核桃壳为原料提取食用
色素 ,还需对不同品种 、不同产地的核桃壳色素的提取 、纯化 、
性质等进行深入研究 ,为核桃壳的综合利用提供科学依据。
参考文献
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398339卷 7期　　　　　　　　　　　　　　　　冯建民等　宁夏自然灾害综合分区与评价