全 文 ：《广州食品工业科技》 Guangzhou Food Science and Technology Vol.20 No.3(总 81)
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中图分类号：TS201；文献标识码：A；文章篇号:1007-2 64(2004)03-0032-011

番薯紫色素的提取、精制及稳定性的研究

梁华正 徐琼 廖夫生 孙杰
（江西东华理工学院应化系，抚州 344000）

摘 要：番薯紫色素为水溶性天然色素，属花色苷类化合物。本文研究了番薯紫色素的提取及大孔吸附树脂精制的方法，以及番
薯紫色素的稳定性。结果表明，提取番薯紫色素的最佳条件为：物料比为1：20，提取剂为85：15的酸化水，提取温度为50℃，提
取时间为60min；番薯紫色素对热、光、金属离子等均有较好的稳定性。
关键词：番薯紫色素；提取；精制；稳定性
The Study on Extraction，Refining and Stability of Purple Sweet Potato Pigment
Liang Hua-zheng , Xu Qiong, Liao Fu-sheng, Sun Jie
(Applied Chemistry Department，East China Institute of Technology，Fuzhou 344000)

Abstract: The extraction、refining and stability of purple sweet potato pigment was studied. According to the results, the optimum
extracting condition was that sweet potato(g): extraction agent(ml) was 1:20, and water: 1mol/l hydrochloric acid was 85:15 with the
temperature at 50 for 60 min. Purple sweet potato pigments were stable when they were exposed to the light, high temperature and metal ion.
Key words: Purple sweet potato pigment; Extraction; Refining; Stability

番薯亦称甘薯、红薯、山芋等，是一种广泛栽培
于全世界热带和亚热带地区的杂粮作物，原产于中南
美洲，在我国南北各地均有栽培。番薯的块根有白色、
黄色、橙色和紫色多种颜色，块根为紫色者称紫番薯，
其所含色素为花色苷，属花色苷类天然食用色素还有
红球苷蓝色素、葡萄皮色素、浆果类色素、紫玉米色
素等，番薯紫色素与其它花色素苷色素相比，具有较
好的耐热性和耐光性，还具有抗突变、抗氧化、降血
压、保护肝脏等功能[5]。2000年日本番薯紫色素产量
为 35吨，其价格约为 13000日元／公斤。番薯紫色素
主要用于饮料、糕点、果冻、乳饮料等的着色,因其为
天然无毒制品，故用量无限制性规定。
本文研究了在不同条件下从紫番薯中提取番薯紫
色素，并应用大孔树脂对提取液进行进一步的分离纯
化，经真空干燥后得紫褐色粉末，同时还研究了番薯
紫色素对热、光、金属离子和食品添加剂等的稳定性。
1 材料及方法
1.1 材料
1.1.1 紫番薯：江西天顺生态农业有限公司提供
收稿日期：2004-06-07
作者简介：梁华正,男,硕士,工程师,主要从事天然产物的研究工作.
1.1.2 主要试剂：无水乙醇、盐酸、NaCl、蔗糖、
Fe2(SO4)3、KCl 、AlCl3、FeSO4、CuSO4、MgSO4和
CaCl2均为分析纯；大孔树脂 NK1、NK2购于天津南
开大学化工厂，大孔树脂 HD1、HD2购于华东理工大
学，大孔树脂 BE1、BE2购于仓州宝恩化工厂
1.1.3 主要仪器：电热真空干燥箱 ZK-82B；SHZ-B
循环水真空泵；753BI 紫外可见分光光度计；HL3B
数显恒流泵
1.2 方法
1.2.1 选料、原料预处理及浸提试验
选用新鲜，无病虫害，无腐烂的紫番薯，用水洗
净，去皮，称取 50g，粉碎，然后放入 500ml的烧杯
中，按一定比例加入浸提剂，在一定温度下进行浸提，
并不断搅拌以提高浸提效果，浸提一定时间后过滤得
滤液，滤渣可进行二次浸提，合并两次浸提液。
1.2.2 最佳浸提条件的研究
采用 L9（34）四因素三水平正交设计。正交设计
表见表 1，因素 A为提取温度，3个水平分别为 45℃、
50℃、60℃；因素 B 为提取时间，3 个水平分别为
45min、60min、75min；因素 C 为物料比，3 个水平
分别为 1：10、1：15、1：20；因素D为提取剂中去
离子水与 1mol/L盐酸的体积比，3个水平分别为 85：
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2004.03.011
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15、90：10、95：5。
1.2.3 浸提效果的检测
取浸提液 1ml,用蒸馏水稀释至适当浓度,再用分
光光度计检测 OD535nm吸收值，吸收值大者说明浸提
效果较好；另注意观察浸提后紫番薯颜色的变化，若
紫番薯颜色由原来的紫色变成白色，则说明浸提较完
全。计算花色苷含量公式为：总花色苷（mg/100g）
=[(吸光度×稀释倍数)/（样品重×98.2）]×100〔6〕，其中
公式中的 98.2为花色苷的克分子消光系数。
1.2.4 大孔树脂静态吸附试验
分别称取大孔树脂 NK1、NK2、HD1、HD2、BE1、
BE2各 2g，按要求处理后分别置于 50ml三角瓶中，
加入步骤 1.2.1 以蒸馏水为浸提剂所得的浸提液各
20ml，再置于恒温震荡箱中 30震荡吸附 24hr，检测
吸附前后浸提液 OD535nm值的变化，OD535nm值减少越
多，则树脂的吸附性能越好。
1.2.5 柱层析精制番薯紫色素
选取步骤 1.2.3吸附性能最好的树脂，称取 25克，
按要求处理后置于层析柱中，将水浸提液或除去乙醇
的醇浸提液进行上柱吸附，吸附完毕后用 3倍体积的
蒸馏水洗柱，再用 3倍体积的低浓度乙醇淋洗，最后
用 50％的乙醇洗脱紫色素，收集洗脱液。
1.2.6 洗脱液浓缩、干燥
将步骤 1.2.4的洗脱液置于真空干燥器中干燥，得
到的干燥品经称重后，稀释至 1％浓度，再用分光光
度计检测 OD535nm吸收值，即得精制后的番薯紫色素
的色价。
2 结果与分析
2.1 提取番薯紫色素的最佳条件：L9（34）四因素
三水平正交设计试验结果
表1 不同条件组合提取的紫番薯花色苷含量
因素
条件
A B C D
花色苷含量
(mg/100g)
1 ① ① ① ① 35.68
2 ① ② ② ② 33.76
3 ① ③ ③ ③ 23.30
4 ② ① ② ③ 26.66
5 ② ② ③ ① 58.08
6 ② ③ ① ② 33.12
7 ③ ① ③ ② 46.68
8 ③ ② ① ③ 20.77
9 ③ ③ ② ① 54.62
由表 1可知，本试验所设的 4个因素对番薯紫色
素提取率均有显著的影响，A2B2C3D1组合为最佳，花
色苷的提取率最高。由此可见，番薯紫色素提取的最
佳条件为：提取温度为 50℃、提取时间为 60min、紫
番薯原料：提取剂为 1：20、去离子水与 1mol/L盐酸
的比为 85：15。
2.2 静态吸附实验筛选树脂
大孔吸附树脂对不同的物质具有不同的吸附性
能，本文选用了六种不同的大孔吸附树脂，分别置于
提取液中，恒温振荡 12hr，分别测定吸附前后样品的
535nm处的吸光度，计算静态吸附率，结果见表 2。
表2 不同树脂对栀子黄色素的静态吸附率
树脂类型 A440nm(吸附前) A440nm(吸附后) 吸附率
NK1 0.586 0.197 66.4%
NK2 0.586 0.201 65.9%
HZ1 0.586 0.012 98.0%
HZ2 0.586 0.021 96.4%
BE1 0.586 0.136 76.8%
BE2 0.586 0.064 89.1%
从表 2可看出，HZ1树脂对色素吸附率最大，说
明 HZ1树脂对番薯紫色素选择性吸附最好，因而我们
选用 HZ1进行后续实验。
2.3 柱层析精制番薯紫色素
将提取液过HZ1树脂柱，将番薯紫色素吸附在树
脂上，除去糖类、可溶性淀粉等水溶性杂质及大部分
脂溶性杂质，待树脂饱和后用 80％的乙醇洗脱色素，
收集洗脱液，经真空干燥后，得紫褐色粉末，色价
E1%535nm为 25.20。
2.4 番薯紫色素的理化性质及稳定性
2.4.1 色素的溶解性
将番薯紫色素粉末分别溶于水、无水乙醇、稀盐
酸、稀 NaOH、甲醇、丙酮、石油醚、菜油等几种溶
剂中，发现紫番薯色素溶解于水、无水乙醇、稀盐酸、
稀 NaOH、甲醇、丙酮，不溶于石油醚、菜油。
2.4.2 吸收光谱特性
将番薯紫色素溶液的 pH值调到 3.0、7.0、11.0，
分别测定其吸光度曲线，结果其最大吸收波长分别为
535nm、560nm、605nm。
2.4.3 番薯紫色素的热稳定性
配制番薯紫色素溶液，将 pH值分别调为 3.0、7.0、
11.0，再分别置于 40℃、80℃、100℃下进行测试，每
隔 1h测最大吸收波长下的吸光度，结果当 pH值为 3
时，该色素对热表现出相对稳定性，随着 pH 值的升
高，稳定性有明显的下降，说明紫番薯色素在碱性条
件下对热反应较敏感，稳定性较差。
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2.4.4 番薯紫色素的光稳定性
配制番薯紫色素溶液，分别调节 pH值为 3.0、7.0、
11.0，置于室内暗处和自然光下存放，每隔 3 天检测
最大吸收波长处的吸光度，结果表明，番薯紫色素的
光稳定性与溶液的 pH值有关，在 pH值为 3.0时，表
现出相对稳定性，在暗处的色素更加稳定,随着 pH值
升高，稳定性有明显的下降。
2.4.5 金属离子对番薯紫色素的影响
配制 30mg/L的 Fe2(SO4)3、KCl 、AlCl3、FeSO4、
CuSO4、MgSO4和 CaCl2溶液，取 0.10mL分别加入到
10ml 色素溶液中，静置 12hr 后测定含金属离子紫番
薯色素的吸光值。从表 3结果可知，紫番薯色素对于
金属离子有较好的稳定性，在 12hr试验过程中，色素
的颜色前后没有明显的变化。
表3 金属离子对紫番薯色素稳定性的影响
对照 Fe2+ Al3+ Fe3+ K+ Cu2+ Ca2+ Mg2+
0.445 0.428 0.436 0.429 0.423 0.431 0.382 0.430
0.438 0.431 0.440 0.446 0.440 0.443 0.418 0.444
2.4.6 NaCl和蔗糖介质对紫番薯色素的影响
在 7支试管中分别加入 10.0mL的紫番薯色素，
再分别加入 0.0 、0.1 、0.2 、0.3 、0.4、 0.5、 0.6 g
NaCl，定容至 15ml，摇均，静置 1hr后，用分光光度
计在 535nm下测定其吸光度。用同样的方法加入不同
量的蔗糖，测定其吸光度。结果表明，在紫番薯色素
中加入 NaCl后，吸光度增大，但随着 NaCl浓度的增
大，颜色无明显变化。而在紫番薯色素溶液中加入蔗
糖后，溶液的吸光度减小，但影响不大。
2.4.7 紫番薯色素的酸碱稳定性
配制紫番薯色素溶液，将其 pH值分别调为 1.0、
3.0、5.0、7.0、9.0、11.0、14.0，颜色变化如表 4。
表4 不同pH值下紫番薯色素所呈的颜色
pH 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0 14.0
颜色 红色 深红色 红紫色 紫色 蓝色 蓝绿色 绿色
在酸性条件下，番薯紫色素水溶液呈红色，且色
调稳定；随着 pH 值的升高，色素水溶液的颜色发生
变化。
3 结论
（1）由正交试验结果得番薯紫色素提取的最佳
条件为：提取温度为 50℃、提取时间为 60min、紫番
薯原料：提取剂为 1：20、去离子水与 1mol/L盐酸的
比为 85：15。
（2）通过不同的大孔吸附树脂的比较试验，结
果 HZ1树脂对色素吸附率最大，说明 HZ1 树脂对番
薯紫色素选择性吸附最好；将提取液过HZ1树脂柱，
待树脂饱和后用 80％的乙醇洗脱色素，收集洗脱液，
真空干燥后得紫褐色粉末，色价 E1%535nm为 25.20。
（3）番薯紫色素在酸性条件下较稳定，有着较
好的耐热性和光稳定性。随着 pH 值的升高，稳定性
有明显的下降；NaCl和蔗糖介质对番薯紫色素的影响
不大；紫番薯色素还对 Fe2+、Al3+、Fe3+、K+、Cu2+、
Ca2+、Mg2+等金属离子也较稳定。
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从食品粟米中提取的，有宜人的清香气味，工艺简单，
无毒害，无污染，便于生产；该色素为脂溶性的，适
合于中性及碱性条件下脂溶性食品和医用药品着色使
用，是一种值得开发的天然保健色素。
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