全 文 ：　　收稿日期:2004-06-28　　作者简介:占达东(1963-),男 , 海南海口人 ,琼州大学化学系副教授 ,从事分析化学研究.
第 12卷　第 5 期 琼州大学学报 2005 年 10 月 28日
Vol.12　No.5 Journal of Qiongzhou University Oct.28.2005
参薯紫色素的提取
占达东
(琼州大学化学系 ,海南 五指山 572200)
摘　要:以紫色参薯为原料 , 研究了参薯紫色素的提取方法及提取条件。结果表明:在常温下以 0.5 ～
1%的柠檬酸为提取剂 , 95%的乙醇为洗脱剂 , 能达到很好的提取效果.
关键词:参薯;紫色素;提取;洗脱
中图分类号:O0 656　　文献标识码:A　　文章编号:1008-6722(2005)05-0028-03
　　天然色素的使用在人类社会中有悠久的历史 ,
在19世纪中叶以前 ,人们使用比较粗制的天然色素
着色[ 1] 。在我国 ,公元前 221年以前的东周时期就
有类似的使用天然色素的文字记载 ,而在古埃及 、印
度的国家就曾用高粱所含色素来染物品[ 2] 。从粮食
中提取的天然色素质地纯正 ,质量稳定 ,无毒 、无副
作用 ,有些还有营养价值 ,这是人工合成色素所不能
比拟的 。因此 ,天然色素的研究 、开发和利用 ,与日
俱增 ,寻求和开发无毒天然食用色素资源 ,是具有社
会意义的一项工作[ 3] 。
参薯 ,又叫大薯(Dioscorea alata L.—薯蓣科),缠
绕藤本 ,其块茎野生的多为圆柱形或棒状 ,栽培的形
状变化较大 ,掌状 、棒状或圆锥形 ,表面棕色或黑色 ,
断面白色 、黄色或紫色。茎基部四棱形 ,有翅;叶脉
内常生有形状大小不一的零余子;单叶互生 ,中部以
上叶对生 ,叶卵状心形至心状距圆形 ,顶端尾状 ,基
部宽心形 ,两面无毛;有时压干后叶边缘向内卷褶 。
雄花淡绿色 ,构成狭的圆锥花序。雌花为简单的穗
状花序。蒴果具 3翅 ,顶端微凹 ,基部钝形 ,翅椭圆
形 ,长 2.0—2.5cm ,宽 1.5 — 2.0 cm;种子扁平 ,着
生于果实每室的中央 ,四周围有薄膜状翅 。分布于
广东 、海南 、广西 、湖南 、湖北 、福建 、四川 、云南 、贵
州 、江西;亚洲其他热带地区也有。栽培或野生在山
腰 、山脚和溪边的微酸性黄壤或红壤上。块茎做食
用;部分地区作“淮山”入药[ 4] 。本文报道了参薯色
素的提取方法和提取条件 。
1　仪器和材料
1.1　材料
参薯　购于海南省五指山市农贸市场 。
1.2　仪器
AR2140型电子天平(MADE FOR OHAUS CORD
Pine Brook NJ USA);DS —1型高速组织捣拌机(上海
标本模型厂);SSY型电热恒温水浴锅(北京泰克仪
器有限公司);HL—2型恒流泵(上海精科实业有限
公司);TU—1201型紫外可见分光光度计(北京通用
仪器设备公司);101—1型电热恒温鼓风干燥箱(上
海跃进医疗机械厂);ZXZ —2型旋片真空泵(上海真
空泵厂);HJ—3型恒温磁力搅拌器(江苏金坛医疗
仪器厂)。
1.3　试剂
柠檬酸 、无水乙醇 、乙醚 、丙酮 、36%乙酸 、95%
乙醇 、二次蒸馏水;HPD—500型大孔树脂(沧州宝恩
公司);试剂均为分析纯 。
2　实验方法
2.1　原料处理
将参薯洗净 ,备用。
2.2　提取剂的选择
从同一参薯个体中分别取质量为 10g 的薯块 ,
加入等量的乙醚 、95%的乙醇 、75%的乙醇 、无水乙
醇 、丙酮 、0.1%乙酸 、常温水 、50℃水 、1%的柠檬酸
50 ml浸提 1h ,观察浸提液颜色 。结果见表 1。
　表 1　不同溶剂的提取效果
提取剂 乙醚 无水乙醇
95%
乙醇
75%
乙醇 丙酮
0.1%
乙酸 常温水 50℃水
1%
柠檬酸
颜色变化 无 无 淡紫 紫 无 淡紫 微淡紫 微淡紫 红色
图 1　紫色素的特征吸收光谱
　　通过表 1观察各溶剂的颜色 ,可知 75%乙醇及
1%柠檬酸为提取能力较强。将用 75%乙醇及用
1%柠檬酸浸提的浸提液连同薯块分别用组织捣拌
机进行捣烂 ,然后过滤 ,发现 75%乙醇为提取剂的
参薯捣烂后呈现粘稠糊状 ,不易过滤;而 1%柠檬酸
为提取剂的参薯只呈现少量的泡末 ,溶液容易过滤 。
因此 ,本实验决定采用柠檬酸为参薯紫色素的提取
剂。在 200 ～ 750nm 波长范围内测 1%柠檬酸为提
取剂的提取液的特征吸收峰 ,如图 1。
2.3　提取剂浓度的选择
在同一个体中 ,称取 6份质量分别为 10g 的薯
块 ,分别用 0.05%、0.5%、1%、5%、10%、20%的柠
檬酸 100ml浸泡 5min ,以除去参薯中的粘性物质 ,用
组织捣拌机分别进行粉碎 ,再静置浸泡 20min ,让固
体物质沉淀和使色素能充分被提取出来 。实验发现
用浓度为 0.05%的柠檬酸提取的参薯溶液显泡沫
粘稠状 , 2 min后参薯溶液颜色变黑棕色 ,故浓度为
0.05%的柠檬酸不能用于提取;浓度为 10%及 20%
的柠檬酸提取的参薯溶液可观察到有白色浑浊 ,所
以浓度为 10%及 20%的柠檬酸也不能用于提取;浓
度为 0.5%、1%、5%柠檬酸为提取剂的提取液显红
色 ,过滤后用紫外-可见分光光度计进行光谱扫描 。
各提取液在可见光区吸收峰及吸光度见表 2。
　表 2　提取液的吸收峰及吸光度
浓度 0.5% 1% 5%
Abs 0.924 0.948 1.348
λ(nm) 532 528 525
　　通过观察表 2的数据 ,以浓度 0.5%柠檬酸为
提取剂的提取液与以浓度为 1%的柠檬酸为提取剂
的提取液吸光度相差不大;与以 5%的柠檬酸为提
取剂的提取液相比 ,虽然吸光度相差 0.419 ,但用药
量却差 5 ～ 10倍 。所以根据实际情况 ,本实验所选
取的柠檬酸提取剂浓度为 1%。
2.4　提取剂与参薯用量的选择
称取同一参薯个体 ,不同质量的参薯块:1g ,2g ,
3g ,5g , 7g , 10g ,分别加入 100ml 1%柠檬酸 ,捣拌粉
碎 ,浸泡 20min ,沉淀 ,过滤 ,分别测其在 529nm 处的
吸光度 ,见表 3。
　表 3　不同参薯质量的提取液及其吸光度
质量 1g 2g 3g 5g 7g 10g
Abs 0.189 0.307 0.436 0.740 0.763 1.350
　　通过表 3的数据看 ,10g 时的吸光度最大 ,但将
10g 参薯粉碎后 ,溶液中的固体太多 ,不易将色素分
离 ,所以实验取7g 用 100ml 1%的柠檬酸提取 。
2.5　提取温度的选择
从同一个体取 7 份各为 7g 的参薯 ,分别加入
100ml 1%的柠檬酸 ,捣拌粉碎 ,然后分别置于常温 ,
40℃,50℃,60℃,70℃,80℃, 100℃水浴恒温锅中进行
恒温 20min ,并不断振荡;冷却后 ,取出观察对比 ,发现
温度高于 70℃,参薯淀粉糊化。过滤时 ,由于100℃的
提取液有大量的糊化淀粉 ,呈粘稠糊状 ,难以过滤;
70℃和80℃的溶液能过滤 ,但滤液中带有糊化的淀
粉。过滤后测定滤液的吸光度 ,结果见表4。
　表 4　不同温度的提取液及其吸光度
温度 常温 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 80℃
Abs 0.936 1.024 0.957 0.951 1.102 0.984
　　由于 70℃和 80℃的提取液滤液含有糊化淀粉
较多 ,所以只对比常温 ～ 60℃时的吸光度 。从表 4
可得出温度对提取效果影响不大 ,实验选用 1%的
柠檬酸在常温下提取色素。
2.6　色素的提纯
2.6.1　色素的吸附
取适量HPD—500型大孔树脂 ,用蒸馏水泡洗 3
次。取适量参薯加入 1%柠檬酸提取 ,得到色素提
取液 。将提取液置于大烧杯中 ,加入洗净的树脂 ,用
恒温磁力搅拌器搅拌 ,直至提取液变清。将清夜倒
出 ,用量筒量取10ml的树脂分别装入内径为 1cm 的
玻璃导管中 。用 HL—2型恒流泵抽取蒸馏水 ,流速
控制在 3ml min。让蒸馏水通过树脂柱洗涤树脂 ,直
至流出液的 pH 值呈中性 。
2.6.2　洗脱剂浓度的选择
通过乙醚 、乙醇 、丙酮 、乙酸 、水 、柠檬酸 、盐酸 、
氢氧化钠对参薯色素的洗脱效果试验 ,结果发现乙
29　第 5 期　　　　　　 　　　　　　　　　　　　占达东:参薯紫色素的提取
醇对被 HPD—500型大孔树脂吸附的参薯色素有很
好的洗脱效果 ,所以选用乙醇为洗脱剂 。
配制40%、60%、80%、95%的乙醇。将恒流泵的
流速控制在 1.1—1.2ml min ,分别依次抽取以上不同
浓度的乙醇来洗脱色素。从第一滴洗脱液流出树脂
柱开始 ,每 5 分钟换 1支带刻度的离心管接取洗脱
液 ,计算各个时段乙醇所洗脱色素的质量 ,如图 2。
图 2　不同浓度乙醇的洗脱效果
通过图 2我们可以看出 ,用 60%, 80%和 95%
乙醇洗脱的色素在 5-10分钟时已能大量将色素从
树脂洗脱出来 ,而 95%乙醇的洗脱效果最好。所
以 ,在洗脱时 ,我们选择 95%的乙醇作为洗脱剂。
2.7　产率
称取200g紫色参薯 ,用 1%柠檬酸在常温下提取
该色素 ,再用树脂吸附 ,然后用95%乙醇洗脱 ,将洗脱
液置于圆底烧瓶中 ,在 60℃恒温水裕锅中 ,用旋叶真
空泵进行减压蒸馏 ,将乙醇蒸出。把剩下的色素溶液
置于烧杯中 ,放在电热恒温鼓风干燥箱中60℃恒温干
燥 ,干燥后得到紫色的色素固体。从紫色参薯中提取
色素的产量在 0.88 ～ 1.71g(n=5)范围 ,从紫色参薯
中提取色素的产率为:0.44 ～ 0.86%。
3　结论
从紫色参薯中提取出来的紫色素是一种水溶性
色素 ,也能溶于乙醇 ,但直接用水和乙醇难以从参薯
中提取 、分离该色素 。用 0.5 ～ 1%的柠檬酸能够很
好地将该色素从参薯中提取出来。用大孔树脂吸
附 ,再用 95%乙醇洗脱 ,效果最好。温度对该色素
的提取效果影响不大 ,在常温下就能达到很好的提
取效果。通过实验的方法能够从紫色参薯中提取
0.44 ～ 0.86%的紫色素。
参考文献:
[ 1] 吴春 ,孔琪.赤豆色素的提取及其稳定性[ J] .食品工业.
2000 ,(6):34-35.
[ 2] 马自超 , 庞叶珍编著.天然食用色素化学及生产工艺学
[ M] .北京:中国林业出版社.1994:5 ～ 7.
[ 3] 刘敬兰 ,陈连文 ,李惠荔.紫甘蓝色素的提取及稳定性的
研究[ J] .化学世界.1995 ,(8):410.
[ 4] 中国科学院植物研究所主编.中国高等植物图鉴 , 第五
册.北京:科学出版社.1987:568.
Extraction of Purple Pigment from the Purple Dioscorea Alata L
ZHAN Da-dong
(Department of Chemistry , Qiongzhou University , Wuzhishang Hainan 572200 ,China)
Abstract:Extraction method and extraction conditions on the purple pigment from purple Dioscorea alata L were
studied.The results show that better extraction effect can be got by using 0.5-1 %citric acid solution for extraction so-
lution and 95 % alcohol for elution solution at normal room temperature.
Key words:Dioscorea alata L;purple pigment;extraction ;elution
30 琼州大学学报 (第 12 卷)2005