全 文 ：文章编号:1000 - 9973(2006)04 - 0038 - 06
红梗水芋红色素的提取及性质研究
蒋新龙1 ,蒋益花2
(1.浙江省丽水学院 ,应用生物系 ,浙江 丽水　323000;2.浙江省丽水学院 医学部 ,浙江 丽水　323000)
摘要:研究了红梗水芋红色素的提取条件和理化性质 ,结果表明 ,用料液比 1∶20(g /mL)、pH1的
20%乙醇作提取剂 、在 60℃恒温浸提 10min ,提取效率较好 。红梗水芋红色素属花色素苷类色素 ,
pH 值对色素影响明显 ,80 ℃以内比较稳定 。光照能加快色素降解。金属离子 N a+ 、Ca2+ 、A L13+ 、
Zn2+对色素色泽无影响 ,而 Cu2+ 、Fe3+ 、Pb2+有不良影响。色素抗氧化能力较差而耐还原性能稍
好 。蔗糖 、葡葡糖和盐等添加剂对色素无影响 。
关键词:红梗水芋;色素;提取;理化性质
中图分类号:TS264. 4　　　文献标识码:B
Study on extraction and characterizat ion of red pigment from
colocasia esculenla schott
JIANG Xin-lo ng1 , JIANG Yi-hua2
(1. Department of Applied Biological , Lishui 323000 , China;;2. Department of
Medical Lishui college , Lishui 323000 , China)
Abstract:Physico - chemical properties and ex t ractions of the red pigment of Colocasia esculenla
S chott we re investiga ted. Results show ed that g ood y ield of pigment could be obtained by 20%
C2H 5OH so lut ion of pH1 at 60℃ for 10min w ith the so lid - liquid ratio 1∶20 g /mL. The Colo-
casia esculenla S chott red pigment is classif ied to anthocyanins , fo r w hich pH had signif icant
ef fect on the tone of pigment . The pigment is stable to heat under 80℃. Under sunlight , deg rada-
t ion of the pigment could be accelerated , but reg ardless of ult raviolet light . M etallic ions Na+ 、
Ca
2+ 、Zn2+ 、A L3+had no ef fect on the tone o f pigment , but Cu2+ 、Fe3+ 、Pb2+ had severe disadvan-
tageous ef fect. T his kind of pigment has bet te r endurance capability ag ainst reducing agent , but
it has less resistance capability against oxidizing agent. A ddi tion of gluco se , sucrose had no ef fect
on the pigment.
Key words:Colocasia esculenla Schot t ;pigment;ex traction;phy sico - chemical proper ty
　　水芋(Colocasia esculenla Schott)为天
南星科水芋属多年生草本植物 ,以地下茎供
食用 ,既可当粮又可作蔬 ,其特有的风味及食
用方法深受广大消费者喜爱[ 1] 。水芋有红梗
水芋 、白梗水芋两种[ 2] 。我国各地普遍栽培 ,
资源十分丰富。红梗水芋梗紫色 ,梗中具有
丰富的天然红色素 ,是良好的天然色素资源。
应用安全无毒的天然食用色素代替合成食用
　　收稿日期:2005 - 11 - 20
No. 4
Apr. 2006
第 4 期
2006 年 4 月
　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
CHINA CONDIMENT
色素是大势所趋[ 3 ～ 4] 。许多学者对红梗水芋
的高产栽培技术已作了许多研究[ 1] ,但对其
梗的色素研究还是空白。为此 ,作者选用红
梗水芋对其色素的提取条件和理化性质进行
了研究 ,为其综合利用提供理论依据。
1　材料与方法
1. 1　材料
红梗水芋采自丽水学院智能化大棚 ,所
用试剂均为国产分析纯。所用仪器为北京瑞
利 UV - 9100型紫外可见光谱仪 ,数显恒温
水浴锅 HH - 2 ,DZF - 6050型真空干燥箱 ,
AL204电子分析天平 , 15w 紫外灯 , RE52CS
- 1旋转蒸发器。
1. 2　红梗水芋红色素提取
1. 2. 1　提取方法
新鲜红梗水芋梗 →清洗 →干燥 →粉碎 →
称重→浸提→过滤 →色素液→浓缩精制成暗红
色膏状色素。
1. 2. 2　提取剂的选择
以不同溶剂作提取剂进行试验。各提取
液分别以相应提取剂作参比 ,用紫外可见光
谱仪比较在 400 ～ 600 nm 波长范围内最大
吸收波长处的吸光度值。
1. 2. 3　平行试验
称取 0. 2000g 红梗水芋干梗粉若干份 ,
分别在不同的温度 、提取时间 、提取剂用量等
条件下做单因子平行实验 ,并将提取液定容
于 25mL 刻度试管中 ,按 1. 2. 2 的方法在
540nm 处测量各样品的吸光度 A 。
1. 2. 4　正交试验
表 1　正交试验的因子与水平
序号 A提取时间 /min
B
料液比
C
提取温度 /℃
1 10 1∶20 20
2 20 1∶30 40
3 30 1∶40 60
　　采用 L9(34)正交试验设计表头 ,对提取
温度 、提取时间 、提取剂用量 3因子在 3个不
同水平进行优选 ,见表 1。按 1. 2. 2的方法
在 540nm处测量各样品的吸光度 A 。
1. 3　红梗水芋红色素理化性质的测定
以新提取色素浓缩膏配成一定浓度的色
素水溶液为样本 ,分别对其溶解性 、吸收光谱
特征 、pH 值的影响 、热效应 、光稳定性及其
共存物的影响进行测定分析。
2　结果与讨论
2. 1　提取条件的选择
2. 1. 1　平行实验
2. 1. 1. 1　提取剂的选择
料液比 1∶50、水浴 40℃提取 10min ,比较
各提取液的外观颜色发现 , pH1的提取液的外
观颜色最深(表 2)。该色素在酸性条件下提取
率较好 ,而且在其他条件相同时 ,用不同 pH 值
的水作为提取剂进行试验 , pH1的提取效果最
好(表 3)。再用 pH1的不同浓度的乙醇作为提
取剂在其他条件相同时进行试验。根据方差分
析结果 ,分别对 7种提取剂的提取液 A530值各
自取平均数并进行 q 检验比较。表 4表明 ,
pH1的 20%乙醇作提取剂时吸光度最大 ,而且
与 10%、95%、水作提取剂时的提取液 A 值平
均数间的差异均达到显著水平〔P<0. 05〕,而与
其他浓度作提取剂时的提取液 A 值平均数间
的差异不显著〔P>0. 05〕。所以用 pH1的 20%
乙醇为提取剂较为合适。
表 2　提取剂对提取效率的影响
提取剂 苯 丙酮 95 %乙醇 水 50 %乙醇 1 %HCl1 %NaOH pH1 的
50 %乙醇
pH1 的
95 %乙醇
颜色 黄绿 黄绿 黄色 红色 红色 深红 棕黄 深红 深红
表 3　提取剂 PH 值对提取效率的影响
(λmax为 530nm)
pH 值 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0
颜色 深红色 深红色 深红色 红色 红色
吸光度 1. 932 1. 325 1. 140 0. 842 0. 636
39第 4期　　　　　　　　　　　　食品添加剂　红梗水芋红色素的提取及性质研究
表 4　不同提取剂的提取液 A 530测量结果
提取剂 吸光度A X- 2. 149 X- 2.561 X - 2. 671 X- 2. 770 X - 2.847 X- 2. 928 X - 3.147
20 %乙醇 3. 150 1. 001* 0. 589* 0. 479* 0. 380 0. 303 0. 222 0. 003
30 %乙醇 3. 147 0. 998* 0. 586* 0. 476* 0. 377 0. 300 0. 219
40 %乙醇 2. 928 0. 779* 0. 367 0. 257 0. 158 0. 081
50 %乙醇 2. 847 0. 698* 0. 286 0. 176 0. 077
70 %乙醇 2. 770 0. 621* 0. 209 0. 099
10 %乙醇 2. 671 0. 522* 0. 110
水 2. 561 0. 412
95 %乙醇 2. 149
　　注:“ *”表示差异显著〔P <0. 05〕
2. 1. 1. 2　提取温度的选择
料液比 1∶50 、用 pH1的 20%乙醇溶液
作提取剂提取 10min , 对提取温度 20℃、
40℃、60℃、80℃、100℃进行了平行实验 ,测
其 540nm 处吸光度。由图 1 看出 ,温度越高
吸光度越大。图 1 数据通过 Duncan 法检
验 ,结果显示后四者之间差异不显著。因此
选定提取温度 20℃、40℃、60℃作为正交试
验的 3个水平。
图 1　提取温度对提取效率的影响
图 2　提取时间对提取效率的影响
2. 1. 1. 3　提取时间的选择
在料液比 1∶50 、40℃用 pH1的 20%乙
醇溶液提取时对提取时间 5min 、10min 、
15min 、20min 、30min 、进行了平行实验 ,测其
540nm处吸光度。图 2 显示 , 提取时间以
30min 最佳 ,以 20min 变化最大。因此选定
提取时间 10min 、20min 、30min 作为正交试
验的 3个水平。
2. 1. 1. 4　提取剂用量的选择
在 40℃用 pH1 的 20%乙醇溶液提取
10min时 ,对提取剂用量 1∶20 、1∶30 、1∶
40 、1∶50 、1∶70 、1∶90 进行了平行实验 ,测
其 540nm处吸光度。图 3 数据通过 Duncan
法检验 ,结果显示后四者之间差异不显著。
因此选定料液比 1∶20 、1∶30 、1∶40作为正
交试验的 3个水平 。
图 3　提取剂用量对提取效率的影响
2. 1. 2　正交试验研究
各试验号根据具体给定的提取条件所得
的提取液 ,用相应提取剂分别定容于 25mL
刻度试管中 , 在 540nm 处分别测其吸光度
A 。由表 5可看出 ,在正交试验的 3个因子
中 ,以提取温度对提取率的影响最大 ,由极差
数据 K 可见 ,各因子对提取率的影响依次
为:提取温度 ,提取时间 ,提取料液比。由实
验数据的方差分析表 5可知 ,提取温度为显
著性因子 ,而提取时间和提取料液比是非显
著性因子。综合分析正交试验结果并考虑成
本因素 ,确定最佳工艺条件为 A1B1C3D2 :即
用 pH1的 20%乙醇作为提取剂 、在 0. 2000g
40 总第 326期　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
红梗水芋干梗条件下 , 料液比 1∶20(g ∶
mL),提取时间 10min ,提取温度 60℃。
表 5　正交试验结果
试验号 水平组合 A B C D(空列) 吸光度A
1 A 1B1C1D1 1(10) 1(1∶20) 1(240) 1 1. 902
2 A 1B2C2D2 1 2(1∶30) 2(40) 2 2. 157
3 A 1B3C3D3 1 3(1∶40) 3(60) 3 2. 311
4 A 2B1C2D3 2(20) 1 2 3 1. 741
5 A 2B2C3D1 2 2 3 1 2. 201
6 A 2B3C1D2 2 3 1 2 1. 502
7 A 3B1C3D2 3(30) 1 3 2 2. 315
8 A 3B2C1D3 3 2 1 3 1. 952
9 A 3B3C2D1 3 3 2 1 2. 146
K1 6. 37 5. 958 5. 356 6. 249
K2 5. 444 6. 31 6. 044 5. 974
K3 6. 413 5. 959 6. 827 6. 004
K 0. 969 0. 352 1. 471 0. 275
表 6　方差分析表
变异来源 SS df MS F 显著性
A 0. 19981 2 0. 09991 13. 1694
B 0. 02746 2 0. 01373 1. 80965
C 0. 36114 2 0. 18057 23. 8028 *
误差 0. 01517 2 0. 00759
总变异数 SS T 0. 60358 8
　　注:①因素 D为空列 ,故作为方差分析的误差
处理;②F 0. 05(2 、2)=19. 00 ,F 0. 01(2 、2)=99. 00 ;③
“ *”表示因素影响显著
2. 2　红梗水芋红色素的理化性质
2. 2. 1　溶解性
将所得暗红色色素浓缩膏用水 、乙醇 、石
油醚 、乙醚作溶解实验。结果表明 ,所得暗红
色色素浓缩膏在酸性水溶液 、乙醇以及两者
混合液中的溶解性较好 ,但不溶于石油醚 、乙
醚 ,红梗水芋红色素是一种水溶性色素。
2. 2. 2　光谱特征
分别将 pH1的水溶液和用 pH1 的乙醇
提取的红梗水芋红色素液 ,稀释至一定体积
后 ,在 400 ～ 600 nm 波长范围内测定吸光度
值。由图 4可见 , 95%乙醇 、50%乙醇 、水的
提取液的最大吸收分别在 540nm 、530nm 、
520nm处 ,提取液中有乙醇存在时最大吸收
峰会发生位移。
图 4　红梗水芋红色素吸收光谱特性
图 5　不同 pH 值下红梗水芋红色素吸收光谱曲线
2. 2. 3　pH 值对色素外观及吸收光谱的影
响
将所得暗红色膏状色素配制成 pH 值 1
～ 14的色素水溶液 ,观察其颜色变化 ,并在
400 ～ 600 nm波长范围测定部分色素液的吸
收曲线。目测 pH1 ～ 3 的色素液为深红色 ,
pH4红色 , pH5 粉红色并失光 , pH6浅蓝紫
色并失光 , pH ≥7 时变棕绿色。不同 pH 值
不仅影响色素外观颜色 ,而且吸收光谱也发
生变化。由图 5可见 ,在 pH≤4光谱曲线有
最大吸收峰 ,最大波长在 520nm 处 , pH5 以
上时 ,吸收峰基本消失。这表明色素的分子
结构随体系 pH 值不同而有所变化。光谱特
性分析红梗水芋红色素应属花色素苷类色
素[ 5] 。
2. 2. 4　耐热性
配制同一稀释度 、不同 pH 值的色素水
41第 4期　　　　　　　　　　　　食品添加剂　红梗水芋红色素的提取及性质研究
溶液 ,以室温作对照 ,在不同温度下恒温 1h ,
冷却后分别在 520 nm 波长处测定各色素液
的吸光度值。从图 6 实验结果可看出 ,红梗
水芋红色素在 pH 值为 1的酸性环境中较稳
定 ,且随着温度的升高 ,有一定的耐热性;在
酸性环境中 ,温度在 80 ℃以内 ,色素的耐热
性较好 ,高于 80℃,耐热性降低;不同 pH 色
素的耐热性不同。这可能是花色素苷类色素
的母体结构受热生成无色的查尔酮式结构的
缘故[ 7] 。
图 6　温度对不同 pH 值的色素稳定性影响
2. 2. 5　金属离子对色素稳定性的影响
配制同一稀释度 pH1的色素水溶液 ,取
其 8mL 分别加入 2mL 浓度为 0. 5 mol L - 1
的各种金属离子 ,对照品中加入 2mL 蒸馏
水 ,放置 30min后 ,测定吸光度。表 7实验结
果表明 , 0. 1 mol L - 1的钠 、钙 、铝 、锌离子的
存在对色素的颜色和吸收峰影响不大 ,有些
离子还有一定的增色作用 ,但铜 、铁 、铅离子
的存在对色素有不良影响 ,铜离子会使色素
略带紫色;铁离子会使色素变为棕黄色;铅离
子使色素液变成深天蓝色。
表 7　金属离子对色素稳定性的影响
(λmax =520nm)
离子 CK Na+ Ca2+ A13+ Cu2+ Zn2+
吸光度 A 0. 846 0. 844 0. 851 0. 880 0. 836 0. 858
颜色 红 红 红 红 紫 红
2. 2. 6　光照的影响
配制同一稀释度的色素水溶液 ,以避光
冷藏(4℃)色素液为对照 ,分别在室内自然光
(平均光强 4200lx)、强日光(平均光强
79000lx)和紫外灯光(15W ,高度 15cm)下照
射 , 6h 后观察各色素液的颜色变化 ,测定在
520 nm波长处色素液的吸光度值。表 8 表
明 ,D 与 A 、B、C 差异显著 ,而 A 、B、C 之间差
异不显著。由此可见 ,室内自然光和紫外线
照射对色素影响较小 ,强日光照射对色素影
响较大。
表 8　室内自然光 、强日光及紫外线对色素
的影响 Duncan法测量结果
照射条件 颜色 平均吸光度 (X - 0. 524)(X - 0. 903)(X - 0. 945)
A ∶对照 红色 0. 947 0. 423** 0. 144 0. 002
B∶室内自然光 红色 0. 945 0. 421** 0. 142
C ∶紫外线照射 红色 0. 903 0. 279*
D ∶强日光照射 红色 0. 524
　　注:“ *”表示为与对照相比具有显著差异 , “ *
*”表示为与对照相比具有极显著差异。
2. 2. 7　氧化还原剂对色素稳定性的影响
配制一定浓度的 H 2O2 、Na2SO3 的色素
溶液 ,以试剂空白的色素液作参比(pH1),放
置 30min ,目测色素液颜色变化并测定加入
前后在 520 nm 处吸光度值。表 9 说明红梗
水芋红色素抗氧化能力较差而耐还原性能稍
好 ( 0. 60% 的 H 2O2 溶 液 相 当 于
0. 0174 mol L - 1)。
表 9　氧化还原剂对色素稳定性的影响
(λmax =520nm)
H2O2 Na2SO3
浓度(%) 颜色 吸光度 浓度(mol L - 1) 颜色 吸光度
0 红 0. 947 0 红色 0. 947
0. 10 红 0. 594 0. 001 红色 0. 928
0. 30 浅红色 0. 362 0. 005 红色 0. 854
0. 60 近无色 0. 113 0. 010 红色 0. 836
0. 90 近无色 0. 052 0. 050 浅红色 0. 344
1. 20 近无色 0. 041 0. 100 近无色 0. 142
2. 2. 8　常用食品添加剂对色素稳定性的影响
配制 5%、10%、20%的 N aC1 、蔗糖 、葡
42 总第 326期　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
萄糖色素水溶液 ,以试剂空白的色素液作参
比(pH1),放置 2h ,测定加入前后在 520 nm
处吸光度值。表 10经方差分析说明:食品添
加剂(F=0. 4565 , P>0. 05)及其浓度(F=2.
4905 , P>0. 05)对色素稳定性影响均不显
著。由此表明 ,食盐 、蔗糖和葡萄糖的存在对
红梗水芋红色素无不良影响。
表 10　常用食品添加剂对色素稳定性的影响
(λmax =520nm)
食品添加剂 浓度(%)
0 5 10 20
食盐 0. 947 0. 943 0. 942 0. 941
蔗糖 0. 947 0. 945 0. 943 0. 936
葡萄糖 0. 947 0. 944 0. 942 0. 948
3　结　论
3. 1　红梗水芋作为优良的粮蔬作物 ,种植面
广 ,资源十分丰富。作为下脚料的水芋梗量
多色艳 ,含有丰富的天然色素 ,是极具开发前
景的天然色素资源。
3. 2　根据上述研究结果表明 ,红梗水芋红色
素提取的最适宜条件是:pH1 的 20%乙醇
作为提取剂 ,料液比 1∶20(g ∶mL),提取时
间 10min ,提取温度 60℃。红梗水芋红色素
应属于一种稳定性能较好的花色素苷类色
素。
3. 3　有资料表明水芋嫩叶柄可腌制或晒干
食用[ 1] 。由此可见红梗水芋红色素具有天然
食用色素的典型特征 ,具有食用安全性 ,是一
种极具开发前景的天然食用色素。
3. 4　红梗水芋红色素的化学结构和生理活
性 ,还有待进一步研究。
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产化学与工业 ,2001 ,21(2):57 - 61.
(上接第 48 页)为 16. 67%。有正规包装的酱
腌菜类食品的质量要好于散装的酱腌菜类食
品。
哈尔滨市市售酱腌菜类食品中亚硝酸盐
暴露水平情况相对良好 ,但决不能放松对酱
腌菜类食品中亚硝酸盐含量的监测和治理。
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