全 文 ：中国农学通报 第20卷 第1期 2004年2月
有机农业与食品科学 http://zntb.chinajournal.net.cn –141–
紫背天葵色素的稳定性及其提取工艺优化

林启训,胡 亮,龚荔丽,陈丽玉
(福建农林大学 食品科学学院, 福建福州 350002)

摘 要:以提高紫背天葵色素提取率为目的，分别以甲醇、乙醇、甲醇与乙醇体积分数各为 50%的混合溶
剂及蒸馏水作为提取剂进行提取对比试验，分析了紫背天葵色素提取液的稳定性。采用均匀设计，探讨了
乙醇浓度、提取温度和提取时间对紫背天葵色素提取率的影响。结果表明：紫背天葵色素溶于甲醇、乙醇、
甲醇与乙醇混合溶剂及蒸馏水中，乙醇提取剂对紫背天葵色素的溶解度最大，吸光值最高，提取效果最好；
紫背天葵色素提取液随pH的变化而变化，pH≤4.1条件下基本保持鲜艳的紫红色，pH>4.1时色素消退；
紫背天葵色素提取液不宜采用含铁锌离子的容器盛装，应置低温或室温避光环境中贮放，加热或高温时易
氧化褪色。此外，还对紫背天葵色素乙醇提取的工艺参数进行了优化。
关键词: 紫背天葵；色素；稳定性；提取；参数优化

The Stability of Extract from Begonia fimbristipula Hance’s Pigment
and Optimization of its Processing parameters
Lin Qixun，Hu Liang，Gong Lily，Chen liyu
(Fujian Agriculture and Forestry University, Fujian, Fuzhou 350002, China)
Abstract: In order to improve the extraction rate of fimbristipula Hance’s pigment, the beaker was used to extract
the experiment for processing fimbristipula Hance’s pigment, in which methyl alcohol , alcohol, a mixture of
50% methyl alcohol with 50% alcohol and distilled water were used as extracting media to replace pigment from
Begonia fimbristipula Hance. The stability of extract of fimbristipula Hance’s pigment was analyzed. An
uniform design was carried out to study different influence factors. The effect of alcohol concentration, extraction
temperature and extraction time on the extraction process of fimbristipula Hance’s pigment was analyzed. The
result showed that fimbristipula Hance’s pigment can dissolve in methyl alcohol, alcohol, mixture of methyl
alcohol with alcohol, and distilled water. Dissolvability and quality with alcohol as medium was better than that
with methyl alcohol, the mixture of methyl alcohol with alcohol, and distilled water. The extract of fimbristipula
Hance’s pigment changes as pH varies, and under pH4.1, the extract almost remained bright-purple, while pH
＞4.1, its color gradually faded. As a result. The Begonia fimbristipula Hance’s pigment can only be used as
coloring matter for acid food and can not be packaged in a container which contains Zn² and/or Fe³, and should be
preserved in low temperature or normal temperature but avoiding the sunshine for heating or high temperature
will easily cause oxidation and fading. A regression analysis of fimbristipula Hance’s pigment with alcohol as
medium was carried out and a mathematical model was obtained.
Key words: Begonia fimbristipula Hance; Pigment; stability; Extract; Parameter optimization

医学毒理学和生物研究表明，曾允许使用的着色
强度高、经济、使用方便的人工合成有机色素，大
多数对人体都有不同程度的伤害，有的甚至有致畸
致癌突变作用，在使用上逐渐受到限制。天然色素
是从果蔬、动物及矿物质中提取得到或天然存在的
色素，大多数对人体无毒、无害，且具有维生素活
性，富含人体所需的营养物质，所具有特殊芳香物
质添加到食品中会带给愉快的感觉，更能引起消费
者的注意 [1]。紫背天葵，学名 Gynura bicolor
(Roxb.ex Willd.) D.C，别名紫背菜、红背菜、观
基金项目: 福建省教委基金资助项目(JA99167)、福建省科技厅公关项目(2001H021)资助的部分研究。第一作者简介: 林启训, 男, 副教授. 福州
金山, 福建农林大学食品科学学院, 350002. 研究方向：农林产品贮藏与加工、天然植物有效成分提取. 分别在《农业工程学报》、《海洋水产研
究》、《中国食品学报》、《特产研究》及《福建农业大学学报》、《食品工业科技》、《食品科技》、《食品与机械》、《热带农业工程》等
刊物上发表了 40多篇学术研究论文. Email: Lqx500@sina. com. Cn。收稿日期：2003-10-13，修回日期：2003-12-02。
Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.20 No.1 2004 February
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音菜等，为菊科三七草属多年生宿根草本植物，原
产于中国，在广东、海南、福建、四川等地均有分
布[2]。紫背天葵性味甘、凉，具有润肺止咳、凉血止
血、散癌消肿、消暑除热、助消化等功效[3]。紫背天
葵不仅含有多种营养成分和药理成分，而且含有丰
富的红色素。本次研究分析了紫背天葵色素提取液
的稳定性，并对提取工艺进行优化，旨在为紫背天
葵色素的开发和利用提供一定的科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料及仪器设备 供试紫背天葵采自福建
农林大学植物栽培试验基地，整株取回后摘叶、洗
净、晾干。甲醇、乙醇、HCl、NaOH、NaCl、LiCl、
KCl、MgCl2、ZnCl2、FeCl3及蔗糖、果糖、葡萄糖、
淀粉等均为市售，AR级。
主要仪器设备有AB-204型电子天平，DS-1高速
组织捣碎机，UV751-GD型紫外分光分度计，BC-W201
恒温水浴锅，BC-R201B旋转蒸发器，pH-3C酸度计
及电热煮锅等。
1.2 提取试验及测定方法 提取溶剂的选择是
色素提取过程的关键，直接影响产品的产率和质量。
针对紫背天葵色素的性质[4]，本次研究采用如下4种
溶剂作为提取剂对紫背天葵进行色素提取对比试
验：A为以甲醇为提取剂，B为以乙醇为提取剂，C
为以甲醇和乙醇溶剂体积分数各为 50%的混合液为
提取剂，D为蒸馏水。
提取结束自然冷却后倒出提取液。提取液经真空
抽滤分离，用带盖紫色容器盛装并置室温环境中避
光贮放。在室温下以蒸馏水作空白，用紫外分光光
度计测定其 A值（吸光度值）。提取率按色素粉末
质量分数，mg/鲜叶质量分数，kg计算。
2 结果与分析
2.1 不同提取剂对紫背天葵色素提取液 A值的
影响 采用不同提取剂进行紫背天葵色素提取对比
试验，原料粒度 3mm×3mm、料液比 1:7(g/ml)、常
温浸提 3h，对同种条件重复5次提取试验的提取液
A520（下标中520表示波长λ=520nm）测定值进行单
因素方差分析，显著性检验 F= 58.98 >5.292
=F0.01(3,16)。表明差异达到极显著水平。
根据方差分析结果，分别对4种提取剂的提取液
A520值各自取平均数并进行q检验比较，如表1所示。
多重比较表明，D与A、D与B、D与C提取剂的提取
液 A520值平均数间的差数差异均达极显著水平
（P<0.01）；A与B提取剂的提取液A520值平均数间
的差数差异达显著水平（P<0.05），A与 C、B与 C
提取剂的提取液 A520值平均数间的差数差异不显著
（P>0.05）。D与其他3种提取剂的共同差异在于提
取剂的极性不同；A、B、C 3种提取剂的区别在于相
同极性的提取剂种类不同。由此可以说明，紫背天
葵色素溶于甲醇、乙醇和甲醇与乙醇混合液及蒸馏
水中；在相同提取状态条件下，乙醇溶剂对紫背天
葵色素的溶解度最大，吸光度最高，提取效果最好。
表1 不同提取剂的提取液A520测定值比较
提取剂种类 平均数 A提取剂与其他提取剂比较 B提取剂与其他提取剂比较 C提取剂与其他提取剂比较
A 0.093
B 0.107 0.014※
C 0.097 0.004 0.01
D 0.049 0.044※※ 0.058※※ 0.048※※
注：※表示差异显著（P<0.05）, ※※表示差异极显著（P<0.01）.
2.2 紫背天葵色素提取液的波长 为探讨乙醇
溶剂紫背天葵红色素提取液的最佳波长。采用原料
粒度分别为6mm×16mm、3mm×8mm和2mm×3mm，料
液比1︰2加盖常温浸提3h，真空抽滤分离的提取液
进行波长对比试验。以蒸馏水为空白，用比色皿在
分光光度计测定的波长为λ=（480~525）nm的A值
表明，以乙醇溶剂作为提取剂的紫背天葵红色素提
取液强吸收峰分别出现在485nm和515nm，最大吸收
峰在515nm附近。这与最大吸收峰在500nm[ 5]处略有
差异，可能与原料产地不同引起的物性等有关。
2.3 紫背天葵色素乙醇提取液的稳定性试验
2.3.1 pH的影响 天然色素的褪色、变色及其
染色均匀性差是一个很复杂的问题，解决这一问题，
除要了解天然色素的特征外，还需要考虑其自身结
构的性质，以及原料、工艺、pH值和包装等因素的
影响[4、5]。用 18支带瓶塞试管，分别各移入等体积
分数同一浓度的提取液置室温下，依次用稀 HCl和
稀NaOH溶液调节提取液的pH。摇匀后避光静置1h，
目测其色泽变化，并测定吸光度值，如图 1所示。
目测表明，提取液的pH越低色泽艳丽程度越高；在
pH≤4.1范围，提取液基本保持鲜艳的紫红色，
pH>4.1后，色素逐渐消退。由图1可以看出，提取
液的色泽随 pH的变化而变化，当 pH达到某一定值
后，A值开始呈现逐渐下降趋势。由此说明，紫背天
葵色素只能作为酸性食品的添加剂。
2.3.2 热稳定性试验 别移取15份（pH=2.8），
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每份100ml，并置15支Φ18×180带瓶塞试管中。
任取 3支在 20℃环境中贮放，3支置室温（33℃）
作对照样，另外9支分置于60℃（3支）、80℃（3
支）和沸水（3支）等不同温度下进行热稳定性试验。
测得波长λ=515nm下的吸光度值，如图2所示。





表2 不同温度的提取液A515值q检验
处理 平均数 20℃与其他温度比较 33℃与其他温度比较 60℃与其他温度比较 80℃与其他温度比较
20℃ 0.878
33℃ 0.881 0.003
60℃ 1.095 0.217※※ 0.214※※
80℃ 1.186 0.308※※ 0.305※※ 0.091※※
100℃ 1.332 0.454※※ 0.451※※ 0.237※※ 0.146※※
注：※※表示差异达极显著水平.
对图2中处理内重复试验次数相等的提取液A测
定值进行单因素方差分析表明，不同温度条件下的
提取液，其A值间的差异达到极显著水平(P<0.01)。
多重比较表明(见表2)，20℃与60℃、20℃与80℃、
20℃与100℃温度的提取液A值平均数间的差数差异
均达极显著水平（P<0.01），20℃与 33℃温度的 A
值平均数间的差数差异不显著（P>0.05）；33℃与
60℃、33℃与 80℃、33℃与100℃、60℃与80℃、
60℃与100℃、80℃与100℃温度的提取液A值平均
数间的差数差异极显著（P<0.01）。由此可以说明，
紫背天葵色素提取液应置低温或室温环境中贮放，
且以低温贮存的效果最好。这与天然色素在低温时，
性质一般较稳定，加热或高温可加快变色反应，尤
其在加热至高温时易氧化褪色[1]吻合。
2.3 .3 光照强度的影响 用 Ö18×180带瓶塞试
管移取等体积分数的同一浓度提取液 15份(pH=3.7)。
任取其中 3 份置室内阴暗处作为对照样(CK)，其余
12份分别各用不同光强度的电灯照射 1h，照射距离
300mm。冷却后的提取液在波长 ë=515nm下测定的
A值，如图 3所示。由图中可以看出，同种状态条件
的提取液随光照强度的升高，色泽呈现出明显消褪
现象。
2.3.4 金属离子对色素的影响 用蒸馏水配制
成等浓度的NaCl、LiCl、KCl,、MgCl2、ZnCl2、FeCl3
等6种溶液。在21支带瓶塞试管，分别各移取等体
积分数（100ml）的同一浓度提取液(pH=2.3)，任取
其中3支作对照（CK），其余18支分别各加入等体
积分数的6种带金属离子溶液，避光静置 1h。观察
其色泽等变化，并测定波长λ=515nm的A值，如图
4所示。由图中可以看出，主族金属离子的Na+、Li+、
K+和Mg2+溶液对提取液色泽的影响不显著(P>0.05)，
仍保持 CK（对照）原有的紫红色；带有金属活性的
副族金属离子的 Fe3+和 Zn2+溶液的影响显著
(P<0.01)，且出现沉淀分层现象，表现为加入 Fe3+
离子溶液后，提取液的色泽明显消退，并出现沉淀
分层，上层呈棕褐色，下层呈棕黄色；加入Zn2+离子
溶液后，也引起提取液色泽消退和絮状沉淀分层，
上层呈紫红色，下层呈近白色。由此说明，紫背天