全 文 ：野菊花类胡萝卜素类色素的稳定性研究
申海进1，2，郭巧生1，*，房海灵3，李育川4
（1.南京农业大学中药材研究所，江苏南京 210095；2.常州卫生高等职业技术学校药学组，江苏常州 213000；
3.江西省林业科学院，江西南昌 330032；4.昆明学院，云南昆明 650214）
摘 要：研究野菊花类胡萝卜素类色素在不同情况下的稳定性，结果表明：光照射下野菊花类胡萝卜素类色素褪色明
显。处理温度从 0℃升至 100℃时，色素的保存率从 99.50 %增加至 113.91 %。低 pH对色素有减色作用，高 pH有增色作
用，当 pH升到 9.0以后保存率大于 100.00 %。色素遇金属离子表现为变色，Ca2+减色效果明显，除 Fe3+外的其它各试
验离子都有絮状物形成。糖、酸、防腐剂、还原剂、氧化剂、抗氧化剂等对色素保存率的影响不明显，但有悬浮物产生。
关键词：野菊花；类胡萝卜素类色素；稳定性
Stability of Carotenoid-riched Pigment Derived from Flos Chrysanthemi indici
SHEN Hai-jin 1，2，GUO Qiao-sheng 1，*，FANG Hai-ling3，LI Yu-chuan4
（1. Institute of Chinese Medicinal Materials，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，Jiangsu，China；
2. Department of Pharmacy，Changzhou Health College，Changzhou 213000，Jiangsu，China；3. Jiangxi Academy of
Forestry，Nanchang 330032，Jiangxi，China；4. Kunming University，Kunming 650214，Yunnan，China）
Abstract：Stability of carotenoid-riched pigment derived from Flos Chrysanthemi indici was investigated under
various conditions. Results suggested that the colors faded obviously when the pigment was exposed to light.
Preservation rate increased from 99.50 % to 113.91 % when the treatment temperature rose from 0 ℃ to 100 ℃.
Hypochromic effects were observed in low pH values， while hyperchromic effects were observed in high pH
values， when pH value≥ 9.0， preservation rates were greater than 100.00 %. Floc formations and discolorations
were observed when tested metal ionic solutions were added to the pigment except Fe3 + ， visible signs were
displayed when Ca2 + meet the pigment. Sugar， acid， preservative， oxidation agent， reducing agent and
antioxidant did not interrupt their preservation rate， but suspended matters were appeared.
Key words：Flos Chrysanthemi indici； carotenoid-riched pigment； stability
基金项目：国家科技基础条件平台项目（2005DKA21000）
作者简介：申海进（1981—），男（汉），讲师，硕士，研究方向：中药源食
品的营养利用。
*通信作者：郭巧生（1963—），男，教授，博导，博士，研究方向：中药
资源研究与利用。
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 4月
第 35卷第 7期基础研究
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.07.001
色泽是食品的一个重要的感官指标 [1]，其优劣对
食品的可售性和消费者的接受性都会有较大的影
响 [2]，所以人们常把着色剂添加到食品中以获得需要
的表观颜色[3]。
类胡萝卜素就是一种常用色素，属萜类化合物。
植化分析显示中药材野菊花 Flos Chrysanthemi Indici
中存在萜类化合物[4]，且证实是类胡萝卜素类物质[5-6]。
经验表明色素经从生体中提取出来后，由于脱离了原
有的生理环境，可能会发生褪色、褐变、沉淀、降解等变
化。本文考察光照强度、温度、pH、金属离子、糖、酸及
食品添加剂等食品加工过程中常见的影响因素对野
菊花中类胡萝卜素类色素稳定性的影响，以期为其作
为色素利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
野菊花（FCI）于 2007 年 10-11 月采集于安徽省
金寨县，经南京农业大学郭巧生教授鉴定为菊科
（Compositae）植物野菊的头状花序，采后的 30 min内，
105 ℃杀青 3 min，并 40 ℃通风干燥，-20 ℃密封储藏
备用，临用前粉碎过 100目筛。
1
1.2 方法
1.2.1 色素的制备
料液比按 1/50（g/L），选择不同溶剂进行野菊花的
浸泡提取，室温 12 h后过滤，以相应提取溶剂为空白，
续滤液用美国 PerkinElmer公司 Lambda25紫外-可见
分光光度计进行比色，扫描范围 800 nm~200 nm，步长
2 nm，并指认选中溶剂的药材提取液的最大吸收峰为
检测波长。
野菊花样品以选中溶剂进行提取，提取液合并过
滤，40 ℃旋转蒸发后再冷冻浓缩即得色素提取物，同
时用各种不同溶剂测试提取物的溶解性。
1.2.2 色素稳定性研究
参照张弘等[7]的方法，色素稳定性以保存率计，以
不含色素的溶液为空白，分别测得处理前色素溶液吸
光值 A0和处理后吸光值 A，按下式计算保存率：
保存率（%）= A/A0 × 100
式中吸光值为 3个特征波长下吸光值的平均值，
3重复。
1.2.2.1 光照强度对色素保存率的影响
在自制暗盒内（40 cm × 40 cm × 40 cm）悬挂功率
为 9 W的蓝色电子节能灯（新世纪牌，双 U型，广东江
门天普照明电器厂），通过黑纸遮挡使灯源功率分别
为 4.5、9、13.5、18和 27 W，用德国 Testo公司 545照度
计测得光照强度依次为（62±28）、（141±21）、（203±44）、
（258±28）、（403±26）lx（所有处理各测暗盒内 5点，试
验期内连续测定 5次，数据为测定结果的平均值）。取
浓度为 0.05 %的色素溶液（60 %乙醇配制）密封于玻
璃瓶内，置灯下接受照射处理，每隔 4 h摇匀样品溶液
并变换接受处理位置，24 h后测定。
1.2.2.2 温度对色素保存率的影响
用 60 %乙醇配制浓度为 0.05 %的色素溶液，置
0、20、40、60、80、100 ℃水浴进行避光热处理，考虑实
际食品加工中热处理操作一般不超过 1 h，本试验确定
处理时间为 1 h。处理结束后立即置 4 ℃冰箱降温
20 min，定容后测定。
1.2.2.3 pH对色素保存率的影响
用 60 %乙醇配制 0.05 mol/L的柠檬酸-磷酸氢二
钠缓冲液（pH 4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5 和 7.0）和 Tris-
HCl 缓冲液（pH 7.5、8.0、8.5、9.0、9.5 和 10.0），缓冲液
pH用瑞士 Mettler Toledo公司 Delta 320 pH计验证，使
各缓冲液中色素浓度为 0.05 %，室温放置 24 h后测定。
1.2.2.4 金属离子对色素保存率的影响
以 60 %乙醇配制不同浓度的离子溶液，使各溶液
中色素浓度为 0.1 %，4℃冰箱放置 24 h后测定。
1.2.2.5 糖和酸对色素保存率的影响
用 60 %乙醇配制不同浓度糖和酸溶液，使各溶液
中色素浓度为 0.05 %，4℃冰箱放置 24 h后测定。
1.2.2.6 食品添加剂对色素保存率的影响
用 60 %乙醇配制不同浓度的防腐剂（山梨酸钾）、
氧化剂（H2O2）、还原剂（亚硫酸钠）、抗氧化剂（VC）等的
溶液，使各溶液中色素浓度为 0.05 %，4 ℃冰箱放置
24 h后测定。
2 结果与分析
2.1 色素的提取与制备
不同溶剂的野菊花提取液在 480 nm~400 nm 内
均有 3个峰，从表 1中各溶剂下提取液的吸光值可知，
丙酮/石油醚=1/1、甲醇/二氯甲烷=1/1、甲醇/乙酸乙酯/
石油醚=1/1/1、甲醇/丙酮=1/1、三氯甲烷、二氯甲烷、正
己烷/丙酮/乙醇=2/1/1、乙醚等溶剂的提取效果较好。过
往研究中乙醚也是从植物组织中提取类胡萝卜素的惯
用溶剂[8-9]，综合考虑溶剂的安全性及脱溶的方便性等
因素，本试验选乙醚为提取溶剂，据扫描结果可知乙醚
提取液的 3个特征峰值波长为 412、436和 468 nm。
乙醚提取物（即类胡萝卜素类色素）为深黄色膏
状油树脂，在石油醚和正己烷中，部分溶解并有絮状沉
淀，溶液呈晶莹的黄色；在三氯甲烷和二氯甲烷中完全
溶解呈黄红色；溶于乙醚，稀溶液为亮黄色，浓溶液呈
深黄色；溶于丙酮呈不透明的黄色；在乙酸乙酯中，稀
溶液呈黄色，浓度加大后逐渐转为不透明的黄色，同时
产生悬浮物。
提取溶剂
特征波长
第一 第二 第三
水 0.372 0.196 0.106
甲醇 1.241 0.923 0.592
乙醇 0.817 0.754 0.544
丙酮 0.964 0.841 0.615
乙腈 0.434 0.358 0.250
三氯甲烷 1.389 1.146 0.779
二氯甲烷 1.299 1.096 0.765
乙酸乙酯 1.059 0.932 0.681
乙醚 1.232 1.099 0.791
石油醚 0.785 0.786 0.573
正己烷 0.720 0.706 0.527
甲醇/丙酮=1/1 1.457 1.192 0.835
甲醇/二氯甲烷=1/1 1.556 1.233 0.855
正己烷/丙酮/乙醇=2/1/1 1.322 1.136 0.804
甲醇/乙酸乙酯/石油醚=1/1/1 1.387 1.196 0.850
乙醇/正己烷=4/3 0.975 0.875 0.625
丙酮/石油醚=1/1 1.418 1.238 0.891
丙酮/正己烷=2/3 1.198 1.036 0.742
表 1 不同溶剂野菊花提取液在特征波长处的吸光值
Table 1 Absorbance of FCI extracts using different solvents at
characteristic bands
注：表中数据为 3重复的平均值。
基础研究申海进，等：野菊花类胡萝卜素类色素的稳定性研究
2
2.2 色素保存率研究
2.2.1 光强对色素保存率的影响
Nonier M.F.等[10]指出类胡萝卜素的色泽取决于存
在于分子结构中的共轭双键系统。光对类胡萝卜素有
两种作用效应，一是形成顺反双键，使电磁波谱蓝移
2 nm~10 nm；二是加速类胡萝卜素链的氧化，载色体降
解断裂，光谱向紫外区漂移，并且失去颜色。本试验中
色素溶液中的主要呈色物质为类胡萝卜素[5-6]，试验现
象表现为褪色，符合第二种效应。光强对色素保存率
的影响，见图 1。
图 1显示，在相同处理时间内，色素溶液的保存率
与光照度间呈明显的线性关系（Y=-0.072 8X+94.211，
R2 = 0.883 1），试验结果表明光照度越大色素光化分解
越激烈。
2.2.2 温度对色素保存率的影响
温度对色素保存率的影响，见图 2。
从图 2可知随着温度的升高色素保存率呈现出
明显的上升趋势，处理温度从 0℃升至 100 ℃时，色素
的保存率从 99.50 %增加至 113.91 %，80 ℃以后变化
逐渐趋缓。温度试验的结果表明，色素的耐热性较强。
2.2.3 pH对色素保存率的影响
pH对色素保存率的影响，见图 3。在 pH4.0~pH8.0
时，溶液有絮状物形成，对此溶液中加入适量 KOH或
NaOH后，悬浮物可重新溶解，且随碱量增加，溶液的
越发透明亮黄；在 pH8.5~pH10.0时，溶液黄色较对照
深。从图 3中可以看出，在 pH4.0~pH7.0内，色素保存率
变化不大，且集中在较低的层级，说明低 pH对色素有
减色作用；当 pH升到 9.0以后保存率大于 100.00 %，
提示高 pH有增色作用；说明色素适宜在碱性条件下
储存。
2.2.4 金属离子对色素保存率的影响
金属离子对色素保存率的影响见表 2。
除 Fe3+外的其它各离子的色素溶液中都有絮状物
形成，形成速度为 Ca2+>Zn2+>K+>Na+>Mn2+>Fe2+>Cu2+>
Al3+，且随离子浓度的加大沉淀形成速度和形成量也提
高，分析可能是色素与金属离子形成了螯合物。Fe2+、
Fe3+和 Cu2+加入后色素溶液的颜色立即发生了变化，说
明对这几种离子对色素不稳定。Ca2+有减色作用，但随
浓度升高减色效果变小。其余离子有增色作用，Na+和
Zn2+增色效果随离子浓度升高而加强，但 K+、Mn2+和
Al3+随浓度加大增色效果反而下降。
2.2.5 糖和酸对色素保存率的影响
糖对色素保存率的影响，见表 3。从表 3糖对色素
保存率的影响可知，除麦芽糖处理的色素溶液的保存
率随糖浓度的升高而持续升高外，其余三糖处理的色
素保存率均呈先上升后下降的趋势，且都在糖浓度为
0.15 %时有最大值，说明生产中保持适当的糖浓度是
图 1 光强对色素保存率的影响
Fig.1 Effect of light quantity on preservation rate of pigment
105
95
85
75
65
保
存
率
/%
0 150 450
光照度/lx
300
120
115
110
105
100
95
保
存
率
/%
-10 20 110
温度/℃
50 80
图 2 温度对色素保存率的影响
Fig.2 Effect of temperature on preservation rate of pigment
120
100
80
60
40
20
保
存
率
/%
4 5 10
pH
6 7 8 9
图 3 pH对色素保存率的影响
Fig.3 Effect of pH value on preservation rate of pigment
金属离子
离子浓度/%
溶液颜色
0.05 0.1
Cu2+ 121.31 156.44 黄偏蓝
Na+ 153.66 194.86 深黄
Fe3+ 244.73 363.36 黄褐
Fe2+ 295.99 524.59 黄绿
Mn2+ 206.35 213.28 乳黄
K+ 200.05 170.36 乳黄
Al3+ 231.74 199.29 乳黄
Ca2+ 28.96 30.11 乳黄
Zn2+ 179.47 209.49 乳黄
表 2 金属离子对色素保存率的影响
Table 2 Effect of metal ions on preservation rate of pigment
申海进，等：野菊花类胡萝卜素类色素的稳定性研究基础研究
3
有利于色素保持的。
酸对色素保存率的影响，见表 4。
从表 4酸对色素保存率的影响可知，草酸、磷酸、
酒石酸、柠檬酸处理的色素溶液呈乳黄色，有悬浮物
形成。单宁酸处理下的色素溶液的保存率随酸浓度的
升高反而下降，醋酸处理结果则与之相反。在测定范
围内硼酸处理的色素溶液的保存率变化不大。
2.2.6 食品添加剂对色素保存率的影响
食品添加剂对色素保存率的影响结果见表 5。
表 5中结果显示，色素保存率随防腐剂和还原剂
浓度的升高而升高，但还原剂溶液中有悬浮物产生。
随着氧化剂浓度的升高，色素保存率呈先上升再下降
的趋势，这可能是由于部分类胡萝卜素在低 H2O2浓
度下发生了异构使吸光值升高；而高浓度时，过量氧
化剂的存在导致类胡萝卜素氧化分解。随着抗氧化剂
浓度的升高，色素保存率也呈现出一个先上升再下降
的过程，这可能是由于 VC浓度提高后溶液酸性增加
造成的。
3 结论
Collera-Zuniga O.等 [11]认为类胡萝卜素在其原有
天然环境中表现较稳定，而当被分离、纯化或溶于有
机溶剂时，就变得异常的脆弱。本文中，野菊花类胡萝
卜素类色素受 pH的影响较大，表现为褪色；遇金属离
子易形成絮状物，表现为变色或褪色；其余因素均影
响不大或有增色作用；说明在影响较大的情况下使用
该色素，必须要先对其进行分子修饰。
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收稿日期：2012-09-23
糖
糖浓度/%
0.05 0.15 0.3
葡萄糖 87.25 96.71 94.15
蔗糖 77.74 110.59 103.21
麦芽糖 83.85 98.86 112.99
果糖 90.70 117.12 113.76
表 3 糖对色素保存率的影响
Table 3 Effect of sugar on preservation rate of pigment
酸
酸浓度/%
0.02 0.05 0.1
单宁酸 141.05 116.37 111.48
硼酸 111.35 110.94 105.92
柠檬酸 111.35 122.74 167.90
酒石酸 123.28 135.08 148.78
草酸 150.00 102.94 69.03
磷酸 158.14 179.97 183.09
醋酸 102.67 112.43 119.89
表 4 酸对色素保存率的影响
Table 4 Effect of acids on preservation rate of pigment
表 5 食品添加剂对色素保存率的影响
Table 5 Effect of food additives on preservation rate of pigment
基础研究申海进，等：野菊花类胡萝卜素类色素的稳定性研究
食品添加剂 浓度/% 保存率/%
防腐剂 0.005 95.18
0.010 98.95
0.015 105.45
氧化剂 0.05 99.20
0.25 116.00
0.50 117.20
1.00 98.83
还原剂 0.1 101.57
0.5 159.48
1.0 183.46
抗氧化剂 0.01 103.87
0.03 105.97
0.05 95.81
4