全 文 ：杜英叶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:研究了杜英叶红色素的提取条件和理化性质 ,结果表明:用料液比 1 ∶60(g /m l)、 pH1的 50%乙醇作
提取剂 、在 70 ℃恒温浸提 60 m in, 提取效率较好;杜英叶红色素属花青素类色素 , 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 , 但与紫外光无关;金属离子 Na+、Ca2+、A l3+、Cu2+、Zn2+对色素色泽无影响 ,而
Fe3+、Pb2+有不良影响;色素的抗氧化还原能力较差。蔗糖 、葡葡糖和盐等添加剂对色素无影响。
　　关键词:杜英;色素;提取;理化性质
　　中图分类号:S792. 119.09+2　　文献标识码:A　　文章编号:1002 - 1302(2006)02 - 0125 -04
收稿日期:2005 - 09 - 19
作者简介:蒋新龙(1963— ),男 ,浙江东阳人 ,高级工程师 ,主要从事
生物工程技术的教学与科研工作。 Tel:(0578)2585709;E -m ail:
jxin l2003@yahoo. com. cn。
　　应用安全无毒的天然食用色素代替合成食用色
素是大势所趋。但天然色素比合成色素价格高 ,因
此充分利用价廉的天然资源制取食用色素是降低成
本的重要途径之一 [ 1, 2] 。杜英 (E laeocarpus sy lvestris
LourDoir)为杜英科杜英属常绿速生小乔木 ,原产中
国和日本冲绳 ,现全国各地皆有栽培 ,资源十分丰
富 。杜英四季有红叶 ,彩化效果好 ,观赏价值较高 ,
主要用作城乡道路绿化 、小区绿化 、庭园绿化等 。杜
英为变叶树种 ,初生叶呈嫩绿色 ,成熟叶为墨绿色 ,
落叶前变黄后转为紫红色 ,落叶光照 、干燥紫红色稳
定不变 。杜英紫红色落叶中具有丰富的天然红色
素 ,是良好的天然色素资源 ,每到冬末春初杜英大量
落叶更新极易收集利用 ,因此 ,开发利用杜英落叶中
的红色素具有一定的现实意义 ,是一个变废为宝的
绿色项目。为此 ,作者对杜英叶红色素的提取条件
和理化性质进行了研究 ,为其色素的开发利用提供
理论依据。
1　材料与方法
1. 1　材料
杜英叶采自丽水学院校园 ,所用试剂均为国产
分析纯 。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。
1. 2　杜英叶红色素提取
1. 2. 1　提取方法　新鲜杜英落叶洗净 、干燥 、粉碎 ,
混匀后 ,按一定比例 (质量 ∶体积 )加入提取剂 ,常
温浸泡或水浴加热 、间歇搅拌 、过滤 ,得红色澄清透
明色素原液。将色素原液减压浓缩 ,当浓缩至一定
体积时即得暗红色膏状色素。
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波长范围其最大吸
收波长处的吸光度值。
1. 2. 3　平行试验　称取 0. 200 g杜英干叶若干份 ,
分别在不同的温度 、提取时间 、提取剂及提取剂用量
等条件下做单因子平行试验 ,按 1. 2. 2的方法在最
大波长处测量各样品的吸光度 A。
1. 2. 4　正交试验　采用 L9(34)正交试验设计表 ,
对提取温度 、提取时间 、提取剂 、提取剂用量 4因子
在 3个不同水平进行优选 (表 1)。按 1. 2. 2的方法
在 530 nm处测量各样品的吸光度 A。
表 1　正交试验的因子与水平
序号 A:提取剂 B:提取时间(m in) C:料液比
D:提取温度
(℃)
1 40%乙醇(pH1) 30 1∶40 70
2 50%乙醇(pH1) 60 1∶50 80
3 60%乙醇(pH1) 90 1∶60 90
1. 3　杜英叶红色素理化性质的测定
以新提取色素原液或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。
—125—江苏农业科学　2006年第 2期DOI牶牨牥牣牨牭牳牳牴牤j牣issn牣牨牥牥牪牠牨牫牥牪牣牪牥牥牰牣牥牪牣牥牬牳
2　结果与讨论
2. 1　提取条件的选择
2. 1. 1　平行试验
2. 1. 1. 1　提取剂的选择　料液比 1 ∶50、水浴 40
℃提取 1 h,比较各提取液的外观颜色发现 , pH1的
乙醇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 , pH1的
提取效果最好(表 3)。由此表明 , pH1的乙醇应是
杜英叶红色素的理想提取剂。再用 pH1的不同浓
度的乙醇作为提取剂进行试验 ,在其他条件相同时
所得结果如图 1。图 1表明 , pH1的 50%乙醇作提
取剂最佳。为了确定在多因子条件下与单因子条
件下的最佳提取剂是否吻合 ,因此选定提取剂浓度
40%、50%、60%作为正交试验的 3个水平 。
表 2　提取剂对提取效率的影响
项目 提取剂
苯 丙酮 水 50%乙醇 95%乙醇 1%HC l 1%NaOH pH1的 50%乙醇 pH 1的 95%乙醇
颜色 黄 黄 棕红 棕红 浅棕红 红 棕 深红 深红
表 3　不同 pH值的 50%乙醇提取剂对提取效率的影响
项目 pH值
1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 7. 0
吸光度 1. 222 1. 059 0. 932 0. 698 0. 265
　　注:λm ax为 530 nm。
2. 1. 1. 2　提取温度的选择　料液比 1 ∶50、提取 30
m in,用 pH1的 50%乙醇作提取剂对提取温度 20
℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃进行了平行试验 ,并
将提取液稀释至 25 m l,测其 530 nm处吸光度。由
图 2看出 ,在 80℃时其吸光度最大 ,说明提取温度以
80℃最佳。为了确定在多因子条件下的最佳温度与
单因子条件下的最佳温度是否吻合 ,因此选定提取温
度 70℃、80 ℃、90℃作为正交试验的 3个水平。
2. 1. 1. 3　提取时间的选择　料液比 1 ∶50、提取温
度 60℃,用 pH 1的 50%乙醇作提取剂对提取时间
20m in、30m in、40m in、50 m in、60 m in、90 m in进行
了平行试验 ,并将提取液稀释至 25 m l,测其 530 nm
处吸光度。由图 3看出 ,提取时间以 60m in最佳。为
了确定在多因子条件下的最佳提取时间与单因子条
件下的最佳提取时间是否吻合 ,因此选定提取时间
30m in、60m in、90m in作为正交试验的 3个水平。
2. 1. 1. 4　提取剂用量的选择　料液比 1 ∶50、提取
温度 20 ℃,用 pH1的 50%乙醇作提取剂对提取剂
用量 1 ∶40、1 ∶50、1∶75、1∶100进行了平行试验 ,
并将提取液稀释至 25 m l,测其 530 nm处吸光度 。
通过 Duncan法检验后 4种料液比所得吸光度差异
不显著(P >0. 05),但料液比 1 ∶50时相对效果较
佳(图 4)。为了确定在多因子条件下与单因子条件
下的最佳料液比是否吻合 ,因此选定料液比 1 ∶40、
1∶50、1 ∶60作为正交试验的 3个水平 。
—126— 江苏农业科学　2006年第 2期
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 ,用相应提取液分别定容于
50 m l容量瓶中 ,在 530 nm处分别测其吸光度 A。
由表 4可看出 ,在正交试验的 4个因子中 ,以提取剂
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:提取剂 ,提取温度 ,提取时
间 ,提取料液比。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 A2 B2C3D1:即用 pH1
的 50%乙醇作为提取液 ,在 0. 200 g杜英干叶条件
下 ,料液比 1 ∶60(g ∶m l),提取时间 60 m in,提取温
度 70℃。
表 4　正交试验结果
试验号 水平组合 A B C D 吸光度 A
1 A 1B1C1D 1 40% 30 1∶40 70 0. 622
2 A 1B2C2D 2 40% 60 1∶50 80 0. 721
3 A 1B3C3D 3 40% 90 1∶60 90 0. 644
4 A 2B1C2D 3 50% 30 1∶50 90 0. 729
5 A 2B2C3D 1 50% 60 1∶60 70 0. 846
6 A 2B3C1D 2 50% 90 1∶40 80 0. 783
7 A 3B1C3D 2 60% 30 1∶60 80 0. 727
8 A 3B2C1D 3 60% 60 1∶40 90 0. 710
9 A 3B3C2D 1 60% 90 1∶50 70 0. 868
k1 1. 987 2. 078 2. 115 2. 336
k2 2. 358 2. 277 2. 318 2. 231
k3 2. 305 2. 295 2. 217 2. 083
R 0. 371 0. 199 0. 203 0. 253
2. 2　杜英叶红色素的理化性质
2. 2. 1　溶解性　将所得暗红色色素浓缩膏用水 、乙
醇 、石油醚 、乙醚作溶解试验。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 ,杜英叶红
色素是一种水溶性色素。
2. 2. 2　光谱特征　分别将 pH 1的水溶液和用 pH
1的乙醇提取的杜英叶红色素液 ,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 5可见 , pH 1的水提取液的最大吸收在 520 nm
处 , pH 1的 95%乙醇提取液的最大吸收在 540 nm
处 ,其他乙醇提取液的最大吸收在 530 nm处 ,提取
液中有乙醇存在时最大吸收峰会发生位移。
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 pH 1 ～ 4的色素液
为红色 , pH 5为淡红色 , pH 6为棕黄色 , pH 值≥7
时变棕色 ,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 ,但最大吸收波长基本不变 。
由图 6可见 ,在 pH值≤4光谱曲线有最大吸收峰 ,
位置在 520 nm处 , pH 5以上时 ,吸收峰完全消失 。
这表明色素的分子结构随体系 pH值不同而有所变
化。光谱特性分析杜英叶红色素应属花青素苷类
色素 [ 3] 。
2. 2. 4　耐热性　配制同一稀释度 、不同 pH值的色
素水溶液 ,以室温作对照 ,在不同温度下恒温 1 h,冷
却后分别在 520nm波长处测定各色素液的吸光度
—127—蒋新龙等:杜英叶红色素的提取及性质研究
值 。从图 7可以看出 ,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;
不同温度色素的耐热性不同。这可能是花青素苷类
色素的母体结构受热生成无色的查尔酮式结构的
缘故[ 4] 。
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 8m l分别加入 2m l
浓度为 0. 5mo l /L的各种金属离子 ,对照品中加入 2
m l蒸馏水 ,放置 30 m in后 ,测定吸光度 。试验结果
表明 , 0. 1 mol /L的钠 、钙 、铝 、铜 、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 ,但铁 、铅离子的存在对色素有不良影
响 ,铁离子会使色素变为黄绿色;铅离子使色素液褪
色并产生大量绿色沉淀(表 5)。
表 5　金属离子对色素稳定性的影响(λ
m ax
=520 nm)
项目
离子
CK N a+ Ca2+ A13+ Cu2+ Z n2+ Pb2+ Fe3+
吸光度(A) 0. 543 0. 559 0. 560 0. 529 0. 605 0. 555 - -
颜色 红 红 红 红 红 红 浅绿 黄绿
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 410 1x)、强日光 (平均光强
83 500 1x)和紫外灯光 (15W ,高度 15 cm)下照射 ,
6 h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 6显示 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极小 ,强日光照
射对色素影响较大。
2. 2. 7　氧化还原剂对色素稳定性的影响　配制一
定浓度的 H2O 2 、Na2SO3的色素溶液 ,以试剂空白的
色素液作参比(pH1),放置 2 h,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 7),结
果说明杜英叶红色素抗氧化还原能力较差 (0.60%
的 H2O 2溶液相当于 0.017 4 mo l /L)。
表 6　室内自然光 、强日光及紫外线对色素的影响(λmax =520 nm)
照射条件 颜色 平均吸光度 (X - 0. 763)(X - 0. 835)(X -0. 837)
A:对照　　　 紫红色 0. 838 0. 075* 0. 003 0. 001
B:室内自然光 紫红色 0. 837 0. 074* 0. 002
C:紫外线照射 红　色 0. 835 0. 072*
D:强日光照射 粉红色 0. 763
　　注:“*”表示与对照相比具有显著差异。
表 7　氧化还原剂对色素稳定性的影响(λmax=520 nm)
H2O 2
浓度(%) 颜色 吸光度(A)
Na2 SO 3
浓度(mol /L) 颜色 吸光度(A)
0 红色 0. 433 0 红色 0. 433
0. 10 浅红色 0. 270 0. 001 浅红色 0. 416
0. 30 黄色 0. 143 0. 005 黄色 0. 182
0. 60 黄色 0. 093 0. 010 黄色 0. 109
0. 90 黄色 0. 090 0. 050 黄色 0. 093
1. 20 黄色 0. 085 0. 100 黄色 0. 070
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 aC l、蔗糖 、葡萄糖色素水溶
液 ,以试剂空白的色素液作参比(pH1),放置 2 h,测
定加入前后在 520 nm处吸光度值 ,结果见表 8。方
差分析表明 ,食品添加剂 (F =0. 962 0, P >0. 05)及
其浓度 (F =0. 338 8, P >0. 05)对色素稳定性影响
均不显著 ,说明食盐 、蔗糖和葡萄糖的存在对杜英叶
红色素的外观颜色无不良影响 。
表 8　常用食品添加剂对色素稳定性的影响(λmax =520 nm)
食品添加剂
不同浓度(%)下的色素吸光度(A)
0 5 10 20
食　盐 0. 696 0. 669 0. 687 0. 844
蔗　糖 0. 696 0. 663 0. 650 0. 621
葡萄糖 0. 696 0. 659 0. 646 0. 618
3　结论
根据上述研究结果表明 ,杜英叶红色素提取的最
适宜条件是:pH1的 60%乙醇作为提取剂 ,料液比
1∶50(g ∶m l),提取时间 60m in,提取温度 70℃。
杜英作为优良的观赏植物 ,易繁殖 、生长快 ,资
(下转第 134页 )
—128— 江苏农业科学　2006年第 2期
[ J] .果树学报 , 2003, 20(1):12～ 17.
[ 8]孙希生,王文辉 ,李志强 ,等. 1 -MCP对砀山酥梨保鲜效果的影
响 [ J] .保鲜与加工 , 2001, (6):14～ 17.
[ 9]王文辉 ,孙希生 , 王志华 , 等. 黄金和丰水梨贮藏保鲜研究初报
[ J] .中国果树 , 2003, (6):12～ 14.
[ 10]王文辉 ,孙希生 ,李志强 ,等. 1 -MCP对梨采后某些生理生化
指标的影响 [ J] .植物生理学通讯 , 2004, 40(2):175 ～ 177.
[ 11]颜志梅 ,蔺　经 ,盛宝龙 ,等. 1 -MCP处理对梨常温贮藏效果
的影响 [ J] .江苏农业学报 , 2004, 20(3):189～ 193.
[ 12]段玉权. 1 -甲基环丙烯处理对冷藏桃果肉细胞超微结构的影
响 [ J] .中国农业科学 , 2004, 37(12):2039 ～ 2042.
[ 13]李富军. 1 -MCP和 AVG对肥城桃果实采后衰老的影响 [ J] .
果树学报 , 2004, 21(3):272 ～ 274.
[ 14]王俊宁 ,饶景萍 ,李落叶 ,等. 1 -MCP处理对油桃果实硬度 、呼吸
及乙烯合成的影响 [ J] .西北植物学报 , 2002, 22(5):1171～ 1175.
[ 15] Dong L, ZhouHW , Sonego L, et a l. E thy lene involvem ent in the cold
storage d isorder of‘F lavortop’ nectarine[ J] . Pos tharvest B iology and
Techno logy, 2001, 23:105～ 115.
[ 16] PoratR, Sh lom o E, Serek M , et a l. 1 -M ethy lcyclopropene inh ib its
ethylene action in cu t ph lox flowers[ J] . Postharves t B iology and
Techno logy, 1995, 6(3～ 4):313～ 319.
[ 17] Ku VVV. E ffect of 1 - methycyclopropene on the storage life of
broccoli[ J] . Postharvest Biology and Techno logy, 1999, 17(2):127
～ 132.
[ 18]吴振先. 1 -甲基环丙烯处理对不同成熟阶段香蕉果实后熟的
影响[ J] .华南农业大学学报 , 2001, 22(4):15～ 18.
[ 19] Jiang YM , Joyce DC, M acn ish AJ. E xten sion of the she lf life of ba-
nana fru it by 1 -m ethy lcyclopropene in com bination w ith polyethy-
lene bags[ J] . Pos tharvest B iology and Techno logy, 1999, 16:187
～ 193.
[ 20] Golding JB, Shearer D, Wyu ie SG , et a l. App licat ion of 1 - MCP
and propy len e to iden tify ethylene - dependen t rip ing p rocesses in
m atu re banana fruit [ J] . Postharves t Biology and Technology,
1998, 14(1):87～ 98.
[ 21] Suh - Jung Nam. E ffect of l -m ethy lcyclopropene( l-MCP)on the
vase life and the response to em ascu lation of cu tCm lbid ium f low ers
[ J] . Jou rnal of the K orean Society for H ort icu ltu ral S cien ce, 1999,
40(1):143 ～ 145.
[ 22]汪跃华 ,董华强 ,林银凤 , 等. 1 -MCP对香石竹切花保鲜作用
初探 [ J] .佛山科学技术学院学报 , 2003, 21(2):77～ 80.
[ 23]汪跃华 ,董华强 ,林银凤 ,等. 1 -甲基环丙烯对百合切花保鲜的
作用 [ J] . 安徽农业科学 , 2003, 31(2):203～ 204, 208.
[ 24] SerekM , S isher EC, ReidM S. Novel gaseou s ethylene b ind ing inh ib-
itor preven ts ethy lene effects in potted flow ering p lants[ J] . J of th e
Am eri Soc for Hort sci, 1994, 119(6):1230～ 1233.
[ 25] S erekM , Prabu cki A , S is ler EC, et a l. Inh ib itors of ethylene action
affect fina l quality and rooting of cu ttings before and af ter storage
[ J] . H ortS cience, 1998, 33(1):153 ～ 155.
[ 26]M u ller R, S isler EC, Serek M. S tress indu ced ethylene p roduction,
ethy lene b ind ing, and the response to the ethylene action inhibitor
1 -MCP in m in iature roses [ J] . S cien tia H orticu ltu rae, 2000, 83
(1):51～ 59.
[ 27]任小林 ,童　斌 ,饶景萍. 新型乙烯作用抑制剂 1 -MCP在园艺
产品保鲜中的应用 [ J] .保鲜与加工 , 2002, 2(3):3 ～ 5.
[ 28]孙希生 ,王志华 ,李志强 , 等. 1 -MCP对番茄采后生理效应的
影响 [ J] . 中国农业科学 , 2003, 36(11):1337 ～ 1342.
[ 29] Nakatsuk a A, Shiom i S, Kubo Y, et a l. E xpression and in ternat iona l
feedb ack regu lat ion of ACC syn ihase and ACC oxi - dase genes in
ripening tom ato fru it[ J] . Plan tPhysiol, 1997, 38:1103～ 1110.
[ 30]汪俏梅 ,郭得平 , Ky ikyiW in,等. 1 -甲基环丙烯延缓青花菜衰
老的效应及机理 [ J] .园艺学报 , 2004, 31(2):205～ 209.
[ 31] Fan X , B lank enship SM , M attheis JP. 1 -m ethy lcycloprop ene inh ib-
i ts app le ripen ing[ J] . Am er S oc, 1999, 24:690～ 695.
[ 32]刘尊英 ,姜微波. GA、1 -MCP和乙醇对绿芦笋常温贮藏的效应
[ J] .中国蔬菜 , 2005, (2):22～ 23.
[ 33]黄雪梅. 1 -MCP处理对辣椒常温贮藏效果的影响 [ J] .中国蔬
菜 , 2003, (1):9 ～ 11.
[ 34]李正国 , E l - sh arkawy I, Le lievre JM . 温度 、丙烯和 1 -MCP对西
洋梨果实乙烯合成和乙烯受体 ETRI同源基因表达的影响 [ J] .
园艺学报 , 2000, 27(5):313～ 316.
(上接第 128页)
源十分丰富 。杜英落叶含有丰富的天然红色素 ,色
素颜色鲜艳 ,在偏酸性条件下对光 、热稳定性良好 ,
是极具开发前景的天然色素资源。根据杜英叶红色
素的光谱特性及其他理化性质分析 , 杜英叶红色素
应属一种稳定性能较好的花青素苷类色素 。有证据
表明 ,花青素不仅无毒和无诱变作用 ,而且有治疗特
性 [ 5] 。故杜英叶红色素作为食用天然色素具有良
好的开发前景 ,但其化学结构 、生理活性以及食用安
全性还有待进一步研究。
参考文献:
[ 1]黎　 ,黄小风 ,李中林. 利用苦瓜子衣废料制备食用色素的研
究 [ J] .林产化工通讯 , 2003, 37(2):3 ～ 7.
[ 2] Huang XF, Li Y, Li ZL. S tud ies on the poly - fun ctional pigm en t of
the seed pee lofMomord ica charan tia L[ A] . In:Book ofAbs tracts for
F ifth Eu rasis C on feren ce on C hem ica l S cien ce [ C ] . Guangzh ou:
Zhongsh an University Press, 1996. 313.
[ 3]高愿君. 野生植物加工 [ M ] . 北京:中国轻工业出版社 , 2001.
205 ～ 206.
[ 4]王　辉. 木棉花红色素的提取及性质研究 [ J] .林产化学与工
业 , 2001, 21(2):57～ 61.
[ 5] Annam aryjn DS. An tioxidant ab ility of anth ocyan ins again st ascorb ic
acid oxidan tion[ J] . Phytoch em istry, 1997, 45(4):671～ 674.
—134— 江苏农业科学　2006年第 2期