全 文 ：收稿日期:2001-09-26
基金项目:河南省科技攻关项目(981070015)
作者简介:王海棠(1945-),女 ,河南洛阳人 ,副教授 , 主要从事精
细化工和天然产品开发研究.
文章编号:1671-1629(2001)04-0054-04
赤豆红色素的性质研究
王海棠 , 张玉清 , 马向东 , 邓爱玲
(洛阳工学院 化工系 ,河南 洛阳 471039)
摘要:从赤豆中提制出一种粉状天然食用红色素 ,命名为“赤豆红色素” .性质实验表明:赤豆红
色素易溶于水;pH值不同 ,色素的颜色不同 ,pH=5 ～ 7时呈现稳定鲜艳的红色 , pH=6时色价
为E1%1cm(495 nm)≥51;pH=7时色素的最大吸收谱长为500 nm;具有一定的耐热性 、耐光性和耐
还原性 ,但耐氧化性差;Mg2+和蔗糖使红色增色 ,Zn2+和柠檬酸使红色稍褪 ,Na+、K+、Ca2+对
色素无不良影响 ,Fe3+ 、Cu2+、Al3+使色素变色.急性毒性试验中白鼠无异常表现.各项质量指
标符合食用色素的要求.
关键词:赤豆;天然食用色素;性质
中图分类号:TS202.3　　　　文献标识码:A
0　前言
食用色素是重要的食品添加剂 ,按来源分为
天然色素和合成色素两大类.合成色素色泽鲜艳 ,
着色力强 ,价格便宜 ,性质较稳定 ,曾一度广泛应
用.但随着安全性测试技术的发展 ,发现许多合成
色素有致癌作用和诱发染色体变异.近几年来世
界各国相继颁发法令禁止使用合成色素 ,我国已
把过去允许使用的 30种合成色素限制到现在的
8种.天然色素安全性高 ,着色自然 ,并保留了原
植物的多种营养成份 ,多数还具有药理保健作用 ,
因而日益受到人们的重视 ,开发天然色素是世界
食用色素发展的总趋势.
赤豆既是调剂人民生活的营养佳品 ,又是食
品和饮料加工业的重要原料 ,最主要的用途是制
作豆沙 ,作豆沙过程中的下脚料(豆皮和煮豆洗沙
水)可用作提制色素[ 4] ,这是其它豆类所不可比拟
的.
赤豆 Phaseolus angularis Wight ,又名赤小豆 、
红豆 、红小豆 ,为豆科一年生草本植物的种子.赤
豆作为中药材和食品为人们所熟知 ,但对赤豆色
素的研究和生产应用却未见报道.作者采用豫西
地区所产赤豆 ,提制出天然食用色素 ,对其化学成
份进行了初步分离和鉴定[ 1] ,并从食用色素的角
度对其性质和质量指标进行了检测分析.赤豆红
色素可从赤豆中提制 ,亦可从豆沙制作的下脚科
(豆皮和煮豆洗沙水中提取 ,它可作为食品 、医药 、
化妆品的着色剂 ,既可扩大赤豆的综合利用 ,提高
赤豆的附加值 ,又可增加天然食用色素品种.
1　实验材料和方法
1.1　赤豆和赤豆色素提制
赤豆 ,购自洛阳市粮油市场 ,呈赤红色 ,矩圆
形干燥种子.
供试用色素为按图 1所示工艺流程制备的粉
末状产品 Ⅱ.
1.2　赤豆色素的性质试验
通过测定溶液的吸光度变化 、观察溶液的颜
色和透明度衡量色素的稳定性 ,以确定色素的使
用范围和条件.研究因素包括光 、温度 、pH 值 、多
种金属离子 、氧化剂 、还原剂 、盐 、糖等.
1.3　色素的急性毒性试验[ 2]
本试验委托河南省医学科学研究所李月华 、
张艳研究员完成.试验采用昆明种小白鼠 40只 ,
雌雄各半 ,体重(20±2)g ,灌胃给药量 1次 11.14
g/kg ,每日两次 ,连续 7 d.
第 22卷第 4期　　　　　　　 　　　　郑州工程学院学报　　　　　　　　　　 　Vol.22 ,No.4
2001年 12月　　　　　　　Journal of Zhengzhou Institute of Technology 　　　　　　　　　Dec.2001
DOI :10.16433/j.cnki.issn1673-2383.2001.04.012
图 1　赤豆色素的提制过程
2　结果与讨论
2.1　溶解性能
赤豆色素溶于水 、稀醇 、稀碳酸纳 、碳酸氢钠
的水溶液 ,并呈现不同程度的红色 ,而在无水乙
(甲)醇 、正丁醇 、丙酮 、乙酸乙酯 、乙醚 、石油醚等
有机溶剂中无色 ,表明该色素难溶(或不溶)于非
极性(或弱极性)溶剂 ,故宜选择安全无毒价格低
廉的水基溶液作提取剂.
2.2　吸收光谱特征
2.2.1　紫外吸收光谱
配制W(色素)=0.1%pH=6的 50%和 30%
的乙醇水溶液 ,以 1 cm比色皿 、蒸馏水为参比液 ,
作756 MC紫外分光光度计扫描.结果见图 1.
图 1　紫外吸收光谱
2.2.2　可见吸收光谱
配制 pH=6 、W(色素)=0.1284%的水溶液 ,
以 1 cm比色皿 、蒸馏水为参比液 ,作 756 MC 紫外
分光光度计的扫描.图谱见图 2.
图 2　可见吸收光谱
　　从图 1可以看出 ,色素的不同浓度的乙醇水
溶液有相同的吸收特性.紫外光区的最大吸收波
长为 207 nm ,可见光区的最大吸收波长为 495
nm.
2.3　色素的色价[ 3]
称取粉状色素 0.1248 g ,以 pH=6的柠檬酸-
磷酸氢二钠缓冲溶液溶解 ,转入 100 mL 容量瓶
中 ,稀释至刻度.用 1 cm 比色皿在 495 nm 处测定
吸光值 ,以缓冲溶液作参比.
色素的色价 E1%1cm495 nm=A×10G =51
式中 A为吸光度读数 ,G为色素的重量(g).
2.4　赤豆色素色泽的影响因素
2.4.1　pH值的影响
55第 4期　　　　　　　　　　　　王海棠等:赤豆红色素的性质研究　　　　　　　　　　　　　
配制 1%色素水溶液 , 分置于 14 支比色管
中 ,用 0.1 mol/L的 NaOH 或HCl调 pH 至 1 , 2 ,3 ,
……14 ,在不同 pH值下色素的变化情况见表 1.
表 1　pH值对赤豆色素的影响
溶液 pH 值 1～ 4 5～ 7 8～ 14
目测颜色 橙黄 宝石红 深红
放置后 有红色沉淀 透明 透明
　　从图 1和表 1可以看出 ,赤豆色素的颜色和
稳定性受 pH 值影响很大.pH=6及 pH=7时 ,色
素的最大吸收波长为 495 nm 和 500 nm.pH ≤4
时 ,色素溶液呈橙黄色 ,有红色沉淀;pH>8时 ,色
素溶液呈深红色;pH=5 ～ 8时呈稳定鲜艳的宝石
红色.
2.4.2　金属离子的影响
配制 pH=7 、0.1%的色素溶液 ,各取 2 mL 分
别与0.1 mol/L 的不同金属的盐溶液等体积混合 ,
使金属离子浓度均达 0.05 mol/L ,放置 4 h ,视其
变化 ,并以 1 cm比色皿 、λ=500 nm 、721型分光光
度计测其吸光度.结果见表 2.
表 2　金属离子对赤豆色素的影响
金属离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Zn2+ Al3+ Cu2+ Fe3+
显色反应 红 红 红 红色更鲜亮 浅红 鲜黄
棕绿
有沉淀
黑褐
沉淀
Amax 0.963 0.902 1.045 1.087 0.726 0.488 — —
　注:赤豆色素溶液的 pH=7时 ,λmax=500 nm.
　　从表 2可知 ,Mg2+可使色素溶液的红色更鲜
亮;K+、Na+、Ca2+对色素无影响;Zn2+ 、Al3+使色
素碱色;Cu2+ 、Fe3+对色素有破坏.
2.4.3　食品添加剂对色素的影响
往pH=7的1%色素溶液中加不同的食品添
加剂 ,放置 24 h ,对色素颜色无明显影响 ,于λ=
500 nm处 ,测定吸光度见表 3.
表 3　食品添加剂对色素的影响
添加剂 空白 蔗糖 葡萄糖 淀粉 食盐 抗坏血酸 柠檬酸 醋酸
添加量/ % 0.0 5.0 5.0 1.0 1.0 0.5 1.0 0.3
Amax 0.940 0.990 0.898 0.936 0.940 0.860 0.682 0.901
　　从表 3中可知 ,蔗糖的加入使色素溶液的红
色加深 ,而抗坏血酸 、柠檬酸的加入使色素的红色
稍减 ,适量淀粉 、食盐 、醋酸对色素无影响.
2.5　赤豆色素的稳定性
2.5.1　热稳定性
取0.1%、pH=7 的色素水溶液各 10 mL ,分
置于 7支试管中 ,同时放入沸水浴中加热 ,每隔
30 min取出 1支试管 ,迅速冷却至室温 ,以 1 cm
比色皿 、721型分光光度计 、λmax =500 nm 处测吸
光度 ,结果见表 4.
表 4　赤豆色素的耐热性
加热时间/ h 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Amax 0.941 1.101 1.098 1.102 1.110 1.114 1.155
现象 红色稍有加深 ※
　　将 pH=7的色素溶液在沸水浴中加热 ,随加
热时间增长红色逐渐加深 ,但不产生沉淀.
2.5.2　光稳定性
取0.1%、pH=7的色素溶液分置于带塞试管
中 ,分别放在暗室 、室内自然光处和强光直射处 ,
每隔数日测定吸光度 Amax ,结果见表 5.
表 5　赤豆色素的耐光性
照射时间/ d Amax室内避光处 室内光照处 室外光照处
0 0.941 0.941 0.941
4 1.031 1.165 1.203
10 1.016 1.081 1.110
15 1.012 0.998 1.022
20 0.989 0.917 0.935
25 0.983 0.889 0.869
30 0.978 0.826 0.813
40 0.958 0.809 0.724
50 0.944 0.778 0.657
60 0.931 0.768 0.616
　　表5结果表明 ,赤豆红色素随光照强度增大 ,
光照时间增长 ,吸光度略有减小 ,在避光处变化不
大.
2.5.3　耐氧化性
取1%赤豆色素液各 1.09 mL 置于几支试管
中 ,分别加入 1.00 、2.00 、3.00 、4.00及 5.00 mL 的
30%H2O2 ,同时加水稀释至 10.00 mL.放置一定
时间后 ,测吸光度 ,结果见表 6.
表 6　赤豆色素的耐氧化性(以 Amax表示)
氧化时间/ h H2O2 加入量/mL
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
1 0.690 0.608 0.585 0.543 0.540
2 0.660 0.550 0.519 0.492 0.490
3 0.592 0.528 0.499 0.482 0.481
4 0.580 0.480 0.478 0.450 0.449
5 0.570 0.475 0.470 0.425 0.410
　注:原色素液的 Amax=0.941.
　　表 6数据和实验现象说明:赤豆色素溶液的
56　　　　　　　　　　　　　　　　　郑州工程学院学报　　　　　　　　　　　　 　第 22卷
吸光度随氧化剂浓度和作用时间增大而明显减
小 ,颜色也明显变浅 ,说明该色素易被氧化.
2.5.4　耐还原性
取1%赤豆色素各 10 mL 置于几支比色管中 ,
分别加入无水 Na2SO3 0.1 、0.2 、0.3 、0.4 及 0.5 g ,
充分溶解后摇匀放置 , 定时测吸光度 , 结果见
表7.
表 7　耐还原性(以 Amax表示)
还原时间/ h 无水 Na2SO3 加入量/ g
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
1 1.001 1.003 1.040 1.060 1.090
2 1.015 1.017 1.041 1.062 1.093
3 1.026 1.027 1.020 1.042 1.056
4 1.021 1.023 1.020 1.042 1.051
5 1.019 1.020 1.018 1.020 1.048
　　表7数据表明 ,赤豆色素的耐还原性较好.
2.6　赤豆色素的急性毒性
研究结果表明 ,赤豆色素属无毒级天然色素 ,
它从日常食品中控制 ,小鼠无异常表现和死亡.试
验结束时 ,雄性动物平均增加(3.98±1.45)g ,雌
性动物平均增重(3.56±0.79)g.LD50>10 g/kg ,实
属无毒级.
3　结论
赤豆色素具有高度的安全性.
赤豆红色素为水溶性色素 ,在不同酸碱性溶
液中呈现不同的颜色 ,色调可根据需要调配.在
pH≤4的溶液中呈橙黄色;在 pH=5 ～ 8的范围内
呈鲜艳悦目的宝石红色.可见光区(490±10)nm
的波长范围内有最大吸收峰.
色素的理化性质实践结果说明:赤豆红色素
的热稳定性良好 , 光稳定性和耐还原性较好;
Mg2+可使其颜色更加鲜和光亮;常见食品添加剂
及Na+ 、K+、Ca2+ 、Zn2+、Al3+对其无不良影响 ,但
要避免与氧化剂及铁 、铜器直接接触.
参考文献:
[ 1] 　王海棠 ,尹卫平等 ,张玉清 ,等.赤豆中黄色
素芦丁的分离与鉴定 [ J] .洛阳工学院学
报 ,2000 ,21(1):77 ～ 79.
[ 2] 　天津轻工业学院食品教研室.食品添加剂
[M].北京:轻工业出版社 ,1985 ,103 ～ 132.
[ 3] 　凌关庭.食品添加剂手册[M] .北京:化学
工业出版社 ,1997.582.
PROPERTY STUDY OF pHASEOLUS ANGULARIS WIGHT RED
WANG Hai-tang , ZHANG Yu-qing , Ma Xiang-dong , DENG Ai-ling
(Chemical Engineering Department ,Luoyang Institute of Technology ,Luoyang 471039 , China)
Abstract:A powdered natural red food pigment was extracted and refined from phaseolus angularisWight.This pig-
ment was named “phaseolus angularis wight red”.Experiments on the pigment physicochemical properties showed
that the pigment dissolves in water easily;its color was different at different pH ,when pH=5 ～ 7 , it present stable
bright red color;when pH=6 , colority was E1%1CM(495 nm)≥51;when pH=7 ,λmax was 500 nm , and it had certain
resistance to heat , light and reductant ,but poor resistance to oxidant.The red color increased by Mg2+and cane sug-
ar ,decreased slightly by Zn2+ and citric acid , and changed by Fe3+ ,Cu2+ and Al3+ , but was not harmfully affected
by Na
+ ,K+ ,Ca+.There was no unusual sign in the white mouse acute toxic experiment of the pigment.Indices of
quality arbitration accorded with the demands of food additives.
Key words:phaseolus angularis Wight;natural pigment;property
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