全 文 ：大孔树脂纯化毛梾色素的研究
吴帅，王成忠，吴秋，徐琳，徐丽娟
（齐鲁工业大学 食品与生物工程学院，济南　２５０３５３）
摘要：以经过物理压榨去油后的毛梾种为原料，采用超高压法提取得到毛梾色素的粗提液。通过静态吸
附和静态吸附动力学曲线，确定ＮＫＡ－９为毛梾色素纯化的最佳树脂。在动态试验中，通过单因素试验
和正交试验，确定动态吸附的最佳条件：上样液色素ｐＨ值为６，上样液吸光度为０．７，吸附时间为２０ｈ，
吸附温度为３０℃。选用体积分数为７０％的乙醇作为洗脱剂，流速为０．５ｍＬ／ｍｉｎ时洗脱效果较好。通
过光谱特性和纯化前后色价的比较，证实纯化过程较好地保留了色素的原有成分和性质，提高了色价。
关键词：超高压；调味品；毛梾色素；吸附；洗脱
中图分类号：ＴＳ２０２．３　　　文献标志码：Ａ　　　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－９９７３．２０１６．０９．０３０
文章编号：１０００－９９７３（２０１６）０９－０１３５－０６
Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｒｎｕｓ　ｗａｌｔｅｒｉ　Ｐｉｇｍｅｎｔ　ｂｙ　Ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ　Ｒｅｓｉｎ
ＷＵ　Ｓｈｕａｉ，ＷＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ－ｚｈｏｎｇ，ＷＵ　Ｑｉｕ，ＸＵ　Ｌｉｎ，ＸＵ　Ｌｉ－ｊｕａｎ
（Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｌｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉ＇ｎａｎ　２５０３５３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｅ　ｔｈｅ　ｄｅｏｉｌｅｄ　Ｃｏｒｎｕｓ　ｗａｌｔｅｒｉ　ｂｙ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ　ｃｒｕｄｅ　ｅｘｔｒａｃｔ
ｏｆ　Ｃｏｒｎｕｓ　ｗａｌｔｅｒｉ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｉｓ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ｂｙ　ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ．ＮＫＡ－９ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｒｅｓｉｎ
ｂｙ　ｓｔａｔｉｃ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａｔｉｃ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　ｃｕｒｖｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔｅｓｔ，ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
ｆｏｒ　ｄｙｎａｍｉｃ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｓｉｎｇｌｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ：ｐＨ　ｏｆ　ｔｈｅ
ｓａｍｐｌｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｐｉｇｍｅｎｔ　ｉｓ　６，ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　０．７，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　２０ｈ，ａｎｄ
ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　３０℃．Ｓｅｌｅｃｔ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｖｏｌｕｍｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　７０％ａｓ　ｔｈｅ　ｅｌｕｅｎｔ，ｔｈｅ
ｅｌｕｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ａｔ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｏｆ　０．５ｍＬ／ｍｉｎ．Ｃｏｍｐａｒｅ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｃｏｌｏｒ
ｖａｌｕｅ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐｒｅｓｅｒｖｅｓ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ
ｐｉｇｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｌ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｖａｌｕｅ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ；ｐｉｇｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｒｎｕｓ　ｗａｌｔｅｒｉ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｅｌｕｔｉｏｎ
　　毛梾为山茱萸科落叶乔木，又名小六谷、车梁木、
椋子木。毛的地理跨越较大，但其野生资源分布不多，
多分散于偏僻的山坡和田边地堰。目前对毛梾种的利
用主要集中在提取油脂方面，供食用、药用及工业用，
剩余种渣则用来做饲料和肥料［１］。但其中含有多种天
然成分，有待综合开发利用，尤以天然色素含量较高，
作为一种食品着色剂，毛梾色素具有着色力强、安全无
毒和性质稳定等优点，在酱油、食醋和调味酱等酿造调
味品的生产中可广泛使用。也可在其他食品生产中，
与调味品结合在一起使用，不仅可保持原有色泽，使食
品色泽艳丽，还可与调味品一起改善食品风味，增进人
们食欲，提高食用价值，在调味品的生产与应用中具有
重要作用。
本实验选用超高压技术［２］提取毛梾色素。研究用
大孔树脂纯化毛梾色素，大孔树脂具有机械强度高、选
择性好、吸附速度快、易于解吸附、再生处理简单等特
点，同其他分离纯化工艺相比，可减少有机溶剂的用
量，简化生产步骤，降低生产成本。本研究旨在为毛梾
收稿日期：２０１６－０３－０２
作者简介：吴帅（１９９０－），男，山东济宁人，硕士，研究方向：食品资源开发。
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第４１卷 第９期
２０１６年９月
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Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 食品添加剂　　
色素提取和纯化工艺提供理论依据，增强其着色能力，
改善其各方面性能，使其在调味品行业应用更加广泛，
并为工业化生产毛梾色素提供技术支持。
１　材料与方法
１．１　材料
原料：经物理压榨去油后的毛梾种，购于山东济南
毛梾油生产厂家，粉碎（过６０目筛）待用。
１．２　主要仪器与试剂
ＨＰＰ．Ｌ３－６００／０．６型超高压处理设备　天津市华
泰森淼生物工程技术有限公司；ＪＹＴ－１０型托盘天
平　上海医用激光仪器厂；７２２型紫外可见分光光度
计　上海精密科学仪器有限责任公司；ＨＷ．ＹＳ型电
热恒温水槽　上海山连实验设备有限公司；ＳＨ２６０１
型精密酸度计 　 上海雷磁分析 仪 器 厂；层 析 柱
（１．６ｃｍ×３０ｃｍ）；ＤＥＦ型真空干燥箱　上海精宏实
验设备有限公司。
无水乙醇、蒸馏水、盐酸、氢氧化钠等，均为国产分
析纯。实验选用大孔树脂的物理性能和产地见表１。
表１　大孔树脂的物理性能和产地
Ｔａｂｌｅ　１Ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｐｌａｃｅｓ　ｏｆ　ｏｒｉｇｉｎ　ｏｆ
ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ　ｒｅｓｉｎｓ
树脂类型
物理性能
极性
比表面积
（ｍ２／ｇ）
平均孔径
（Ａ）
生产厂家
Ｓ－８ 极性 １００～１２０　 ２８０～３００ 南开大学化工厂
ＮＫＡ－９ 极性 ２５０～２９０　 １５５～１６５ 日本三菱化学
Ｄ９００ 极性 １６０～２００　 ３０～１２５ 日本三菱化学
Ｘ－５ 非极性 ５００～５５０　 ９０～１００ 日本三菱化学
ＨＰ－２０ 非极性 ６００　 ２００ 南开大学化工厂
Ｄ１０１ 弱极性 ４８０～５３０　 ９０～１００ 南开大学化工厂
１．３　实验方法
毛梾种→干燥→粉碎（过６０目筛）→超高压提取→
过滤→滤液→旋转蒸发→浓缩液→树脂预处理→树脂
静态筛选→提取液树脂动态吸附→乙醇动态洗脱→洗
脱液真空干燥→成品。
２　实验过程
２．１　毛梾色素的超高压法提取
称取５ｇ毛梾种作为原料，加入２００ｍＬ，５０％浓
度（即液料比为１∶４０）的乙醇溶液，置于２００ＭＰａ的
超高压环境下，持续保压２０ｍｉｎ，将所得物料过滤得
到色素滤液，再将滤液旋转蒸发，去除提取剂乙醇和部
分水分，得到毛梾色素浓缩液，测定其吸光值［３］。
２．２　毛梾色素吸收光谱图及测定方法
称取１．００ｇ毛梾粉末，加入到４０ｍＬ，５０％的乙
醇溶液中，提取压强为２００ＭＰａ，保压时间为２０ｍｉｎ，
观察浸提液的颜色，将浸提液过滤，并将其定容至
５０ｍＬ。用紫外分光光度仪测定其在３８０～６２０ｎｍ处
的吸光值。绘制相应的波长与吸光值的折线图，确定
提取色素的最佳吸收波长。
２．３　大孔树脂纯化毛梾色素
２．３．１　大孔树脂的预处理
将树脂置于９５％的乙醇中浸泡２４ｈ，使之充分溶
胀，去除上层漂浮的杂质和破碎的树脂，过滤后将树脂
于０．ｌ　ｍｏｌ／Ｌ的氢氧化钠溶液中浸泡３０ｍｉｎ后，以去
离子水漂洗至ｐＨ 中性再次过滤，将过滤后的树脂于
０．１ｍｏｌ／Ｌ的盐酸中浸泡３０ｍｉｎ，再以去离子水充分
漂洗至中性，过滤后待用［４］。
２．３．２　静态吸附选择大孔树脂
据朗伯－比尔定律，即Ａ＝Ｋｄｃ，其中Ａ为吸光度，
在一定温度和介质条件下Ｋ为定值，ｄ为光程，即盛放
溶液的液槽的透光厚度为一定值。因此，在一定测试
范围内，Ａ与色素溶液浓度ｃ成正比，故以吸光度 Ａ
作为实验指标，吸光度Ａ越大，色素提取效果越好［５］。
将经预处理后的不同湿树脂准确称取２．５ｇ分别
于５个三角瓶中，加入３０ｍＬ色素浓缩液，于恒温振
荡器中，以２００ｒ／ｍｉｎ的速度，在３０℃下处理２４ｈ，取
出后过滤，测定滤液体积Ｖ１，并测定滤液吸光度值Ａ１
（以蒸馏水为空白对照），按下列公式计算吸附率。
吸附率Ｄ＝
提取液Ａ０×提取液Ｖ０－滤液Ａ１×滤液Ｖ１
提取液Ａ０×提取液Ｖ０
。
将过滤后的树脂分别于５个三角瓶中，加入
５０ｍＬ解吸液（以９５％的乙醇作为解吸液），上恒温振
荡器，以２００ｒ／ｍｉｎ的速度解吸２４ｈ，取出后过滤，测
定滤液体积Ｖ２，并测定滤液吸光度值Ａ２（以解吸液为
空白对照），按下列公式计算解吸率。
解吸率Ｅ＝
解吸液Ａ２×解吸液Ｖ２
提取液Ａ０×提取液Ｖ０－滤液Ａ１×滤液Ｖ１
。
２．３．３　树脂对色素的静态吸附动力学曲线
准确称取２．５ｇ预处理后的Ｓ－８，ＮＫＡ－９，Ｄ９００
３种树脂于三角瓶中，加入３０ｍＬ色素浓缩液，于恒温
振荡器（２００ｒ／ｍｉｎ，３０℃）中吸附，每隔１ｈ测定提取
液的吸光度［６］。
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２．３．４　动态吸附的最佳工艺条件
２．３．４．１　上样液色素吸光度对树脂吸附率的影响
准确称取１５ｇ经预处理过的ＮＫＡ－９树脂湿法装
柱，将上样液的ｐＨ值调至６，固定吸附温度为３０℃，
上柱速度为４ｍＬ／ｍｉｎ，吸附时间为２０ｈ，分别使吸光
度为０．５５，０．６０，０．６５，０．７０，０．７５，０．８０的色素液通过
树脂柱。分别测量吸附前后色素液的体积和吸光度，
以吸附率为评价指标［７］。
２．３．４．２　上样液色素ｐＨ值对树脂吸附率的影响
试验方法同上，选用吸光度为０．７０的色素液作为
上样 液，固 定 吸 附 温 度 为 ３０ ℃，上 柱 速 度 为
４ｍＬ／ｍｉｎ，吸附时间为２０ｈ，分别使ｐＨ为４，５，６，７，
８，９的色素液通过树脂柱［８］。
２．３．４．３　吸附时间对树脂吸附率的影响
试验方法同上，选用吸光度为０．７０的色素液作为
上样液，固定上样液色素ｐＨ值为６，固定吸附温度为
３０℃，上柱速度为４ｍＬ／ｍｉｎ，在吸附时间为４，８，１２，
１６，２０，２４，２８ｈ时测量吸附前后色素液的体积和吸光
度，以吸附率为评价指标。
２．３．４．４　吸附温度对树脂吸附率的影响
试验方法同上，选用吸光度为０．７０的色素液作为
上样液，固定上样液色素ｐＨ 值为６，上柱速度为
４ｍＬ／ｍｉｎ，调节吸附温度为２０，３０，４０℃，每隔４ｈ测
量吸附前后色素液的体积和吸光度［９］。
２．３．４．５　动态吸附的正交试验设计
为优化纯化工艺，选择最佳的纯化条件，根据单因
素试验结果，以上样液吸光度、上样液色素ｐＨ 值、吸
附时间、吸附温度为试验因素，设计Ｌ９（３４）正交试验，
确定最佳的提取工艺条件。毛梾色素动态吸附正交试
验因素水平表见表２。
表２　正交试验因素水平表
Ｔａｂｌｅ　２Ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔ
水平
Ａ　 Ｂ　 Ｃ　 Ｄ
上样液吸光度
Ａ
吸附温度
（℃）
吸附时间
（ｈ）
上样液色素
ｐＨ值
１　 １（０．５） ６（３０） １（１６） １（４）
２　 ２（０．６） ７（４０） ２（２０） ２（５）
３　 ３（０．７） ８（５０） ３（２４） ３（６）
２．３．５　动态解吸的条件探究
２．３．５．１　乙醇浓度对树脂解吸附色素的影响
选择３０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％作
为洗脱剂，控制洗脱流速为１．０ｍＬ／ｍｉｎ进行洗脱，至
洗脱液无色为止，测定洗脱液吸光度和体积，计算解析
率［１０］，并以此为评价指标。
２．３．５．２　解吸流速的确定
选用７０％的乙醇作为洗脱剂进行洗脱，控制解吸
流速为０．５，１．０，１．５ｍＬ／ｍｉｎ，每收集５ｍＬ洗脱液测
定１次吸光度，并以此为评价指标。
２．３．６　纯化前后色素的光谱性质比较
将未经纯化的色素和已纯化的色素用缓冲溶液稀
释适当倍数，以缓冲溶液作参比，在３５０～６３０区间进
行扫描，绘制纯化前后色素的光谱图。
２．３．７　毛梾色素纯化前后色价的比较
分别将粗提浓缩液和纯化后的洗脱液真空干燥得
到色素的固体状态，准确称取纯化前后的固体色素
０．１ｇ于１００ｍＬ的容量瓶中，用缓冲液稀释至刻度，
用１ｃｍ的比色皿，以缓冲液为空白，在５４０ｎｍ下测定
吸光度，按下式计算色价：
色价Ｆ＝ Ａｆ／１００ｍ。
式中：Ａ表示吸光度值，ｍ表示样品质量，ｆ表示
稀释倍数。
３　结果与分析
３．１　毛梾色素最大吸收波长的确定
按２．２的方法测定出的最大吸收波长的结果见
图１。
吸
光
度
A
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
350 370 390 410 430 450 470 490 510 530 550 570 590 610 630 650
波长（nm）
图１　毛梾色素的吸收光谱图
Ｆｉｇ．１Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　Ｃｏｒｎｕｓ　ｗａｌｔｅｒｉ　ｐｉｇｍｅｎｔ
由图１可知，当波长为３５０～５４０ｎｍ时，毛梾种皮
色素的吸光值随着波长的增加而不断增加，但是当波
长超过５４０ｎｍ时，吸光值随着波长的增加而呈下降
趋势。在不同的波长提取时，毛梾种皮色素在此区间
内的最大吸收波长为５４０ｎｍ，此处有吸收峰的存在。
由此确定毛梾种皮色素溶液的最大吸收波长为
５４０ｎｍ。
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３．２　静态吸附选择大孔树脂
３．２．１　不同树脂的吸附能力和解吸能力比较
按２．３．２的方法测定结果见图２。
吸附率（%）
解吸率（%）
100
80
60
40
20
0
S-8 NKA-9 D900 X-5 HP-20 D101
图２　不同树脂对毛梾色素的吸附能力和解吸效果
Ｆｉｇ．２Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｓｉｎｓ　ｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ
ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｒｎｕｓ　ｗａｌｔｅｒｉ　ｐｉｇｍｅｎｔ
由图２可知，不同树脂的吸附能力和解吸能力各
不相同，其中Ｓ－８，ＮＫＡ－９，Ｄ９００这３种树脂的吸附率
和解吸率均高于其他三种树脂，而这三种树脂都是极
性树脂，非极性和弱极性树脂吸附率和解吸率均较低，
这表明毛梾色素所含成分为非极性物质，所以才容易
被极性树脂吸附。
３．２．２　树脂对色素的静态吸附动力学曲线
按２．３．３的方法测定结果见图３。
吸
光
度
（ A
）
0.95
0.85
0.75
0.65
0.55
0.45
0.35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
时间（h）
NKA-9
S-8
D900
图３　色素的静态吸附动力学曲线
Ｆｉｇ．３Ｓｔａｔｉｃ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｐｉｇｍｅｎｔ
树脂吸附色素的速率关系到实际生产中的生产效
率问题，因此是衡量树脂对色素选择性的重要指标之
一。由图３可知，对吸附和解吸效果较好的三种极性
树脂从吸附速度角度看，在前６ｈ内，提取液的吸光值
随时间的延长而急剧下降，随着树脂慢慢趋向饱和，
１０ｈ后吸光度下降缓和，表明三种树脂基本达到吸附
平衡状态。三种树脂相比，ＮＫＡ－９树脂吸附色素速度
最快，且饱和静态吸附量也最大。这说明大孔吸附树
脂对桑椹红色素的吸附有较强的选择性，其吸附能力
也因树脂不同而有很大差异。结合三种树脂的吸附率
和解吸率，得出ＮＫＡ－９为毛梾色素纯化的最佳树脂，
并选择此树脂继续下列实验。
３．３　动态吸附的单因素试验和正交试验
３．３．１　动态吸附的单因素试验
３．３．１．１　上样液色素吸光度对树脂吸附率的影响
按２．３．４．１的方法测定结果见图４。
吸
附
率
（ %
）
80
70
60
50
40
0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85
上样液色素吸光度（A）
图４　上样液吸光度对吸附率的影响
Ｆｉｇ．４Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｎ
ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｒｅｓｉｎ
由图４可知，随着上样液色素吸光度的增加，树脂
吸附率逐渐增加，但当吸光度达到０．７时，树脂吸附率
趋于平稳，增长缓慢，从节约生产成本、避免浪费角度
看，在其他因素确定的情况下，可以认定上样液吸光度
为０．７时的浓度为最适合的浓度。
３．３．１．２　上样液色素ｐＨ值对树脂吸附率的影响
按２．３．４．２的方法测定结果见图５。
吸
附
率
（ %
）
80
75
70
65
60
55
50
3 4 5 6 7 8 9 10
pH 值
图５　上样液ｐＨ对树脂吸附率的影响
Ｆｉｇ．５Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐＨ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ
ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｒｅｓｉｎ
由图５可知，溶液ｐＨ 值会严重影响毛梾色素在
大孔树脂上的吸附。这可能是因为毛梾ｐＨ值对毛梾
色素稳定性影响较大，ｐＨ 值的变化可以改变色素在
溶液中存在的形式，在中性偏酸环境下，树脂吸附率较
高，在ｐＨ值为６时，吸附率达到最高，之后随着ｐＨ
值的升高，吸附率大幅度下降，这可能是由于碱性环境
改变了色素的结构，影响了吸附量，所以确定６为动态
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吸附的最佳上清液ｐＨ值。
３．３．１．３　吸附时间对树脂吸附率的影响
按２．３．４．３的方法测定结果见图６。
吸
附
率
（ %
）
100
80
60
40
20
5 10 15 20 25 30
时间（h）
0
图６　吸附时间对树脂吸附率的影响
Ｆｉｇ．６Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｒａｔｅ　ｏｆ　ｒｅｓｉｎ
由图６可知，随着吸附时间的延长，树脂吸附率逐
渐增加，但当时间达到２０ｈ时，树脂吸附率趋于平稳，
增长缓慢，树脂吸附达到动态平衡状态，从节约生产成
本、提高生产效率角度看，在其他因素确定的情况下，
可以认定２０ｈ为最佳吸附时间。
３．３．１．４　吸附温度对树脂吸附率的影响
按２．３．４．４的方法测定结果见图７。
吸
附
率
（ %
）
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
5 10 15 20 25 30
吸附时间（h）
20 ℃
30 ℃
40 ℃
0
图７　不同吸附温度的吸附等温线
Ｆｉｇ．７Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｉｓｏｔｈｅｒｍｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
由图７可知，温度为３０℃时，树脂的吸附率最高，
且吸附速度最快，即单位时间内吸附量最大；温度达到
４０℃时，树脂的吸附率较低，这可能是由于毛梾色素
在大孔吸附树脂上的吸附依靠分子间作用力，属于物
理吸附［１１］，温度升高，有效成分在树脂上的吸附作用
降低，在溶液中的溶解度增大，致使毛梾色素在大孔吸
附树脂上的吸附速度和吸附量降低，因此，在吸附阶
段，以３０℃作为吸附温度较合适。
３．３．２　动态吸附的正交试验
按表２正交试验设计进行试验，结果见表３。
表３　动态吸附的正交试验结果
Ｔａｂｌｅ　３Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ
ｄｙｎａｍｉｃ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
试验号 Ａ　 Ｂ　 Ｃ　 Ｄ 吸附率（％）
１　 １　 １　 １　 １　 ６４
２　 １　 ２　 ２　 ２　 ７２
３　 １　 ３　 ３　 ３　 ７７
４　 ２　 １　 ２　 ３　 ８２
５　 ２　 ２　 ３　 １　 ７０
６　 ２　 ３　 １　 ２　 ６８
７　 ３　 １　 ３　 ２　 ８１
８　 ３　 ２　 １　 ３　 ７８
９　 ３　 ３　 ２　 １　 ７５
Ｋ１ ２１３　 ２２７　 ２１０　 ２０９
Ｋ２ ２２０　 ２２０　 ２２９　 ２２１
Ｋ３ ２３４　 ２２０　 ２２８　 ２３７
ｋ１ ７１．０　 ７５．７　 ７０．０　 ６９．７
ｋ２ ７３．３　 ７３．３　 ７６．３　 ７３．７
ｋ３ ７８．０　 ７３．３　 ７６．０　 ７９．０
Ｒ　 ７．０２．４　 ６．３　 ９．３
　　由表３可知，在动态吸附的正交试验使用超高压
法提取毛梾色素时，在上样液吸光度（Ａ），吸附温度
（Ｂ），吸附时间（Ｃ），上样液色素ｐＨ值（Ｄ）４个影响因
素中，对毛梾色素动态吸附效果影响大小顺序为Ｄ＞
Ａ＞Ｃ＞Ｂ，即上样液色素ｐＨ 值＞上样液吸光度＞吸
附时间＞吸附温度，综合表３中ｋ值可知最佳提取条
件为Ａ３Ｂ１Ｃ２Ｄ３，再结合表２可知，最佳动态吸附条件
为上样液色素ｐＨ值６，上样液吸光度０．７，吸附时间
２０ｈ，吸附温度３０℃。
３．４　动态洗脱条件的探究
３．４．１　乙醇浓度对树脂解吸附色素的影响
按２．３．４．１的方法测定结果见图８。
解
吸
率
（ %
）
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
20 30 40 50 60 70 80 90 100
乙醇体积分数（%）
图８　乙醇浓度对解吸率的影响
Ｆｉｇ．８Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｔｈａｎｏｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ
ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
乙醇浓度不同，导致乙醇溶液极性不同，从而
影响色素和树脂的分子间作用力。同时，乙醇溶液
—９３１—
第４１卷 第９期
２０１６年９月
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浓度的不同影响色素在树脂上的解吸效果，是两种
作用相互竞争的结果。由图８可知，随着乙醇体积
分数增加，树脂解吸率增加，但当乙醇体积分数达
到７０％后，解吸率增加趋势变缓，继续增加乙醇浓
度对提高解吸率效果不明显。考虑到物料节省、降
低生产成本问题，选用体积分数为７０％的乙醇溶液
作为洗脱剂较为合适。
３．４．２　解析流速对树脂解吸色素的影响
按２．３．４．２的方法测定结果见图９。
吸
光
度
（ A
）
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
流出液体积（mL）
0.5 mL/min
1.0 mL/min
1.5 mL/min
图９　解吸流速对树脂解吸效果的影响
Ｆｉｇ．９Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｏｎ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｒｅｓｉｎ
随着洗脱的进行，流出液中毛梾色素的浓度迅速
升高至最高以后又很快降低，此时已收集到大部分色
素，当流出液无色时，表示洗脱完成。在进行洗脱试验
时，流速对柱分离效果有一定影响。流速越高，洗脱时
所需的洗脱剂越多，不能完全解吸色素，色素回收率下
降。当洗脱剂流速为０．５ｍＬ／ｍｉｎ时，解吸峰较高，峰
形较宽，色素解吸率最大，且出峰最早，解吸时间短，因
此无 论 从 色 素 含 量 方 面 还 是 生 产 效 率 方 面，
０．５ｍＬ／ｍｉｎ为最合适的洗脱流速［１３］。
３．５　纯化前后色素的光谱性质比较
按２．３．６的方法测定结果见图１０。
吸
光
度
（ A
）
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
350 370 390 410 430 450 470 490 510 530 550 570 590 610 630 650
波长（nm）
未纯化
已纯化
图１０　毛梾色素纯化前后的光谱特性
Ｆｉｇ．１０Ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｅｆｉｎｅｄ
ａｎｄ　ｕｎｒｅｆｉｎｅｄ　ｐｉｇｍｅｎｔ
由图１０可知，毛梾色素的最大吸收波长及光谱形
状在纯化前后均没有变化，说明纯化过程很好地保留
了色素的原有成分和性质，所选择的纯化方法和条件
是正确的。
３．６　毛梾色素纯化前后的色价比较
按２．３．７的方法测定结果见表４。
表４　纯化前后色素的色价
Ｔａｂｌｅ　４Ｔｈｅ　ｃｏｌｏｒ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｒｅｆｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｒｅｆｉｎｅｄ　ｐｉｇｍｅｎｔ
色素类别 未经纯化 已纯化
色价 ８．２３　 ７４．４２
　　由表４可知，经树脂纯化后色素得到了很大程度
的浓缩，去除了很大一部分杂质（包括多糖，胶类及其
他大分子物质），色价提高了９倍［１３］，经真空干燥后，
可以得到褐色的色素固体粉末，即纯化后的毛梾色素
成品。
４　结论
随着调味品行业的快速发展，人们对其要求越来
越高，天然调味料及复合产品得到众多消费者的青睐，
毛梾色素作为一种天然食用色素着色剂，可以满足调
味品企业和食品企业的特殊需要，在调味品行业中应
用领域广泛。
本试验通过静态吸附和解吸实验表明：极性大孔
树脂对毛梾色素吸附效果较好。通过静态吸附动力学
曲线选择ＮＫＡ－９为毛梾色素纯化的最佳树脂。以上
样液吸光度、上样液色素ｐＨ 值、吸附时间、吸附温度
为试验因素，进行单因素试验和正交试验，结果表明：
毛梾色素动态吸附的最佳条件为上样液色素ｐＨ 值
６，上样液吸光度０．７，吸附时间２０ｈ，吸附温度３０℃。
同时研究了影响洗脱效果的两个重要因素乙醇浓度和
解吸流速，实验表明选用体积分数为７０％的乙醇溶
液，流速为０．５ｍＬ／ｍｉｎ较为合适。
本实验中，通过光谱特性和纯化前后色价的比较，
证实了纯化过程在去除杂质的同时很好地保留了色素
的原有成分，使色素在调味品行业的应用中性能更加
稳定，纯度的提高进一步减少了色素的使用量，降低了
生产成本，色价的提高使纯化后的毛梾色素着色能力
更强，应用范围更加广泛。总之，毛梾色素在调味品行
业的应用中，应根据调味料具有复杂的香味和浓郁的
口感等特征，发挥其显著的着色作用，生（下转第１５１页）
—０４１—
食品添加剂　　第４１卷 第９期
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主要是加热过度、温度过高、加热时间过长，酶、金属、
光等造成的油脂过度氧化，在生产工艺中，应当针对实
际工艺进行改进，防止油脂氧化。
２．２　二氧化硫残留
腌制蔬菜制品和糖类制品，大量使用焦亚硫酸钾，
导致二氧化硫残留超标，寻找新的更安全的生物制剂
替代焦亚硫酸钾。
２．３　黄曲霉毒素Ｂ１
黄曲霉毒素Ｂ１ 超标问题在酱类制品中非常常见
且屡禁不止，主要原因是生产时原料的筛选出现问题。
花生、芝麻类产品原料把控出现问题，容易将黄曲霉毒
素Ｂ１ 带入到食品中，从而导致黄曲霉毒素Ｂ１ 超标，因
此加强原料的入厂检验是这类产品的重中之重。
２．４　氨基酸态氮
氨基酸态氮不光是营养指标，也是评定生产工艺
优劣、产品质量高低的关键指标。发酵类制品如酱油
类、豆瓣酱类、腐乳、豆豉等产品，衡量质量和风味的指
标就包括氨基酸态氮，氨基酸态氮是发酵的产物，因此
改进工艺，提高发酵后氨基酸态氮的含量，也能提高产
品的品质，增加产品的附加值。
２．５　微生物
发酵酱制品和酱油容易涨瓶涨袋是由微生物引起
的，生产厂家都面临此问题。从诸多厂家自检结果分
析，菌落总数并没有超标，这就很有疑惑性。也有部分
研究人员从化学反应来考虑，但食品中出现化学反应
的可能性较低，也没有反应的基础，目前还不清楚具体
的反应机理。找出引起产品腐坏的关键微生物，给生
产工艺的改进指明方向。
２．６　添加剂滥用问题
食品添加剂问题广泛存在于各类食品中，国家明令
限量或禁止使用，根本上是工艺的问题，如杀菌不严格，
食品容易腐败变质，因此大量滥用防腐剂；为了食品感
官，保持优异的性状，滥用色素问题；糕点、饼干类铝超标
是人为导致的，因此寻找非含铝类生产用膨松剂是未来
的发展方向；还有抗氧化剂问题、漂白剂问题等。
３　展望
随着我国经济的发展，人民生活水平提高，食品质
量的要求将会越来越严格，食品标准将会不断提高以
满足老百姓对质量的要求，因此食品生产工艺也应不
断改进升级，适应经济的发展。
参考文献：
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（上接第１４０页）产出性能优越、物美价廉的特殊调味品
和食品，以满足市场需求。
参考文献：
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第４１卷 第９期
２０１６年９月
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Ｃｈｉｎａ　Ｃｏｎｄｉｍｅｎｔ 专论综述