全 文 ：第 39 卷 第 2 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol． 39 No． 2
2011 年 2 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Feb． 2011
第一作者简介:刘晓东，男，1963 年 1 月生，东北林业大学园林学
院，教授。
收稿日期:2010 年 9 月 6 日。
责任编辑:李金荣。
紫叶风箱果叶片花色素苷的提取及其稳定性
刘晓东 于 晶
(东北林业大学，哈尔滨，150040)
摘 要 通过不同提取溶剂和提取时间的实验，确定了紫叶风箱果(Physocarpus opulifolius‘Diabolo’)叶片花色
素苷的最佳提取条件，即 1%盐酸甲醇溶液，提取 3 ～ 4 h。此外，对花色素苷在不同 pH值、光源、温度环境条件下的
稳定性进行了研究。结果表明:pH值可影响紫叶风箱果叶片花色素苷的稳定性，随着 pH值的增加，花色素苷降解加
快，因而使花色素苷由红变褐。花色素苷热稳定性较差，对光敏感，低温和黑暗能够保持花色素苷的稳定性。
关键词 紫叶风箱果;花色素苷;提取;稳定性
分类号 Q946
Extraction of Anthocyanin from Physocarpus opulifolius‘Diabolo’and Its Stability /Liu Xiaodong，Yu Jing(School
of Landscape Architecture，Northeast Forestry University，Harbin 150040，P． R． China)/ / Journal of Northeast Forestry
University． － 2011，39(2)． － 38 ～ 39，81
An experiment was conducted to study the effects of different extraction solvents and extraction time on the extraction
of anthocyanin from Physocarpus opulifolius‘Diabolo’． The optimal extraction conditions were obtained as methanol con-
taining 1% HCl and extraction time 3 － 4 h． Moreover，the stability of anthocyanin was also studied under different pH，
temperature and light intensity conditions． Results showed that pH value had an obvious effect on the stability of anthocya-
nin from P． opulifolius‘Diabolo’． The degradation rate of anthocyanin speeded up with pH increasing;thus the color of
the extracted anthocyanin changed from red to brown． The anthocyanin with bad thermal stability is sensitive to light． Low
temperature and darkness can maintain the stability of anthocyanin．
Keywords Physocarpus opulifolius‘Diabolo’;Anthocyanin;Extraction;Stability
紫叶风箱果(Physocarpus opulifolius‘Diabolo’)为蔷薇科
风箱果属落叶灌木，原产北美，植株高 3 m。叶三角形，具浅
裂，先端尖，基部广楔形，缘有复锯齿。整个生长季节紫叶风
箱果枝叶一直呈紫色，具有较高的观赏价值［1］。紫叶风箱果
叶色变化主要受花色素苷的影响，花色素苷使植物叶片呈现
从红、紫到蓝等的不同颜色，它一般产生于植物叶片。植物化
学家们对花色素苷的化学结构、合成、分布、分离、提纯以及稳
定性做了大量研究［2］。花色素苷颜色的稳定性受 pH 值、氧
气、温度、花色素苷浓度和结构、光、酶，以及其他辅助因素的
影响［3 － 5］。当外界环境发生改变时，随着植物组织的变化，该
有色植物本身所显现出的色彩就会发生变化。通常情况下，
在酸性环境花色素苷一般呈红色;在中性环境呈紫色;碱性环
境呈蓝色［6 － 7］。迄今为止，对紫叶风箱果花色素苷的研究尚
未见报道。为此，文中主要研究了不同提取溶剂、时间、pH
值、光源和温度对紫叶风箱果花色素苷的提取效果和稳定性
的影响，从而为研究紫叶风箱果叶色机理及花色素苷提取和
利用提供参考和依据。
1 材料与方法
试验材料:紫叶风箱果(Physocarpus opulifolius‘Diabo-
lo’)来源于哈尔滨市园林科学研究所，选择其中的 4 棵，于
08:00—10:00 采样，每棵树在相同高度上从东、南、西、北 4
个方向采集具有代表性的叶片。采后立即带回实验室，用自
来水冲洗 3 ～ 4 次，然后用蒸馏水冲洗 1 ～ 2 次，晾干。去叶柄
及叶脉后剪碎混匀，备用。
紫叶风箱果叶片花色素苷不同溶剂的提取:分别称取 1 g
叶片，加 10 mL不同溶剂(1%盐酸甲醇、1%盐酸乙醇或 0． 1
mol /L盐酸) ，置于 32 ℃的恒温水浴锅浸提 4 h，过滤。取 1
mL滤液用提取溶剂稀释 25 倍，花色素苷及其色素元在可见
光 440 ～ 700 nm处有吸收峰［8］，所以立即用可见分光光度计
在 440 ～ 700 nm 范围内扫描。每处理重复 3 次，并加以比较
分析。
紫叶风箱果叶片花色素苷提取时间的测定:取 1 g 叶片，
加 10 mL 1%盐酸甲醇，置于 32 ℃恒温水浴锅中分别提取 0、
2、3、4、5、6、7、8、10、12 h，过滤，取 1 mL滤液，用 1%盐酸甲醇
稀释 25 倍，迅速检测 530、657 nm处的吸光值。
紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性测定:称取叶片 10 g，加
入 100 mL 1%盐酸甲醇的提取剂，置于 32 ℃恒温水浴锅浸提
3 ～ 4 h，过滤，去渣，置于冰箱中 4 ℃冷藏备用。
不同 pH值对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响:
量取 1 mL的花色素苷提取液，分别用柠檬酸 －柠檬酸钠缓冲
溶液配制成一定浓度的pH值分别为0、1 ． 0、2 ． 0、3 ． 0、4 ． 0、
5． 0、6． 0、7． 0、8． 0 的缓冲液，定容至 25 mL，混匀后室温避光
放置 2 h后，在 440 ～ 700 nm 波长范围内进行扫描，并观察其
颜色变化。每处理重复 3 次，并加以比较分析。
不同光源对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响:试
验选用日光灯照射(光照培养箱)、室内自然光、避光 3 个光
照条件来研究光照对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影
响。量取 20 mL花色素苷提取液，用 1%盐酸甲醇稀释 25 倍，
分为 3 组，一组置于灯箱中，一组置于室内避免阳光直射，一
组置于暗处，每 1 h取样一次，测定 530、657 nm 处的吸光值。
每处理 3 次重复，并加以比较分析。
温度对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响:试验选
用 4、25、35、45、55、65、75 ℃ 7 个温度梯度，研究温度对紫叶
风箱果叶片花色素苷稳定性的影响。量取 20 mL花色素苷提
取液，用 1%盐酸甲醇稀释 25 倍，分别置于不同温度恒温水
浴中保温，每 1 h取样一次，立即用自来水冷却后置于暗处测定
530、657 nm处的吸光值。每处理 3次重复，并加以比较分析。
花色素苷含量的测定:参照 Rabino I ＆ Mancinelli［9］及林
植芳等［10］的方法，并略加修改。将处理后的花色素苷稀释溶
液于 657、530 nm处测定吸收波长。由于紫叶风箱果叶片中
含有大量的叶绿素，在检测花色素苷含量时应考虑到叶绿素
及其降解产物的干扰吸收。因此，以每克鲜质量下A530与
0． 25A657(A为吸光度值)之差来计算紫叶风箱果叶片中花色
素苷的含量。
2 结果与分析
2． 1 不同提取溶剂对花色素苷提取效果的影响
通过对不同提取溶剂的吸收光谱进行扫描(图 1)可以看
出，以 0． 1 mol /L盐酸为提取溶剂的吸收峰值波长为 520 nm，
吸光值(峰值)为 1． 194，提取液色素的颜色呈粉红色;而以
1%盐酸乙醇和 1%盐酸甲醇为提取溶剂的吸收光谱图基本
一致，都有两个较大的吸收峰值，在可见光区最大吸收峰分别
为 532、530 nm，这正是花色素苷的特征吸收峰［11 － 14］，且在
1%盐酸乙醇提取液中色素提取液呈红色，1%盐酸甲醇呈深
红色，与叶片本身的颜色类似。因此，在提取紫叶风箱果叶片
中花色素苷时，可选择 1%盐酸甲醇或 1%盐酸乙醇为提取溶
剂。
图 1 不同提取溶剂中花色素苷吸收光谱
2． 2 时间对花色素苷提取效果的影响
随着提取时间的延长，花色素苷在 1%盐酸甲醇提取溶
剂中的花色素苷含量有所增加，即提取时间为 0、2、3、4、5、6、
7、8、10、12h时花色素苷含量分别为9 ． 73、12 ． 83、14 ． 71、
14． 68、13． 85、12． 86、11． 13、10． 24、10． 15 和 10． 13。浸提时间
在 3 h 时，花色素苷含量最高，说明提取率较高;当浸提时间
在 3 ～ 4 h 时，花色素苷含量比较稳定;以后随着时间的延长
花色素苷含量逐渐下降。因此，选定在 4 h 左右的时间范围
内可得到较高的提取率。
2． 3 pH值对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响
pH值为 0、1． 0、2． 0、3． 0、4． 0、5． 0、6． 0、7． 0、8． 0 时紫叶
风箱果叶片花色素苷的色泽分别为深红、深红、橘红、浅红、微
红、浅褐、黄褐、褐色和棕褐色。在 pH值为 1． 0 ～ 4． 0 时，紫叶
风箱果叶片花色素苷呈现红色，在 pH值为 5． 0 ～ 8． 0 时，花色
素苷呈现出由浅褐色到褐色再到棕褐色的变化。这是因为花
色素苷的结构发生了变化，花色苷从红色的花色烊阳离子形
式转化为无色的甲醇假碱形式，然后经过查耳酮假碱式结构
分解为褐色产物［15］。说明在酸性条件下叶片中的花色素苷
较稳定，在较高 pH条件下花色素苷稳定性较差。因此，为了
保持紫叶风箱果叶片的色泽，应该维持较低的 pH值。
通过对不同 pH值下的紫叶风箱果叶片花色素苷进行光
谱扫描(图 2)可知，在 pH为 0 ～ 3． 0 时，紫叶风箱果花色素苷
的颜色比较稳定，且有最大吸收波长(530 nm) ，在最大吸收
波长处的吸光值随 pH的增大而减小;在 pH ＞ 4． 0 时，紫叶风
箱果花色素苷逐渐失去吸收峰，色素苷的色泽发生明显改变，
由红色逐渐转变为褐色。因此，紫叶风箱果叶片花色素苷对
pH值具有依赖性;较低的 pH 值下花色素苷较稳定，且较低
的 pH值呈现增色效应。
图 2 不同 pH值条件下花色素苷吸收光谱
2． 4 不同光源对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响
由表 1 可知:自然光和日光灯均可导致紫叶风箱果花色
素苷的降解，花色素苷含量减少。自然光的作用较强烈，花色
素苷含量从开始的 14． 596 下降到 8． 856，损失了 39． 33%，而
在避光和日光灯下花色素苷损失率分别为 3． 20%和 21． 45%。
在自然光下作用 8 h后花色素苷含量仅为原来的 60． 67%;日
光灯次之，为原来的 74． 17%;而避光时花色素苷含量则为原
来的 95． 07%。由此可以看出，在避光下花色素苷较稳定。
通过方差分析可知，花色素苷在日光灯和自然光下的含量与
在避光下的含量之间的差异显著，因此紫叶风箱果叶片花色
素苷光稳定性较差。
表 1 不同光源下紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的差异
照射时
间 /h
花色素苷含量
避光 日光灯 自然光
0 14． 596 ± 0． 180Aa 14． 596 ± 0． 180Aa 14． 596 ± 0． 180Aa
1 14． 466 ± 0． 111Aa 14． 096 ± 0． 364Aa 13． 686 ± 0． 753Bb
2 14． 396 ± 0． 241Aa 13． 776 ± 1． 473Bb 13． 096 ± 0． 951Bb
3 14． 286 ± 0． 222Aa 13． 386 ± 0． 451Bb 12． 466 ± 0． 987Cb
4 14． 136 ± 0． 411Ba 12． 646 ± 1． 014Bb 11． 906 ± 1． 998Cb
5 14． 076 ± 0． 147Ba 12． 236 ± 0． 258Cb 10． 866 ± 0． 921Dc
6 14． 096 ± 0． 137Ba 11． 626 ± 0． 199Cb 10． 436 ± 0． 143Dc
7 14． 056 ± 0． 123Ba 11． 236 ± 0． 581Dc 9． 756 ± 0． 369Dc
8 13． 876 ± 0． 142Bb 10． 826 ± 0． 491Dc 8． 856 ± 0． 489Dd
注:同列中不同大写字母表示组间差异极显著(P ＜ 0． 01) ;不同
小写字母表示组间差异显著(P ＜ 0． 05) ;相同小写字母表示组间差异
不显著(P ＜ 0． 05) ;花色素苷含量 = A530 － 0． 25A657(A为吸光度值)。
2． 5 不同温度对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响
由表 2 可知:温度对紫叶风箱果花色素苷有较大的影响。
4 ℃时随着时间的延长花色素苷降解幅度较慢，且花色素苷
含量明显高于其他处理，8 h 后的降解幅度仅为 2． 4%;当温
度低于 35 ℃时，花色素苷含量较为稳定，差异不显著;当温度
在 45 和 55 ℃时降解幅度分别为 12． 7%和 15． 8%，65 和 75
℃时降解幅度分别为 21． 3%和 27． 2%，且提取的花色素苷含
量与 35 ℃时相比均显著下降。说明花色素苷在高于 35 ℃时
含量随处理时间的延长和温度的升高而大幅度下降，花色素
苷含量极不稳定。35 ℃时花色素苷含量较 25 ℃时稳定，但没有
显著差异，提取实验可以在 25 ～35 ℃下进行。(下转 81页)
93第 2 期 刘晓东等:紫叶风箱果叶片花色素苷的提取及其稳定性
3 结论
采用 Stber方法合成了 4 种单分散二氧化硅颗粒，透射
电子显微镜显示颗粒大小分别为 190、100、60、30 nm。单分散
二氧化硅作为模型纳米材料，降低甲醛释放量和提高胶合强
度方面表现出了尺寸依赖性。高的表面活性，起到了提高胶
合强度和降低甲醛的作用，但也带来了纳米材料聚集的问题。
用硅烷偶联剂修饰表面，能够进一步发挥出纳米效应。
参 考 文 献
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(上接 39 页)
表 2 不同温度对紫叶风箱果叶片花色素苷稳定性的影响
处理时
间 /h
花色素苷含量
4 ℃ 25 ℃ 35 ℃ 45 ℃ 55 ℃ 65 ℃ 75 ℃
0 14． 01 ± 0． 012Aa 14． 01 ± 0． 012Aa 14． 01 ± 0． 012Aa 14． 01 ± 0． 012Aa 14． 01 ± 0． 012Aa 14． 01 ± 0． 012Aa 14． 01 ± 0． 012Aa
1 13． 72 ± 1． 310Aa 13． 53 ± 1． 342Bb 13． 45 ± 1． 399Bb 13． 53 ± 1． 203Bb 13． 34 ± 0． 998Bb 12． 78 ± 1． 697Cb 12． 47 ± 1． 662Cb
2 13． 78 ± 0． 948Aa 13． 51 ± 0． 412Ba 13． 30 ± 0． 876Ba 12． 94 ± 1． 034Bb 12． 67 ± 0． 467Cb 12． 58 ± 1． 032Cb 11． 95 ± 1． 035Cc
3 13． 62 ± 1． 013Aa 13． 48 ± 1． 126Ba 13． 25 ± 0． 977Ba 12． 89 ± 0． 521Ba 12． 59 ± 1． 320Cb 12． 51 ± 0． 133Cb 11． 25 ± 0． 699Cc
4 13． 61 ± 0． 746Aa 13． 47 ± 0． 312Ba 13． 22 ± 0． 671Ba 12． 78 ± 0． 697Ba 12． 06 ± 0． 546Cb 11． 88 ± 0． 562Cb 11． 20 ± 0． 456Cc
5 13． 64 ± 0． 364Ba 13． 39 ± 1． 469Bb 13． 09 ± 0． 530Bb 12． 63 ± 0． 369Bb 11． 96 ± 0． 279Cc 11． 68 ± 0． 045Cc 10． 92 ± 1． 023Dc
6 13． 64 ± 1． 321Ba 13． 24 ± 0． 567Bb 13． 09 ± 0． 379Bb 12． 43 ± 0． 785Bb 11． 95 ± 0． 379Cc 11． 13 ± 0． 330Cc 10． 42 ± 0． 557Dc
7 13． 65 ± 0． 567Ba 13． 25 ± 0． 578Bb 12． 11 ± 0． 574Cb 12． 25 ± 1． 001Bb 11． 88 ± 0． 679Cc 11． 11 ± 0． 120Cc 10． 27 ± 0． 046Dc
8 13． 68 ± 0． 781Ba 13． 28 ± 0． 755Bb 12． 96 ± 0． 364Bb 12． 23 ± 0． 647Cb 11． 79 ± 1． 025Cc 11． 02 ± 0． 036Cc 10． 20 ± 0． 036Dc
注:同列中不同大写字母表示组间差异极显著(P ＜ 0． 01) ;不同小写字母表示组间差异显著(P ＜ 0． 05) ;相同小写字母表示组间差异不显著
(P ＜ 0． 05) ;花色素苷含量 = A530 － 0． 25A657(A为吸光度值)。
3 结论与讨论
花色素苷是一种水溶性的色素，存在于细胞液泡中，以糖
苷的形式存在，具有吸光性而表现出粉色、紫色、红色及蓝色
等。不同提取溶剂中，1%盐酸甲醇的提取效果较 1%盐酸乙
醇的提取效果好，但二者之间无显著差异。因此，在进行花色
素苷提取时，选用 1%盐酸甲醇或者 1%盐酸乙醇为提取溶
剂，提取时间在 3 ～ 4 h，可以充分提取叶片中的花色素苷。
花色素苷呈色不同的机理在很大程度上是由于花色素苷化
学结构上的微小差别，或者化学结构虽然相同，但由于溶液的物
理或化学条件不同也会产生色调的变化［16］。紫叶风箱果叶片中
的花色素苷的颜色很大程度上取决于介质的 pH值，在本实验中
随着 pH值的升高其颜色发生明显的变化，由红色逐渐转变为褐
色。其颜色反应与黄酮类化合物相似，在酸性较高的溶液中呈稳
定的红色，在弱酸性至中性溶液中逐渐由橙红变为褐色［8］。同时
pH值对花色素苷的稳定性影响较为明显，在 pH ＜3时的吸收光
谱表现出明显的吸收峰值，当 pH ＞4时吸收光谱中的特征值逐
渐消失，说明在碱性条件下花色素苷结构发生变化。因此，较低
的 pH值可以保持花色素苷颜色的稳定。
紫叶风箱果叶片花色素苷对光、热较敏感，自然光和高温均
可影响花色素苷的稳定性，促使花色素苷降解加快，含量降低，所
以低温和黑暗条件下能较好地保持花色素苷的稳定性。在研究
紫叶风箱果叶片花色素苷时，整个提取过程要尽量避光，同时还
要注意温度要求;另外，在栽培中建议在高温季节采用遮阴、喷洒
低浓度酸性溶液等措施来保护叶色，以免叶色发生改变。
参 考 文 献
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