全 文 ：收稿日期:2003-11-30
红花 木红色素的提取及其稳定性研究
陈乃富 ,张 莉
(皖西学院生物系 ,安徽 六安 237012)
摘 要:介绍了从红花 木叶中提取红色素的方法 ,研究了红色素的稳定性 。结果表明 ,该色素有一定开发价值 。
关键词:红花 木;红色素;提取;稳定性
Extraction technology of the pigment from
Loropetalum chinense and its stability research
CHEN Naifu ,ZHANG Li
(The Biology Department of West Anhui University ,Luan Anhui 237012)
Abstract:A method of ex tracting red pigment f rom loropetalum chinense(R.Br.)Oliv.Var.rubrum
Yieh.and study on stability of the red pigment is proposed in the thesis.The results show that , pig-
ment is w orth developing.
Key words:Loropetalum chinense(R.Br.)Oliv.Var.rubrum Yieh;red pigment;ext raction;stabili-
ty
天然食用色素因为它的安全 、无毒 、无副作用甚至具有一
定的疗效和保健功能而受到消费者的欢迎 ,合成色素在食品
中的使用正越来越多地受到限制 ,逐步被天然色素所替代[ 1] 。
因此 ,合理开发利用天然食用色素 ,对保障消费者健康 ,促进
食品工业发展具有重要意义 。
红花 木 [ Loropetalum chinense (R.Br.)Oliv.var.
rubrum Yieh.]也称红 木 ,为金缕梅科 , 木属中 木的变
种 ,常绿灌木或小乔木 ,叶暗紫红色 ,花紫红色 ,易栽培繁殖 ,
具有极高的观赏价值[ 2] 。除自然分布较为广泛外 ,现作为一
种十分受人喜爱的园林绿化树种被广为栽培 。因而红花 木
是一种易再生的资源 ,潜在资源是丰富的 。本文利用红花
木的叶片提取红色素 ,并对其稳定性进行了研究 ,为合理开发
这一林产资源提供依据 。
1 材料与方法
1.1 材料
红花 木叶 ,采自本系花卉栽培实验基地 。
1.2 主要仪器和试剂
TU-1201紫外可见光分光光度计(北京普析通用仪器设
备有限公司), FH-203 三用紫外分析仪 ,HH-4数显恒温水浴
锅(国华电器有限公司),DS-1型高速组织捣拌机(上海标本
模型厂)。
所用试剂均为国产分析纯 。
1.3 色素的提取
1.3.1 提取色素的溶剂选择:各取 2g 红花 木鲜叶 ,分别加
入 10ml H2O 、不同浓度乙醇 、不同浓度丙酮 、无水乙醚 、石油
醚等为提取溶剂 ,充分研磨后过滤 ,观察滤液颜色 ,并将滤液
在可见光范围内扫描得到吸收光谱(本文扫描及比色分析的空
白参比液皆为 H2O),结合滤液颜色 ,选择适宜的提取溶剂 。
1.3.2 色素的提取方法:将红花 木鲜叶洗净 ,沥水晾干 ,按
鲜重的 2倍加水在组织捣拌机内打浆 10min ,室温浸提 1h后
过滤 ,所得滤液即是进行各项性质研究的色素溶液。
1.4 色素的溶解性研究
取色素溶液减压浓缩得浆状暗红色色素 ,用此浆状色素
研究色素在不同溶剂中的溶解性 。
1.5 色素的纸层析分析
将色素溶液进行纸上层析 ,扩展剂为正丁醇∶冰乙酸∶水
=4∶1∶3 。层析时间约 2h 。
1.6 色素的稳定性研究
分别用色素溶液研究了 pH值 、温度 、光 、氧化剂 、还原
剂、金属离子及有关食品添加剂对红色素稳定性的影响 。可
以从吸收光谱变化 、颜色的变化 、吸光度的变化分析色素的稳
定性 。
2 结果与讨论
2.1 提取剂的选择
乙醚 、石油醚只能提取出绿色素而提取不出红色素 ,故不
能做为溶剂 ,其它不同溶剂提取的滤液颜色见表 1。除 90%
乙醇 、无水乙醇 、无水丙酮 3种提取滤液颜色明显异常(不显
红色)未扫描吸收光谱外 ,其余提取滤液的吸收光谱见图 1 。
图 1 不同溶剂提取滤液的吸收光谱
1 、10%乙醇 2 、H2O 3 、30%乙醇 4 、50%丙酮
5 、50%乙醇 6 、70%丙酮 7 、30%丙酮 8 、70%乙醇
38
第 3期(总第 70期)
2004年 6月
中 国 林 副 特 产
Fo rest By-Product and Speciality in China
No.3(GSNO.70)
Jun.2004
DOI :10.13268/j.cnki.fbsic.2004.03.031
表 1 不同提取液的颜色
溶剂 水 10%乙醇 30%乙醇 50%乙醇 70%乙醇 90%乙醇 无水乙醇 30%丙酮 50%丙酮 70%丙酮 无水丙酮
溶液颜色 红色 红色 红色 淡棕色 淡黄绿 黄绿 黄绿 红色 红色 淡黄绿 绿色
由表 1看出 ,随乙醇 、丙酮浓度的提高 ,提取液颜色由红
色而变成其它颜色 ,由图 1也可看出 ,H2O 、低浓度乙醇 、丙酮
液均只有单一吸收峰(峰值在 530 ～ 540nm范围内),而 70%
乙醇提取液除在 538nm 处有一吸收峰外 ,在 665nm 、608nm 、
465nm 、442nm处还有明显的吸收峰 。70%丙酮提取液除在
538nm处有一吸收峰外 ,在 664nm处也有一明显吸收峰 。这
种提取液颜色的变化及吸收光谱的不同是因随乙醇、丙酮浓
度增大 ,一些醇溶性、脂溶性色素被提取出来造成的 。
由此看出 ,提取红色素的提取剂用水最好 。
2.2 色素的溶解性
由表 2看出 ,红花 木红色素为水溶性色素 ,在一定浓度
的乙醇及丙酮中也表现较好的溶解性 。
表 2 红色素的溶解性
溶剂 H2O 50%乙醇 70%乙醇 无水乙醇 50%丙酮 70%丙酮 丙酮 乙醚 氯仿
溶解性 溶 溶 溶 不溶 溶 溶 不溶 不溶 不溶
2.3 红色素水溶液的可见光吸收光谱特征
在 400-800nm范围内对色素水溶液进行扫描 ,得到图 1中 2所示的吸收光谱 。红花 木红色素
水溶液只有一个吸收峰 ,其最大吸收波长λmax=539nm 。
2.4 红色素的纸层析结果
层析结果见图 2 。可以看到一个明显的红色斑点 ,Rf=0.805 ,在靠近前沿处还有极浅几乎难以觉
察的黄绿色斑点 ,这说明水溶液中除大量的红色素外 ,尚有极少量的其它色素成份 。
2.5 色素的稳定性分析
2.5.1 温度对红色素的影响:研究了直接煮沸及水浴保温两种情况对色素的影响 。分别取 25ml色
素放入小三角烧瓶内 ,在电炉上直接加热煮沸到规定时间后 ,立即水冷并定容至 50ml ,测定吸光度 ,以
未煮沸的为对照样(CK),按照文献[ 3]计算色素保存率 ,结果见表 3。 图 2 红色素的纸层析图谱
表 3 煮沸对红色素的影响(λ=539nm)
煮沸时间(min) CK(未煮) 0.5 1 2 5
吸光度 0.284 0.269 0.267 0.257 0.244
色素保存率(%) 100 94.7 94.1 90.4 85.9
由表 3看出 ,色素溶液因煮沸而使吸光度减小 ,且随煮沸
时间延长 ,吸光度呈下降趋势 。说明煮沸对色素有破坏作用 ,
但短时间的煮沸对色素影响不大 ,在需经短时煮沸的食品中
使用该色素是可行的 。
取相同浓度的色素溶液分别于 50℃、70℃、90℃水浴保
温1h后 ,测吸光度 ,见表 4 。可以看出 ,相同的保温时间 ,温
度越高 ,色素保存率越低 ,在生产 、贮藏及色素的应用过程中
应尽可能避免长时间的高温 。
表 4 温度对红色素的影响(λ=539nm)
水浴温度(℃) CK(室温) 50 70 90
吸光度 0.176 0.167 0.160 0.149
色素保存率(%) 100 94.9 90.9 84.7
2.5.2 不同 pH 对红色素的影响:各取 25ml 色素溶液于
50ml容量瓶中 ,用 0.1mol/L HCl及 0.1mol/L NaOH调 pH值
至一定范围 ,测定各样品的吸光度及吸收光谱 ,并按文献[ 4]方
法计算吸光度增幅 。结果见表 5 ,图 3。
图 3 pH 对红色素吸收光谱的影响
1.pH0.5～ 1;2.pH2～ 2.5;3.pH8～ 8.5;4.pH9～ 10;
5.pH5～ 5.5;6.pH6～ 7;7.pH3～ 4(CK ,未调 pH);
可以看出 ,红色素在酸性条件下颜色稳定 ,吸收光谱曲线
特征相似(见 1 , 2 , 7)。酸性愈强 ,吸光度增幅越大 ,表现出越
强的增色效应———红色越深。在近中性至碱性 ,溶液颜色明
显发生变化 ,已不呈红色 ,吸收光谱曲线特征也明显发生变化
(见 3 ,4 ,5 ,6),且碱性时出现混浊 ,故未测其吸光度 。
这说明该红色素不宜在近中性及碱性条件下使用 ,适于
在酸性条件下使用 。
表 5 pH 对红色素吸光度及颜色的影响(λ=539nm)
pH 值 0.5～ 1 2～ 2.5 3～ 4(CK 未调 pH) 5～ 5.5 6～ 7 8～ 8.5 9～ 10
吸光度 1.718 1.091 0.223 0.205 0.143 混浊 混浊
吸光度增幅(%) + + 0 -8.7 -35.9 — —
颜色 深红色 深红色 红色 棕色 深棕色 绿色 黄棕色
2.5.3 氯化钠 、蔗糖 、山梨酸钾 、苯甲酸钠对红色素的影响
分别取 25ml色素溶液于 50ml容量瓶中 ,各配成含 3%
NaCl 、8%蔗糖 、0.1%山梨酸钾 、0.1%苯甲酸钠色素溶液 ,测
定吸光度 ,见表 6。
39
2004年 陈乃富等:红花 木红色素的提取及其稳定性研究 第 3期
表 6 氯化钠等对红色素影响(λ=539nm)
CK 3%NaCl 8%蔗糖 0.1%山梨酸钾
0.1%
苯甲酸钠
吸光度 0.199 0.303 0.195 0.145 0.129
吸光度增幅(%) 0 +52.3 -2.0 -27.1 -35.2
颜色 红色 红色 红色 淡红色 淡红色
由表 6看出 , 3%NaCl有显著的增色效应 ,结合文中 2.5.
6可知 ,钠离子虽然有一定增色效果 ,但不是主要的 ,NaCl的
增色效果主要是因氯离子的作用 ,这与红枫红色素[ 4] 、杨梅红
色素[ 5]相似 ,有人认为氯离子有助于提高色素的稳定性 ,甚至
能做为色素的“辅色素”[ 5] 。这其中的机制还有待进一步研
究 。8%蔗糖对色素影响不大 。而0.1%的苯甲酸钠和山梨酸
钾则表现出较为明显的退色作用 ,主要是因为这两种强碱弱
酸盐的加入升高了溶液的 pH值造成的 ,因为该色素溶液对
pH较为敏感 。实验中表明 ,当把含防病剂的色素溶液调至酸
性条件 ,色素红色加深 。所以 ,防腐剂引起的退色作用可通过
调 pH值来消除 。
2.5.4 Vc 、NaHSO3 、H2O2 、EDTA-Na2 对红色素的影响
各取 25ml色素溶液于 50ml 容量瓶中 , 分别配成含
0.1%Vc 、0.01%NaHSO3 、0.01%EDTA -Na2 、0.1%H2O 2 的
色素溶液测吸光度 ,结果见表 7。可以看出这几种物质加入
色素溶液中 ,都有不同程度的退色作用 ,尤其含 0.01%NaH-
SO3 的退色显著 ,溶液颜色已变成淡黄色了 。这说明红花
木红色素对氧化剂 、还原剂均较敏感 ,使用该色素时要特别注
意这一点 。
表 7 Vc等对红色素的影响(λ=539nm)
CK
0.1%
Vc
0.01%
NaHSO 3
0.1%
H2O2
0.01%
EDTA-Na2
吸光度 0.251 0.183 0.056 0.172 0.241
色素保存率(%) 100 72.9 22.3 68.5 96.0
颜色 红色 红色 淡黄色 红色 红色
2.5.5 有机酸 、磷酸对红色素的影响:各取 25ml色素溶液于
50ml容量瓶中 ,分别配成含 0.5%柠檬酸 、0.5%草酸 、0.5%
乳酸、0.5%乙酸及 0.5%磷酸色素溶液 ,测定吸光度及吸收
光谱。结果显示 ,酸的加入并未改变吸收光谱曲线的特征 ,
最大吸收波长仍为 539nm ,但是均表现出极为显著的增色效
应 ,使色素红色加深 ,颜色更为鲜艳 ,见表 8 。因此 ,在使用该
色素时 ,要考虑酸的增色效应 。
表 8 有机酸 、磷酸对红色素的影响(λ=539nm)
有机酸 、磷酸
(含量均为 0.5%)
CK
(无酸) 草酸 柠檬酸 乙酸 乳酸 磷酸
吸光度 0.165 1.725 0.719 0.320 0.606 1.524
吸光度增幅(%) 0 +945.5+335.8 +93.9 +267.3+823.6
2.5.6 金属离子对红色素的影响:各取 25ml色素溶液至
50ml容量瓶中 ,分别配成含 Na+、K +、Ca2+浓度为 0.4mg/
ml , Fe2+ 、Fe3+、Cu2+、Zn2+ 、Al3+、Sn2+浓度为 0.04mg/ml的
色素溶液 ,然后避光保存 24h后观察颜色 ,测定吸光度及吸收
光谱 。需说明的是含 Ca2+、Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Sn2+的色素溶
液出现混浊 ,用 4000rpm 离心分离沉淀后再进行测定 ,但含
Fe2+ 、Fe3+溶液无法离心除去沉淀 ,故未测吸光度 。结果见表
9。
由表 9可知 ,Na+、K +、Ca2+、Al3+ 、Cu2+ 、Zn2+均表现一
定的增色效应 ,尤其 Cu2+、Ca2+增色效应显著 。但和对照
(CK)相比 , 对吸收光谱特征皆无影响 , 最大吸收波长为
539nm 。Fe2+、Fe3+皆使色素出现异常 ,因此该色素要避开铁
器。Sn2+的存在不仅出现沉淀 ,色素的颜色也由红色变成紫
红色 ,其吸收光谱曲线发生了改变 ,最大吸收波长向长波偏
移 ,为 545nm 。见图 4 。Sn2+引起的这种变化与红枫红色
素[ 4] Sn2+引起的变化极为相似 。
图 4 含 Sn2+色素溶液与 CK 吸收光谱的比较
1.CK(水溶液) 2.含 Sn2+样
表 9 金属离子对红色素的影响(λ=539nm)
金属离子 CK Na+ K + Ca2+ Al3+ Cu2+ Zn2+ Sn2+ Fe2+ Fe3+
吸光度 0.212 0.229 0.224 0.266 0.250 0.328 0.222 0.380 — —
吸光度增幅(%) 0 +8.0 +5.7 +25.5 +17.9 +54.7 +4.7 +79.2 — —
颜色 红色 红色 红色 红色 红色 红色 红色 紫红色 棕色 棕色
表 10 光对红色素的影响(λ=539nm)
光 CK 室内自然光 日光灯光 紫外光
吸光度 0.149 0.149 0.147 0.134
色素保存率(%) 100 100 98.7 89.9
2.5.7 光对红色素的影响
各取稀释 1倍的色素溶液分别装入 50ml容量瓶中放在
室内自然光照 ,日光灯照射(约离日光灯 25cm 处),紫外光照
射(254nm),均为 2h ,然后测定吸光度 ,结果见表 10。可以看
出 ,短时间的室内自然光及日光灯照射 ,对色素没有影响或影
响较小 ,但短时紫外光照射则有较大的影响 。
3 小结
3.1 红花 木红色素是一种水溶性色素 ,在一定浓度乙醇 、
丙酮中也有溶解性 ,水溶液的 λmax =539nm ,红色素易于提
取 ,水为最好提取剂 。纸层析结果表明水溶液中主要为红色
素 ,极少量的其它色素 。 (下转第 58页)
40
2004年 中 国 林 副 特 产 第 3期
英国第 1大进口商 ,贸易量占世界市场份额的 12%)经理
史蒂文先生的采访 ,目前 ,欧盟消费者对中国蜂蜜的消费
信心不是很高 ,这个市场重新进入的前提是消费者信心的
恢复 ,它需要向欧盟消费者证明中国蜂蜜是安全的 ,质量
是有保障的。目前 ,国际上普遍采用 HACCP技术来进行
食品质量与安全控制。HACCP即“危害分析关键控制点
技术” ,对原料采购 、生产工艺 、人员卫生及操作 、厂房环
境 、设施设备的卫生条件 、半成品和成品的品质管理 ,以及
储存运输等环节做出规范化要求。通过实施 HACCP 体
系实现从原料采购到出口的全程监控。此外 ,必须对蜂农
进行培训 ,增强其质量与安全意识 ,从源头上把好质量关。
3.3 实行规模经营 ,加强行业管理
我国养蜂业目前还是手工作坊式 ,生产管理十分粗
放 ,有的蜂产品从采集 、运输 、制作到包装 ,缺乏标准控制 ,
生产技术由师徒传承 ,生产设备也由蜂农自发选择 。有的
蜂农信息不灵 ,逐花期而居 ,分散生产 ,流动性强 ,得不到
应有的技术指导。同时 ,从事蜂产品加工 、经营的企业为
数不少 ,但普遍规模较小 ,产值上亿元的可谓凤毛麟角 ,上
千万元的已经算是大企业 ,中国蜂业大发展 ,必须注重培
育大蜂业集团 ,这种集团能吸引资金 ,加强国内 、国际间合
作 ,加强宣传与市场开发力度 ,创出品牌 。可以采用兼并 、
联合 、股份 、股份合作等方式 ,组建跨部门 、跨地区 、跨行
业 、跨所有制的企业集团 ,优势互补 ,形成合力 ,提高行业 、
企业规模经营能力和规模经济效益 。此外 ,我国蜂蜜市场
管理混乱 ,不能实行优质优价 ,一些企业自杀性降价给我
国蜂产品生产和贸易带来了巨大损失。因此 ,改进生产方
式 ,规范市场 ,提高经营规模是恢复出口市场的必要举措。
3.4 建立整合的供应链 ,提高产品的可追溯性
欧盟市场非常注重产品的可追溯性———即当产品出
现质量问题或者客户提出质量投诉时 ,能够根据标识和记
录追溯到问题发生的环节 ,可以十分迅速地查到承担责任
的机构和人 。要真正建立蜂蜜质量的全程监控 ,必须建立
生产-加工-批发出口的整合的供应链 ,具体说 ,就是要
建立蜜蜂-蜂巢-容器-生产车间-混合-装桶-出口
商-集装箱-进口商这样环节和责任清晰的供应链条。
这不仅是一个产品流动的链条 ,更是一个信息流动的链
条 ,通过这一链条可以有针对性地对蜂农进行技术培训和
传递市场信息 。我想我国蜂蜜整合供应链的建立 ,需要大
的蜂业集团做出更多的努力。目前 ,有一些出口公司已经
有所行动 ,象安徽天新和荆门顺昌蜂业公司已经对一些蜂
农进行登记备案和培训指导。
3.5 提高产品竞争力
在欧盟市场上我国蜂蜜主要被阿根廷蜂蜜所取代 ,阿
根廷蜂蜜具有较好的口味 、纯度和安全性评价 ,而我国蜂
蜜的优势是低价和同质性(便于进口公司做样本分析),质
量评价不是很好 ,尤其是产品纯度和安全性。氯霉素事件
给我们敲了警钟 ,低价不一定是致胜的法宝 ,在以消费者
为中心的今天 ,产品质量和安全是竞争力的核心。
此外 ,加大科技投入 ,选育抗病力强的蜂种 ,尽快开发
高效无污染的蜂药 ,推广使用中草药及其它生物方法防治
蜂病是提高蜂蜜质量 ,恢复出口市场的一项基础性措施。
参 考 文 献
1 颜志立 , 罗岳雄.我国蜂蜜对欧盟出口形势依然严峻.中
国养蜂 , 2003 , 54(2).
2 European Communities.COUNCIL DIRECTIVE 2001/
110/ EC o f 20 December 2001 rela ting to honey.Official Journal
of the European Communities , 2002 , 12(1).
3 Alberta Agriculture , Food and Rural Development.Repo rt
on Competitio n for World Honey Markets:An Alber ta Perspec-
tive.COMPETITIVE INTELLIGENCE UNIT Repor t two ,
2001.
作者简介:姜桂娟(1969-),女 ,黑龙江农业经济职业
学院教师 ,在读英国皇家农业大学农业与食品工程专业
MBA ,编写教材 2本 ,省级刊物发表论文 5篇。
(上接第 40页)
3.1 红花 木红色素是一种水溶性色素 ,在一定浓度乙醇 、
丙酮中也有溶解性 ,水溶液的λmax=539nm ,红色素易于提
取 ,水为最好提取剂 。纸层析结果表明水溶液中主要为红色
素 ,极少量的其它色素 。
3.2 红花 木红色素在酸性条件下 ,红色稳定 ,色泽鲜艳 ,
酸性越强 ,红色越深 ,在近中性至碱性时 ,色素极不稳定 ,颜
色发生了变化 ,不适于碱性条件下使用 ,而适于酸性条件下
使用。色素有一定的耐热性 ,短时光照对其影响不大 ,但紫
外光照射有一定影响 。
3.3 在食品加工中常用的辅料及添加剂中 ,一定浓度的食
盐有显著的增色效果 ,蔗糖影响不大 。山梨酸钾 、苯甲酸钠
有显著的褪色作用 ,但可通过调 pH至酸性来消除 。该色素
对氧化剂 、还原剂均较敏感 ,易引起色素损失 。EDTA-Na2
对色素影响较小 。
3.4 除 Fe3+、Fe2+、Sn2+引起颜色异常外 ,Na+ 、K+、Ca2+ 、
Al3+、Cu2+、Zn2+等对色素均有一定增色作用 ,其中 Cu2+ 、
Ca2+增色效果显著。
3.5 根据研究结果 ,结合有关文献[ 1 , 6]初步分析红花 木红
色素为花青苷类色素 ,其基本骨架为 2-苯基苯骈吡喃 。有
关该色素的进一步纯化 、色素的结构及色素的工业化生产技
术等尚需进一步研究 。红花 木是天然红色素的很好来源 ,
这一资林产源值得进一步合理开发利用 。
参 考 文 献
1 张国珍主编.食品生物化学.农业出版社 , 1992.112 ～
128.
2 徐晓白 ,吴诗华 ,赵庆泉等.中国盆景制作技艺.安徽科
学技术出版社 ,1995.142 ～ 144
3 谢珍珍.红曲色素稳定性研究.食品科学 , 1994(7):15 ～
17.
4 陈乃富.红枫红色素的提取及其稳定性研究.天然产物研
究与开发 ,2002 , 14(2):49 ～ 54.
5 高居易 ,檀东飞 ,陈伟生.杨梅水溶性红色色素的提取和
性质研究.天然产物研究与开发 ,2001 ,13(2):59 ～ 62.
6 O·R·菲尼马.食品化学.第二版.王璋等译.轻工业出版
社 ,1991.464 ～ 468.
58
2004年 中 国 林 副 特 产 第 3期