全 文 ：植物资源与环境学报　2001 , 10(4):5-10 　　　　　　　
Journal of Plant Resources and Environment 　　　　　
　　　
木莓果实红色素的理化性质及其稳定性
陈炳华 ,林文群 ,刘剑秋
(福建师范大学生物工程学院 , 福建 福州 350007)
摘要:对木莓(Rubus swinhoei Hance)果实中提取的红色素理化性质进行了探讨 , 并就光 、温度 、pH 值 、氧化还原介
质 、7种金属离子 、葡萄糖 、蔗糖和苯甲酸钠等对其稳定性的影响进行了研究。结果表明 ,木莓鲜果中总花色苷含量
高 ,属水溶性花色苷类。该色素对热的耐受性较好 , 但耐氧化还原性和耐 Vc较差;7 种金属离子中 Na+、Mg2+、Al3+
和较高浓度Mn2+(≥5.0 mmol/ L)对该色素的稳定性较好 , 并有不同程度的护色效果 , Zn2+对其稳定性较好 ,而 Fe3+
和 Cu2+对其稳定性有明显的影响或破坏作用;葡萄糖 、蔗糖和苯甲酸钠无不良影响。
关键词:木莓;果实;红色素;理化性质;稳定性
中图分类号:Q946;S636.4　　文献标识码:A　　文章编号:1004-0978(2001)04-0005-06
The chemical and physical properties of red pigment and its stability from Rubus swinhoei Hance　
CHEN Bing-hua , LIN Wen-qun and LIU Jian-qiu (Bioengineering of College , Fujian Teachers University ,
Fuzhou 350007 , China), J .Plant Resour.&Environ.2001 , 10(4):5-10
Abstract:The red pigment was extracted from the fruit of Rubus swinhoei Hance , and its physical and
chemical properties were identified.The effects of light , temperature , pH value , oxide-reducing medium , 7
kinds of metallic ions , glucose , sucrose and C6H5COONa on its stability were determined.The results showed
that the pigment belongs to water-soluble anthocyanins with high content.It has good resistance to heat but a
little to oxide reductant and Vc.Na+ , Mg2+ , Al3+ and Mn2+ (≥5.0 mmol/L)have better effects on the
stability of the red pigment , and showed a certain colour maintenance , Zn2+ has a good effect on its stability ,
while Fe
3+
and Cu
2+
show the decreasing appearance significantly.Glucose , sucrose and C6H5COONa have
not harm.
Key words:Rubus swinhoei Hance;fruit;red pigment;physical and chemical properties;stability
　　近些年来 ,由于天然食用色素具有安全性高 、市
场潜力大等特点 ,引起人们广泛关注 ,研究工作多 ,
发展也较快[ 1 ,2] 。野生悬钩子属(Rubus L.)植物大
多数具有可食性 ,营养丰富 ,而且果色鲜艳 ,多为红
色 、橙黄色或紫黑色等 , 是天然植物色素资源之
一[ 3] 。李维林等[ 4] 的研究表明 ,悬钩子果实色素主
要是矢车菊色素 、天竺葵色素 、飞燕草色素及其糖苷
等花色素类物质 ,其中紫红-紫黑色果实中以矢车菊
色素及糖苷为主 ,兼含少量飞燕草色素及糖苷 。木
莓(Rubus swinhoei Hance)是悬钩子属中紫黑色果类 ,
为多年生蔓生性灌木 , 分布于我国广东 、广西 、湖
南 、云南 、江西和福建等十几个省区 , 生于海拔400
～ 1 000 m左右的山坡灌丛和林缘 ,尤以闽西北山区
资源蕴藏量大[ 5] 。木莓果实成熟期 6 ～ 8月 ,外观近
圆球形 ,呈紫黑色 ,重 1 g 左右 ,柔软多汁 ,富含红色
素 ,总花色苷含量达 2.239 8 mg/g ,为该属色素含量
较高的种类之一[ 3] ,野生状态下结果多 ,可作为提取
天然食用红色素的优良原料。目前 ,国内尚未见有
关木莓果实红色素方面的研究报道 ,本文探讨了木
莓果实红色素的理化性质及其稳定性 ,旨在为该色
素的开发利用提供科学依据 。
1　材料与方法
1.1　实验材料
木莓成熟果实采自福建省武夷山自然保护区境
内 ,原植物凭证标本存放于福建师范大学生物工程
学院植物标本室(FNU)。果实采回后 ,立即洗净 ,沥
干水分 ,置-25℃冰箱中保存 ,备用 。
1.2　实验方法
1.2.1　木莓果实红色素浸膏的制备　将果实捣碎 ,
收稿日期:2001-07-24
作者简介:陈炳华(1970-), 男 ,福建长汀人 ,硕士 , 讲师 , 主要从事
福建资源植物化学的科研及植物学教学工作。
用酸性乙醇浸提 3次 ,抽滤得色素提取液。滤液减
压浓缩得色素浸膏粗品 ,再用 75%乙醇去果胶 ,减
压旋转浓缩得紫红色的色素浸膏 ,备用 。
1.2.2　木莓果实红色素的溶解性　取少量色素浸
膏分别用水 、丙酮 、正丁醇 、20%乙醇 、10%乙酸 、
95%乙醇 、乙醚 、乙酸乙酯 、环己烷 、石油醚 、V(1.5
mol/L HCl)∶V(95%乙醇)=15∶85液进行常温溶解
实验 。
1.2.3　木莓果实红色素的光谱特性　用 0.1%
HCl-甲醇 、pH 3.0磷酸盐缓冲液和 pH 3.0 HCl-乙醇
分别配制一定浓度的色素液 ,于岛津 UV-2201 型紫
外可见光分光光度计上扫描 ,波长范围为 200 ～ 600
nm ,记录各溶液的吸收光谱图及吸收峰。
1.2.4　pH 值对木莓果实红色素稳定性的影响　用
KCl-HCl 、柠檬酸-磷酸氢二钠和硼砂-NaOH 缓冲
液[ 6]配制成含色素量 0.1%、pH 1 ～ 12的系列溶液 ,
于室温下观察不同 pH 值溶液中色素液颜色的变化
及吸光度值(510 nm)的变化。
1.2.5　木莓果实红色素的光稳定性　取 pH 3.0色
素液 ,装入无色透明的具塞比色瓶中 ,分别置于室内
自然光 、日光灯(3 500 lx)和黑暗中放置30 d ,每 2天
分别测一次吸光度值(510 nm)变化。
1.2.6　木莓果实红色素的热稳定性　取 pH 3.0色
素液 ,分别置于 40℃、60℃、80℃及 100℃的恒温水
浴中 ,每隔 30 min取样 ,待冷却后测其吸光度值(510
nm),并观察溶液颜色变化。
1.2.7　木莓果实红色素的耐氧化还原性　以 H2O2
和Na2SO3分别作为氧化剂和还原剂 ,配制不同浓度
的H2O2和 Na2SO3的等量色素液 ,室温下避光密闭放
置30 min ,每隔 15 min分别于 510 nm 测定吸光度并
目测颜色变化。
1.2.8　金属离子对木莓果实红色素稳定性的影响
　用 NaCl 、MgSO4、FeCl3、MnSO4 、AlCl3 、CuSO4和醋酸
锌分别配制含 Na+、Mg2+、Fe3+、Mn2+ 、Al3+、Cu2+和
Zn2+的木莓果实红色素溶液(pH 3.0),其中 Na+和
Mg
2+浓度梯度各为 25 、50 、100和 200 mmol/L ,Fe3+ 、
Mn2+ 、Al3+ 、Cu2+和 Zn2+浓度梯度为 2.5 、5.0 、10.0
和20.0 mmol/L ,以不含上述金属离子的等体积色素
液作对照(CK)。将上述各溶液于室温下放置 30 d ,
每3天于 510 nm处测定一次各自的吸光度 。
1.2.9　葡萄糖 、Vc和苯甲酸钠对木莓果实红色素
稳定性的影响　分别配制不同浓度葡萄糖 、Vc和苯
甲酸钠的等量色素供试液(pH 3.0),于室温下密闭
避光处保存 ,每隔一定时间 ,于 510 nm 处测定各自
的吸光度。
2　结果与讨论
2.1　木莓果实红色素的溶解性
常温下木莓果实红色素不溶于乙醚 、乙酸乙酯 、
丙酮 、环己烷 、正丁醇和石油醚等溶剂 ,能溶于水 、乙
醇 、HCl-乙醇和乙酸等极性溶剂 ,表明该色素属水溶
性红色素。
2.2　木莓果实红色素的光谱特性
木莓果实红色素的光谱特性见图 1。可以看
出 ,木莓果实红色素在磷酸缓冲液中有3个吸收峰 ,
分别位于241.5 、274.5 和 510.5 nm 处;HCl-乙醇液
也有3个吸收峰 ,分别位于 220.5 、278.5和 536 nm
处 。可见 ,木莓果实红色素在紫外区有两个强烈的
吸收峰 ,即在 242 nm以下和 278 nm左右;在可见光
区 510 ～ 540 nm 范围内有 1个大的吸收峰 ,木莓果
实红色素的 HCl-MeOH液最大吸收峰在 527 nm 处 ,
与木莓果实红色素的HCl-EtOH溶液相比 ,向紫外光
区位移约 10 nm。与相关文献和图谱比较表明[ 7] ,
木莓果实红色素所表现出来的吸收峰都是花色苷类
色素的特征吸收谱 ,从而证明该色素属于花色素苷
类 。
2.3　pH值对木莓果实红色素稳定性的影响
在 pH 1.0 ～ 6.0之间 ,木莓果实红色素溶液最
大吸收波长没有变化 ,但其吸光度则随 pH 值的升
高急剧降低。如 pH 1.0时 ,吸光度为 1.401 ,当 pH
值升至 6.0时 ,则降为 0.365;当 pH 值>6.0时 ,该
色素在可见光区的特征吸收峰消失。该色素颜色受
pH 值的影响变化较大 , pH 在 1.0 ～ 4.0时呈深红色
至红色 , pH 在 4.1 ～ 12.0之间 ,其颜色从浅红※浅
紫色※污蓝色 ,24 h 后 pH≥10.0的溶液变成黄色。
这些性质与花色苷类色素对酸碱的呈色反应变化规
律很相似[ 7] ,其原因是由于在不同 pH 溶液中 ,木莓
果实红色素化学结构发生变化所致。
2.4　光对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
光对木莓果实红色素稳定性的影响见图 2。可
以看出 ,在 3种光照条件下放置 30 d ,色素液吸光度
均呈下降趋势 ,但随放置时间的延长 ,在室内自然光
和暗处条件下的溶液 ,吸光度降幅减缓 。从色素液
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的颜色变化和保存率看 ,在日光灯照射下 ,溶液颜色
8 d后变浅 , 30 d后呈茶色 ,保存率 46.92%;室内自
然光下 , 13 5 d后 , 溶液色泽才呈茶色 ,保存率
51.92%,表明该色素的光稳定性较好。
2.5　温度对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
木莓果实红色素溶液(pH 3.0)分别于 40℃和
60℃条件下处理 270 min ,前者吸光度有所增加 ,但
变幅很小 , 后者则略有降低(图 3);而于 80℃和
100℃保温处理的色素液 ,其吸光度值呈明显的下降
趋势 ,尤其是 100℃处理对色素影响更大(图 3),在
100℃保温 270 min后 ,色素保存率为55.33%。可见
在60℃以内 ,该色素耐热性较强;随着温度升高 ,该
色素耐热性逐渐降低 ,色泽由原来的红色逐渐变浅 。
因此 ,加工时宜在低于 60℃的条件下进行 。
2.6　木莓果实红色素溶液的耐氧化还原性
过氧化氢和亚硫酸钠对木莓果实红色素稳定性
的影响见表 1 和表 2。可以看出 ,随着色素溶液中
H2O2或Na2SO3浓度的升高 ,吸光度值在 15 min内迅
速下降 ,颜色由红色变为淡红色或褪去 。不同之处
在于 , 15 min后 ,含 H2O2的色素液吸光度值仍有所
降低 ,而含 Na2SO3的色素液则略有上升 ,表明还原
剂Na2SO3的反应时间较快 , 该色素耐氧化还原性
差 。这与同属黑莓[ 8] 汁抗氧化还原性相似。因此 ,
使用时应尽量避免与氧化剂或还原剂接触 。
2.7　7种不同金属离子对红色素稳定性的影响
7种金属离子对木莓果实红色素稳定性的影响
见图 4 ～ 10。可以看出 ,在试验天数为 0时 ,不同浓
度的 7种金属离子色素液吸光度均比对照高 ,而且
在放置 30 d后 ,溶液的吸光度均比对照高。可见 , 7
种金属离子对木莓果实红色素的稳定性均有不同程
度的影响 ,但在色素液吸光度及其颜色变化上 ,其影
响效应又有所不同 。
图 1　木莓果实红色素的紫外可见吸收光谱
Fig.1　UV-Absorption spectra of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 2　光对木莓果实红色素稳定性的影响
Fig.2　Effects of light on the stability of red pigment
from Rubus swinhoei fruit
图 3　温度对木莓果实红色素稳定性的影响
Fig.3　Effects of temperature on the stability of red pigment
from Rubus swinhoei fruit
7第 4 期　　　　　　　　　　　　陈炳华等:木莓果实红色素的理化性质及其稳定性
表 1　过氧化氢对木莓果实红色素稳定性的影响1)
Table 1　Effects of H2O2 on the stability of red pigment from Rubus swinhoei fruit1)
时间
Time
(min)
不同过氧化氢浓度(%)下的吸光度　Absorbance in the pigment solutionwith diff erent H2O2 concent ration(%)
0.00 0.10 0.15 0.30 0.60 0.90 1.20
15 　0.730(100) 　0.469(64.25) 　0.394(53.97) 　0.271(37.12) 　0.165(22.60) 　0.143(19.59) 　0.130(17.81)
30 0.725(99.32) 0.382(52.69) 0.253(34.90) 0.194(26.76) 0.140(19.31) 0.120(16.55) 0.113(15.59)
　1)括号中的数值表示色素保存率 The value in brackets i s retention rate of red pigment(%)。
表 2　亚硫酸钠对木莓果实红色素稳定性的影响1)
Table 2　Effects of Na2SO3 on the stability of red pigment from Rubus swinhoei fruit1)
时间
Time
(min)
不同亚硫酸钠浓度(mmol/ L)下的吸光度 Absorbance in the pigment solution wi th different Na2SO3 concentration(mmol/ L)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8
15 0.710(100.0) 0.515(72.54) 0.404(56.90) 0.351(49.44) 0.310(43.66) 0.279(39.30) 0.258(36.34) 0.227(31.97)
30 0.712(100.3) 0.530(74.43) 0.402(56.46) 0.360(50.56) 0.315(44.24) 0.285(40.03) 0.265(37.22) 0.230(32.30)
　1)括号中的数值表示色素保存率 The value in brackets i s retention rate of red pigment(%)。
　　含不同浓度Na+ 、Mg2+和 Al3+的色素液 ,随放置
天数的延长 ,其吸光度下降趋势与对照相似 ,30 d后
明显比对照高(见图 10 、图 7 、图 8);同时 ,从颜色变
化上看 ,含上述 3种离子的色素液均呈橙红色 ,较对
照深 ,表明 Na+、Mg2+和 Al3+对该色素的稳定性较
好 ,且均有不同程度的增(护)色效果。
Zn2+对色素的影响与 Na+ 、Mg2+和Al3+相近 ,不
同之处在于Zn2+浓度愈高 ,其吸光度下降趋势愈明
显 ,30 d后 ,比对照略高(见图 6),表明 Zn2+对色素
的稳定性好;含Mn2+的色素液 ,3 d 内吸光度降幅较
大 ,而后 ,除了 2.5 mmol/L 这一浓度外 ,其余 3个浓
度的色素液吸光度均比对照高(见图 4),颜色呈橙红
色 ,表明Mn2+的浓度≥5.0 mmol/L 时对该红色素的
稳定性较好 ,且对色素液有护色效果。
含Cu2+的色素液 ,随 Cu2+浓度的递增吸光度增
幅加大 ,浓度为 20 mmol/L时 ,吸光度达 1.0 ,在放置
期间 ,Cu2+浓度≥10 mmol/L 的色素液中不断有少量
沉淀产生 ,且离子浓度越高 ,吸光度降幅越大(见图
9);同时 ,溶液颜色随 Cu2+浓度的递增变化明显 ,由
橙红色 ※暗红色 ※浅红褐色 , 30 d 后 ,变为浅暗红
色 ,表明Cu2+对该色素有不良影响或破坏作用。
含Fe3+的色素液 ,除了 10 mmol/L 这一浓度因
有少量沉淀生成 ,吸光度有所下降外 ,其余的吸光度
变化趋势和 Cu2+相近(见图 5);此外 ,颜色变化与
Cu
2+不同 ,由橙红色※桔黄色※浓茶色 , 30 d 后 ,转
变为橙黄色 ,完全失去原有的色泽 ,表明 Fe3+对该色
素有明显的不良影响或破坏作用 ,尤其是较高浓度
(≥10 mmol/L)时。
图 4　Mn2+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.4　Effects of different concentration Mn2+ on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 5　Fe3+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.5　Effects of different concentration Fe2+ on the stabil ity
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　植 物 资 源 与 环 境 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 10 卷
2.8　葡萄糖和蔗糖对木莓果实红色素稳定性影响
葡萄糖对木莓果实红色素稳定性的影响见表 3。
由表 3可见 ,含 1%～ 4%葡萄糖的木莓果实红色素
溶液 ,在 30 d内 ,其保存率与对照相比无显著性差异
(P <0.05);含 8.0%葡萄糖的色素液 ,其保存率高
于对照 ,同时目测色素液的颜色也基本未变 ,表明葡
萄糖对木莓果实红色素的稳定性没有影响 ,且当浓
度≥8%时有一定的护色作用 。同法添加蔗糖 ,其结
果与葡萄糖相近 ,因此该色素在食品中大量使用时 ,
葡萄糖和蔗糖对其颜色基本没有影响。
2.9　维生素对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
pH 3.0的木莓果实红色素液添加不同浓度 Vc
后 ,其吸光度均低于对照(图 11),当 Vc 浓度在 0.5
～ 2.0mg/mL范围内 ,色素液保存率的差异不显著
图 6　Zn2+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.6　Effects of different concentration Zn2+ on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 7　Mg2+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.7　Effects of different concentration Mg2+ on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 8　Al3+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.8　Effects of different concentration Al3+ on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 9　Cu2+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.9　Effects of different concentration Cu2+ on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 10　Na+离子对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.10　Effects of different concentration Na+ on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
图 11　Vc对木莓果实红色素溶液稳定性的影响
Fig.11　Effects of different concentration Vc on the stability
of red pigment from Rubus swinhoei fruit
9第 4 期　　　　　　　　　　　　陈炳华等:木莓果实红色素的理化性质及其稳定性
(P <0.05),当Vc浓度≥2.5 mg/mL 时 ,色素液的吸
光度随放置天数的延长 ,下降明显 ,10 d后保存率仅
为25.73%,表明 Vc 对木莓果实红色素稳定性有较
大影响。
2.10　苯甲酸钠对木莓果实红色素稳定性的影响
不同浓度的苯甲酸钠对木莓果实红色素稳定性
的影响见表 4。由表 4可见 ,3种浓度的木莓果实红
色素苯甲酸钠溶液 ,在 20 d内 ,其吸光度与对照的差
异不显著(P <0.05),20 d后 ,随着溶液中苯甲酸钠
浓度的增加 ,其吸光度均高于对照 ,但 3种浓度间的
差异并不明显 ,目测色素液颜色的变化不明显。表
明苯甲酸钠对木莓果实红色素的稳定性无影响。
表 3　葡萄糖对木莓果实红色素稳定性的影响1)
Table 3　Effects of glucose on the stability of red pigment from Rubus swinhoei fruit 1)
时间
Time
(d)
不同葡萄糖浓度(%)下的吸光度 Absorbance in different glucose concentration(%)
0 1.0 2.0 4.0 8.0
0 0.650(100.0) 0.671(100.0) 0.653(100.0) 0.678(100.0) 0.682(100.0)
5 0.625(96.15) 0.628(93.59) 0.623(95.41) 0.628(92.63) 0.667(97.80)
10 0.594(91.38) 0.601(89.57) 0.599(91.73) 0.632(93.32) 0.655(96.04)
15 0.587(90.31) 0.593(88.38) 0.573(87.85) 0.621(91.59) 0.639(93.70)
20 0.566(87.08) 0.575(85.69) 0.551(84.38) 0.596(87.91) 0.621(91.06)
25 0.524(80.62) 0.546(81.37) 0.535(81.93) 0.553(81.56) 0.587(86.07)
30 0.505(77.69) 0.531(79.14) 0.521(79.79) 0.542(79.94) 0.572(83.87)
　1)括号中的数值表示色素保存率 The value in brackets i s retention rate of red pigment(%)。
表 4　苯甲酸钠对木莓果实红色素稳定性的影响1)
Table 4　Effects of C6H5COONa on the stability of red pigment from
Rubus swinhoei fruit1)
时间
Time
(d)
不同苯甲酸钠浓度(%)下的吸光度
Absorbance in different C6H5COONa concentration(%)
0 0.010 0.015 0.020
0 0.741(100.0) 0.741(100.0) 0.748(100.0) 0.741(100.0)
10 0.670(90.42) 0.632(85.29) 0.642(85.83) 0.630(85.02)
20 0.617(83.27) 0.615(82.99) 0.628(83.96) 0.612(82.59)
30 0.588(79.35) 0.599(80.84) 0.625(83.56) 0.612(82.59)
40 0.550(74.22) 0.585(78.95) 0.609(81.42) 0.600(80.97)
　1)括号中的数值表示色素保存率 The value in brackets is retention
rate of red pigment(%)。
3　结　论
木莓果实红色素属水溶性色素 ,主要成分为花
色素苷类化合物。该色素对温度的稳定性较好;在
不同 pH 下 ,该色素呈现出不同颜色 ,当 pH<4时 ,呈
现鲜艳的红色 ,性质稳定 ,可用于酸性食品着色。
7种金属离子中 , Fe3+和 Cu2+对木莓果实红色
素稳定性有明显不良影响 , Zn2+对其稳定性好 ,而
Na+ 、Mg2+ 、Al3+和较高浓度的Mn2+(≥5.0 mmol/L)
对该色素稳定性好 ,并有不同程度的增(护)色效果 。
葡萄糖 、蔗糖和苯甲酸钠等常用的食品添加剂 ,
对木莓果实红色素的稳定性均无影响 ,并有一定的
护色效果 。
由于木莓果实红色素的耐氧化还原性能差 ,不
适用于发酵食品[ 2] ,贮存时应密封 ,尽量避免与空气
中的氧或还原剂接触;光对色素水溶液的稳定性也
有影响 ,应避免直射光照 。此外Vc对其稳定性有影
响。因此 ,开发利用过程中 ,要严加控制 ,扬长避短 ,
以提高该色素应有的风味 、色泽和品质 ,才能充分发
挥其应用价值。
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(责任编辑:惠　红)
10　　　　　　　　　　　　　　　　　　　植 物 资 源 与 环 境 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 10 卷