全 文 ：三叶海棠色素提取工艺及其性质研究
段林东①　　赵良忠②
(①邵阳高等专科学校轻化系　邵阳　422004;②邵阳市食品与饲料研究所　邵阳　422004)
摘要　　研究了三叶海棠色素的提取工艺及其化学性质 , 提出了 NaOH -热水浸提法 , 测得其在酒精及
NaOH溶液中的最大吸收波峰为 382nm , 查明该色素具有较强的耐酸性 、耐碱性 、耐还原性 、耐热性 、抗氧化性 ,
发现其在酸性条件下耐光性能极佳。
关键词　　三叶海棠色素 , 提取工艺 ,性质
三叶海棠(Malus sieboldii Rehd.),俗称山茶果 ,山里红 ,广布于我国海拔 150m ～ 2000m 的山坡
杂木林中 ,我国民间自古以来就有取其果 、叶做茶饮用的习惯。据赵良忠等人的研究:三叶海棠叶
中含有多种黄酮 、黄酮甙及茶碱等物质。临床试验表明:三叶海棠具有降血压 、抗菌 、强心等作用 。
为了开发这一宝贵的野生资源赵良忠等人 1998年用其开发出饮料 、茶叶 。本研究提出了三叶海棠
固体抽提物的提取工艺及性质 ,发现该抽提物不但具有三叶海棠的风味和营养 ,而且是一种良好的
天然色素 。
1　材料和方法
1.1 材料
1.1.1 材料　三叶海棠红茶 ,用1997年 4月采于湖南邵阳的三叶海棠鲜叶制得 。化学试剂采用分
析纯试剂 。
1.1.2设备　751-G分光光度计 ,WGL 比色计 ,真空浓缩设备 ,喷雾干燥器 。
1.2 方法
1.2.1溶剂选择　取红茶粉 0.5g 于比色管中 ,分别加入水 、乙醇 、丙酮 、石油醚 、三氯甲烷 10 ml ,浸
提24小时 。
1.2.2光谱特性测定　取三叶海棠水浸提液和乙醇浸提液 ,用 751-G型分光光度计扫描 ,确定其
光谱特性 。
1.2.3 碱种类及浓度确定　用碳酸钠 ,碳酸氢钠 ,氢氧化钠 ,配制成 0.05 ,0.1 ,0.2mol 的溶液 ,采用
L9(34)正交表进行试验。原料重 0.25g ,溶液量为 25ml ,浸提 4h后取上清液 ,测吸光度(362nm)。
1.2.4抽提条件确定　取原料 3g ,选择氢氧化钠溶液浓度(0.05 ,0.10 ,0.20mol),氢氧化钠溶液用量
(50 , 100 ,150ml),NaOH 溶液温度(70 、80 、90℃),浸提时间(10 、20 、30min)为试验因子 ,采用 L9(34)正
交表进行试验 ,取上清液在 362nm处测吸光度。
1.2.5耐酸性试验　取 5ml色素液加入柠檬酸和水定容至10 ml , 配成 0.3 ,0.2 ,0.05 ,0.02 ,0.01 ,0.
0025mol 的柠檬酸溶液 ,放置 24h ,测吸光度。
1.2.6耐碱性试验　取 5ml色素溶液 ,加入 1.0mol的NaOH 和水 ,定容至25ml ,配制成 0.25 , 0.1 ,0.
05 ,0.02 ,0.01 ,0.0025mol , 的NaOH -色素液 ,静置 24h ,测定吸光度。
1.2.7耐热性试验　取 5.0ml色素液分别用柠檬酸 、水 、碱溶调 pH 值 ,定容至 25ml ,在 100℃下处理
10 、30 、50 、70 、90min ,测定吸光度。
1.2.8 抗氧化性试验　配制 2%和 5%的H2O2溶液各 20ml 分别加入 5.0ml色素液 , 25℃作用 1 、5 、
12h ,测定吸光度。
1.2.9抗还原性试验　取 5ml色素液 ,加入Na2SO3定容到 25ml配成0.1%、0.20%、0.4%、0.6%、0.
27三叶海棠色素提取工艺及其性质研究
8%的Na2SO3 色素液作用 24h ,测定吸光度。
1.2.9耐光性试验　配制 pH 2.0 ,4.0 , 7.0 ,9.0的色素液 ,用强日光照 0 、1 、5 、10 、15h ,测吸光度 。
1.2.10 pH 值对色素色泽的影响　配制 pH值 2 .0 、3 .0 、3 .5 、4 .5 、5 .0 、7 .0 、8 .5 、9 .3 、9 .7的色素
液 ,用WGL 比色计测定色泽 。
2 结果与讨论
2.1 结果
图 1　三叶海棠色素光谱特性图
2.1.1 溶解特性　试验发现三叶海棠色素易溶于水
和乙醇等极性溶剂 ,不溶于乙醚等非极性溶剂 。
2.1.2 光谱特性　色素在水溶液和 95%的乙醇中的
光谱特性见图 1 ,三叶海棠色素在水溶液和 95%的
乙醇中的最高吸收峰均为 382nm 。
2.1.3碱种类和浓度选择　正交试验表明:碳酸钠 ,
碳酸氢钠 ,氢氧化钠的溶液均可用于三叶海棠色素
的抽提 ,但氢氧化钠溶液的抽提率最高 ,吸光度最大
为0.692 ,其它二种的最大吸光度则分别为 0.536 ,
0.463。NaOH 溶液的浓度在 0.05mol , 0.10mol , 0.
20mol时 ,吸光度别为 0.473 , 0.692 ,0.587 ,显然 0.10mol是较合适的浓度。
2.1.4抽提条件　通过对正交试验结果的分析发现:氢氧化钠溶液浓度 、用量 、抽提温度 、抽提时间
的最佳组合是:浓度 0.10mol ,用量3∶100(W V),温度 80℃,抽提时间20min ,其中最重要的因素是抽
提温度。进一步的试验发现 ,抽提次数以2 ～ 3次为宜 。正交试验结果见表 1。
表 1　提取条件正交试验结果　(λ=382nm)
　　　碱浓度　碱用量　时间　温度　吸光度　　　　　碱浓度　碱用量　时间　温度　吸光度
(mol) (ml) (min)(℃) (A) (mol) (ml) (min)(℃) (A)
1 0.05 50 10 70 0.410 Ⅰ i 1.882 1.884 1.678 1.426
2 0.05 100 20 80 0.963 Ⅱ i 1.987 1.984 2.081 2.581
3 0.05 150 30 90 0.509 Ⅲ i 1.711 1.772 1.881 1.632
4 0.10 50 20 90 0.648 Ⅰ i 0.630 0.471 0.560 0.473
5 0.10 100 30 70 0.546 Ⅱ i 0.660 0.660 0.690 0.860
6 0.10 150 10 80 0.793 Ⅲ i 0.590 0.590 0.630 0.544
7 0.20 50 30 80 0.826 R I 0.070 0.190 0.130 0.387
8 0.20 100 10 90 0.475
9 0.20 150 20 70 0.470
2.1.5化学性质　化学性质试验的结果见表 2 ,表3 ,表 4 ,表 5 ,表6 ,表 7。
28　　　　　　　　　　　　　　　中国野生植物资源　　　　　　　　　　第 19卷第 2期　
表 2　酸碱对三叶海棠色素的影响　(λ=382nm)
柠檬酸浓度 mol
A
0.3
0.463
0.2
0.432
0.1
0.431
0.05
0.457
0.025
0.456
0.01
0.465
0.005
0.45331
NaOH 浓度 mol
A
0.25
0.399
0.10
0.420
0.05
0.418
0.02
0.414
0.01
0.399
0.0025
0.395
表 3　温度对三叶海棠色素的影响　(λ=382nm , 100℃)
时间 min
pH=1.5
pH=6.8
pH=8.5
0
0.385
0.780
0.552
10
0.369
0.790
0.528
30
0.360
0.810
0.525
50
0.367
0.780
0.620
70
0.357
0.780
0.528
90
0.380
0.760
0.603
表 4　氧化剂对三叶海棠色素的影响　(λ=382nm)
时间 h
2%H2O2
5%H2O2
1
0.500
0.500
5
0.490
0.527
12
0.472
0.473
表 5　还原剂对三叶海棠色素的影响　(λ=382nm)
Na2SO3%
A
0
0.250
0.1
0.265
0.2
0.260
0.4
0.256
0.6
0.275
0.8
0.268
表6　光照对三叶海棠色素的影响☆　(λ=382nm)
时间 H
pH=2.12
pH=4.03
pH=7.12
pH=9.00
0
0.254
0.316
0.574
0.890
1
0.253
0.310
0.571
0.780
5
0.248
0.312
0.569
0.720
10
0.250
0.298
0.569
0.695
15
0.247
0.302
0.568
0.632
24
0.251
0.289
0.568
0.620
　　　　　　　　　　　　☆:平均光照强度为2460Lux
表 7　pH 值对三叶海棠色价的影响☆
pH 2.0 3.5 4.5 5.0 7.0 8.5 9.3
红色 0.2 0.3 4.1 4.0 6.0 14.0 16.0
黄色 3.0 3.0 2.0 1.2 9.0 30.0 21.0
亮度 1.0 0.7 0.2 1.0
　　　　　　　　　　　　☆:色价单位--罗维朋 ,比色皿厚度 2.54cm。
从表 2 ～ 7可知:三叶海棠色素具有较好的耐酸性 、耐碱性 、耐热性 、耐还原性 、抗氧化性;酸性
条件下耐光性好 ,随着 pH值的上升 ,耐光性能逐渐下降;色素在不同的 pH条件下呈现出不同的色
泽 ,随着 pH 值的升高色素颜色变化的趋势为:橙黄※棕红 。
2.2 讨论
2.2.1 pH 值与色素的溶解度　茶红素 ,茶黄素及黄酮类物质是三叶海棠色素的主体成分 ,其溶出
率除和温度有关外 ,pH值是一个重要影响因素 ,氢氧化钠的加入可使本来以弱酸形式存在的茶红
素等物质变成以弱酸的钠盐形式存在 ,因而明显地提高了它们在水中的溶解度 ,但碱的浓度不宜过
高 ,否则色素的的颜色太深 ,沉淀时用酸量过大。
2.2.2 pH 值与色素的色泽　在酸性条件下 ,茶红素主要处于未离解状态 ,色泽较浅 ,溶液的颜色主
要由茶黄素决定 ,因此在 pH 2.5 ～ 3.0时溶液为黄色或橙色。随着 pH 值的上升茶红素等物质以弱
酸的钠盐形式出现 ,且溶解度增加 ,溶液的色泽逐步加深。由橙黄色向棕红色变化。
29三叶海棠色素提取工艺及其性质研究
2.2.3三叶海棠色素提取的最佳工艺条件　根据抽提条件试验及性质研究的结果 ,经多次试验 ,我
们认为三叶海棠生产的工艺流程为:
主要工艺条件参数为:抽提剂:0.1mol的 NaOH 使用量:碱抽提为 3∶100(W G),水浸提为 3∶5(W
G),抽提次数共 3次 。每次浸提时间 20分钟 ,浸提温度 80℃,抽提液混合物用HCl调节 pH 值至 4
～ 5。浓缩时真空度为 75 ～ 82KPa ,浓缩比为 1:4 ～ 5。喷雾干燥进风温度为 190℃～ 210℃。
3 结　论
(1)三叶海棠原料丰富 ,色素提取工艺简单 ,操作成本低。
(2)三叶海棠色素是由茶红素 、茶黄素 、黄酮类色素等组成的复合水溶性色素 ,其在可见光谱内的最
高吸收峰为382nm ,色泽明亮 ,无毒 ,具有较好的热稳定性 、耐酸碱性 、耐还原性 、耐光性 、抗氧化性。
(3)三叶海棠色素可用于饮料 、罐头 、焙烤食品的调色。
(4)三叶海棠色素用于速溶茶 、冰茶生产时不但是一种良好的调色剂而且有助于提高产品的品质 。
·科技简讯二则·
1.2000年4月 20日贵州省人民政府莫时仁副省长会见了前来贵阳市出席全国供销合作社科
技工业工作会议的南京野生植物综合利用研究所所长张卫明研究员 ,宾主双方就西部大开发的农
业产业化问题和贵州省植物资源开发利用的合作项目进行了充分讨论 ,并就“烟草废弃物的综合利
用”和“贵州特产植物资源的深度加工”项目达成合作意向 。莫时仁副省长邀请张卫明研究员于 8
月份出席在贵阳市召开的贵州省科技项目洽谈会 ,并全面考察贵州省植物资源 。张卫明所长聘请
莫时仁副省长为南京野生植物综合利用研究所西部开发战略顾问。
2.2000年4月 26日 ,经贵州省人民政府莫时仁副省长推荐介绍 ,贵州仙灵药业有限责任公司
王晓春董事长与南京野生植物综合利用研究所所长张卫明研究员在南京市就贵州烟草废弃物开发
项目进行了认真洽谈 ,并签订了正式合作协议 。
30　　　　　　　　　　　　　　　中国野生植物资源　　　　　　　　　　第 19卷第 2期