全 文 ：植物资源与环境学报　2002 , 11(3):8-11 　　　　　　　
Journal of Plant Resources and Environment　　　　　
　　　
红凤菜红色素水溶液的稳定性试验
任冰如 ,李维林 ,吴菊兰 ,张涵庆
(江　苏　省中国科学院植物研究所 江苏省植物迁地保护重点实验室 ,江苏 南京 210014)
摘要:从红凤菜(Gynura bicolor DC.)地上部分提取了红色素水溶液。在 350～ 700nm 范围内的扫描结果显示 ,该色
素有 2 个吸收峰 , 位于 543 nm 和 587 nm附近。在 pH 2.2～ 6.0 的范围内色素较稳定。加热使其吸收峰值增大 , 但
波长基本不变。0.2 mmol L Fe3+引起色素溶液变色并产生大量沉淀;Al3+也能使其产生沉淀;Cu2+对该色素的影响
较小;Zn2+对其无影响。氧化剂(H2O2)与还原剂(Na2SO3)均能使该色素褪色。光照对该色素无明显影响。
关键词:红凤菜;色素;稳定性
中图分类号:Q946;Q949.97　　文献标识码:A　　文章编号:1004-0978(2002)03-0008-04
Detecting the stability of the red pigment aqueous solution from Gynura bicolor DC.　REN Bing-ru , LI
Wei-lin , WU Ju-lan , ZHANG Han-qing (The Provincial Key Laboratory for Plant Ex Situ Conservation ,
Institute of Botany , Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences , Nanjing 210014 , China), J .
Plant Resour.&Environ.2002 , 11(3):8-11
Abstract:The red pigment has been extracted from the above-ground part of Gynura bicolor DC.In range of
wavelengths 350-700 nm , this pigment has two absorption peaks with the wavelength of 543 nm and 587 nm.
The pigment is stable in the range of pH 2.2-6.0.Heating increases the value of absorption peak , but the
wavelengths change little.Fe3+(0.2 mmol L)can alter its color and bring a great deal of precipitation;Al3+
can also bring precipitation;the influence of Cu2+ is small and Zn2+ is not notable.Both oxidant(H2O2)and
reductant(Na2SO3)can discolor the pigment which has no obvious reaction to illumination.
Key words:Gynura bicolor DC.;pigment;stability
　　红凤菜(Gynura bicolor DC.)为菊科多年生草本
植物[ 1] , 据记载 ,该植物全草有活血止血 ,解毒消肿
的功效 ,治痛经 ,血崩 ,咳血 ,创伤出血 ,溃疡久不收
口;其根有行气活血的功用 ,治产后停瘀腹痛 ,血
崩 ,疟疾[ 2] 。药理实验结果表明 ,红凤菜地上部分煎
剂 ,可明显缩短兔 、小鼠和豚鼠的正常出血和凝血时
间 ,有对抗肝素的作用 ,对 X线照射及环磷酰胺处
理引起的大鼠白细胞及血小板降低有一定的保护作
用[ 3] 。有文献曾报道红凤菜含有花青素[ 4 , 5] 。但对
该色素的生理活性以及在不同条件下的稳定性 ,目
前尚未见详细报道。鉴于此 ,本文对该植物红色素
的稳定性作了初步检测和试验 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
红凤菜(Gynura bicolor DC.)采自江苏省南京
市 ,原植物经江苏省·中国科学院植物研究所郭荣麟
鉴定。取植物的地上部分 ,晒干 ,粉碎备用 。
1.2　试验方法
1.2.1　提取方法　红凤菜地上部分粉末经 95%乙
醇提取 ,浓缩 ,过滤 ,滤液依次用石油醚和乙酸乙酯
萃取 ,所得水相部分呈澄清的紫红色 ,为红凤菜的红
色素水溶液 。
1.2.2　pH对色素的稳定性影响试验　以 0.1 mol L
磷酸氢二钠和 0.05 mol L 柠檬酸配制缓冲液 ,pH值
分别为 2.2 、 3.0 、 4.0 、 5.0 、 6.0 、 7.0 和 8.0 ,加入
色素溶液中 , 室内放置 1 昼夜 , 于 Shimadzu UV-
2501PC 分光光度计上测定 350 ～ 700 nm的吸光度变
化 。
1.2.3　温度对色素稳定性的影响试验　将色素溶
液分别于10(室温)、45 、60 、85和100℃处理30min ,
收稿日期:2002-03-05
作者简介:任冰如(1964-), 女 ,江苏宜兴人 ,硕士 , 副研究员 ,主要
从事植物生理生化研究。
立即用水冷却 ,室内放置 1 昼夜 ,于 Shimadzu UV-
2501PC分光光度计上测定350 ～ 700 nm范围内吸光
度变化。
1.2.4　光照对色素稳定性影响试验　取色素溶液
置石英比色杯中 ,距 8 W的紫外灯 10 cm ,分别照射
1 、2 、3 、4 、5 、6 、7和24 h ,另取色素溶液在晴好天气时
置日光下连续照射 4 d ,再于室内放置 4 d ,分别于
Pharmacia LKB Ultrospec Ⅲ分光光度计上测定以上各
处理在 587 nm处的吸光度(A587),以未经光照处理
的色素溶液为对照 ,计算色素残留率。
1.2.5　氧化剂和还原剂对色素稳定性影响试验　
于色素溶液中加入H2O2 ,使溶液中H2O2的浓度分别
达到 0 、1.5 、3.0 、7.5和 30.0 mmol L ,放置 4 h;于色
素溶液中加入Na2SO3 ,使溶液中Na2SO3的浓度分别
达到 0 、0.4 、0.8 、1.2和1.6 mmol L ,放置过夜 。将上
述各处理液分别于 Shimadzu UV-2501PC分光光度计
上测定587 nm处的吸光度值变化。
1.2.6　金属离子对色素稳定性影响试验　在色素
溶液中加入FeCl3·6H2O , 使其中Fe3+浓度达到 0.2 、
0.4和 0.8 mmol L;将AlCl3·6H2O加入色素溶液中 ,
使其中Al3+浓度达到 0.2 、0.4 、0.8 、1.6 、 3.2和 6.4
mmol L;将 CuSO4·5H2O 加入色素溶液中 ,使其中
Cu
2+浓度为 0.2 、 0.4 、 0.8 、 1.6和 6.4 mmol L;将
ZnSO4 ·7H2O加入色素溶液中 , 使Zn2+浓度达到
0.175 、0.350 、0.700 、1.400和 5.600 mmol L。以不
加金属离子的色素溶液为对照 ,将上述各处理液分
别于 Shimadzu UV-2501PC分光光度计上测定 587 nm
处的吸光度值变化。
2　结果与分析
2.1　红凤菜红色素水溶液可见光吸收光谱特点
红凤菜红色素水溶液 ,在高浓度时呈紫红色 ,用
水稀释至较低浓度时呈橙红色。经测定 ,该色素溶
液在 350 ～ 700 nm范围内有 2个吸收峰 ,分别为 543
nm和 587 nm(见图 1), 与 Yoshitama(1994)[ 5] 报道的
结果相比 ,确定该色素为花青素类物质 。
2.2　pH值对红凤菜色素稳定性的影响
与用水稀释的色素溶液相比较 , 用 pH 2.2 和
pH 3.0的柠檬酸-磷酸缓冲液稀释后 ,该色素溶液外
观仍澄清透明呈橙红色 ,但吸收光谱上的 2个吸收
峰均消失 。将色素溶液加入到 pH 7.0的缓冲液中 ,
产生少量乳白色沉淀。加入到 pH 8.0的缓冲液中 ,
产生大量乳白色沉淀 ,可见 pH≥7.0时对色素溶液
的稳定性有影响。
图 1　红凤菜红色素水溶液的吸收光谱
Fig.1　Absorption spectrum of the red pigment solution
from Gynura bicolor DC.
在 pH 4.0 、5.0 、6.0 、7.0和 8.0的缓冲液中 ,该
色素溶液都有2个吸收峰(见表 1)。由表1可见 ,随
着 pH 的增加 ,吸收峰的位置向长波方向移动 ,且第
1个峰位移幅度较大 ,第2个峰位移幅度较小 ,至 pH
增加到 7.0以上时 ,吸收峰不再位移 ,且 2个吸收峰
的吸光度下降。其原因是 pH大于7.0时 ,部分色素
开始沉淀析出 ,并随 pH 值的增加析出量增多 ,溶液
中的色素含量减少 ,因而吸光度下降 。由实验可知 ,
在较广的 pH范围内(pH 2.2 ～ 6.0),红凤菜红色素
水溶液虽然吸收光谱有差异 ,但色调无明显变化 ,且
无沉淀产生 ,因此比较稳定 。
2.3　金属离子对红凤菜红色素稳定性的影响
2.3.1　Fe3+的影响　当红凤菜红色素溶液中 Fe3+
浓度达 0.2 mmol L 时 ,溶液的颜色变为橙褐色 ,随
着 Fe3+浓度的增加(0.2 mmol L※0.4 mmol L※0.8
mmol L),该溶液由橙褐色※褐色※深褐色;继续加
入 Fe3+ ,溶液呈墨绿色 。说明 Fe3+对该色素的稳定
性有极大的影响。
9第 3 期　　　　　　　　　　　　任冰如等:红凤菜红色素水溶液的稳定性试验
表 1　pH对红凤菜红色素溶液吸收峰的影响
Table 1　Effects of pH values on absorption peaks of the red pigment
solution from Gynura bicolor DC.
pH 值
吸收峰 1　Peak 1
波长(nm)
Wavelength
吸光度
Absorpt ion
吸收峰 2　Peak 2
波长(nm)
Wavelength
吸光度
Absorption
4.0 538.4 0.951 2 586.6 0.584 2
5.0 542.8 0.957 4 587.2 0.653 0
6.0 544.2 0.977 9 587.8 0.739 4
7.0 545.2 0.874 4 588.2 0.731 2
8.0 545.6 0.814 5 588.2 0.691 2
2.3.2　Al3+的影响　在红凤菜红色素溶液中加入
不同浓度的 AlCl3·6H2O ,各处理组的色素溶液出现
不同程度的浑浊 ,并随着 Al3+浓度的增加 ,浑浊程
度趋重。测定结果表明 ,随着 Al3+离子浓度的增
加 ,吸光度下降(见表 2)。可见 Al3+对红凤菜色素
的稳定性有一定的影响。
2.3.3　Cu2+的影响　在红凤菜红色素的水溶液中
加入不同浓度的 Cu2+ ,溶液均呈不同程度的浑浊 ,
放置 1昼夜后 ,滤液色泽无变化 。以未加 Cu2+的色
素溶液为 100%,计算各处理组色素残留率 ,结果见
图2 。由图2可知 ,加入Cu2+至0.2 mmol L后 ,色素
残留率下降至 77%,随着 Cu2+浓度增加 ,色素残留
率有下降的趋势 ,但下降幅度较小 ,至浓度为 6.4
mmol L 时 ,色素残留率下降至 73%。由于用于测定
的色素为粗提物 ,内含多种杂质如蛋白质 、多糖和粘
液质等 ,加入重金属离子势必产生沉淀 ,吸附部分色
素分子 ,引起色素残留率下降 ,而 Cu2+对色素本身
的稳定性可能无明显影响。
表 2　不同 Al3+浓度对红凤菜红色素溶液吸光度的影响
Table 2　Effects of different concentration of Al3+ on absorption of the
red pigment solution from Gynura bicolor DC.
Al3+浓度(mmol L)
Conc.of Al3+
吸光度　Absorption
A543 A587
0　 1.03 0.73
0.2 0.85 0.59
6.4 0.76 0.51
2.3.4　Zn2+的影响 　在红凤菜红色素水溶液中加
入不同浓度的 Zn2+ ,溶液均无沉淀产生。以未加
Zn
2+的色素溶液为 100%,计算色素残留率 ,结果见
图 3。由图 3可见 ,随着 Zn2+离子浓度的增加 ,色素
残留率几乎无下降趋势 ,可见 ,Zn2+对红凤菜红色素
的稳定性没有影响 。
图 2　不同浓度的 Cu2+对红凤菜红色素溶液稳定性的影响
Fig.2　Effects of different concentration of Cu2+
on the red pigment solution from Gynura bicolor DC.
图 3　不同浓度的 Zn2+对红凤菜红色素溶液稳定性的影响
Fig.3　Effects of different concentration of Zn2+ on
the red pigment solution from Gynura bicolor DC.
2.4　光照对红凤菜红色素稳定性的影响
红凤菜红色素水溶液经不同时间紫外光照射
后 ,溶液外观上未见明显变化。以未照射的色素溶
液作对照 ,计算色素残留率 ,结果见图 4。由图 4可
知 ,经 7 h紫外光照射 ,色素残留率几乎未变化 ,照射
24 h后 ,色素残留率略有增加。而且该红色素水溶
液在强烈日光下照射 4 d ,也未见褪色 ,说明该色素
在紫外光及日光的照射下有较好的稳定性。
2.5　氧化剂和还原剂对红凤菜红色素的影响
在红凤菜红色素的水溶液中加入 H2O2 ,当H2O2
浓度达到 1.5 mmol L时 ,543 nm 处的吸收峰消失 ,只
在587 nm处有吸收峰;H2O2浓度达 3.0 mmol L时 ,2
个吸收峰均消失 。以 587 nm 处的吸光度计算不同
H2O2和Na2SO3浓度下色素残留率(见图 5和图 6),结
果表明 ,H2O2在 0 ～ 7.5 mmol L 范围内 ,色素残留率
随H2O2浓度的增加呈直线下降的趋势;而当 Na2SO3
10　　　　　　　　　　　　　　　　　　　植 物 资 源 与 环 境 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 11 卷
的浓度在 0 ～ 1.6 mmol L 浓度范围内 ,该色素残留率
也呈直线下降的趋势 。由此可见红凤菜红色素溶液
易被氧化和还原 。
图 4　紫外光对红凤菜红色素溶液的影响
Fig.4　Effects of ultraviolet ray on the red pigment
solution from Gynura bicolor DC.
图 5　不同浓度的 H2O2对红凤菜红色素溶液稳定性的影响
Fig.5　Effects of different concentration of H2O2
on the red pigment solution from Gynura bicolor DC.
图 6　不同浓度的 Na2 SO3对红凤菜红色素稳定性的影响
Fig.6　Effects of different concentration of Na2SO3
on the red pigment solution from Gynura bicolor DC.
2.6　温度对红凤菜红色素溶液稳定性的影响
随着处理温度的增加 ,红凤菜红色素溶液的颜
色不断加深。不同温度下红凤菜红色素溶液在 350
～ 700 nm 范围内的吸收峰波长及吸光度值见表 3。
由表 3可见 ,随着处理温度的增加 ,红凤菜红色
素溶液 2个吸收峰的波长都有先增加 ,后略回落的
现象 ,第 1个吸收峰波长以 85℃处理为最大 ,第 2个
吸收峰波长以 60℃处理为最大。2个峰的吸光度 ,
除45℃处理较室温相比略有下降外 ,其余处理都随
温度增加而明显增高 。说明较高的温度能使红凤菜
红色素的吸收峰略有偏移 ,颜色加深。
表 3　温度对红凤菜红色素溶液吸收峰的影响
Table 3　Effects of temperature on absorption peaks of the red pigment
solution from Gynura bicolor DC.
温度
Temperature
(℃)
吸收峰 1　Peak 1
波长(nm)
Wavelength
吸光度
Absorpt ion
吸收峰 2　Peak 2
波长(nm)
Wavelength
吸光度
Absorption
10(室温 r.t.) 542.8 1.134 2 587.2 0.821 7
45 543.0 1.113 4 587.2 0.811 2
60 543.8 1.191 2 588.2 0.880 4
85 544.8 1.412 5 587.4 1.068 6
100 544.4 1.859 6 587.4 1.433 2
3　结论与讨论
1)从以上试验结果可以看出 , 红凤菜红色素水
溶液对紫外光及日光非常稳定 , 长时间光照对该色
素几乎没有影响 。高温处理使该色素的吸收峰略有
偏移 , 颜色加深;在较广的 pH 范围内 (pH 2.2 ～
6.0),该色素比较稳定。
2)在所测定的 4种金属离子中 , Fe3+对该色素
的影响最大 ,使其颜色明显改变;Al3+引起色素产生
沉淀 ,Cu2+对色素本身的稳定性似无明显影响 ,Zn2+
对该色素的稳定性无影响。因此在提取 、分离 、贮藏
和包装红凤菜红色素时 ,应避免接触Fe3+和 Al3+ 。
3)红凤菜红色素为花青素类物质(anthocyanin),
含酚羟基及多个不饱和双键 ,这种分子结构特点决
定了其易被氧化或还原。因此应避免与氧化剂或还
原剂接触 ,需密闭贮存避免暴露于空气中 ,另外适当
添加抗氧化剂[ 6]也将对该色素起到保护作用。
参考文献:
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第一分册[ M] .北京:科学出版社 , 1999.
[ 2] 　江苏新医学院.中药大辞典(上册)[M] .上海:上海科学技术
出版社 , 1977.988-989.
[ 3] 　李成章.紫背三七止血作用的实验观察[ J] .中药通报 , 1985 ,
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(2):149-60.
[ 5] 　Yoshitama Kunijiro , Masahiko Kaneshige , Nariyuki Ishikura.A stable
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`Purple Passion [ J] .Journal of Plant Research , 1994, 107:209-
214.
[ 6] 　周国立.食用天然色素及其提取应用[ M] .济南:山东科学技
术出版社 , 1993.
11第 3 期　　　　　　　　　　　　任冰如等:红凤菜红色素水溶液的稳定性试验