全 文 ：现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2013, Vol.29, No.3
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优化大孔树脂提取分离苋菜红色素的工艺

林海珠，张云玲，胥秀英，郑一敏，乔源，傅善权
（重庆理工大学药学与生物工程学院，四川重庆 40005）
摘要：采用正交设计实验筛选 AB-8 大孔树脂纯化苋菜红色素的最佳工艺条件。其最佳工艺为：上样 pH 值为 3、吸附流速 1.2
mL/min、洗脱剂浓度为 15%乙醇溶液、洗脱流速 0.9 mL/min。经过 AB-8 大孔树脂提纯后，提高了苋菜红色素的品质。
关键词：苋菜红色素；大孔树脂；血苋；正交设计
文章篇号：1673-9078(2013)3-601-604
Optimization of Extraction and Separation of Red Pigment from
Amaranthus Paniculatus with Macroporous Adsorption Resin
LIN Hai-zhu, XU Xiu-ying, ZHENG Yi-min, QIAO Yuan, FU Shan-quan
(School of Pharmacy and Bioengineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)
Abstract: AB-8 resin was selected out to purify the red pigment of Amaranthus paniculatus by orthogonal design. The best conditions for
isolation of the red pigment of Amaranthus paniculatus were determined as follows: pH 3, adsorption velocity 1.2 mL/min, solution adsorbent
15% ethanol and elution velocity 0.9 mL/min. After AB-8 macroporous resin purification, greatly enhance the pigment quality.
Key words: Amaranthus paniculatus red pigment; macroporous resin; Iresine herbstii; orthogonal design

血苋（Iresine herbstii）为苋科血苋属的植物，分
布在巴西以及中国大陆的广东、江苏、云南、广西等
地，目前已由人工引种栽培。血苋为一年生草本植物，
性味甘凉，清热解毒，散瘀利胆，主治痢疾、黄疸、
子宫癌等[1~2]。其常呈红色、紫色或绿紫杂色，茎、叶
苋菜红色素含量较高[3]。苋菜红色素是水溶性含氮色
素，属于甜菜素类，主要成分为苋菜红素[4~5]，溶于水，
不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂[2]；
在偏酸性条件下，对光、热、食品添加剂等稳定，毒
性实验表明安全可靠[6]。能有效防止氧化过程[10]，有
助于预防人类的退行性疾病[6]，并具有良好的生物利
用度[7~9]，可以提供保护某些氧化应激紊乱[10~13]。本
文对血苋中苋菜红色素的分离纯化工艺进行研究，为
苋菜红色素的开发应用提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料
血苋（Iresine herbstii Hook.f.），购自重庆市红光
收稿日期：2012-09-19
基金项目：国家科技重大专题项目（2010ZX09401-306-2-23）
作者简介：林海珠(1983-)，男，硕士研究生，主要从事天然药物物质基础
与新药评价研究
通讯作者：胥秀英（1965-），女，副研究员，主要从事天然药物研究与开发
农贸市场。
1.1.2 试剂
苋菜红苷，重庆理工大学药学与生物工程学院自
制；95%乙醇，重庆川东化工有限公司；盐酸，重庆
川东化工有限公司；大孔树脂 AB-8，南开大学化工厂；
试剂均为分析纯。
1.1.3 仪器
TU-1901 可见光分光光度计，北京普析通用仪器
有限公司；KQ-50B 型超声波清洗器，昆山市超声仪
器有限公司；RE-5298 型旋转蒸发仪，上海亚荣生化
仪器厂；KA-1000 台式离心机，上海安亭科学仪器厂；
GL-21M 高速冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪器有限
公司；BCD-649WADV 型电冰箱，青岛海尔股份有限
公司；HH-6 数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；
HZP-250 型全温振荡培养箱，上海精宏实验设备有限
公司。
1.2 方法
1.2.1 工艺流程
新鲜血苋→超声波萃取（物料比 1:10、20 min，0.02%盐
酸）→提取液→过滤离心→上大孔树脂→洗脱液→减压浓缩→
浓缩液→乙醇沉淀→50 ℃水浴蒸干→紫红色粉末。
1.2.2 树脂预处理
4%氢氧化钠水溶液浸泡大孔树脂过夜，洗涤至中
性；然后，用 95%乙醇（3% HCl）浸泡大孔树脂过夜
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2013.03.033
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并洗涤，至洗涤液与 3 倍体积的水混合不产生浑浊，
备用。
1.2.3 分析方法
取上清液稀释适当倍数，在波长为 400~700 nm
范围内扫描最大吸收波长。用可见光光度计在最大波
长下进行洗脱液吸光度的测定，计算苋菜红色素的含
量。
1.2.4 苋菜红色素含量测定
精确称取干燥恒重的苋菜红苷对照品 5 mg，置于
50 mL 容量瓶中，加 70%乙醇溶解至刻度，摇匀即得
浓度为 0.1 mg/mL 的对照品溶液，备用。精密吸取苋
菜红苷对照品溶液 1、2、3、4、5 mL 分别置于 10 mL
容量瓶中，加入 70%乙醇定容，摇匀，于最大吸收波
长 538 nm 处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，对照
品 浓 度 为 横 坐 标 ， 得 到 线 性 回 归 方 程 为
A=0.00478×C+0.00566，r=0.9995，可知苋菜红色素在
0.01~0.05 mg/mL 范围内吸光度与浓度呈良好的线性
关系。
2 结果与讨论
2.1 最大吸收波长的确定
取 1 mL 超声波提取液稀释 10 倍，在波长为
400~700 nm 范围内扫描最大吸收波长，得到苋菜红色
素吸收光谱，如图 1 所示，其最大吸收波长为 538 nm。

图1 苋菜红色素紫外吸收光谱图谱
Fig.1 Absorption spectrum of Amaranthaceae red pigment
2.2 单因素实验
2.2.1 上样 pH 值对纯化效果的影响
大孔吸附树脂 AB-8 湿法装柱后，以 pH 值分别为
2.0、3.0、5.0、6.0 的超声波萃取液上样使其充分吸附，
蒸馏水洗至无色，50 mL 75%乙醇溶液解吸附，测定
洗脱液苋菜红色素含量，考察 pH 值对纯化效果的影
响。如图 2，在 pH 值为 3 时大孔树脂对苋菜红色素的
吸附量最大，这是由于在酸性条件下，苋菜红色素比
较稳定[14]，多数以分子状态存在，可以凭借范德华力
与树脂发生物理吸附作用。因此，AB-8 树脂富集纯化
苋菜红色素时上样液最适 pH 值为 3。

图2 上样液pH值对纯化效果的影响
Fig.2 Effect of pH on the adsorption capacity of AB-8 to red
pigment of Amaranthaceae
2.2.2 吸附流速对纯化效果的影响
大孔吸附树脂 AB-8 湿法装柱后，以 pH 为 3 的提
取液上样，调节流速，测定流出液中剩余苋菜红色素
的含量，考察不同流速对纯化效果的影响，结果见图
3。吸附流速对大孔树脂吸附效果的影响显著，1.2
mL/min为AB-8大孔树脂对血苋提取液的最佳吸附流
速。

图3 吸附流速对纯化效果的影响
Fig.3 Effect of sample flow rate on the adsorption capacity of
AB-8 to red pigment of Amaranthaceae
2.2.3 乙醇浓度对洗脱效果的影响
取 10 份已吸附苋菜红色素的 AB-8 大孔树脂 5 g
于 50 mL 三角烧瓶中，分别加入 10 mL 不同浓度的乙
醇溶液振荡 2 h，过滤，滤液在 538 nm 处测定吸光度，
考察乙醇浓度对苋菜红色素的洗脱效果。结果（见表
1）表明 15%乙醇对苋菜红色素的洗脱效果较好。
2.2.4 洗脱流速对洗脱效果的影响
取 5 份已处理好的大孔树脂 10 g 湿法装柱，pH
值为 3 提取液上样，吸附流速为 1.2 mL/min，待吸附
完全后，蒸馏水冲洗至无色，分别以 0.5、1.0、1.5、
2.0、2.5 mL/min 的洗脱流速，15%乙醇解吸附，考察
洗脱流速对纯化效果的影响，结果见图 4。解吸流速
对大孔树脂吸附效果的影响显著，解吸流速为 0.9
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mL/min 时，解吸量最大，有利于后续浓缩工序。
表1 不同浓度乙醇溶液的洗脱效果
Table 1 Elution results of different concentration ethanol to red pigment of Amaranthaceae
乙醇浓度/% 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
吸光度 0.246 0.376 0.266 0.260 0.231 0.277 0.288 0.306 0.198 0.124
含量/(mg/g) 0.025 0.039 0.027 0.027 0.024 0.028 0.030 0.031 0.020 0.012

图4 洗脱流速对解吸效果的影响
Fig.4 Effect of desorption flow rate on the desorption ratio of
AB-8 from red pigment of Amaranthaceae
2.3 正交试验设计
表2 因素水平表
Table 2 Factors and levels in experiment
水平
A (上样
pH 值)
B [吸附流速/
(mL/min)]
C [洗脱剂
浓度/%]
D [洗脱流速/
(mL/min)]
1 3 1 15 0.5
2 4 2 65 0.9
3 5 3 75 1.4
表3 正交试验结果
Table 3 Results of the orthogonal test
实验号 A B C D 含量/(mg/g)
1 1 1 1 1 0.118
2 1 2 2 2 0.128
3 1 3 3 3 0.065
4 2 1 2 3 0.090
5 2 2 3 1 0.100
6 2 3 1 2 0.092
7 3 1 3 2 0.112
8 3 2 1 3 0.119
9 3 3 2 1 0.052
K1 0.104 0.107 0.110 0.090
K2 0.094 0.116 0. 090 0.111
K3 0.094 0.070 0.092 0.091
R 0.010 0.046 0.020 0.021
据预试验及单因素实验结果，对 AB-8 提取分离
苋菜红色素有影响的上样 pH 值，吸附流速（mL/min），
洗脱剂溶度及洗脱流速（mL/min）4 因素进行正交设
计优化。本实验采用 L9(34)表，以吸光度为指标进行
优化，其正交试验因素水平表见表 2，正交试验结果
及方差分析见表 3、表 4。表 3 的 R 值可以看出，各
因素对试验结果影响的大小顺序为 B>C>D>A，其中
B 因素为影响 AB-8 大孔树脂纯化苋菜红色素工艺的
主要因素，C 次之，A、D 对 AB-8 大孔树脂纯化苋菜
红色素有一定影响。最终确定其提取工艺为：
B2C1D2A1。表 4 的方差分析表明吸附流速对纯化工艺
有显著性影响，而对提取工上样 pH 值、洗脱剂浓度、
洗脱流速对大孔树脂纯化苋菜红色素工艺没有显著性
影响。
表4 方差分析
Table 4 Analysis of variance
因素 SS f F 比 F0.05
A 0.000 2 0.000 4.460
B 0.004 2 2.667 4.460
C 0.001 2 0.667 4.460
D 0.001 2 0.667 4.460
Error 0.01 8
2.4 验证实验
为考察上述优选提取纯化工艺的稳定性，按该工
艺的最优条件进行重复性试验 3 次，分别测定洗脱液
的吸光度，结果见表 5，均优于正交试验表中的任何
一组，说明该工艺稳定可行。
表5 验证实验结果
Table 5 Verification experiment results
组别 1 2 3
吸光度 A 0.540 0.538 0.541
含量/(mg/g) 0.056 0.057 0.056
3 结论
采用 L9(34)正交设计实验对 AB-8 大孔树脂纯化
苋菜红色素工艺进行研究，其结果表明影响纯化苋菜
红色素工艺的主要因素是吸附流速，其次是洗脱剂浓
度，主次顺序为 B>C>D>A。AB-8 大孔树脂纯化苋菜
红色素的最优工艺为：B2C1D2A1，即吸附流速 1.2
mL/min、上样 pH 值为 3、洗脱剂浓度为 15%乙醇溶
液、洗脱流速 0.9 mL/min。验证实验结果表明 AB-8
大孔树脂纯化苋菜红色素工艺稳定可行。
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