全 文 ：·研究简报· 北方园艺 2010(22):42～ 44
第一作者简介:吕玉珍(1969-),女 ,本科 ,副教授 ,现从事食品加工
方面的教学与科研工作。 E-mail:lyz hlj@126.com
收稿日期:2010-08-19
红苋菜中花色苷色素的提取工艺研究
吕 玉珍 , 董大 鹏 , 韦 林洪
(扬州环境资源职业技术学院 ,江苏扬州 225127)
　　摘　要:以红苋菜为材料 ,在最佳单因素水平上 ,通过 L9(34)正交实验 ,确定红苋菜中花色苷
色素的最佳提取工艺条件。结果表明:提取剂为pH 2的80%(v/v)酸化乙醇 ,提取温度 60℃,提
取时间 90 min ,料液比 1∶20(g/mL)为最佳提取工艺条件。
关键词:红苋菜;花色苷;提取工艺;天然色素
中图分类号:S 636.4　文献标识码:A　文章编号:1001-0009(2010)22-0042-03
　　随着人们生活水平的提高和医学的发展 ,“回归自
然”的消费理念已成为一种时尚 ,因而从动植物 、微生物
中开发安全 、无毒副作用且具有疗效和保健功能的天然
食用色素备受人们的关注[ 1] 。天然食用色素安全 、无
毒 ,色泽鲜明 ,既较好地保持了天然物质的本色 ,又具有
特殊的芳香气味 ,添加到食物中会给人以愉快的感觉 ,
更能吸引消费者 ,需求量日益增大[ 2] 。花色苷类色素来
自于天然植物 ,安全性高 ,具有消除眼睛疲劳、保护视
力 ,抗氧化 、抗衰老 、抗溃疡、抗炎和抗癌等生理和药用
功能。
红苋菜的叶和茎都呈紫红色 ,色泽艳丽诱人 ,具有
易种 、易采 、产量大 ,花色苷色素含量高等优点 ,且适应
性强 ,分布范围广 ,在我国大部分地区都可栽培。若将
其合理开发利用 ,必将成为一种有价值的天然色素资
源。现对红苋菜中花色苷的提取工艺进行研究 ,以期为
天然食用色素的利用及红苋菜的开发提供技术基础。
1　材料与方法
1.1　试验材料
新鲜的红苋菜(市售)。
1.2　试剂与仪器
无水乙醇 、浓盐酸 、乙酸乙酯 、甲醇 、氢氧化钠等 ,均
为试剂纯。DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱(上海
一恒科技有限公司),HH-6型电热恒温水浴锅(江苏金
坛市荣华仪器制造有限公司),751型紫外可见分光光度
计(上海尤尼柯仪器有限公司), RE52CS 旋转蒸发器(上
海亚荣生化仪器厂),PHS-25型酸度计(上海理达仪器
厂)。
1.3　试验方法
1.3.1　苋菜的预处理　选择新鲜 、无虫蛀 、无霉斑变质 、
成熟度较高的红苋菜 ,自然晾晒除去一部分水分 ,然后
放于烘箱中40℃条件下烘 4 h ,取出后用粉碎机粉碎 ,置
于干燥器中备用。
1.3.2　花色苷的提取方法　红苋菜花色苷提取液的制
备[ 3] :红苋菜粉末※加入提取液※超声波辅助提取※花
色苷提取液※过滤※离心※浓缩一成品。称取 3 份
1.0 g 红苋菜粉末 ,按 1∶40(g/mL)的料液比加入提取
剂 ,用超声波清洗器辅助提取。超声波辅助提取条件定
为:频率 40 kHz ,功率 500 W ,工作状态 100%。在 40℃
提取 20 min。倒出色素液 ,冷却至室温 ,离心 10 min(转
速为 4 000 r/min),以提取剂为参比 ,在最佳吸收波长下
测定吸光度(A)。花色苷初提得率测定:称取处理好的
红苋菜粉末5.00 g ,在最佳工艺条件下浸提 ,将提取液移
入蒸馏烧瓶中 ,在 40℃0.097 MPa真空条件下旋转蒸
发 ,直至无液体流出 ,然后将色素进行真空干燥 ,得膏状
物质 ,称重 ,计算得率。
1.3.3　最大吸收波长的确定　按 1.3.2的方法提取花
色苷 ,加入用盐酸调节 pH 值为 2的蒸馏水 400 mL ,用
超声波清洗器在40℃提取 20 min;减压过滤 ,用 pH 2缓
冲溶液为空白样在 500 ～ 540 nm 波长下测定提取液吸
光度 ,确定其最大吸收峰。
1.3.4　提取液的选择　准确称取1 g 红苋菜粉末 7份 ,
分别置于 250 mL平底烧瓶中 ,加入①60%乙醇;②60%
乙醇+1%盐酸;③60%甲醇+1%盐酸;④60%甲醇;⑤
蒸馏水;⑥1%盐酸;⑦60%乙酸乙酯;料液比1∶10 ,在
60℃条件下加热回流提取 1 h ,离心过滤 ,滤液定容至
50 mL ,吸取0.1 mL ,用缓冲液稀释40倍 ,测定溶液的吸
光度 ,以确定最佳的提取剂。
1.3.5　提取条件的确定　红苋菜花色苷的提取效果主
要受温度 、时间 、提取剂浓度 、料液比、提取剂 pH 的影
响。试验采用单因素试验和正交实验进行工艺条件的
优化。提取单因素试验:提取温度分别是 40、50 、60 、70、
80℃;提取时间分别是30 、60 、90 、120 、150 min;提取剂酸
42
北方园艺 2010(22):42 ～ 44 ·研究简报 ·
性乙醇浓度分别是20%、40%、60%、80%、100%;料液比
(g/mL)1∶5 、1∶10、1∶15 、1∶20 、1∶25 、1∶30 、1∶35 、
1∶40;提取剂 pH分别是 3.0、2.5 、2.0、1.5 、1.0 、0.5;以
花色苷提取液吸光值为考察指标 ,研究各因素对红苋菜
花色苷提取率的影响 ,选取最佳提取条件。正交实验:
根据单因素试验的结果 ,对影响红苋菜花色苷提取效果
的主要因素(提取液浓度 、物料比和提取温度 、时间)进
行 L9(34)正交实验 ,3次重复 ,确定最佳的提取条件组
合。因素水平安排见表1。
　　表 1　　　正交实验因素水平表
因素代号 A B C D
水平 提取温度/ ℃ 时间/min
料液比
/g·mL-1
乙醇浓度
/v/v;%
l 60 90 1∶15 60
2 70 120 1∶20 70
3 80 150 1∶25 80
2　结果与分析
2.1　光谱特征[ 5]
用紫外可见分光光度计扫描吸收光谱的结果如图
1所示。由图 1可看出 ,红苋菜色素溶液在可见光区有
1个吸收峰 ,最大吸收波长为518 nm。
2.2　提取剂对提取效果的影响
不同提取剂对提取效果的影响如表 2所示。根据
朗伯-比尔定律:一定温度下 ,物质在某一波长下的光
吸收值与其浓度是正比。由表 2和图2可知 ,浸提液的
吸光度大小次序是酸化甲醇>酸化乙醇>甲醇>乙醇
>盐酸>乙酸乙酯>蒸馏水 ,可选用酸性乙醇 、酸性甲
醇进行提取 ,二者花色苷吸光度差异不显著。考虑到甲
醇挥发性强 ,又有一定的毒性 ,不宜用作天然色素的提
取剂 ,所以用酸化乙醇对红苋菜花色苷进行提取。试验
均在 518 nm条件下进行。
　　表 2　　不同提取剂对浸提效果的影响
代号 提取溶剂 吸光度(A) 颜色
① 60%乙醇 0.339 深红色
② 60%乙醇+0.1%盐酸 0.397 紫红色
③ 60%甲醇+0.1%盐酸 0.399 紫红色
④ 60%甲醇 0.347 红色
⑤ 蒸馏水 0.192 浅黄
⑥ 水+盐酸 0.229 浅红
⑦ 乙酸乙酯 0.221 浅红
2.3　单因素试验结果
2.3.1　乙醇浓度(v/v)对提取率的影响[ 6] 　在料液比为
1 g∶20mL 、提取温度40℃、提取时间60min 、pH 2条件
下 ,考察乙醇浓度对花色苷提取的影响 ,结果如图 2所
示。由图 2可知 ,随着乙醇浓度的增加 ,吸光度增加 ,乙
醇浓度为60%时吸光度最大 ,浓度为 80%时吸光度略有
下降 ,但和60%乙醇相比差异不明显;浓度为100%时吸
光度下降 ,约同乙醇浓度为 20%的吸光度相同 ,明显低
于 60%的吸光度。
2.3.2　料液比对提取率的影响　在 60%乙醇 、提取温
度 40℃、提取时间 90 min 、pH 2条件下 ,考察料液比
(w/v)对花色苷提取的影响 ,结果如图 3所示。由图 3
可知 ,随着料液比的增大 ,花色苷吸光度增大。这是因
为增加溶质用量有利于花色苷由原料向浸提液扩散 ,增
加花色苷的浸出率 ,但溶质用量过大会造成原料的浪
费。1∶20 、1 ∶30和 1∶40料液比的吸光度与 1∶5、
1∶10料液比差异显著。但 1∶20 、1∶30 、1∶40料液比
的吸光度之间差异不显著 ,因此确定最适宜的料液比为
1∶20。
　　　　图 1　最大吸收峰的扫描　　　　　　　　　　　　图 2　乙醇浓度对提取率的影响 图 3　料液比对提取率的影响
2.3.3　提取温度对提取率的影响　由图 4可知 ,温度对
提取效果影响显著。在 40 ～ 60℃范围内吸光度明显增
加 ,60～ 70℃增加速度变慢 ,70℃之后随温度升高花色苷
的热稳定性随之下降。综合考虑 ,浸提温度选择 70℃较
为合适。
2.3.4　浸提时间对浸提率的影响　由图 5可知 ,随浸提
时间的延长 ,吸光度变大 ,色素浸出率增加 ,当超过1.5 h
时 ,吸光度只是略有增加。因此 ,考虑到成本 ,选择1.5 h
为浸提时间较为适合。
2.3.5　提取液 pH 对提取率的影响　由图 6可知 ,不同
pH的提取剂对提取效果影响较大 ,在 pH <2时 ,随 pH
的增加提取率明显增加 ,在达到2.0时有明显的吸收峰 ,
pH>2之后 ,提取率随着pH 增加明显下降。因此 ,考虑
到提取效率 ,pH选择在 2.0最为合适。
43
·研究简报· 北方园艺 2010(22):42～ 44
　　图 4　提取温度对提取率的影响　　　　图 5　时间对提取率的影响　　　　　图 6　提取剂pH 对提取率的影响
2.4　花色苷提取的正交实验
根据单因素实验结果 ,在 pH 2条件下对影响红苋
菜花色苷提取效果的主要因素(提取液浓度 、液料比和
浸取温度 、浸取时间)进行 L9(34)试验 ,结果见表 3。根
据表 3给定的具体条件进行正交实验 ,所得色素液稀释
到相同体积后 ,在 518 nm 处测定吸光度。由极差分析
得知 ,C>D>A>B。正交实验结果表明 ,最佳工艺条件
　　表 3　　　红苋菜花色苷的正交实验结果
代号 因素
A B C D
吸光度
1 1 1 1 1 0.823±0.154
2 1 2 2 2 0.585±0.113
3 1 3 3 3 0.530±0.118
4 2 1 2 3 0.424±0.204
5 2 2 3 1 0.913±0.175
6 2 3 1 2 0.677±0.173
7 3 1 3 2 0.689±0.062
8 3 2 1 3 0.325±0.053
9 3 3 2 1 0.947±0.106
Κ1 5.160 5.126 5.037 4.792
Κ2 4.998 4.998 6.441 5.029
Κ3 5.079 5.123 3.759 5.416
κ1 1.720 1.708 2.147 1.597
κ2 1.666 1.666 1.679 1.676
κ3 1.693 1.709 1.253 1.805
R 0.054 0.044 0.894 0.208
　　注:1)表示平均值±标准差(n=3)。
为 A1B1C2D3 ,即pH 2的 80%酸化乙醇 ,1∶20(g∶mL)
的料液比 ,在60℃下浸提 90 min。
3　结论
花色苷作为一种天然色素 ,具有较好的着色力 ,在
食品 、保健品等方面都得到较广泛应用 ,具有很好的市
场前景。红苋菜花色苷在缓冲液中的可见光区最大吸
收峰是 518 nm ,花色苷最佳提取条件以提取剂为体积百
分比为 80%的 pH 2.0盐酸乙醇溶液 ,料液比为 1∶20
(g∶mL)、提取温度为 60℃,提取时间 90 min。
参考文献
[ 1] 　夏洁如,向晨茜 ,王洪伟 ,等.食用天然色素功能应用及发展趋势[ J] .
中国酿造 ,2008, 22(3):1-4.
[ 2] 　吕帮玉,杨新河 ,毛清黎.我国天然食用色素的开发现状与前景[ J] .
江西农业学报 ,2007(10):108-110.
[ 3] 　卢其能,杨清.马铃薯花色苷研究进展[ J] .北方园艺, 2007(9):54-57.
[ 4] 　王朝臣.葡萄花色苷提取技术的研究[ J] .农业机械与装备 , 2009 , 12
(7):8-10.
[ 5] 　王萍 ,苗雨,王颖.黑加仑果渣花色苷溶剂提取的研究[ J] .食品与发
酵工艺 , 2007 ,33(8):163-166.
[ 6] 　石光 ,张春枝 ,陈莉.蓝莓果实中花色苷提取工艺的研究[ J] .食品研
究与开发 ,2008, 29(4):7-9.
[ 7] 　刘传菊,戚向阳 ,任献.杨梅花色苷的提取分离研究[ J] .中国食品学
报 ,2009 ,9(1):57-60.
Research on Extractive Technology of Anthocyanin
Pigment from Amaranthus paniculatus
LV Yu-zhen , DONG Da-peng ,WEI Lin-hong
(Yangzhou Vocational College of Environment and Resource, Yangzhou , Jiang su 225127)
Abstract:Taking Amaranthus paniculatus as material , on the best single-factor level , through L9(34)orthogonal
experiment , then identified the optimum ex traction condition of extract anthocyanin pigment from Amaranthus
paniculatus .The results showed that the ext raction agent for the pH 2 of 80%(v/v)acidified ethanol , temperature of
60℃and 90 min extraction time , feed liquid ratio as 1∶20(g:mL)was optimum extraction conditions
Keywords:Amaranthus paniculatus ;anthocyanin;ext raction technology;natural pigment
44