全 文 ：第 13 期
收稿日期：2015－07－29
基金项目：国家自然科学青年基金项目（31201142）
作者简介：黄丽华（1972－），女，广东揭阳人，高级实验师，主要从事植物生理生化及食品营养成分分析研究，（电话）13534935552（电子信箱）
1035420116＠qq．com；通信作者，邵 玲，教授，主要从事植物生理生化及药用植物研究，（电话）0758－2716359（电子信箱）
shaoling＠zqu．edu．cn。
苋菜（Amaranthus tricolor L．）为苋科苋属一年
生草本植物，富含多种营养成分，是常见的夏季蔬
菜，呈红色、紫色或绿紫色，其茎、叶色素含量较高，
是一种良好的提取天然色素的原材料［1，2］。花红苋和
红叶苋的根、茎、叶中富含一种由酮类和醌类衍生
的次生代谢产物——苋菜红素，该色素与花色素苷
（Anthocyanins）有所不同，属于甜菜素类中甜菜红素
（Betacyanins）亚型的生物色素 ［3］。 红苋菜中所含的
红色素色泽鲜艳、无毒、安全性高、性质稳定，是天
然的食用色素，其主要成分是苋菜红素，具有预防
心血管疾病、保护视力、抗氧化、抗衰老、抗溃疡、抗
炎等生理和药用功能［4－6］。
目前，对苋菜红素活性物质的研究多集中于色
素的提取与稳定性方面 ［7］，对其抗氧化活性的研究
通常为检测其清除羟基自由基和超氧阴离子的能
力［8］，其色素还原能力及抗氧化活性鲜见报道。本研
究通过单因素试验和正交试验筛选苋菜红素的最
佳提取条件，测定苋菜红素含量及还原能力，并测
定其清除羟自由基、 亚硝酸根离子和 DPPH·的能
力，系统评估其抗氧化活性，旨在为苋菜红素活性
苋菜红素的提取纯化及抗氧化活性分析
黄丽华，李芸瑛，穆晓琨，邵 玲
（肇庆学院生命科学学院，广东 肇庆 526061）
摘要：通过单因素和正交试验优化苋菜（Amaranthus tricolor L．）红素的提取工艺。 结果表明，提取苋菜红
素的最佳条件为浸提时间 30 min，浸提温度 40 ℃，料液比 1∶40（g ／ mL），同时利用大孔树脂进行纯化，并
测定苋菜红素的含量及抗氧化活性，得到苋菜红素的含量为 12．5％，在一定质量浓度范围内，苋菜红素还
原能力随浓度升高而增强，苋菜红素对羟自由基、亚硝酸根离子和 DPPH·的最大清除率分别为 54．2％、
17．3％和 97．2％，具有明显的抗氧化作用。
关键词：苋菜（Amaranthus tricolor L．）红素；提取纯化；抗氧化活性
中图分类号：Q78 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2016）13－3411-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.13.036
Extraction and Purification of Red Pigment from Amaranthus tricolor L． and
Analysis of Its Antioxidant Activity
HUANG Li－hua，LI Yun－ying，MU Xiao－kun，SHAO Ling
（College of Life Sciences， Zhaoqing University， Zhaoqing 526061，Guangzhou，China）
Abstract： The extraction process of red pigment from the Amaranthus tricolor L． was optimized by single factor and orthogo-
nal test． The results showed that the best condition of extraction of Amaranthus tricolor L． red pigment were extraction time
30 min，ultrasonic extraction temperature 40 ℃，the solid-liquid ratio of 1∶40 （g ／ mL），using macroporous resin to purify at the
same time，and determined the content of Amaranthus tricolor L． red pigment and antioxidant activity． The content of red pig-
ment was 12．5％，in the certain concentration range， red pigment reducing power was strengthened with concentration chang-
ing， the maximum clearance of hydroxyl free radicals， nitrite ion and DPPH· were 54．2％，17．3％ and 97．2％，respectively． A-
maranthus tricolor L． red pigment had obvious antioxidant effect．
Key words： Amaranthus tricolor L． red pigment；extraction and purification；antioxidant activity
第 55卷第 8期
2016年 4月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 55 No.7
A.，2016
2
1
1
Jan
13期
7
Vol． 5 No.13
Jul
湖 北 农 业 科 学 2016 年
表 1 正交试验因素与水平
水平
1
2
3
浸提时间（A）//min
20
30
40
浸提温度（B）//℃
30
40
50
料液比（C）
1∶30
1∶40
1∶50
因素
物质的提取工艺提供参考，同时对苋菜红素资源的
综合利用和质量评价提供科学参考。
1 材料与方法
1．1 材料与试剂
苋菜品种为肇庆市蔬菜基地主栽的台湾红苋
菜，种子由南海市大沥红志清种子公司提供，种植
45 d后用于试验。
1，1－二苯基－2－苦肼基（DPPH）、甲醇、乙醇、亚
硝酸钠、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、水杨酸、双
氧水、铁氰化钾、三氯乙酸、三氯化铁等均为国产分
析纯。
1．2 仪器与设备
KJ－B 型超声波清洗机（超声波频率 28 kHz，功
率 600 W）， 购自广州番禺科进超声波设备厂；40B
型台式离心机购自上海安亭仪器有限公司；722 型
可见分光光度计、JA2003 型电子天平，购自上海精
科仪器有限公司；RE－52 型旋转蒸发仪购自上海亚
荣生化仪器厂； 真空泵、AB－8 大孔树脂吸附柱、冻
干机等。
1．3 方法
1．3．1 苋菜红素提取前处理 将新鲜红苋菜洗净，
放入电热鼓风干燥箱中 35 ℃低温鼓风干燥， 将干
燥好的苋菜粉碎备用。
1．3．2 浸提时间对苋菜红素提取的影响 称取 1．0 g
苋菜粉末，加入 50 mL的水溶液，料液比 1∶50（g ／ mL，
下同），共 6 份，置于 40 ℃的超声波萃取器中，分别
提取 5、10、20、30、40、50 min，再将萃取液进行抽滤，
将所得液在 535 nm 处测定吸光度。
1．3．3 浸提温度对苋菜红素提取的影响 称取 1．0 g
苋菜粉末，加入 50 mL 的水溶液，料液比 1∶50，共 4
份，分别置于超声波萃取器中，在 20、30、40、50 ℃的
恒温水浴条件下，萃取 40 min。 再将萃取液进行抽
滤，将所得液在 535 nm处测定吸光度。
1．3．4 料液比对苋菜红素提取的影响 称取 1．0 g
苋菜粉末，共 6 份，分别加入 1∶30、1∶40、1∶50、1∶100、
1∶150、1∶200 的水溶液， 分别置于超声波萃取器中，
在 40 ℃的恒温水浴条件下，萃取 40 min。 再将萃取
液进行抽滤，将所得液在 535 nm处测定吸光度。
1．3．5 正交试验 在单因素试验的基础上，选择浸
提时间、浸提温度、料液比 3 个因素，采用三因素三
水平正交试验来确定苋菜红素的最佳提取条件，正
交试验因素与水平见表 1。
1．3．6 纯化工艺流程 确定最佳提取条件后，通过
如下流程进行提取纯化及测定。
苋菜→超声波萃取→提取液→抽滤→滤液
上大孔吸附树脂→洗脱液→减压浓缩→冷冻干燥
苋菜红素纯品。
称取苋菜粉末 10 g， 按照 1∶40 加入去离子水，
充分振荡后，放入 40 ℃超声波中萃取，萃取 40 min
后，提取液抽滤。抽滤液上样 AB－8大孔树脂吸附柱
充分吸附，去离子水洗涤去杂质，用 30％乙醇解吸
附，洗脱液即为苋菜红素提纯液。 再将提纯液进行
减压浓缩处理，至浓缩液黏稠为止。 将浓缩液放进
冻干机进行冷冻干燥， 得到苋菜红素的提纯产品，
称重计算产量。
1．4 苋菜红素的抗氧化活性
1．4．1 最大吸收波长的确定 配制浓度为 0．8
mg ／ mL 的上述新鲜苋菜红素溶液， 在波长为 400～
800 nm 范围内扫描最大吸收波长，得到苋菜红素的
吸收光谱。
1．4．2 苋菜红素总还原力的测定 取不同质量浓
度（0．10、0．25、0．50、1．00、2．00 mg ／ mL）的苋菜红素提
取液 2．5 mL，加 pH 6．6磷酸缓冲液（0．2 mol ／ L）2．5 mL
及 10 g ／ L 铁氰化钾 1 mL，50 ℃水浴 20 min， 加 100
g ／ L 三氯乙酸 2．5 mL，3 000 r ／ min 离心 10 min，取上
清液 5 mL， 加 5 mL 去离子水和 1 g ／ L 三氯化铁
1 mL，10 min后于波长 700 nm处测定其吸光度［9］。
1．4．3 苋菜红素对羟自由基清除率的测定 取不
同质量浓度（0．10、0．25、0．50、1．00、2．00 mg ／ mL）的苋
菜红素提取液 2 mL 于具塞试管中， 再分别加入
6 mmol ／ L FeSO4、6 mmol ／ L H2O2、6 mmol ／ L 水杨酸－
乙醇溶液各 2 mL，将其放入 37 ℃水浴锅中 35 min，
待测液在波长 510 nm 处测定吸光度 Ax，以 2 mL 去
离子水为空白测得吸光度 A0， 未加入 H2O2的溶液
的吸光度为 Ax0［10］。 按以下公式计算·OH清除率：
·OH清除率＝ A0-（Ax-Ax0）
A0
×100％
1．4．4 苋菜红素对亚硝酸根离子清除率的测定 准
确吸取 5．0 μg ／ mL NaNO2溶液 2 mL 于 25 mL 容量
瓶中， 分别加入 2 mL 不同质量浓度（0．10、0．25、
0．50、1．00、2．00 mg ／ mL）的苋菜红素提取液，在 25 ℃
下放置 30 min， 再加入 4 mg ／ mL 的对氨基苯磺酸
溶液 2 mL， 混合均匀后于 25 ℃条件下放置 5 min，
3412
第 13 期
加入 2 mg ／ mL 盐酸萘乙二胺溶液 1 mL， 用去离子
水定容， 混合均匀后在 25 ℃放置 15 min， 在波长
538 nm 处测定其吸光度 ［11］。 按以下公式计算 NO2－
清除率：
NO2－清除率＝ A0-（Ax-Ax0）
A0
×100％
式中，A0 为对照溶液的吸光度；Ax为加入样品
后 NaNO2 溶液的吸光度；Axo 为不加 NaNO2 溶液时
样品的吸光度。
1．4．5 苋菜红素对 DPPH·清除能力的测定 取不
同质量浓度 （0．10、0．25、0．50、1．00、2．00 mg ／ mL）的
苋菜红素提取液各 1 mL 于具塞试管中， 同时加入
0．04 mg ／ mL DPPH 甲醇溶液 5 mL，25 ℃条件下避
光静置 60 min，于 517 nm处测定吸光度 Ax，以 1 mL
95％乙醇为空白测定吸光度 A0， 未加入 DPPH的样
品溶液测定吸光度 Ax0［12，13］。 DPPH·清除率通过公式
计算：
DPPH·清除率＝ A0-（Ax-Ax0）
A0
×100%
2 结果与分析
2．1 浸提时间对苋菜红素提取的影响
如图 1 所示，在 5～50 min 范围内，苋菜红素提
取率随着浸提时间的延长而增大，在浸提时间为 5～
10 min 时，提取率趋于稳定状态；在 10～20 min 时，
提取率迅速上升；在 30 min 时，提取率达到最高值；
在 40～50 min 时提取率呈下降趋势， 可能是当浸提
时间过长时，受到光照的影响，苋菜红素发生一定
的分解［6］。
2．2 浸提温度对苋菜红素提取的影响
如图 2 所示，在 20～50 ℃范围内，苋菜红素提取
率随着浸提温度升高而增大； 在浸提温度为 20～30
℃时，提取率趋于稳定不变的状态；在 30～50 ℃时，
提取率迅速上升，上升速度最快，在 50 ℃时，苋菜红
素提取率最高；温度超过 60 ℃时，高温会对色素的
稳定性有所破坏［6］，色素发生分解。
2．3 料液比对苋菜红素提取的影响
如图 3 所示，在料液比为 1∶30～1∶200 时，苋菜
红素提取率呈下降趋势，可能是由于去离子水的增
加，提取液浓度逐渐减小而造成苋菜红素的吸光度
下降［14］。 当提取液达到一定量的时候，其提取率就
会达到一个稳定的值［14］。
2．4 正交试验结果
由表 2 可以得出，极差最小的是料液比，说明
其对苋菜红素提取的影响最小；极差最大的是浸提
时间，说明其对提取率的影响最大。 最佳浸提条件
为 A2B2C2，即在浸提时间 30 min，浸提温度 40 ℃，料
液比 1∶40 的提取情况下， 苋菜红素提取率最高，提
取的苋菜红素最多。
表 2 正交试验结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
0.981
1.287
0.989
0.306
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1.135
1.196
0.926
0.270
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
1.011
1.125
1.121
0.114
吸光度（λ＝535 nm）
0.432
0.321
0.228
0.401
0.591
0.295
0.302
0.284
0.403
5 10 20 30 40 50
浸取时间//min
2.78
2.76
2.74
2.72
2.70
2.68
2.66
2.64
吸
光
度
图 1 浸提时间对苋菜红素提取的影响
图 3 料液比对苋菜红色素提取的影响
1∶30 1∶40 1∶50 1∶100 1∶150 1∶200
料液比
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
吸
光
度
图 2 浸提温度对苋菜红色素提取的影响
20 30 40 50
浸提温度//℃
2.80
2.78
2.76
2.74
2.72
2.70
2.68
吸
光
度
黄丽华等：苋菜红素的提取纯化及抗氧化活性分析 3413
湖 北 农 业 科 学 2016 年
2．5 最大吸收波长的确定
由图 4 可以看出，苋菜红素的最大吸收波长为
535 nm，所以在提取最佳工艺的探究中，分光光度计
选用的波长为 535 nm。
2．6 苋菜红素含量的测定
试验结果测得苋菜红素含量为 1．25 g，苋菜红
素提取率为 12．5％（即 12．5 g ／ 100 g干品），说明红苋
菜含有丰富的苋菜红素。
2．7 苋菜红色素提取物总还原力
如图 5 所示，试验采用 Oyaizu 法，通过观察添
加不同浓度苋菜红素提取物后 Fe3＋和 Fe2＋之间的转
移来检测样品的还原能力，因为一种物质的还原能
力与其潜在的抗氧化活性关系密切。 苋菜红素提取
物具有一定的总还原力， 随着样品浓度的增加，吸
光度增大，两者呈剂量依赖关系，吸光度越高，还原
能力越强［15，16］。 样品浓度（X）与吸光度（Y）间的回归
方程为 Y＝0．315 8X，R2＝0．994 6。
2．8 苋菜红素对羟自由基（·OH）的清除作用
苋菜红素对羟自由基的清除效果如图 6 所示，
苋菜红素对羟自由基的清除作用明显。 在质量浓度
为 0．10～2．00 mg ／ mL 时， 清除率随苋菜红素质量浓
度的增加而增大，在浓度大于 0．50 mg ／ mL 时，清除
率迅速上升 ， 到 2．00 mg ／mL 时清除率达到最大
55％，说明苋菜红素是一种良好的羟自由基清除剂。
样品浓度 （X） 与清除率 （Y） 间的回归方程为 Y＝
27．86X，R2＝0．960 0， 同时根据回归方程可计算苋菜
红素对羟自由基（·OH）的 IC50为 1．79 mg ／ mL。
2．9 苋菜红素对亚硝酸根离子（NO2－）和 DPPH·的
清除作用
如图 7 所示， 在质量浓度为 0．10～2．00 mg ／ mL
内， 苋菜红素溶液对 NO2－均有一定的清除效果，但
清除效果较弱，清除率随苋菜红素浓度的增加而增
大，但增幅较小，最大清除率为 17．3％。
由图 8可知， 苋菜红素对 DPPH·有较强的清除
作用， 在质量浓度为 0．10～2．00 mg ／mL 范围内随着
样品浓度的增加，清除率逐渐增加，并呈明显的量效
关系，最大清除率为 97．2％。 样品浓度（X）与清除率
（Y）间的回归方程为 Y＝54．053X，R2＝0．897 0，同时
根据回归方程计算苋菜红素对 DPPH·的 IC50 为
0．92 mg ／ mL。
3 小结
通过上述试验可以得出，在苋菜红素提取过程
图 7 苋菜红素对亚硝酸根（NO2－）的清除作用
0 0.50 1.00 1.50 2.00
苋菜红素浓度//mg/mL
20
15
10
5
0
清
除
率
//%
图 8 苋菜红素对 DPPH·的清除作用
0 0.50 1.00 1.50 2.00
苋菜红素浓度//mg/mL
120
100
80
60
40
20
0
清
除
率
//%
图 6 苋菜红素对羟自由基（·OH）清除率
0 0.50 1.00 1.50 2.00
苋菜红素的质量浓度//mg/mL
60
50
40
30
20
10
0
清
除
率
//%
图 4 苋菜红素光谱图
400 500 600 700 800
波长//nm
1.0
0.5
0.0
吸
光
度
图 5 苋菜红素的总还原力
0 0.50 1.00 1.50 2.00
苋菜红素的浓度//mg/mL
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
吸
光
度
3414
第 13 期
患病率增多的现状与抗生素的滥用有直接关系 ［8］，
须引起牧场管理人员及技术人员高度重视。 对治疗
效果不佳、牛乳体细胞持续较高的患牛建议及时淘
汰，这些患牛往往具有传染性，对健康牛会造成很
大威胁。 同时规模化牧场应加强奶牛干奶期管理，
避免干奶期乳房炎的发生，确保奶牛泌乳期的正常
产奶。
4 总结
随着研究的深入，人们对体细胞影响原料奶质
量的重要性也越来越重视，牛奶体细胞数已成为许
多国家牛奶收购定价的重要标准。 近年来，我国对
牛乳体细胞的管控标准也越来越严格，并将管控措
施贯穿到奶牛养殖全过程，这样才能有效管控好牛
乳体细胞，生产出品质优良的牛奶。
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（上接第 3398页）
中，对提取率影响最大的是浸提时间，影响最小的
是料液比。 最佳提取条件是料液比 1∶40，浸提时间
30 min，浸提温度 40℃。苋菜红素提取率高达 12．5％，
表明红苋菜含有丰富的天然红素。 通过抗氧化试验
表明，在一定质量浓度范围内，苋菜红素对羟自由
基、 亚硝酸根离子和 DPPH·的最大清除率分别为
54．2％、17．3％和 97．2％，具有良好的清除作用，且抗
氧化能力随着苋菜红素提取液浓度的增加而增强，
其中对 DPPH·的清除效果最好，IC50为 0．92 mg ／mL。
因此，苋菜红素是一种优良的天然抗氧化剂。
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黄丽华等：苋菜红素的提取纯化及抗氧化活性分析 3415