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第 33卷第 4期 湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.33 No.4
2007 年 8月 Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Aug．2007
文章编号：1007-1032(2007)04-0500-06
大孔树脂纯化黑花生衣色素的研究
王 锋，谭兴和*，郭时印，邓洁红，李清明，钟 浩
(湖南农业大学 食品科学技术学院，湖南 长沙 410128)
摘 要：以绵新 2 号黑花生为材料，采用静态吸附和动态吸附法，筛选出对黑花生衣色素吸附和洗脱性能好
的大孔树脂，并探讨了大孔树脂纯化黑花生衣色素的工艺条件．结果表明，非极性和弱极性大孔树脂对黑花生
衣色素吸附效果较好，其中，HP20 大孔树脂对黑花生衣色素的比上柱量、比吸附量和比洗脱量均明显高于其
他几种供试大孔树脂．当上样液的 pH值为 1，上样液花色苷浓度为 10 mg/L，吸附温度为 20 ℃时，HP20大
孔树脂对黑花生衣色素的吸附率较高．采用 80%乙醇作为洗脱剂，用量为 14 倍柱床体积即达到较好的解吸
效果．
关 键 词：黑花生衣色素；大孔树脂；纯化
中图分类号：O647.3；S565.2 文献标识码：A

On purification of black peanut skin pigment by macroporous resin
WANG Feng，TAN Xing-he*，GUO Shi-yin，DENG Jie-hong，LI Qing-ming，ZHONG Hao
(College of Food Science and Technology，HNAU，Changsha 410128，China)
Abstract：Peanut skin of the Arachis hypogaea ‘Mianxin No.2’cultivar was used as the raw materials．By static
adsorption and dynamatic adsorption method，the suitable macroporous resin type with good adsorption and desorption
capacity to black peanut skin pigment (BPSP) was screened，and the purification conditions was studied．The results
showed that non-polar and weak polar macroporous resin had higher BPSP adsorption capacity．Among the macroporous
resin tested，HP20 resin was significantly better in saturation ratio，adsorption ratio，eluation ratio than the others. Under
the circumstance of pH=1，the anthocyanins concentration of 10 mg/mL in sample and the work temperature of 20 ℃，
HP20 resin had good adsorption capacity．Using 80% ethanol as eluent，and the amount of eluent reached 14 bed
volume(BV)，the effect of desorption was good．
Key words：black peanut skin pigment；macroporous resin；purification

黑花生的内衣乌黑透亮，其他部分如花生壳、
花生仁则与普通花生无异．与普通花生相比，黑花
生具有高蛋白、高精氨酸、高硒、高钾含量的优良
特性[1]，而产量与一般花生无异，是很有推广前景
的优良品种[2]．黑花生衣色素是从黑花生的内衣中
提取的一类红色素．笔者发现黑花生衣中花色苷的
含量比普通红衣花生高，且其色泽深，容易提取．开
发黑花生衣色素能为食品行业提供质量高、具有保
健功能的食用天然色素．
大孔树脂具有机械强度高、选择性好、吸附量
大、吸附速度快、易于解吸附、再生处理简单等特
点，同其他分离纯化工艺相比，可减少有机溶剂的
用量，简化生产步骤，降低生产成本．经大孔树脂
处理后，可有效地去除粗提液中大量的糖类、蛋白
质、粘液质等成分，使色素成分高度富集而提高色
素品质．用大孔树脂纯化萝卜色素[3]、蜀葵花色素[4]
和紫甘薯色素[5]等已有报道，但对黑花生衣色素的
纯化还未见报道．
笔者研究大孔树脂纯化黑花生衣色素，旨在为
黑花生衣色素粗提液纯化工艺中树脂的选取提供
理论依据，并为工业化生产黑花生衣色素提供技术
基础．
收稿日期：2007-04-26
基金项目：湖南省教育厅项目(2005A023)
作者简介：王 锋(1978-)，男，湖南株洲人，博士研
究生，主要从事园艺产品采后贮藏与加工研究．*通讯作者．
DOI:10.13331/j.cnki.jhau.2007.04.009


第 33卷第 4期 王 锋等 大孔树脂纯化黑花生衣色素的研究 501

1 材料与方法
1.1 材 料
1.1.1 植物材料
花生(Arachis hypogaea L.)品种为绵新 2号．
1.1.2 主要试剂与设备
大孔树脂的物理性能和产地见表 1．无水乙醇、
HCl、KCl、醋酸、醋酸钠、柠檬酸、磷酸二氢钠等
均为国产分析纯．
主要设备：紫外可见分光光度计(日本岛津
2450 型)；722 型可见光分光光度计(上海棱光技术
有限公司生产)；层析柱(1.6 cm×30 cm)；HL-2B型
恒流泵(上海青浦沪西仪器厂生产)；ZK-82B型真空
干燥箱(上海实验仪器厂生产)；SHA-BA 水浴恒温
摇床(江苏金坛市金伟实验仪器厂生产)．
表1 大孔树脂的物理性能和产地
Table 1 Physical properties and producing plant of the macroporous resins
物 理 性 能
树脂型号
极 性 比表面积/(m2·g－1) 平均孔径/ Å
产 地
AB8
X-5
HP20
S8
NKA9
D101
弱极性
非极性
非极性
极 性
极 性
弱极性
480～520
500～550
600
100～120
250～290
480～530
130～140
90～100
200
280～300
155～165
90～100
天津南开大学化工厂
天津南开大学化工厂
日本三菱化学
天津南开大学化工厂
天津南开大学化工厂
蚌埠市天星树脂有限公司

1.2 方 法
1.2.1 黑花生衣色素提取液的制备
本研究所有试验均在湖南农业大学食品科学
技术学院实验室完成．花生于 2006 年 8 月从湖南
农业大学实验基地采收后，晒干，去壳，将花生仁
于 60 ℃烘箱中烘 24 h，手工剥去花生衣并粉碎．将
黑花生衣粉末用 60%的乙醇(含 0.1%HCl)提取．过
滤后得到提取液；再经过减压浓缩，以除去酒精，
得到浓缩液．
1.2.2 花色苷含量的测定
花色苷含量的测定采用pH差示法[6]．
1.2.3 大孔树脂预处理方法
大孔树脂预处理参照文献[7]的方法进行．
1.2.4 静态吸附法筛选树脂
经过预处理后的大孔树脂用滤纸吸干水分．准
确称取表 1中 6种大孔树脂各 1.50 g，加入等浓度
的黑花生衣色素液 100 mL，水浴恒温摇床避光振摇
(70 r/min，30 )24 h℃ ，测定色素液吸光度(525 nm)，
计算(A0－A)/A0值，其中 A0为吸附前色素液的吸光
度，A 为吸附后色素液的吸光度．选取吸附效果较
好的 3种树脂，按同样的方法加入黑花生衣色素液，
并在振摇过程中每隔 30 min从色素液中取样，测定
色素液吸光度．
1.2.5 动态吸附法筛选树脂
将 X-5型，D101型，HP20型 3种大孔树脂预
处理后，于真空干燥箱中(80 )℃ 干燥至恒重．各准
确称取 4.00 g，乙醇活化 2 h后装入层析柱．水洗
去乙醇后上样，再水洗，然后用无水乙醇作洗脱剂
洗脱．测定和计算花色苷浓度，比较 3种树脂的比
上柱量(S)、比吸附量(A)、比洗脱量(E)和解吸率
(D)．S=(M 上－M 残)/M；A=(M 上－M 残－M 水洗)/M；
E=M 洗脱/ M；D=(M 洗脱/M 吸)×100%．其中，M为干
树脂质量；M 上是上柱液中花色苷的质量；M 残是过
柱流出液中花色苷的质量；M 水洗为水洗液中花色苷
的质量；M 洗脱为洗脱溶剂中的花色苷的质量．
1.3 HP20 大孔树脂对黑花生衣色素的纯化条件
根据静态吸附和动态吸附试验的结果，选出吸
附能力强、解吸性能好的大孔树脂．研究上样液 pH
值、上样液初始浓度和温度对 HP20 大孔树脂吸附
黑花生衣花色苷吸附性能的影响；研究洗脱剂浓度
和洗脱剂用量对解吸率的影响；测定经 HP20 大孔
树脂纯化前后黑花生衣色素粉末的紫外可见光谱


502 湖南农业大学学报(自然科学版) 2007年 8月
和花色苷含量．
1.3.1 吸附率的计算
吸附率按下面公式进行计算：
=
C V C V
C V
后 后－前 前
前 前
吸附率 ×100%
其中，C 前，C 后分别为吸附前、后黑花生衣色
素液中花色苷浓度；V 前，V 后为色素液吸附前、后
色素液的体积．本试验中视吸附前、后色素液体积
不变．
1.3.2 pH值对HP20树脂吸附黑花生衣色素的影响
准确量取等体积的黑花生衣色素浓缩液，分别
用等量浓度为 0.05 mol/L，pH值分别为 1，2，3，4，
5，6 的缓冲液稀释，其中，pH1 和 pH2 的缓冲液
为 HCl-KCl 缓冲液，其余为柠檬酸-磷酸二氢钠缓
冲液．配置方法见文献[8]．
在不同 pH的色素液中加入 1.50 g已经预处理
好的 HP20 大孔树脂，30 ℃下置于摇床中振摇(70
r/min)，测定振摇 30 min和 90 min的色素液花色苷
的浓度．计算不同上样液 pH值下花色苷的吸附率．
1.3.3 上样液浓度对HP20树脂吸附黑花生衣色素
的影响
量取等体积的黑花生衣色素浓缩液，用浓度为
0.05 mol/L，pH值为 1的 HCl-KCl缓冲液稀释，得
到浓度分别为 10，15，20，25，30 mol/L的色素稀
释液，分别测定各稀释液中花色苷的浓度．加入 1.50
g经过预处理的HP20大孔树脂，置于摇床(70 r/min)
中振摇 90 min，测定吸附后色素液中花色苷的浓
度．计算不同上样液花色苷浓度下的吸附率．
1.3.4 温度对 HP20树脂吸附黑花生衣色素的影响
配置质量浓度约为 10 mg/L，pH1的黑花生衣
色素液(实测质量浓度为 10.528 mg/L)，加入 1.50 g
经过预处理的 HP20大孔树脂，分别置于 20，30，
40，50，60 ℃在摇床(70 r/min)中振摇，每隔 1 h取
样测定色素液的吸光度(525 nm)．连续测定 7 h．
1.3.5 乙醇对 HP20 树脂解吸附黑花生衣色素的
影响
HP20大孔树脂采用静态法吸附黑花生衣色素，
达到饱和．准确称取已经吸附黑花生衣色素达到饱
和的 HP20 树脂各 2.00 g，分别加入体积分数为
20%，40%，60%，80%，95%和 100%的乙醇溶液
50 mL，置于摇床中振摇 60 min，测定洗脱液中花
色苷含量，计算解吸率．
1.3.6 洗脱剂用量对 HP20 树脂解吸率的影响
按 1.2.5的方法，将HP20大孔树脂填入层析柱，
加入足量的黑花生衣色素液，待其吸附饱和后用纯
水洗柱，计算 M 上－M 残－M 水洗，然后用 80%的乙
醇作为洗脱剂进行洗脱．计算经 2，4，6，8，10，
12，14，16倍柱床体积洗脱液洗脱时，花色苷的解
吸率．
2 结果与分析
2.1 大孔树脂的筛选
2.1.1 几种大孔树脂对黑花生衣色素的静态吸附
能力比较
色素的吸光度变化率能反映大孔树脂对黑花
生衣色素的吸附能力，值越大表示吸附能力越
强．由图 1可知，本试验所选择的 6种大孔树脂的
吸附能力各不相同，非极性和弱极性树脂吸附效果
好，而极性树脂效果差．这可能是由于黑花生衣色
素主要成分为花色苷，为极性组分，容易被非极性
树脂吸附．吸附率较高的 3 种树脂为 HP20，X-5
和 D101．笔者选取这 3 种树脂进行下一步的静态
和动态吸附法筛选．






图1 大孔树脂吸附对黑花生衣色素的吸光度变化率的影响
Fig.1 Variations of absorption of BPSP by macroporous resins

2.1.2 D101，X-5 和 HP20 3 种大孔树脂对黑花生
衣色素的静态吸附动力学曲线
树脂吸附黑花生衣色素的速率是衡量树脂对
色素选择性的重要指标之一．由图 2可知，黑花生
衣色素液加入树脂后，吸光度随时间的增加而急剧
下降，然后逐渐趋于平稳，说明大孔树脂对黑花生
衣色素的吸附速度开始时比较快，随时间延长，逐
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
AB8 X-5 D101 HP20 S8 NKA9
树脂型号
吸
光
度
变
化
率
/%


第 33卷第 4期 王 锋等 大孔树脂纯化黑花生衣色素的研究 503
渐达到平衡．3种树脂中，HP20树脂吸光度下降最
快，说明其对黑花生衣色素的吸附速度最快．当
HP20 大孔树脂对黑花生衣色素吸附饱和时，吸光
度最低，说明此时吸附率高．D101 和 X-5 大孔树
脂的吸附曲线几乎重叠，说明两者对黑花生衣色素
的吸附效果基本相同．







图2 大孔树脂对黑花生衣色素的静态吸附动力学曲线
Fig.2 Static-adsorption dynamic curves of macroporous resins to BPSP

2.1.3 D101，X-5 和 HP20 3 种大孔树脂的动态吸
附洗脱特性参数
比上柱量 S表示树脂吸附承接的总体能力，是
确定树脂用量的关键参数．S 越大，承接能力越
强．比吸附量 A表示树脂真实吸附能力，是选择树
脂种类与评价树脂再生效果的重要参数．A 越大吸
附能力越强．比洗脱量 E表示树脂的解吸附能力与
洗脱溶剂的洗脱能力，是选择树脂及洗脱溶剂的重
要参数．E 越大表示洗脱溶剂的洗脱能力与树脂的
解吸附能力越强．
由表 2 可知，D101 和 X-5 的比上柱量和比吸
附量基本相等，而 HP20 的比上柱量和比吸附量远
远大于 D101和 X-5，因此，HP20对黑花生衣花色
苷的承接能力和真实的吸附能力都远远大于 D101
和 X-5 的．HP20 的比洗脱率也最高．解吸率最高
的是 D101，最低的是 X-5．
表2 3 种树脂吸附洗脱特性参数
Table 2 Adsorption and elution parameters of three kinds of macroporous
resin
树脂型号 比上柱量
/(mg·g－1)
比吸附量
/(mg·g－1)
比洗脱量
/(mg·g－1)
解吸率
/%
D101 2.20 2.18 1.90 87.32
X-5 2.20 2.19 1.71 78.34
HP20 5.12 4.52 3.84 84.99
综合考虑静态吸附和动态吸附洗脱特性参数
可知，HP20 对黑花生衣色素的吸附效果是 3 种大
孔树脂中最好的，因此，笔者选定 HP20 大孔树脂
作为研究对象，进一步研究其吸附纯化工艺参数和
效果．
2.2 HP20大孔树脂吸附黑花生衣花色苷的工艺条
件及效果
2.2.1 上样液 pH 值对 HP20 树脂吸附黑花生衣色
素的影响
溶液 pH 值会影响黑花生衣色素在大孔树脂上
的吸附．溶液 pH 值的变化可以改变花色苷在溶液
中存在的形式，因为花色苷在酸性条件下以稳定的
黄钅羊盐形式存在，而在碱性条件下则迅速降解[9]，
因此，主要考察酸性条件下的吸附．从图 3可以看
出，无论是 30 min还是 90 min检测，pH1条件下
的吸附率均最高，说明在 pH1 时，HP20 的吸附速
度和吸附量均最大，因此，选择 pH1作为上样液的
pH值较合适．







图3 上样液 pH值对 HP20 大孔树脂吸附率的影响
Fig.3 Influence of pH on the adsorption rate of HP20 macroporous
resin

2.2.2 上样液初始浓度对HP20树脂吸附黑花生衣
色素的影响
试验中固定上样液的 pH值为 1，温度为 30 ℃．
由图 4 可知，HP20 大孔树脂吸附率随上样液花色
苷浓度增加而呈下降趋势．这可能是由于花色苷在
大孔吸附树脂上是物理吸附，从物理吸附等温方程
可以发现，初始浓度增加，平衡吸附量增加，吸附
率降低，平衡吸附时间增加，因此，上样液应适当
选择较低浓度．
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 2 4 6 8
时间/h
D101 X-5 HP20
O
D
52
5
nm
值

时间/h
0
20
40
60
80
pH1 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6
pH值
吸
附
率
/%
吸附30min 吸附90min30 min 90 min
1 2 3 4 5 6


504 湖南农业大学学报(自然科学版) 2007年 8月







图4 上样液花色苷浓度对HP20 吸附率的影响
Fig.4 Influence of anthocyanin concentration on the adsorption rate of
HP20 macroporous resin

2.2.3 温度对 HP20树脂吸附黑花生衣色素的影响
试验中固定 pH 值为 1，上样液初始质量浓度
为 10.528 mg/L．由图 5可知，温度越高，黑花生衣
色素的吸光度下降越快．这可能由于黑花生衣色素
在 HP20 大孔吸附树脂上的吸附是靠分子间作用
力，属于物理吸附．温度升高，有效成分在树脂上
的吸附作用降低，在溶液中的溶解度增大，致使花
色苷在大孔吸附树脂上的吸附速度和吸附量降低，
因此，在吸附阶段，以 20 ℃作为吸附温度较合适．








图5 HP20 大孔树脂的吸附等温线
Fig.5 Adsorption isothermic of HP20 macroporous resin to BPSP

2.2.4 乙醇浓度对HP20树脂解吸附黑花生衣色素
的影响
乙醇溶液浓度从两方面影响有效成分在大孔
吸附树脂上的吸附．一方面，乙醇浓度不同，导致
乙醇溶液极性不同，从而影响有效成分和大孔吸附
树脂间的分子间作用力．另一方面，乙醇浓度不同，
影响有效成分在乙醇溶液中的溶解度．不同浓度乙
醇溶液影响有效成分在大孔吸附树脂上的解吸作
用是两种作用相互竞争的结果．
从图 6可知，随乙醇浓度上升，解吸率增加，
但当乙醇质量分数达到 60%后，解吸率增加趋势变
缓，继续增加乙醇浓度对提高解吸率效果不明
显．因此，在进行洗脱时，只要洗脱后色素溶液中
乙醇体积分数达到 60%，就有较好的洗脱效果．事
实上，在层析柱中进行色素洗脱时，洗脱后色素溶
液中的乙醇浓度是不断变化的，浓度由低到高，直
到达到所加入的洗脱液中的乙醇浓度．由于高浓度
的乙醇在层析柱中洗脱时所形成的洗脱剂的浓度
范围较广，因此能取得较好的洗脱效果；同时，考
虑到增加浓度会导致成本的增加，因此本研究中选
用体积分数 80%乙醇作为洗脱剂．







图6 乙醇浓度对解吸率的影响
Fig.6 Influence of ethanol concentration on the desorption rate

2.2.5 洗脱剂用量对 HP20 树脂解吸率的影响
洗脱剂的用量是衡量洗脱效果的一个重要因
素．洗脱剂用量过多会增加后续处理的难度成
本．从图 7可以看出，洗脱剂用量越大，解吸率越
高．当洗脱剂用量达到 10 倍柱床体积时，解吸率
增加趋势减缓．洗脱剂用量达到 14倍柱床体积时，
解吸率不再增加．







图7 洗脱剂用量对解吸率的影响
Fig.7 Influence of amount of eluent on the desorption rate

2.2.6 HP20 大孔树脂纯化黑花生衣色素的效果
经大孔树脂纯化后的色素溶液(0.01%HCl-甲醇
溶液)在 360 nm处有一吸收峰，而没有经过大孔树
脂纯化的色素液在此波长下没有峰出现(图 8)．花生
0
20
40
60
80
100
2 4 6 8 10 12 14 16
洗脱剂用量/柱床体积
解
吸
率
/%
20
40
60
80
100
20 40 60 80 95 100
乙醇体积分数/%
解
吸
率
/%
40
50
60
70
10 15 20 25 30
花色苷浓度/mg·L－1）
吸
附
率
/%
花色苷质量浓度/(mg·L－1)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 2 4 6 8
时间/h
O
D
52
5n
m
值
20℃ 30℃ 40℃ 50℃
O
D
52
5
nm
值

/h


第 33卷第 4期 王 锋等 大孔树脂纯化黑花生衣色素的研究 505
衣中含有丰富的黄酮[10]．大多数黄酮类化合物在甲
醇中的紫外吸收光谱由两个主要吸收带组成．出现
在 300～400 nm的吸收带称为带Ⅰ，出现在 240～
280 nm 的吸收带称为带Ⅱ．经大孔树脂纯化后在
360 nm 处出现的吸收峰可能为黄酮类的特征吸收
峰．HP20 大孔树脂纯化后去掉了某些杂质，使黄
酮类特征峰明显，说明纯化效果较好．
经过 HP20 大孔树脂纯化后，黑花生衣色素粉
末中，花色苷含量由 16.66 mg/g增加到 33.58 mg/g，
提高了 1倍．










图 8 经 HP20 纯化前后黑花生衣色素的紫外可见光谱
Fig.8 UV-Vis spectrum of BPSP between before and after HP20
macroporous resin purification
3 结 论
大孔吸附树脂依据其聚合的单体组成不同，可
以分成非极性和极性两大类．依据极性大小还可以
分为弱极性、中等极性和强极性．本试验表明，非
极性和弱极性大孔树脂对黑花生衣色素吸附效果
较好．
D101，X-5和 HP20 3种大孔树脂中 HP20大孔
树脂的吸附率和比洗脱率最高，吸附速度也最快，
对黑花生衣花色苷的承接能力和真实的吸附能力
都远远大于 D101 和 X-5．综合考虑静态吸附和动
态吸附纯化特性参数，HP20 对黑花生衣色素的吸
附洗脱效果较好．
吸附条件和解吸附条件的选择直接影响着大
孔吸附树脂吸附工艺的好坏．试验结果表明，上样
液 pH值为 1，上样液质量浓度为 10 mg/L左右，吸
附温度为 20 ℃时，HP20大孔树脂对黑花生衣色素
的吸附率较高；解吸时，采用体积分数为 80%的乙
醇作为洗脱剂，用量为 14 倍柱床体积即能达到较
好的解吸效果．
参考文献：
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版社，2000：280．

责任编辑：王赛群
英文编辑：罗文翠

波长/nm
200 300 400 500 600 700
吸
光
度

5.500

4.000


2.000


0.000
------纯化前 ——纯化后