全 文 ：收稿日期：2011-12-22
基金项目：国家自然科学基金项目（35071266）
作者简介：杜 蕾(1986-)，女，沈阳农业大学博士研究生，从事食品制造与保藏研究。 * 通讯作者 Corresponding author：李新华（1955-），男，沈阳农
业大学教授，硕士，从事粮油加工与转化研究。
沈阳农业大学学报，2012－06，43(3)：336-340
Journal of Shenyang Agricultural University，2012－06，43(3)：336-340
黑花生衣色素分离纯化技术研究
杜 蕾，李新华 *，陈芳芳
（沈阳农业大学 食品学院，沈阳 110161）
摘要：探索大孔树脂分离纯化黑花生衣色素的最优工艺。 通过静态吸附、解吸试验选出 AB-8 大孔树脂，以黑花生衣色素的吸附
量、洗脱率为指标，评价 AB-8 大孔树脂分离纯化黑花生衣色素工艺中，上样液质量浓度、吸附流速、上样液用量、洗脱剂蒸馏水
用量、洗脱剂乙醇体积分数及其用量对吸附和解吸效果的影响，从而确定最优工艺。 AB-8 大孔树脂对黑花生衣色素有较好的分
离效果，其最优工艺条件为：黑花生衣色素上样液质量浓度 2.0mg·mL-1，吸附流速为 1.5mL·min-1，饱和吸附量为 4 倍树脂体积，
洗脱剂蒸馏水的用量为 5 倍树脂体积， 体积分数 70%乙醇的用量为 4 倍树脂体积。 利用该工艺精制后黑花生衣色素色价提高
32.80%。 采用 AB-8 大孔树脂分离纯化黑花生衣色素简单可行，精制效果好，适于工业化生产。
关键词：黑花生衣色素;大孔树脂;分离纯化
中图分类号：S565.2；O647.3 文献标识码： A 文章编号： 1000-1700（2012）03-0336-05
Technique for Separation and Purification of Black Peanut Skin Pigment
DU Lei, LI Xin-hua*, CHEN Fang-fang
(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China)
Abstract： The study was to investigate the optimal technological parameters of the separation and purification process of black
peanut skin pigment (BPSP) macroporous resin. The macroporous resin AB-8 had been selected from 8 kinds of carriers by static
adsorption and desorption test. And the effect of the work solution concentration, absorption velocity, work solution volume,
volume of distilled water and ethanol, concertration of ethanol on the absorption and desorption of AB-8 macroporous resin by
the adsorption result and eluting rate of BPSP were evaluated. The AB-8 macroporous resin had the best separating efficiency
under the following technological conditions: work solution concentration of 2.0mg·mL -1; absorption velocity of 1.5mL·min -1;
maximum absorption capacity of BPSP of 4 times to the volume of macroporous resin. The volume of distilled water was 5 times
as the volume of macroporous resin. The concertration of ethanol was 70% (4 times as the volume of macroporous resin). The
color value increased by 32.80% .This method is simple and feasible with good purification effect, which meet industrial
requirements.
Key words： black peanut skin pigment (BPSP); macroporous resin; separation and purification
黑花生衣色素粗提物中含有许多杂质，对色素稳定性有很大影响，因此需要对色素粗提物进行分离纯化，
以得到更为纯净的色素。 黑花生衣色素属于多酚类物质[1-2]，多酚类物质纯化的方法一般有溶剂法、沉淀法和层
析法[3]。溶剂法和沉淀法过程繁琐，成本高，不太适合大规模生产。层析法中，大孔树脂填料廉价易得，且具有吸
附快、解吸快、吸附容量大、易于再生、使用寿命长等优点。 大孔吸附树脂具有良好的吸附性能，尤其是对水溶
性化合物的分离有独特效果 [4]。 大孔树脂在色素精制工艺中得到广泛应用 [5-7]，对多种天然色素具有良好的吸
附、提纯效果，可有效地去除色素粗提液中大量的糖类、蛋白质等成分，使色素成分高度富集而提高色素品质。
目前，利用大孔树脂对黑花生衣色素进行纯化的研究报道还很少。 因此，本研究对大孔树脂分离黑花生衣色素
的方法和条件进行研究，为黑花生衣色素的进一步纯化提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
黑花生购于辽宁省康平县； 黑花生衣色素粗提物由实验室提取；D101、S-8、NKA-9、HPD-400、HPD-500、
AB-8、X-5、DA-201大孔树脂购于南开大学化工厂和沧州宝恩公司；无水乙醇为分析纯。主要设备为：TU-1810
第 3期
紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）、电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、DK-
S26 电热恒温水浴锅 （上海精宏实验设备有限公司）、SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵 （郑州长城科工贸有限公
司）、RE-52A 旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）、DZF-6050 真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）、HL-2
恒流泵（上海青浦沪西仪器厂）、BSZ-100 自动部分收集器（上海沪西分析仪器厂）、HZP-250 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 大孔吸附树脂的预处理的方法 将大孔树脂用无水乙醇充分浸泡 24h， 从树脂的微孔中赶走气泡，然
后，用蒸馏水洗至洗出液无乙醇味、无白色浑浊，滤去水分备用[8]。
1.2.2 静态吸附法筛选树脂
1.2.2.1 大孔树脂静态吸附和洗脱试验 准确称取已按 1.2.1 方法预处理的不同型号的大孔吸附树脂各 1.0g，
分别放入 50mL 的锥形瓶中，再加入浓度为 1.0g·mL-1的黑花生衣色素溶液 20.0mL。 在 25℃条件下，将这些锥
形瓶放在振荡器上振荡 24h后，过滤，在波长为 520nm条件下，测定滤液的吸光值 A。过滤所得的树脂用 30mL
95%的乙醇，在恒温振荡器中振荡解吸 12h，解吸完全后，测定解吸液的吸光值 A1。 树脂的静态吸附率、静态解
吸率的计算式[3]为：
树脂的静态吸附率=(A0－A)/A0
树脂的静态解吸率=A1/(A0－A)
式中：A0为提取液的吸光值；A1为解吸液的吸光值；A为过滤滤液的吸光值。
1.2.2.2大孔树脂静态吸附试验 选取吸附效果和解吸效果均较好的几种树脂，按同样的方法，加入黑花生衣色
素液，并于振摇过程中，每隔一定时间从色素液中取样，测定色素液吸光度[5]。
1.2.3 动态吸附试验 取静态吸附、解吸试验选出的树脂 15mL，预处理后装柱，将提取液自上而下通过吸附
柱，分部收集流出液，每管 3mL，并测定其吸光度值，用 520nm处的吸光值表示色素的浓度。 当流出液的浓度达
到原浓度的 1/10时即为其泄露点[9]，停止吸附。 根据流出液的体积和吸附前后溶液的浓度差，可计算出动态吸
附量[3](以吸附前后溶液的吸光值差和流出液体积的乘积，来表示动态吸附量的相对大小)。
1.2.3.1 上样浓度对大孔树脂吸附量试验 将不同浓度（0.5，1.0，1.5，2.0，2.5mg·mL-1）的黑花生衣色素溶液分
别自上而下以 1mL·min-1流速通过吸附柱，考察上样浓度对吸附效果的影响。
1.2.3.2 上样流速对大孔树脂吸附量试验 将一定浓度的色素溶液分别自上而下以不同的流速（0.5，1.0，1.5，
2.0，2.5mL·min-1）通过吸附柱，考察上样流速对吸附效果的影响。
1.2.4 动态洗脱试验
1.2.4.1 洗脱剂蒸馏水用量对树脂解吸率试验 取 15mL 湿树脂装柱，按照最适吸附条件上柱吸附，使树脂吸
附黑花生衣色素液，待其吸附饱和后用纯水洗柱，流速为上样流速的一半 [10]，将没有吸附好的色素及其他杂质
洗掉。 分部收集流出液，并测定其吸光值，确定洗脱剂蒸馏水的用量。
1.2.4.2 洗脱剂浓度及其用量对大孔树脂洗脱率试验 取 15mL湿树脂装柱， 按照最适吸附条件上柱吸附，选
择不同浓度的洗脱剂洗脱，流速为上样流速的一半[10]，选择出洗脱率最大的洗脱剂浓度，并考察该洗脱剂用量对
洗脱效果的影响。 以每试管 3mL，分部收集洗脱液，以解吸率为指标，用各管解吸液吸光值、体积的乘积之和与
动态吸附量之比来表示解吸率[3]。 在本试验中使用乙醇水溶液作为洗脱剂。 分别使用 30%、50%、70%以及 100%
的乙醇溶液进行洗脱。
1.2.5 纯化前后色素的性质比较 分别准确称取树脂纯化前后黑花生衣色素 0.1g，用蒸馏水稀释相同倍数，测
定最大吸收波长 λmax=278nm处的吸光值，色价计算公式[8]为：
色价= A×RW
式中：A为吸光度；R为测定吸光度时所吸取样品的稀释倍数；W为样品的质量（g）。
称取相同质量的纯化前后的黑花生衣色素，分别配成溶液，观察它们的水溶性，然后放置 1 个月后观察它
们的稳定性。
杜 蕾等：黑花生衣色素分离纯化技术研究 337· ·
第 43卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
图 1 AB-8 和 D-101两种大孔树脂对黑花生衣
色素的静态吸附曲线
Figure 1 Static adsorption curve to BPSB AB-
8 and D-101
图 2 上样浓度对大孔树脂吸附量的影响
Figure 2 Effect of work solution concentration on the
adsorption of macroporous resin
表 1 8种大孔树脂对黑花生衣色素的吸附情况比较结果
Table 1 Comparision results of adsorption situation to
BPSP of 8 kinds of macroporous resins
树脂型号
Type
X-5
AB-8
D-101
NKA-9
DA-201
HPD-400
HPD-500
S-8
吸附后滤液吸光值
Absorbance
0.154
0.113
0.127
0.179
0.358
0.215
0.229
0.170
吸附率 ／ %
Adsorption rate
81.36
86.32
84.62
78.33
56.66
73.97
72.28
79.42
表 2 8种大孔树脂对黑花生衣色素的解吸情况比较结果
Table 2 Comparision results of desorption situation to
BPSP of 8 kinds of macroporous resins
树脂型号
Type
X-5
AB-8
D-101
NKA-9
DA-201
HPD-400
HPD-500
S-8
吸附后滤液吸光值
Absorbance
0.382
0.442
0.368
0.369
0.359
0.411
0.335
0.359
解吸率 ／ %
Desorption rate
56.85
61.99
52.65
57.03
76.71
67.27
56.11
54.73
2 结果与分析
2.1 静态吸附法筛选树脂试验结果
2.1.1 大孔树脂静态吸附和洗脱试验结果 由表 1 和表 2 可知，AB-8 和 D-101 两种大孔树脂对黑花生衣色
素的吸附率均较高，分别为 86.32%和 84.62%，比其他型号大孔树脂的吸附率都要高，说明这两种大孔树脂对
黑花生衣色素的吸附效果更好。 而 AB-8和 D-101两种大孔树脂的解吸率分别为 61.99%和 52.65%，说明 AB-
8大孔树脂的解吸效果好于 D-101大孔树脂，即 AB-8 大孔树脂对黑花生衣色素的吸附能力比较强，同时也容
易洗脱，所以选择 AB-8大孔树脂对动态试验进行研究。
2.1.2 AB-8 和 D-101 两种大孔树脂对黑花生衣色素的静态吸附曲线 由图 1 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，然后逐渐趋向平稳，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，逐渐达到平衡。 两种树脂中，AB-8 树脂吸光度下降较快，说明吸附其对黑花生衣色素的
吸附速度较快，而且吸附饱和时，吸光度较低，说明吸附率高。
2.2 动态吸附试验
2.2.1 上样浓度对大孔树脂吸附量的影响 由图 2 可知，树脂吸附量的变化趋势，随着色素浓度的增加，树脂
吸附量增加，当上样浓度为 2.0mg·mL-1时，大孔树脂对色素的吸附量最大，而后又开始降低。 通常树脂对吸附
质的吸附是随着吸附对象在溶剂中浓度的增加而增加。 在溶液浓度较低是，树脂对杂质吸附量很小，当色素浓
度达到一定值后，其他杂质在树脂上的吸附量也将增大，而与色素进行竞争吸附，故树脂对色素的吸附量减少。
2.2.2 上样流速对大孔树脂吸附量的影响 由图 3可知，随着流速的增大，大孔树脂的吸附量逐渐减小。 当流
速达到 1.0mL·min-1和 1.5mL·min-1时，大孔树脂仍有较高的吸附量。 当流速达到 2.0mL·min-1后，大孔树脂的
吸附量明显下降。 在流速为 0.5mL·min-1和 1.0mL·min-1时，虽然树脂的吸附量更高，但是会导致试验的循环周
期延长，所以将吸附流速控制为 1.5mL·min-1。 在上样浓度为 2.0mL·min-1、吸附流速为 1.5mL·min-1时，色素溶
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第 3期
图 3上样流速对大孔树脂吸附量的影响
Figure 3 Effect of work velocity on the
absorption of macroporous resin
图 4 洗脱剂蒸馏水用量对树脂解吸率的影响
Figure 4 Effect of volume of elution reagent
distilled water on the desorption of
macroporous resin
图 5 洗脱剂浓度对大孔树脂洗脱率的影响
Figure 5 Effect of concentration of elution agents
on the elution rate of macroporous resin
图 6 洗脱剂用量对大孔树脂洗脱率的影响
Figure 6 Effect of volume of elution reagent on
the elution rate of macroporous resin
表 3 纯化前后黑花生衣色素的比较
Table 3 Comparision of BPSP before and
after purification
性质
Property
水溶性
Water soluble
色泽
Color
稳定性
Stability
色价
Color value
树脂纯化前
Before purification
溶解速度慢
Slow dissolving
红棕色
Red brown
絮状物较多
More floe things
9.36
树脂纯化后
After purification
溶解速度快
Dissolve faster
深红棕色
Dark brown
絮状物较少
Less floe things
12.43
液上样量约为树脂体积的 4倍。
2.3 动态洗脱试验
2.3.1 洗脱剂蒸馏水用量对树脂解吸率的影响 由图 4可知，随着洗脱剂蒸馏水用量的增加，所收集洗脱液的
吸光度逐渐降低，说明一些没有吸附好的色素和水溶性的杂质开始被洗涤下来。 蒸馏水用量为 75mL 时，吸光
度值不再变化，说明此时未吸附好的色素及其他杂质已经被充分洗掉。洗脱剂蒸馏水用量与大孔树脂体积比值
约为 5∶1。
2.3.2 洗脱剂浓度和用量对大孔树脂洗脱率的影响 由图 5可知，随着乙醇溶液浓度的增加，树脂的洗脱率随
之增加，当乙醇溶液的浓度增加到 70%时，树脂的洗脱率达到最大为 72%，所以在试验中选择使用 70%的乙醇
溶液进行洗脱。由图 6可知，随着洗脱剂乙醇用量的增加，所收集洗脱液的吸光度逐渐升高，说明色素成分开始
慢慢被洗脱下来。 当达到 39mL时，洗脱液吸光度达到最大值，说明此时有大量色素成分被洗脱下来，之后收集
洗脱液的吸光度值开始降低，洗脱剂用量达到 60mL 时，吸光度已经很小并且没有下降趋势，说明色素成分基
本上都被洗脱剂洗脱下来，乙醇洗脱剂用量与大孔树脂体积比值约为 4:1。
2.4 纯化前后黑花生衣色素的比较
由表 3 可知， 黑花生衣色素经 AB-8 大孔树脂
纯化后色价提高了 32.80%；纯化后色素水溶性较前
者也更好；色泽更澄清透亮，而稳定性也更好。
3 结论与讨论
本研究通过静态吸附、解吸的方法筛选出 AB-8
大孔树脂，以黑花生衣色素的吸附量、解吸率为评价
指标，综合评价动态吸附、解吸各因素对 AB-8 大孔
树脂分离纯化黑花生衣色素效果的影响， 确定的最
优吸附条件为 ： 黑花生衣色素上样液质量浓度
2.0mg·mL-1，吸附流速为 1.5mL·min-1，饱和吸附量为
杜 蕾等：黑花生衣色素分离纯化技术研究 339· ·
第 43卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
4倍树脂体积，洗脱剂蒸馏水的用量为 5倍树脂体积，体积分数 70%乙醇的用量为 4 倍树脂体积。 根据本研究
获得参数精制后黑花生衣色素的色价提高了 32.80%， 表明 AB-8 大孔树脂能够大幅度富集黑花生衣色素，吸
附容量大，适合于黑花生衣色素的纯化。
大孔树脂的纯化原理是吸附作用和分子筛作用。 吸附作用是由于范德华力或氢键的作用，不同型号的大
孔树脂极性不同，因此对上样溶液吸附作用的强度不同。王锋等[5]研究发现 HP-20型大孔树脂对黑花生衣色素
的纯化效果较好，但进口大孔树脂价格过高，为降低成本，本研究均采用国产大孔树脂作为研究对象。
本试验发现，AB-8 大孔树脂对黑花生衣色素溶液的吸附率比较高，上样液质量浓度和用量、吸附流速等
因素也会直接影响着黑花生衣色素的富集效果。 本试验中,上样液质量浓度过低(0.5mg·mL-1)，大孔树脂处理量
减小；上样液质量浓度过高(2.5mg·mL-1)，色素溶解量减少并且损失较大，确定上样液质量浓度为 2.0mg·mL-1，
此时大孔树脂对色素的吸附率达到最大值 78.4%，可以最大程度地富集黑花生衣色素。适宜的吸附流速和上样
液用量，是有效、经济地纯化目标成分的重要因素，既可保证试验周期不至于过长，有效成分不流失，又能保证
大孔树脂不浪费。 本试验确定的吸附流速为 1.5mL·min-1，此时吸附量达到 84.8%，既缩短了试验周期，又节省
了试验原材料；上柱液用量是 4倍树脂体积，色素得到充分吸附。
分子筛作用是由于其多孔结构减弱了自身的吸附力，使得有机溶剂易洗脱有效成分。 因此，用蒸馏水预洗
除杂时应考察其用量，不致使目标成分损失。王锋等[5]考察 HP-20大孔树脂对黑花生衣色素溶液洗脱条件时发
现，采用 80%乙醇作为洗脱剂，用量为 14倍柱体积即达到较好的解吸效果。 本试验发现，用 5倍树脂体积的蒸
馏水洗脱色素的损失率较小，故 5倍树脂体积的蒸馏水量为适宜用量。 本试验中，用体积分数 70%乙醇洗脱的
色素洗脱率最高，达到 72%，故确定以体积分数 70%乙醇作洗脱剂。 且 4倍树脂体积体积分数 70%乙醇可基本
将目标成分洗净，大孔树脂冲洗较干净，有利于大孔树脂再生。
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