興安杜鵑花色素提取及理化性質(zhì)研究

崔福順 金 清 李鉉軍 麻欣欣

（延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，吉林 延吉 133000）

興安杜鵑花色素提取及理化性質(zhì)研究

崔福順 金 清 李鉉軍 麻欣欣

（延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，吉林 延吉 133000）

以興安杜鵑花為原料，對(duì)興安杜鵑花色素的提取及理化性質(zhì)進(jìn)行研究。通過正交試驗(yàn)，確定興安杜鵑花色素提取的最佳條件為提取劑濃度2%、提取溫度50℃、提取時(shí)間1h、料液比1∶10（m∶V）。興安杜鵑花色素最大吸收波長(zhǎng)為530nm，在酸性條件下穩(wěn)定，耐熱和耐光性較好，常用食品添加劑及原料和大多數(shù)金屬離子對(duì)色素穩(wěn)定性無不良影響；Fe3＋、Cu2＋可引起色素變色；色素對(duì)氧化劑較穩(wěn)定；對(duì)還原劑的耐受能力較弱。

興安杜鵑；色素；提??；理化性質(zhì)

興安杜鵑屬杜鵑花科，廣泛分布于東北亞北海道及西伯利亞地區(qū)，在中國(guó)主產(chǎn)于吉林、黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古等省區(qū)［1］。興安杜鵑的葉、根具有鎮(zhèn)咳、祛痰、平喘、強(qiáng)心、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、利尿等藥理作用［2］。興安杜鵑花呈粉紅色，顏色艷麗、香氣濃郁，具有極好的觀賞價(jià)值。而且花中富含紅色素，是一種值得研究和開發(fā)的天然食用色素資源。有報(bào)道［3，4］從馬櫻杜鵑花、西洋杜鵑花中提取色素，但從興安杜鵑花中提取色素還少見報(bào)道。杜鵑花色素屬于花色素類，其主要成份為矢車菊色素［5］。合成色素大多具有的慢性毒性和致癌作用使對(duì)安全、并具有一定營(yíng)養(yǎng)和藥理作用的天然色素的研究越來越廣泛［6］。本試驗(yàn)對(duì)分布廣泛、價(jià)廉易得的興安杜鵑花色素的提取及理化性質(zhì)進(jìn)行研究，旨在為開發(fā)和利用該色素提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

興安杜鵑花：采自龍井市郊區(qū)，冰箱冷凍貯存。

檸檬酸、濃鹽酸、氫氧化鈉、苯甲酸鈉、VC、H2O2、Na2SO3、K2SO4、CaCl2、FeSO4、FeCl3、ZnCl2、CuSO4、MgCl2、AlCl3、SnCl2、Pb（NO3）2等：均為分析純。

1.2 設(shè)備

恒溫水浴鍋：HH－6型，常州市華普達(dá)教學(xué)儀器有限公司；

紫外可見分光光度計(jì)：UV－7504，上海欣茂儀器有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：101型，中國(guó)天津泰斯特儀器有限公司；

數(shù)字酸度計(jì)：PHS－3C型，上海鵬順科學(xué)儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：SD－2000，上海愛朗儀器有限公司；

循環(huán)水式多用真空泵：SHB－ⅢA型，上海預(yù)康科教儀器設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 杜鵑花色素最大吸收波長(zhǎng)的確定 中國(guó)食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用吸光度表示色素的含量［7］。將杜鵑花自然解凍后稱取一定量，以2%檸檬酸溶液［8］按料液比1∶10（m∶V）于50℃恒溫浸提1h，抽濾，得興安杜鵑花色素提取液；將提取液稀釋1倍，定容，并在400～600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)。

1.3.2 杜鵑花色素提取的正交試驗(yàn) 將杜鵑花自然解凍后精確稱取，以檸檬酸溶液為提取劑，恒溫提取后抽濾，測(cè)吸光度。本試驗(yàn)以吸光度為考察指標(biāo)，在預(yù)備試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以提取溫度、提取時(shí)間、料液比、提取劑濃度為考察因素設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，優(yōu)化興安杜鵑花色素提取的工藝參數(shù)，因素水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Optimization of orthogonal factors about extractiong conditions of pigment from rhododendron dauricum L.

1.3.3 杜鵑花色素理化性質(zhì)研究

（1）pH值對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液120mL，稀釋1倍后12等分，1份作對(duì)照，其余11份分別用3mol／L鹽酸和10%NaOH 溶液調(diào)色素溶液的pH值為1～11，搖勻，室溫下靜置1h，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)吸光度，并觀察顏色變化。

（2）溫度對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液90mL，稀釋1倍后9等分，分別在20，30，40，50，60，70，80，90，100℃恒溫水浴中加熱1h，冷卻至室溫后測(cè)其吸光度，并觀察顏色變化。

（3）光照對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液600mL，稀釋1倍后3等分，按以下3種條件處理：① 直射太陽(yáng)光；② 室內(nèi)自然光；③ 室內(nèi)避光，每2d測(cè)其吸光度，并觀察顏色變化。

（4）金屬離子對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液120mL，稀釋1倍后12等分，1份作對(duì)照，分別加入0.10g NaCl、K2SO4、CaCl2、FeSO4、FeCl3、ZnCl2、CuSO4、MgCl2、AlCl3、SnCl2、Pb（NO3）2，搖勻，靜置30min后測(cè)其吸光度，并觀察顏色變化。

（5）常用食品添加劑及原料對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取稀釋1倍的提取液，每份20mL，分別加入不同量的食鹽、蔗糖、10%VC和0.1N苯甲酸鈉，搖勻，靜置30min后測(cè)其吸光度，并觀察顏色變化。

（6）氧化劑對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液60mL，稀釋1倍后6等分，分別加入不同體積的氧化劑（1%H2O2），配制成不同濃度的待測(cè)液，搖勻，室溫靜置后測(cè)其吸光度，并觀察顏色變化。

（7）還原劑對(duì)興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液60mL，稀釋1倍后6等分，分別加入不同體積的還原劑（0.1%Na2SO3），配制成不同濃度的待測(cè)液，搖勻，室溫靜置后測(cè)其吸光度，并觀察顏色變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

在400～600nm波長(zhǎng)的范圍內(nèi)對(duì)提取液進(jìn)行掃描，結(jié)果見圖1。由圖1可知，興安杜鵑花提取液在波長(zhǎng)530nm處有最大吸收峰，以下均采用530nm為測(cè)試波長(zhǎng)。波長(zhǎng)530nm為花色苷的特征吸收峰［9］。

圖1 興安杜鵑花色素最大吸收波長(zhǎng)掃描曲線Figure 1 Scan curve of the maximum absorption wavelength

2.2 杜鵑花色素提取的正交試驗(yàn)

影響色素提取的因素很多，本試驗(yàn)以提取劑濃度、提取溫度、提取時(shí)間、料液比為考察因素，采用L9（34）對(duì)興安杜鵑花色素的提取進(jìn)行優(yōu)化［10，11］，結(jié)果見表2。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experimental results of orthogonal test

由表2極差分析可知，影響杜鵑花色素提取的因素依次為提取溫度（A）＞料液比（C）＞提取時(shí)間（B）＞提取劑濃度（D）；杜鵑花色素最佳提取條件為A2B1C2D3，即提取溫度50℃、提取時(shí)間1h、料液比1∶10（m∶V）、提取劑濃度4%，但因提取劑濃度對(duì)杜鵑花色素影響最小，考慮提取成本，杜鵑花色素提取的最佳條件為提取溫度50℃、提取時(shí)間1h、料液比1∶10（m∶V）、提取劑濃度2%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，在此條件下杜鵑花色素的吸光度為1.096。

2.3 杜鵑花色素的理化性質(zhì)

2.3.1 pH值對(duì)興安杜鵑花色素的影響 pH值對(duì)興安杜鵑花色素的影響見表3。

表3 pH值對(duì)興安杜鵑花色素的影響Table 3 Effects of pH value on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表3可知，興安杜鵑花色素受pH值的影響非常明顯，當(dāng)pH為1～4時(shí)吸光度逐漸降低，pH值越小，顏色越鮮艷，pH值為3～4時(shí)顏色逐漸變淡，pH值大于5時(shí)，顏色變黃，逐漸變深，pH值大于7時(shí)，由黃變?yōu)榫G色。表明花色苷色素顏色的呈現(xiàn)具pH值的依賴性，在pH值低時(shí)較穩(wěn)定，在pH值為微酸近中性時(shí)就變色，表現(xiàn)出花色苷類色素顏色因pH值而變化的最重要特征。這與羅向東等的研究結(jié)論［12］基本一致。

2.3.2 溫度對(duì)杜鵑花色素的影響 溫度對(duì)興安杜鵑花色素的影響見表4。

表4 溫度對(duì)興安杜鵑花色素的影響Table 4 Effects of temperature on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表4可知，當(dāng)溫度在20～60℃時(shí)，杜鵑花色素的吸光度變化不大，說明在這一溫度范圍內(nèi)基本上不影響色素的穩(wěn)定性；但當(dāng)溫度在70～100℃時(shí)，隨著溫度的升高，吸光度逐漸變小，說明高溫對(duì)色素有一定的降解作用。這與丁芳林［4］研究的西洋杜鵑花和李維莉等［13］研究的馬櫻杜鵑花色素結(jié)論基本一致。

2.3.3 光照對(duì)興安杜鵑花色素的影響 光照對(duì)興安杜鵑花色素的影響見圖2。

圖2 光照對(duì)興安杜鵑花色素的影響Figure 2 Effects of temperature on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

通過比較3種不同光線對(duì)杜鵑花色素的影響發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)自然光和室內(nèi)遮光對(duì)杜鵑花色素的影響較小，顏色變化不明顯，其吸光度變化也很??；而直射太陽(yáng)光下從第16天開始吸光度降低，顏色變淺。表明興安杜鵑花色素對(duì)光照穩(wěn)定性較好，但應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間在直射太陽(yáng)光下照射。

2.3.4 金屬離子對(duì)杜鵑花色素的影響 金屬離子對(duì)興安杜鵑花色素的影響見表5。

表5 金屬離子對(duì)興安杜鵑花色素的影響Table 5 Effects of metal ions on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表5可知，在色素溶液中加入 Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋、Pb2＋離子后，吸光度略有變化，但色素溶液的顏色變化不大；而添加Cu2＋、Sn2＋、Fe3＋、Al3＋離子則對(duì)色素的吸光度有較大影響，加入Cu2＋色素溶液由紫紅色變?yōu)樽仙?，加入Sn2＋后色素溶液顏色加深，吸光度加大，有增色作用，加入Fe2＋、Al3＋色素溶液由紫紅色變?yōu)榧t色，添加Fe3＋色素溶液呈棕黃色，且向黃褐色轉(zhuǎn)變。不同金屬離子對(duì)興安杜鵑花色素的影響不同，主要是因?yàn)榻饘匐x子和興安杜鵑花色素中的一些發(fā)色基團(tuán)絡(luò)合的緣故由絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致增色或者褪色［14］。因此興安杜鵑花色素在生產(chǎn)和應(yīng)用中應(yīng)注意避免與Cu2＋、Fe3＋等金屬離子接觸。

2.3.5 常用食品添加劑及原料對(duì)杜鵑花色素的影響 常用食品添加劑及原料對(duì)興安杜鵑花色素的影響見表6。

由表6可知，蔗糖對(duì)興安杜鵑花色素的顏色和吸光度影響不大；食鹽對(duì)興安杜鵑花色素有明顯的增色作用，隨著食鹽劑量的增加，吸光度逐漸增大；苯甲酸鈉對(duì)色素有一定的褪色作用，且隨著濃度增加，吸光度減小，但褪色作用不太明顯；10%VC的添加量在0.2～0.4mL時(shí)有微弱的增色作用，這有利于它們?cè)谑称分械膽?yīng)用。

表6 常用食品添加劑及原料對(duì)興安杜鵑花色素的影響 Table 6 Effects of food additives on stability of pigment from Rhododendron dauricum L.

2.3.6 氧化劑對(duì)杜鵑花色素的影響 氧化劑對(duì)興安杜鵑花色素的影響見表7。

表7 氧化劑對(duì)興安杜鵑花色素的影響Table 7 Effects of oxidant on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表7可知，當(dāng)氧化劑H2O2添加量增加時(shí)，色素溶液的吸光度稍有降低，但顏色變化不明顯，表明興安杜鵑花色素對(duì)氧化劑有一定的耐受性。

2.3.7 還原劑對(duì)興安杜鵑花色素的影響 還化劑對(duì)興安杜鵑花色素的影響見表8。

表8 還原劑對(duì)杜鵑花色素的影響Table 8 Effects of reductant on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表8可知，還原劑對(duì)色素的穩(wěn)定性影響明顯，隨著還原劑Na2SO3劑量的增加，色素液的顏色變淺，吸光度逐漸降低。

3 結(jié)論

（1）興安杜鵑花色素的最大吸收波長(zhǎng)為530nm；其提取的最佳條件為提取劑濃度2%、提取溫度50℃、提取時(shí)間1h、料液比1∶10（m∶V）。

（2）興安杜鵑花色素在不同pH值條件下顏色不同，在酸性（pH 1～3）條件下較穩(wěn)定；當(dāng)溫度在20～60℃時(shí)色素穩(wěn)定，大于70℃時(shí)顏色變淺；對(duì)光照穩(wěn)定性較好，但應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間在直射太陽(yáng)光下照射；大多數(shù)金屬離子對(duì)興安杜鵑花色素穩(wěn)定性無明顯不良影響，但Fe3＋、Cu2＋可引起色素變色；色素在食鹽、蔗糖、VC和苯甲酸鈉等常用食品添加劑及原料的存在下，色素影響不大，食鹽具有一定的增色作用；色素對(duì)氧化劑較穩(wěn)定；對(duì)還原劑的耐受能力較弱。該試驗(yàn)結(jié)果對(duì)興安杜鵑花色素的開發(fā)利用具有一定的指導(dǎo)意義，但有關(guān)興安杜鵑花色素的分離純化等有待于進(jìn)一步研究。

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Study on extraction and properties of pigment fromrhododen dron dauricum L.

CUI Fu－shun JIN qing LI Xuan－jun MA Xin－xin

（Department of Food Science of Agricultural College，Yanbian University，Yanji，Jilin133000，China）

The extraction and physicochemical properties of pigment fromrhododendron dauricum Lwere investigated.The optimal extraction conditions on pigment by orthogonal assay were as followed：citric acid content 2%，radio of material／solvent 1∶10，extracting time 1h，extracting temperature 50 ℃.The maximum absorption wavelength of pigment was 530nm.This pigment is resistant to heat，light and common ingredients.Most metal ions have no undesirable effect on it，but Fe3＋，Cu2＋could change its color.The pigment is resistant to oxidizing agent，however，it was unstable to reducing agent.

rhododendron dauricum L.；pigment；extraction；physicochemical properties

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.04.016

崔福順（1966－），女，延邊大學(xué)副教授，碩士。E－mail：fscui＠ybu.edu.cn

2011－04－16