黃色七彩菊花色素的提取及其穩(wěn)定性研究*

管春平，楊 平

(1.楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，云南 楚雄 675000;2.大姚縣第一中學(xué)，云南 大姚 675400)

色素就其來源，分為天然色素和合成色素。天然色素主要指從動、植物和微生物中提取的色素，人類從古代就開始使用天然色素為食品著色;合成色素則是指用化學(xué)方法合成的色素?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，合成色素大多對人體有不同程度的副作用，而天然色素，尤其是來自可食性植物的天然色素，不僅安全，有的還具有一定的營養(yǎng)和藥理作用。因此，世界各國正大力開發(fā)和利用食用天然色素，天然色素逐漸取代合成色素是食用色素發(fā)展的必然趨勢［1］。

七彩菊:(Helichrysum bracteatum)屬于菊科蠟菊屬，具有抗疲勞、護膚養(yǎng)顏、明目清心、潤肺、清熱解毒、明目之功效 (可內(nèi)服、外用)。特別具有安定神經(jīng)與助消化的作用，最適合餐后和睡前飲用，是失眠患者的上好茶飲。

目前從植物中提取色素的方法有有機溶劑提取、微波提取、超聲波提取、超臨界CO2萃取以及酶法等［2］，但從黃色七彩菊花中提取色素及理化性質(zhì)進行研究尚未見報道。本文通過對黃色七彩菊花中色素的提取及穩(wěn)定性進行研究，為未來“七彩菊”花色素應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥提供一定參考。

1.材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 儀器:

722型可見分光光度計 (山東高密分析儀器廠)，HH－S2S恒溫水浴鍋 (金壇市大地自動化儀器廠)，CP214電子天平 (奧豪斯儀器上海有限公司)。

1.1.2 材料與試劑:

甲醇、無水乙醇、丙酮、石油醚、鹽酸、氫氧化鈉、過氧化氫、亞硫酸鈉、氯化鈉、氯化鐵、氯化鉀、氯化銅、氯化鈣，以上試劑皆為分析純;實驗用水為蒸餾水。

本實驗所用的黃色七彩菊均采自呈貢斗南，洗凈干燥備用。

1.2 實驗方法

1.2.1 提取工藝流程

干燥黃色七彩菊花瓣→粉碎→蒸餾水浸提→過濾→黃色澄清透明液體。

1.2.2 提取劑的選擇［3］

稱取5份0.2g七彩菊花粉末于廣口瓶中，分別加入20.0mL蒸餾水、甲醇、無水乙醇、丙酮、石油醚，室溫下浸提24小時后過濾，觀察各提取液顏色，選擇合適提取劑。

1.2.3 提取液最大吸收波長的選擇

稱取0.2g七彩菊花粉末于廣口瓶中，加入20.0mL選定的提取劑，室溫下浸提24小時，過濾，洗滌，合并，定容于50mL容量瓶得樣品液。以選定的浸提劑為參比，用722型可見分光光度計在180—780nm之間每隔10nm測量樣品液吸光度。實驗結(jié)果七彩菊花色素在390nm波長處有最大吸光度，因此選擇390nm為最大吸收波長，后續(xù)實驗的吸光度均在390nm下測定。

1.2.4 單因素實驗［4］

稱取不同質(zhì)量的七彩菊花粉末，用1.2.3的方法制樣品液，觀察顏色，測吸光度，平行實驗三次，選擇合適的料液比。用同樣的方法進行提取溫度，提取時間的選定。

1.2.5 正交試驗設(shè)計［5］

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇料液比、溫度、提取時間進行三因素三水平L9(33)正交試驗，以選擇最佳提取條件。

1.2.6 色素穩(wěn)定性的探究［6，7］

在正交實驗確定的最佳提取條件下提取色素，過濾，洗滌，合并，定容，分別考察溫度、光照、酸堿性、氧化劑、還原劑和部分金屬離子對色素液穩(wěn)定性的影響。

2.結(jié)果與分析

2.1 色素提取條件的選擇

2.1.1 提取劑的選擇

常溫下，七彩菊花粉末經(jīng)不同溶劑浸提后，觀察所得色素液的顏色，結(jié)果如表1所示。

表1 不同溶劑所得色素液的狀況

從表1可知，隨著溶劑極性減小，色素溶出減少，黃色變淺。石油醚為無色，表明黃色七彩菊花所含的色素為水溶性色素。蒸餾水提取色素液顏色較深，故選定蒸餾水作為浸提劑。

2.1.2 料液比的選擇

常溫下，以蒸餾水作為浸提劑，按不同料液比提取，所得色素樣品液在390nm處的吸光度如圖1。

圖1 不同料液比制得的樣品液的吸光度

從圖1中可以看出，隨著原料的增加，色素液吸光度增大。當(dāng)原料增加到1.6g時，吸光度達到最大，此后隨著原料的增加，吸光度變化不大。因此，選擇原料用量為1.6g較適宜，此時料液比為1∶12.5(g/mL)。

2.1.3 提取溫度的選擇

用1∶12.5(g/mL)的料液比，在不同溫度下浸提，所得色素樣品液的吸光度如表2。

表2 不同提取溫度下所得樣品液的狀況

實驗結(jié)果，不同溫度下制得的樣品液均呈黃色，從表2中可以知，隨著溫度的增加，吸光度增大。在70℃時達到最大，之后隨著溫度的升高，色素液吸光度則有所降低，但變化幅度不大。浸提溫度選擇70℃較適宜。

2.1.4 提取時間的選擇

在70℃下，用1∶12.5(g/mL)的料液比，提取不同時間，測定色素樣品液吸光度，結(jié)果如表3。

表3 不同提取時間所得樣品液的情況

實驗結(jié)果，浸提不同時間制得的樣品液均呈黃色，從表3中可以看出，隨著提取時間的增加，樣品液吸光度增大。提取時間為30min時，吸光度最大，之后隨著時間的增加，色素液的吸光度逐漸降低。因此，提取時間控制在30min左右為宜。

2.2 最佳提取條件的選擇

在單因素基礎(chǔ)上進行三因素三水平正交實驗，選定的實驗因素如表4。

表4 正交實驗因素表

進行三因素三水平正交實驗結(jié)果如表5。

表5 正交試驗結(jié)果

從表5可知溫度對七彩菊花色素的提取影響最大，提取時間次之，最后是料液比，最佳提取條件為:A3B3C2，即溫度為80℃，料液比為1∶11.1(g/mL)，提取時間為30min。

2.3 黃色七彩菊花色素穩(wěn)定性研究

稱取1.8g七彩菊花粉末于錐形瓶中，加入蒸餾水20.0mL，在80℃恒溫水浴中浸提30min過濾，洗滌，合并，定容到250.0mL后靜置備用。

2.3.1 溫度對花色素穩(wěn)定性的影響

將色素液置于不同溫度下恒溫30min，測定吸光度，結(jié)果如圖6。

表6 不同溫度下色素液的情況

實驗表明，在25℃—90℃范圍內(nèi)，色素液的顏色無差異，而吸光度在25℃—70℃范圍內(nèi)變化不大，并在30℃—50℃之間保持恒定，說明在較高的溫度下色素有很好的熱穩(wěn)定性。

2.3.2 光對花色素穩(wěn)定性的影響

將色素液置于不同光源下不同時間，測定吸光度，結(jié)果如表7。

實驗表明，黃色七彩菊花色素液在室內(nèi)自然光下，保存48小時后顏色變淡，保存24小時后吸光度明顯下降。在避光的情況下，色素液保存72小時后顏色不變，吸光度值變化也不明顯。說明色素光照下不穩(wěn)定，故使用時，短時間內(nèi)不需避光保存，但較長時間則需避光保存。

2.3.3 酸堿性對花色素穩(wěn)定性的影響

將色素液調(diào)至不同酸度下，放置30min，測定吸光度，結(jié)果如表8。

表8 酸堿性對花色素液顏色的影響

實驗表明，隨pH值的增大，色素液的顏色由淺黃色到黃色再到深黃色，說明色素液的使用受酸堿性影響較大。但從實驗結(jié)果來看，pH值在2—6之間的色素液的吸光度變化不明顯，說明該色素適合在酸性條件下使用。

2.3.4 氧化劑、還原劑對花色素穩(wěn)定性的影響

色素液與不同濃度H2O2、Na2SO3溶液作用后的顏色及測得的相應(yīng)的吸光度如表9。

表9 氧化劑、還原劑對花色素穩(wěn)顏色的影響

從表9可以看出，在氧化劑H2O2作用下色素液顏色變淺，吸光度降低，而色素液在還原劑Na2SO3的作用下顏色變深，吸光度升高。說明該色素液的抗氧化性較弱，容易被氧化，而在還原劑中則顯現(xiàn)出一定的抗還原性。

2.3.5 部分金屬離子對花色素穩(wěn)定性的影響

0.1mol/L不同金屬離子0.4mL加入到1.0mL色素提取液中并定容到2.0mL，30min后觀察顏色并測定吸光度值，結(jié)果如表10。

表10 部分金屬離子對花色素穩(wěn)定性的影響

從表10可知，金屬離子如Na+、K+、Ca2+、Al3+等對該色素基本上影響不大，而有色金屬離子如Cu2+、Fe3+對該色素影響較大。

3.結(jié)論

(1)上述實驗結(jié)果表明黃色七彩菊含有豐富的色素，用純水提取效果最佳，為水溶性色素。提取色素液在390nm處有最大吸收波長。提取的最佳條件為:料液比:1∶11.1(g/mL)、提取溫度為80℃、浸提時間為30min。

(2)黃色七彩菊花色素在貯存使用過程中，短時間內(nèi)不需避光存放，但應(yīng)避免長時間太陽光照射?；ㄉ貙λ岱€(wěn)定，建議在酸性條件下使用?；ㄉ貙ρ趸瘎┎环€(wěn)定，對還原劑較穩(wěn)定。Cu2+、Fe3+對“黃色七彩菊”花色素有明顯的影響，Na+、K+、Ca2+、Al3+對花色素穩(wěn)定性沒有不良影響，因此，在提取與應(yīng)用過程中應(yīng)避免使用銅器與鐵器。黃色七彩菊花色素為一種天然色素，安全無毒，具有保健作用，原料廉價易得，可用于食品加工業(yè)、醫(yī)藥及化妝產(chǎn)品，具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

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