金銀木果實(shí)紅色素的提取和穩(wěn)定性研究

摘要：以金銀木（Lonicera maackii）果實(shí)為原料提取紅色素，分析了不同提取溶劑對(duì)金銀木果實(shí)紅色素提取的影響，并考察了金銀木果實(shí)紅色素的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，金銀木果實(shí)紅色素最佳提取溶劑為pH 1的乙醇溶液。該色素在酸性條件下穩(wěn)定性較好，中性和堿性條件可使其顏色發(fā)生變化；在黑暗和自然光照下穩(wěn)定性較好，日光直射對(duì)其穩(wěn)定性略有影響，應(yīng)避免長(zhǎng)期日光直射；80 ℃以上時(shí)熱穩(wěn)定性較差；Na+、Mg2+、K+對(duì)金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性無(wú)明顯影響，Al3+、Ca2+對(duì)其有增色作用，F(xiàn)e3+、Cu2+會(huì)使其變色，應(yīng)避免其與鐵、銅制品接觸；氧化劑H2O2和還原劑Na2SO3均會(huì)導(dǎo)致色素提取液吸光度下降；蔗糖、麥芽糖、葡萄糖、檸檬酸、山梨酸鉀、苯甲酸鈉等食品添加劑在一定范圍內(nèi)對(duì)紅色素?zé)o明顯影響，可在食品加工允許范圍內(nèi)使用。

關(guān)鍵詞：金銀木（Lonicera maackii）果實(shí)；紅色素；提?。环€(wěn)定性

中圖分類號(hào)：S567.9；R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）17-4194-04

Study on Extraction and Stability of Red Pigment from Lonicera maackii Fruits

WANG Jing，ZHANG Gai-xing，REN Yu-feng

（College of Biological Science and Engineering， Beifang University of Nationalities， Yinchuan 750021， China）

Abstract： Fruits of Lonicera maackii were used as material to extract natural red pigment. The effects of different extract solvent on extraction of red pigment as well as stability of the obtained pigment were investigated. The results showed that the pigment was water-soluble； and the best extraction solvent was ethanol with pH 1. The pigment had good stability under acidic conditions， dark or natural light conditions； but the color changed under neutral or alkaline conditions； and direct sunlight had slight effect on its stability. The red pigment was unstable when the processing temperature was above 80 ℃. Some metal ions such as Na+， Mg2+ and K+ had little effect on the pigment； Al3+ and Ca2+ had certain hyperchromic effects； while Fe3+ and Cu2+ had obvious destructive effects. Oxidizer H2O2 and reducing agent Na2SO3 caused the decrease of absorption of red pigment extract. Food additives such as sucrose， maltose， glucose， citric acid， potassium sorbate and sodium benzoate had little effect on the stability of pigment in a certain range and thus could be used in allowable range.

Key words： Lonicera maackii fruit； red pigment； extraction； stability

收稿日期：2012-10-11

基金項(xiàng)目：北方民族大學(xué)2012年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（GJJ-CX-SW-06）。

作者簡(jiǎn)介：王 靜（1990-），女，石家莊人，在讀本科生；通訊作者，任玉鋒（1964-），女，寧夏平羅人，教授，碩士，主要從事植物資源開發(fā)與利用

的教學(xué)與研究工作，（電話）0951-2067893（電子信箱）ren_yufeng@163.com。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，天然食用色素的開發(fā)和應(yīng)用日益受到人們的重視，許多天然食物中的色素如茶色素[1]、辣椒色素[2]、玉米黃[3]、葡萄皮紅[4]、紅曲色素[5]、沙棘黃[6]等紛紛成為開發(fā)利用的對(duì)象。金銀木（Lonicera maackii）是忍冬科忍冬屬落葉灌木，主要分布于我國(guó)東北、華北、西北等地區(qū)，樹勢(shì)強(qiáng)健、耐寒耐旱、病蟲害少、適應(yīng)性強(qiáng)、分布廣泛。金銀木全株入藥，能祛風(fēng)解毒、消腫止痛、增強(qiáng)免疫力及抑菌殺菌截瘧，主治頭暈、跌打損傷[7]；也可作庭院和城市綠化[8]、觀賞樹種[9]。目前對(duì)金銀木的研究主要集中在觀賞價(jià)值[9]、栽培技術(shù)[10]、染色體核型分析[11]，黃酮[12]、蘆丁[13]、綠原酸[14]等化學(xué)成分的提取等方面，對(duì)金銀木果實(shí)紅色素提取的研究報(bào)道很少。本課題開展金銀木果實(shí)紅色素提取和穩(wěn)定性的研究，為提高金銀木的開發(fā)利用價(jià)值、開發(fā)新型天然食用色素提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1）材料：金銀木成熟果實(shí)采自北方民族大學(xué)圖書館前花園，去子，-80 ℃凍藏備用。

2）試劑：無(wú)水乙醇、濃鹽酸、石油醚、丙酮、乙酸乙酯、NaOH、H2O2、Na2SO3、蔗糖、麥芽糖、葡萄糖、檸檬酸、苯甲酸鈉、山梨酸鉀等均為分析純。蒸餾水為實(shí)驗(yàn)室自制。

3）儀器：JA3003N型電子分析天平、HC-TP11-5型架盤藥物天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；DELTA320型pH計(jì)（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；KQ-500B型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；SIGMA 3K-30型低溫高速冷凍離心機(jī)（德國(guó)Sigma公司）；UV1102Ⅱ型紫外-可見光分光光度計(jì)（上海天美科學(xué)儀器有限公司）；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州國(guó)華電器有限公司）；LRH-250型生化培養(yǎng)箱（上海一恒科技有限公司）；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 金銀木果實(shí)紅色素提取溶劑的選擇 ①提取溶劑種類的選擇。稱取10份各1.00 g金銀木果實(shí)，分別放入盛有25 mL石油醚、無(wú)水乙醇、丙酮、乙酸乙酯、4 mg/mL NaOH、70%（體積分?jǐn)?shù)，下同）的乙醇、HCl-乙醇（體積比1∶9，下同）、4 mg/mL NaOH-乙醇（體積比1∶9，下同）、0.4% HCl、蒸餾水的錐形瓶中，常溫下浸提2 h，觀察溶液變化，選取最佳提取溶劑。②提取溶劑pH及最大吸收波長(zhǎng)的確定。選用最佳提取溶劑，分別將提取溶劑的pH調(diào)成1、3、5、7、9、11、14。稱取7份各1.00 g金銀木果實(shí)，放入25 mL不同pH的提取溶劑中，常溫下浸提2 h，觀察溶液變化，并將提取液稀釋5倍，利用紫外-可見光分光光度計(jì)進(jìn)行光譜掃描，比較得出最佳提取液的最大吸收波長(zhǎng)。

1.2.2 金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性的研究 按優(yōu)化后的條件制備金銀木果實(shí)紅色素提取液，考察pH、溫度、光照、金屬離子、氧化劑和還原劑、食品添加劑等對(duì)其穩(wěn)定性的影響。①pH對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取25 mL紅色素提取液，用鹽酸調(diào)節(jié)pH分別為1、3、5、7、9、11、14，觀察溶液顏色變化。再分別取1.0 mL不同pH的提取液，用相應(yīng)提取劑稀釋至5.0 mL，進(jìn)行光譜掃描。②光照對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取25 mL紅色素提取液，分別放在黑暗中、自然光下和日光直射下。取1.0 mL不同光照條件下的提取液，用相應(yīng)提取劑稀釋至5.0 mL，在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。一周內(nèi)每天測(cè)一次，一周后每周測(cè)一次，共測(cè)定9次。③溫度對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取5 mL紅色素提取液，用pH 1的HCl-KCl緩沖液定容至25 mL，分別置于20、40、60、80、100 ℃恒溫水浴鍋中，每隔1 h在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。④金屬離子對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取5 mL紅色素提取液，分別加入Na+、Mg2+、Al3+、K+、Ca2+、Fe3+、Cu2+，用pH 1的HCl-KCl緩沖液定容至25 mL，各金屬離子的最終濃度為0.5 mol/L。室溫靜置2 h，在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。⑤氧化劑與還原劑對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響。取5 mL紅色素提取液，用pH 1的HCl-KCl緩沖液定容至25 mL，分別加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mg/mL的氧化劑H2O2或0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mg/mL的還原劑Na2SO3，室溫放置10 min，在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。⑥食品添加劑對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響?？扇苄蕴穷悾喝? mL紅色素提取液，分別加入0、0.25、0.75、1.25、2.50、3.75 g蔗糖、麥芽糖或葡萄糖，用pH 1的HCl-KCl緩沖液定容至25 mL，使其溶液終濃度分別為0、10、30、50、100、150 mg/mL。室溫放置2 h，在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度；食品添加劑類：取5 mL紅色素提取液，分別加入0、0.125、0.250、0.375 g檸檬酸、山梨酸鉀或苯甲酸鈉，用pH 1的70%乙醇溶液定容至25 mL，使其最終濃度分別為0、5、10、15 mg/mL。室溫靜置2 h，在最大吸收波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 金銀木果實(shí)紅色素提取條件

2.1.1 提取溶劑的選擇 采用不同的提取溶劑提取金銀木果實(shí)中的紅色素，所得提取液的顏色見表1。由表1可知，金銀木果實(shí)紅色素在極性溶劑中的提取效果比非極性溶劑好，其中以HCl-乙醇溶液，即酸性乙醇溶液作提取溶劑時(shí)提取液呈鮮紅色，表明提取效果較好，因此后續(xù)試驗(yàn)以酸性乙醇溶液作為金銀木果實(shí)紅色素的提取溶劑。

2.1.2 pH及最大吸收波長(zhǎng)的確定 以pH不同的乙醇溶液作為提取溶劑，所得提取液的顏色見表2。由表2可知，pH 1時(shí)金銀木果實(shí)紅色素提取液的顏色最紅。金銀木果實(shí)紅色素提取液的紫外-可見光光譜掃描結(jié)果見圖1。由圖1可知，以pH 1的酸性乙醇溶液作提取溶劑，提取液的最大吸收波長(zhǎng)為512.0 nm，因此后續(xù)試驗(yàn)以色素提取液在512.0 nm處的吸光度為指標(biāo)對(duì)色素的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

2.2 金銀木果實(shí)紅色素的穩(wěn)定性

以pH 1、體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液作提取劑，采用超聲波法提取金銀木果實(shí)中的紅色素，提取溫度30 ℃、提取時(shí)間60 min、料液比m金銀木∶V乙醇=1∶20（g/mL），對(duì)所得紅色素提取液的穩(wěn)定性進(jìn)行考察。

2.2.1 pH對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響 光譜掃描結(jié)果顯示pH 1時(shí)，金銀木果實(shí)紅色素提取液的最大吸收波長(zhǎng)為512.0 nm，吸光度為0.587；pH 3時(shí)，提取液的最大吸收波長(zhǎng)為526.4 nm，吸光度為0.472。隨著pH的增大，提取液的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生紅移，當(dāng)pH≥7時(shí)，吸收峰多而平，無(wú)明顯最大吸收峰，可見金銀木果實(shí)紅色素在酸性條件下較為穩(wěn)定，在中性和堿性條件下不穩(wěn)定。

2.2.2 光照對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響 金銀木果實(shí)紅色素在黑暗、自然光和日光直射條件下隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)其吸光度的變化情況見圖2。由圖2可知，在黑暗和自然光照下放置20 d，其吸光度分別下降了0.012和0.014，下降率約為2.0%，而在日光直射條件下放置20 d，吸光度下降了0.034，下降率為5.8%。說(shuō)明光照對(duì)金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性的影響不大，日光直射略有影響，在紅色素貯存和使用過(guò)程中應(yīng)盡量避免其受到日光直射。

2.2.3 溫度對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響 不同溫度下金銀木果實(shí)紅色素提取液隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)其吸光度的變化情況見圖3。由圖3可知，在20～60 ℃加熱6 h對(duì)其吸光度幾乎沒(méi)有影響。在80 ℃和100 ℃加熱，其吸光度隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降，在80 ℃加熱6 h，吸光度下降率超過(guò)30%；在100 ℃加熱6 h，吸光度下降率超過(guò)70%，說(shuō)明80 ℃及以上高溫對(duì)金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性的影響較大，在加工和貯存時(shí)應(yīng)避免高溫。

2.2.4 金屬離子對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響 添加濃度為0.5 mol/L的不同金屬離子，金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度和顏色變化情況見表3。由表3可知，Na+、Mg2+、K+對(duì)金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性無(wú)明顯影響，Al3+、Ca2+對(duì)其略有增色作用，添加Fe3+和Cu2+后金銀木果實(shí)紅色素提取液顏色發(fā)生較大變化，因此在提取和加工過(guò)程中應(yīng)避免其與鐵、銅制品接觸。

2.2.5 氧化劑與還原劑對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響 添加不同濃度的H2O2，金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度變化情況見圖4。由圖4可知，添加H2O2后金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度下降，且H2O2濃度越高，下降幅度越大，說(shuō)明氧化劑對(duì)金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性的影響很大，在提取和加工過(guò)程中應(yīng)避免其與氧化劑接觸。

添加不同濃度的Na2SO3，金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度變化情況見圖5。由圖5可知，添加Na2SO3后金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度下降，且Na2SO3濃度越高，下降幅度越大，說(shuō)明還原劑對(duì)紅色素穩(wěn)定性影響也很大，在提取和加工過(guò)程中應(yīng)避免其與還原劑接觸。

2.2.6 食品添加劑對(duì)紅色素穩(wěn)定性的影響 添加不同濃度的蔗糖、麥芽糖、葡萄糖后金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度變化情況見圖6。由圖6可知，添加不同濃度的可溶性糖后金銀木果實(shí)紅色素的吸光度幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)可溶性糖蔗糖、麥芽糖和葡萄糖對(duì)金銀木果實(shí)紅色素的穩(wěn)定性無(wú)明顯不良影響。

添加不同濃度的檸檬酸、山梨酸鉀和苯甲酸鈉等常用食品添加劑，金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度變化情況見圖7。由圖7可知，添加檸檬酸和山梨酸鉀后金銀木果實(shí)紅色素提取液的吸光度略有下降，添加苯甲酸鈉后吸光度幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明食品添加劑對(duì)金銀木果實(shí)紅色素的穩(wěn)定性無(wú)明顯不良影響，可在食品加工允許范圍內(nèi)使用。

3 小結(jié)與討論

金銀木果實(shí)紅色素為水溶性色素，在酸性水溶液和酸性極性溶劑中溶解性較好。本試驗(yàn)對(duì)金銀木果實(shí)紅色素的提取溶劑進(jìn)行選擇，采用超聲波輔助法提取金銀木果實(shí)紅色素，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，最佳的提取溶劑為pH 1的乙醇溶液。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)金銀木果實(shí)紅色素的顏色和最大吸收波長(zhǎng)都受pH的影響，在酸性條件下穩(wěn)定性較好，pH的升高可使其顏色發(fā)生變化，且其最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生紅移現(xiàn)象，對(duì)其穩(wěn)定性影響較大。金銀木果實(shí)紅色素提取液在黑暗中和自然光照下穩(wěn)定性較好，可能是因?yàn)樘崛∫褐械膯螌?、黃酮類、糖和有機(jī)酸等對(duì)紅色素有穩(wěn)定化作用[15]；日光直射對(duì)其稍有影響，在貯藏過(guò)程中應(yīng)避免長(zhǎng)期日光直射；60 ℃及以下熱穩(wěn)定性較好，80 ℃及以上熱穩(wěn)定性較差；Na+、Mg2+、K+對(duì)金銀木果實(shí)紅色素穩(wěn)定性無(wú)明顯影響，Al3+、Ca2+對(duì)其有增色作用，F(xiàn)e3+、Cu2+會(huì)導(dǎo)致其變色，提取及使用過(guò)程中應(yīng)避免其與鐵、銅制品接觸；氧化劑、還原劑對(duì)其穩(wěn)定性均有不良影響；蔗糖、麥芽糖、葡萄糖、檸檬酸、山梨酸鉀、苯甲酸鈉等食品添加劑在一定范圍內(nèi)對(duì)紅色素?zé)o明顯影響，可在食品加工允許范圍內(nèi)使用。

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（責(zé)任編輯 向 闈）