紅藍草紫色素分離純化研究

蔣紅芝+義崇寬+楊昌鵬

摘要：以紅藍草（Peristrophe baphica Bremk）莖葉為原料，用溶劑萃取法提取紫色素，用大孔樹脂吸附法分離紫色素，進而探討紅藍草紫色素的吸附與分離條件。結果表明，根據吸附前后溶液吸光度和顏色的變化，選擇X-5、D4020、D101、S-8作為紅藍草紫色素的吸附樹脂；洗脫溶劑以乙醇為佳，且乙醇體積分數以75%為宜；乙醇洗脫效果為D101>X-5>D4020，而S-8吸附的色素很難被乙醇洗脫。進行色素柱層析分離時，X-5和D101大孔樹脂分離富集紅藍草紫色素的效果優(yōu)于D4020大孔樹脂。

關鍵詞：紅藍草（Peristrophe baphica Bremk）；紫色素；分離純化；大孔樹脂

中圖分類號：TS202.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）17-4256-03

紅藍草（Peristrophe baphica Bremk）又名紅藍、山藍、觀音草，為爵床科（Acanthaceae）植物山藍的地上部分，為多年生草本植物。人工種植容易，中國華南各省區(qū)均有人工種植。紅藍草雖為藥用植物資源，但富含天然色素。從紅藍草的莖、葉中提取的天然色素食用安全，具有很高的利用價值。前期研究表明，用水提和醇提的紫色素穩(wěn)定性、耐熱性較好[1-3]，但由于提取的過程中帶入果膠、蛋白質等雜質，烘干的成品黏性較大，不利于干燥與保存。本試驗以紅藍草為原料，采用溶劑萃取法提取紫色素，研究不同大孔樹脂對該色素的吸附與分離效果，旨在為生產上提取與分離紅藍草紫色素提供參考，同時為開發(fā)利用紅藍草提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

供試材料：市購的紅藍草（葉子不帶毛）。

儀器：BB331-A多功能食品攪拌機（佛山市順德區(qū)任發(fā)電器實業(yè)有限公司）、T-500型電子天平（美國雙杰兄弟集團有限公司）、WD800G格蘭仕微波爐（格蘭仕微波爐電器有限公司）、800B低速臺式離心機（上海安亭科學儀器廠制造）、RE52-86A旋轉蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）、VIS-7220可見分光光度計（北京瑞利分析儀器公司）、DBS-100電腦全自動部分收集器（上海滬西分析儀器廠有限公司）、HL-2B恒流泵（上海滬西分析儀器廠有限公司）、層析柱（上海錦華層析設備廠）、DFZ型真空干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）、2XZ-2型旋片真空泵（浙江黃巖求精真空泵廠制造）、QN-100球形濃縮罐（溫州中翔輕工機械廠）、ZG真空干燥機（常州市博立干燥制粒設備有限公司）等。

主要試劑：S-8、X-5、D101、D4020、D401、D301、D151、D296R大孔樹脂（天津市光復精細化工研究所生產）；無水乙醇、丙酮等。

1.2 方法

1.2.1 紅藍草紫色素提取的工藝流程 紅藍草→清洗→晾干→切碎、粉碎→色素提取→紫色素提取液。

1.2.2 紅藍草紫色素含量的測定 根據蔣紅芝等[1-3]報道的紅藍草紫色素特征吸收峰（λ=580 nm）測定吸附前以及靜態(tài)、動態(tài)吸附后色素液的吸光度（A580 nm），乘以稀釋倍數后作圖。

1.2.3 各因素對紅藍草紫色素吸附效果的影響 試驗考察了不同型號（S-8、X-5、D101、D4020、D401、D301、D151、D296R）樹脂對色素吸附效果的影響，并考察了溶劑乙醇及丙酮對色素的洗脫效果以及乙醇體積分數（55%、75%、95%）對色素洗脫效果的影響。

1.2.4 紅藍草紫色素柱層析分離的工藝流程 吸附樹脂預處理→裝柱→平衡→添加色素提取液→樹脂吸附色素→用洗脫溶劑洗脫色素→收集色素液[4，5]→測定吸光度（A580 nm），乘以稀釋倍數后作圖。

2 結果與分析

2.1 紅藍草紫色素的樹脂吸附與分離

2.1.1 不同樹脂對紅藍草紫色素的吸附效果 分別稱取10.00 g S-8、X-5、D101、D4020、D401、D301R、D151、D296R 8種型號預處理過的樹脂于8個燒杯中，加入紅藍草紫色素提取液20.00 mL，在室溫下靜置吸附一定時間后測定上清液的吸光度。由圖1可知，所用的8種樹脂吸附紅藍草紫色素180 min后，上層清液吸光度由小到大的順序為S-8、D301R、D296R、X-5、D4020、D101、D401、D151。由此可見，S-8大孔樹脂的吸附效果最好，其次是D301R、D296R大孔樹脂。但從吸附后樹脂的顏色看，X-5、D4020、D101均為紅紫色，S-8吸附色素后為藍紫色，而D301R（弱堿型）、D296R（強堿型）吸附色素后為藍綠色，顏色發(fā)生了改變。所以考慮用X-5、D4020、D101、S-8作為紅藍草紫色素的吸附樹脂。

2.1.2 紅藍草紫色素洗脫溶劑的選擇 稱取已充分吸附色素的各種樹脂1.00 g，分別加入16 mL 95%乙醇、丙酮作為洗脫溶劑，先用玻璃棒充分攪勻，然后在常溫下靜態(tài)洗脫，測定洗脫后紅藍草紫色素液的吸光度。由表1可知，乙醇洗脫效果為D101>X-5>D4020，3種樹脂洗脫液均為紫紅色，而S-8樹脂用乙醇作為洗脫溶劑難以洗脫。除D101外，7種樹脂用丙酮作洗脫溶劑時均難以洗脫。所以選擇乙醇作為紅藍草紫色素的洗脫溶劑。

2.1.3 紅藍草紫色素洗脫溶劑體積分數的選擇 分別稱取0.40 g已充分吸附色素的3種型號樹脂D101、X-5、D4020，加入不同體積分數的乙醇溶液16 mL，洗脫80 min，測定上清液的吸光度。由圖2可知， 75%乙醇對充分吸附色素的D101、X-5、D4020型樹脂洗脫效果最好?？傮w來看，洗脫溶劑乙醇的體積分數宜采用75%。

綜合以上試驗結果，選擇D101、X-5、D4020三種樹脂作為紅藍草紫色素的吸附樹脂，選擇75%乙醇作為紅藍草紫色素的洗脫溶劑。

2.2 紅藍草紫色素的柱層析分離效果

由圖3可知，紅藍草紫色素經D101、X-5、D4020樹脂吸附柱層析分離后，均出現(xiàn)了1個洗脫峰，說明紫色素集中在1個洗脫峰。與D4020樹脂相比，X-5和D101樹脂吸附柱層析的洗脫峰比較窄，洗脫下來的紫色素比較集中，即分離洗脫的效果較好。說明X-5和D101大孔樹脂分離富集紅藍草紫色素的效果優(yōu)于D4020樹脂。

2.3 紅藍草紫色素理化指標評價結果

采用6.1 kg的紅藍草為原料，水為浸提劑，料液比（m∶V）為1∶3，煮沸10 min提取紫色素，減壓濃縮得15 000 mL紫色素濃縮液，用D101、X-5樹脂靜態(tài)吸附后，用75%乙醇洗脫，得到11 500 mL濃縮液，再進行減壓濃縮，得3 800 mL紫色素濃縮液，然后于60 ℃真空干燥，得20.23 g固體紫色素。此固體紫色素呈深藍紫色，呈晶體狀、粒狀或粉末，液體呈紅紫色（濃）、藍紫色（稀），具有紅藍草植物香風格，符合感觀要求。

理化指標：產品經廣西壯族自治區(qū)輕工產品質量監(jiān)督檢驗站檢驗，鉛（Pb）含量為0.48 mg/kg，總砷（以As計）含量為0.80 mg/kg。可見，紅藍草紫色素中鉛、總砷含量均符合GB 28311-2012[6]中鉛（Pb）≤3（mg/kg）、總砷（以As計）≤2（mg/kg）的要求。

3 結論

不同型號的樹脂對紅藍草紫色素的吸附及洗脫效果均有所不同。各種型號樹脂對該色素的吸附效果順序為S-8>D301R>D296R>X-5>D4020>D101>D401>D151；根據吸附前后吸光度和顏色變化，用X-5、D4020、D101、S-8作為紅藍草紫色素的吸附樹脂。乙醇洗脫效果為D101>X-5>D4020，而S-8吸附的色素很難被乙醇洗脫；洗脫溶劑宜使用75%乙醇。進行色素柱層析分離時，X-5和D101大孔樹脂分離富集紅藍草紫色素的效果優(yōu)于D4020大孔樹脂。試驗所得固體紅藍草紫色素呈深藍紫色，呈晶體狀、粒狀或粉末，液體呈紅紫色（濃）、藍紫色（稀），具有紅藍草植物香風格，符合感觀要求；理化指標經廣西壯族自治區(qū)輕工產品質量監(jiān)督檢驗站檢驗，鉛、總砷含量均符合GB 28311-2012[6]的要求。

參考文獻：

[1] 蔣紅芝，義崇寬，范務彩，等. 微波提取紅藍草紫色素工藝研究[J]. 湖北農業(yè)科學，2011，50（21）：4463-4464，4468.

[2] 蔣紅芝，范務彩，黃冬雪，等.超聲波醇提紅藍草紫色素工藝研究[J].湖北農業(yè)科學，2011，50（10）：2101-2104.

[3] 蔣紅芝，義崇寬，楊昌鵬，等.紅藍草紫色素穩(wěn)定性的研究[J].湖北農業(yè)科學，2012，51（19）：4355-4357，4360.

[4] 楊昌鵬，唐志遠，盧 藝，等.火龍果果皮紅色素的提取分離研究[J].安徽農業(yè)科學，2010，38（1）：347-349，496.

[5] 李崇瑛，王 安，楊 濤，等.食用天然色素的純化與研究進展[J].中國調味品，2007，343（9）：18-22，38.

[6] GB 28311-2012，食品安全國家標準 食品添加劑梔子藍[S].