一年蓬色素提取工藝研究

李明達，姜 雪，臧 皓

(通化師范學院醫(yī)藥學院·吉林通化·134002)

隨著科學技術的發(fā)展， 人們對于色素的要求也越來越高,合成色素雖然著色好，穩(wěn)定性高，但本身無任何營養(yǎng)價值且毒副作用較大[1]。在人們對物質(zhì)要求的不斷提高的同時,對各種物質(zhì)的安全問題越來越重視，所以人們逐漸傾向于使用天然植物色素[2]，因此開發(fā)及使用天然色素已經(jīng)逐漸成為色素研究發(fā)展的必然趨勢[3]。

一年蓬Erigeron annuus (L.)Pers. 屬于菊科(Compositae)飛蓬屬(Erigeron)植物[4]，以全草入藥，生長于路邊、曠野山坡上、分布廣泛，但目前對其研究和應用較少，其味苦、性涼、歸胃、大腸經(jīng)，有效成分具有清熱解毒，消食止瀉，主消化不良，抗炎的作用[5]。 一年蓬中含有豐富的色素，如果能夠大量開發(fā)應用，不僅可以取代合成色素[6]，而且對天然色素的開發(fā)提供依據(jù)。

1 實驗材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實驗材料

一年蓬：采于通化頭道溝；95%乙醇、氯化鐵、氯化鈉、氫氧化鈣、濃鹽酸、氫氧化鈉（均為分析純）；食鹽、蔗糖、檸檬酸（均為食品級）。

1.1.2 主要儀器

旋轉蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)；智能恒溫電熱套(鄭州長城科工貿(mào)有限公司）；電子天平（上海衡際科學儀器有限公司）；雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 預實驗

將采摘一年蓬植物陰干，切碎備用。 準確稱取1g一年蓬植物用乙醇回流提取法提取， 將提取液自然冷卻后過濾，濾液用旋轉蒸發(fā)儀回收乙醇，并在最大吸收波長處測定吸光度。 平行實驗3 次，取平均值。

1.2.2 最大吸收波長的確定

將一年蓬色素提取液進行稀釋，在190～900nm 波長范圍內(nèi)進行光譜掃描，確定最大吸收波長[7]。

1.2.3 實驗設計

為確定一年蓬色素提取的最佳工藝條件， 選取料液比、乙醇濃度、提取溫度和提取時間四個因素進行正交實驗，試驗因素水平見表1[3]。

表 1 L9（34）正交試驗因素水平表

1.3 一年蓬色素穩(wěn)定性的研究

1.3.1 pH 對色素穩(wěn)定性的影響

取一年蓬色素溶液5 份， 加入到由NaOH 溶液與HCl 溶液所配成的不同pH 的溶液中，振蕩，靜置1h，測其吸光度。

1.3.2 溫度對色素穩(wěn)定性的影響

取一年蓬色素溶液5 份，分別置于帶塞錐形瓶中，在不同溫度下加熱1h，測其吸光度。

1.3.3 光對色素穩(wěn)定性的影響

取一年蓬色素溶液5 份，置于帶塞容量瓶中。分別置于陽光充裕處 1、3、5、10、15 天，測其吸光度。

1.3.4 金屬離子對色素穩(wěn)定性的影響

取一年蓬色素溶液4 份，鈣離子、鐵離子、鈉離子、色素原液，測其吸光度值。

1.3.5 食品添加劑對色素的影響

配置一系列不同濃度的食鹽，蔗糖，檸檬酸溶液，分別加入一年蓬色素溶液放置1h，測其吸光度。

2 結果與分析

2.1 最大吸收波長的確定

通過1.2.1 預實驗，考察一年蓬色素的最大吸收波長，詳見圖1。

圖1 一年蓬色素提取液的吸收光譜

由圖1 可知， 一年蓬色素提取液的最大吸收波長在λ=292nm 處有明顯吸收峰。 因此，可選取λ=292nm作為測定一年蓬色素溶液吸光度的特定波長。

2.2 正交試驗與數(shù)據(jù)分析

正交試驗結果見表2，通過L9（34）正交試驗，可以看出影響一年蓬色素提取率最大的因素為乙醇濃度，其次為提取溫度,再次為提取時間，最后為料液比，即B＞C＞D＞A。 最優(yōu)組合為 A3B1C2D2，即料液比 1∶80，乙醇濃度50%,提取溫度90℃,提取時間1.5h。 最優(yōu)組合的驗證試驗表明，在此條件下對一年蓬色素進行提取，得到色素提取的吸光度0.580。

表 2 L9（34）正交實驗結果及分析

2.3 一年蓬色素性質(zhì)的研究

2.3.1 pH 對色素穩(wěn)定性的影響

通過pH 對一年蓬色素穩(wěn)定性的考察結果， 詳見圖2。

圖2 pH 對色素穩(wěn)定性的影響

由圖2 可知,該色素在堿性條件較為穩(wěn)定，吸光度沒有明顯變化，顏色為淺綠色；隨著酸性條件的增加色素的吸光度降低，顏色有明顯變化，由綠色變?yōu)辄S色。所以該色素適合在堿性條件下使用。

2.3.2 溫度對色素穩(wěn)定性的影響

通過溫度對一年蓬色素穩(wěn)定性的考察結果， 詳見圖3。

圖3 溫度對色素穩(wěn)定性的影響

由圖3 可知，溫度在100℃時，吸光度值最大，當溫度低于100℃時吸光度值無明顯變化，穩(wěn)定性較好，當溫度超過100℃后吸光度值明顯下降， 此時高溫使色素成分發(fā)生變化， 所以該色素在100℃時穩(wěn)定性最好。

2.3.3 光對色素穩(wěn)定性的影響

通過光對一年蓬色素穩(wěn)定性的考察結果， 詳見圖4。

圖4 光對色素穩(wěn)定性的影響

由圖4 可知，在10 天以內(nèi)，吸光度隨光照時間的增長而降低，在10～15 天時，吸光度不隨光照時間而變化，說明一定的光照時間對該色素穩(wěn)定性有影響，且穩(wěn)定性隨光照時間增長而下降， 超過10 天后穩(wěn)定性最好。

2.3.4 金屬離子對色素穩(wěn)定性的影響

通過金屬離子對一年蓬色素穩(wěn)定性的考察結果，詳見圖5。

圖5 金屬離子對色素穩(wěn)定性的影響

由圖5 可知，加入鐵離子后顏色發(fā)生變化，由綠色變?yōu)樽丶t色，吸光度值明顯增加，說明鐵離子可破壞一年蓬色素的成分，加入鈣離子和鈉離子后顏色無變化，吸光度值稍有改變， 說明鈣離子和鈉離子對一年蓬色素的穩(wěn)定性無明顯影響。

2.3.5 食品添加劑對色素的影響

通過實驗可知，加入食品添加劑的色素，其吸光度無明顯變化， 故食品添加劑對一年蓬色素穩(wěn)定性無影響。

3 結論

通過正交試驗得知， 一年蓬色素的最佳提取工藝為乙醇濃度 50%，浸提溫度 90°C，料液比為 1∶80，浸提時間1.5h。 在此條件下得到的色素提取液的吸光度為0.580。 該色素溶于有機溶劑，當光照天數(shù)在10 天以內(nèi)其穩(wěn)定性一般，10 天之后的光照對一年蓬色素的吸光度無變化，穩(wěn)定性高。一年蓬色素在100°C 溫度時穩(wěn)定性最好，有一定耐堿性，除鐵離子以外其余金屬離子以及食品添加劑對一年蓬色素的影響較小。 從試驗中發(fā)現(xiàn)一年蓬色素穩(wěn)定性好，長時間光照下性質(zhì)穩(wěn)定，可考慮應用于家紡染料中[8-10]。 一年蓬色素將是一種具有廣泛開發(fā)及使用前景的天然植物色素， 同時一年蓬這種植物能夠隨地可見、 繁殖能力強的天然植物的有效利用提供了新的途徑[11,12]。

天然色素大多數(shù)具有特殊的理化性質(zhì)及對環(huán)境的穩(wěn)定性，雖然說合成色素顏色鮮艷穩(wěn)定性強[13,14]，但是現(xiàn)在世界各國嚴格限制了未清楚安全性的合成色素,不少的合成色素已被禁止使用[15]。 而如今天然植物色素通過優(yōu)化工藝， 提取變得簡便易得， 同時其本身安全、健康、許多還具有一定的藥用價值的特點，為現(xiàn)代色素工藝的發(fā)展提供重要依據(jù)。