紅葉石楠色素成分的提取及穩(wěn)定性的研究

謝嘉霖,董華偉,張佳雯

(上饒師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,江西 上饒 334001)

紅葉石楠(Photinia fraseri),薔薇科石楠屬常綠灌木至小喬木,其新芽為鮮艷的紅色,常用于園林綠化。紅葉石楠葉片中含有的花色素苷和熊果酸(Ursolic acid)等成分,具有降血壓、預(yù)防心血管疾病、抗癌、消炎、護(hù)肝、抗糖尿病和抗病毒等功效[1－4]。有關(guān)紅葉石楠色素的研究主要側(cè)重于色素提取液中紅色素的分離、提純、穩(wěn)定性和生物活性等方面[5－8]。由于色素提取液一般都是混合物,故要分離出單一色素成分需要引入其他藥品和復(fù)雜的工藝,從而會(huì)使一些有用成分喪失且增加產(chǎn)品成本。紅葉石楠色素提取液中除含有色素成分外,同時(shí)也含有熊果酸、皂苷、黃酮等藥用成分[9],提取液的進(jìn)一步分離提純也會(huì)使其藥用成分損失。通過對(duì)紅葉石楠色素提取液中色素成分的分析和穩(wěn)定性的研究,為紅葉石楠色素提取液的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅葉石楠樣品:取自上饒師范學(xué)院院內(nèi)花壇,從紅葉石楠上剪取嫩枝,取其葉片,先用洗潔精洗凈,再用自來水清洗,然后用蒸餾水沖洗后,擦干水剪碎。

甲醇、95%乙醇、無水乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、環(huán)己烷;金屬離子濃度為1.0×10－2mol/L,主要由其硝酸鹽或氯化物配制;p H＝1.1～10.0的水溶液由稀硝酸和稀氫氧化鈉溶液配制,以上所用藥品均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

安捷倫Cary60型－紫外可見分光光度計(jì)(安捷倫科技有限公司);HHS型電熱恒溫水浴槽(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)。

1.3 方法

稱取一定量的紅葉石楠樣品,加入適量的提取劑,浸提一段時(shí)間,期間振蕩。取適量浸提液在安捷倫Cary60型－紫外可見分光光度計(jì)上進(jìn)行波長(zhǎng)掃描(1 cm 石英比色皿)。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅葉石楠色素浸提劑的選擇

紅葉石楠樣品0.50 g分別加入蒸餾水、甲醇、95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、環(huán)己烷各20 m L,18.0 ℃浸提17 h后進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。結(jié)果表明:甲醇、95%乙醇、丙酮和乙酸乙酯的浸提液在可見光范圍內(nèi)有吸收峰。其中:甲醇和95%乙醇的浸提液有三個(gè)吸收峰,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為537 nm、606 nm 和665 nm。丙酮和乙酸乙酯的浸提液只有一個(gè)吸收峰,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為665 nm。而蒸餾水、二氯甲烷、石油醚和環(huán)己烷的浸提液在可見光范圍內(nèi)沒有吸收峰(見圖1)。吸收波長(zhǎng)為537 nm 對(duì)應(yīng)物質(zhì)的顏色為紅紫色,606 nm 的為藍(lán)色,665 nm 的為綠藍(lán)色。植物葉片的顏色是由葉片中所含的葉綠素類、類胡蘿卜素類和花色素苷類三種色素共同作用的結(jié)果。花色素苷為水溶性色素,易溶于甲醇和乙醇,不溶于石油醚,在500～550 nm 范圍內(nèi)有最大吸收峰[10]。參考文獻(xiàn)[11－15]可以推測(cè)吸收波長(zhǎng)為537 nm 的色素為花色素苷。丙酮常用于葉綠素的提取,其提取的葉綠素的吸收波長(zhǎng)為645 nm 和663 nm[16],丙酮提取紅葉石楠在665 nm 處只有一個(gè)吸收峰,參考文獻(xiàn)[17－18]可以推測(cè)吸收波長(zhǎng)為606 nm 和665 nm 的色素為葉綠素。因此可以確定紅葉石楠的乙醇提取液中色素成分主要是花色素苷和葉綠素。

圖1 浸提劑浸提紅葉石楠色素的可見光譜

由于甲醇毒性大,故選用乙醇作為紅葉石楠色素的浸提劑。

2.2 乙醇濃度對(duì)紅葉石楠色素的影響

紅葉石楠樣品0.50 g加不同濃度的乙醇水溶液各20 m L,14.8 ℃浸提28 h后進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。結(jié)果表明:隨著乙醇濃度的增加,浸提液中花色素苷的含量逐漸增大,當(dāng)乙醇濃度為60%時(shí),花色素苷的含量最大,然后逐漸減小,其中乙醇濃度在60%～90%時(shí)花色素苷的含量變化不大(5.58%)。浸提液中葉綠素的含量隨著乙醇濃度的增加逐漸增大。乙醇濃度為0～40%時(shí)葉綠素的含量變化不大,隨后迅速增大(見圖2)。乙醇濃度在0～40%時(shí)浸提液中花色素苷所占比例較大,表現(xiàn)為浸提液的顏色為紫紅色。乙醇濃度在70%～100%時(shí)浸提液中葉綠素含量超過花色素苷的含量,表現(xiàn)為浸提液的顏色由紫紅色變?yōu)辄S褐色。因此低濃度的乙醇溶液有利于提取紅葉石楠中的花色素苷,高濃度的乙醇溶液有利于提取紅葉石楠中的葉綠素?？紤]到色素可能進(jìn)一步分離和提純等因素選擇95%乙醇作為浸提液。

圖2 乙醇濃度對(duì)紅葉石楠色素的影響

2.3 p H 值對(duì)紅葉石楠色素的影響

紅葉石楠樣品1.00 g加95%乙醇10 m L,16.7℃浸提17 h。吸取不同p H 值的水溶液3.00 m L于1 cm比色皿中,加入提取液30μL,攪拌均勻,平衡10 min后進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。結(jié)果表明:在p H＝1～4時(shí),隨著p H值的增大,浸提液中537 nm 處的吸光度迅速降低(A 值從0.045降到0.006),表明花色素苷的花色烊陽離子(紅色)逐漸轉(zhuǎn)化為無色的假堿和查爾酮[19]。而p H＝4～10時(shí)花色素苷的吸光度(537 nm)變化不大(A 值在0.004～0.012之間波動(dòng))。在p H＝1～3時(shí),葉綠素的濃度隨著p H 的增大逐漸降低,但變化幅度較花色素苷小得多,p H＝3～10時(shí)其濃度變化不大。因此紅葉石楠的乙醇浸提液在酸性條件下為紫紅色,弱酸性、中性和堿性條件下為黃褐色。

2.4 溫度對(duì)紅葉石楠色素的影響

紅葉石楠樣品3.00 g加入95%乙醇120 m L,16.7℃浸提23 h。HHS型電熱恒溫水浴槽加熱到指定溫度,取浸提液約6 m L于10 m L具塞試管中,蓋上塞子,放入水浴槽中,其間不斷振蕩試管,平衡5 min后迅速取出進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。結(jié)果表明:在20℃～70℃范圍內(nèi)提取液中的兩種色素成分的含量隨著溫度的變化不大,即溫度對(duì)紅葉石楠色素的影響較小。

2.5 金屬離子對(duì)紅葉石楠色素的影響

紅葉石楠樣品2.00 g,加入95%乙醇溶液40 m L,15.0 ℃浸提22 h。吸取1.0×10－2mol/L的金屬離子溶液1.00 m L,加蒸餾水至溶液體積約8 m L,再加入浸提液1.00 m L,用蒸餾水定容至10 m L,混勻后進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。結(jié)果表明:20種金屬離子(Ag＋,Al3＋,Ba2＋,Bi3＋,Ca2＋,Cd2＋,Co2＋,Cr3＋,Cu2＋,Fe3＋,Hg2＋,K＋,Mg2＋,Mn2＋,Na＋,Ni2＋,Pb2＋,Sn2＋,Sr2＋,Zn2＋)都能使紅葉石楠色素浸提液中的花色素苷和葉綠素增色,其中花色素苷的增色效果比葉綠素的增色效果更強(qiáng)。在這些金屬離子中Hg2＋增色效果最強(qiáng),其次是Fe3＋,再次是Al3＋、Bi3＋、Cr3＋和Pb2＋(見圖3,其中CK 為對(duì)照,即未加金屬離子的浸提液)。

圖3 金屬離子對(duì)紅葉石楠色素的影響

2.6 料液比對(duì)紅葉石楠色素的影響

紅葉石楠樣品0.50 g分別按1∶20、1∶40、1∶60、1∶80和1∶100的料液比加入95%乙醇溶液,26.0℃浸提24 h后進(jìn)行波長(zhǎng)掃描(見圖4)。結(jié)果表明:料液比為1∶20時(shí)紅葉石楠中兩種色素的提取效果最好。

圖4 料液比對(duì)紅葉石楠色素的影響

2.7 自然風(fēng)干和殺青處理對(duì)紅葉石楠色素的影響

紅葉石楠樣品經(jīng)過自然風(fēng)干和殺青(105℃殺青15 min后,取出自然風(fēng)干)兩種方法處理,4天后經(jīng)過自然風(fēng)干處理的紅葉石楠乙醇提取液中花色素苷的減少量是64.65%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),葉綠素減少量是57.19%(606 nm)和48.12%(665 nm);而經(jīng)過殺青處理的紅葉石楠乙醇提取液中花色素苷的減少量是2.53%,葉綠素減少量是28.95%(606 nm)和18.41%(665 nm),均大大低于自然風(fēng)干。表明紅葉石楠經(jīng)殺青處理后能有效地降低花色素苷的分解,同時(shí)也能減少葉綠素的分解。

3 結(jié)論

乙醇是提取紅葉石楠色素的較理想提取劑,紅葉石楠乙醇提取液中的色素成分主要是花色素苷和葉綠素。低濃度的乙醇溶液(＜40%)能更有效地提取紅葉石楠中的花色素苷,高濃度的乙醇溶液(＞70%)更有利于葉綠素的提取,料液比為1∶20時(shí)色素提取效果較好。隨著p H 增大,紅葉石楠乙醇提取液的顏色逐漸由紫紅色變?yōu)辄S褐色。常用金屬離子都能對(duì)紅葉石楠色素增色。殺青處理能有效地減少紅葉石楠貯存過程中花色素苷的分解。