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紫荆花花红色素提取及稳定性研究

来源:乌哈旅游
紫荆花花红色素提取及稳定性研究 蔡定建 ,吴华龙 ,徐娜 ,刘慧 ,毛林春 ,李祖莹 (1.江西理工大学材料与化学工程学院,赣州摘341000;2.赣州市农科所,赣州341000) 要:紫荆花学名Cercis Chinensis,别名满条红,苏芳花,豆科紫荆属。原产于中国,花期长达半年, 花量茂盛,花色艳丽。[目的]研究从紫荆花中提取花红色素的最佳提取工艺条件及理化稳定性质。[方法] 以校园紫荆花为原料,采用浸提法,确定最佳提取剂,提取红花色素。通过单因素试验、正交实验和方差分 析研究花红色素的最佳提取条件。[结果]紫荆花花红色素的最佳提取工艺条件是:30%的柠檬酸一水溶液 做提取剂,温度为70 ̄C,时间2h;原料与提取剂配比为1g:30mL。对提取的紫荆花中的花红色素的溶解、 光谱、光、热、pH值、氧化剂、还原剂、常见金属离子及常用食品添加剂等理化稳定性质进行了进一步研 究。[结论]紫荆花中花红色素是一种较稳定的药食兼用色素源。可进一步开发利用。 关键词:紫荆花;提取;花红色素;稳定性 中图分类号:Ts202.3 文献标识码:A 文章编号:1006—2513(2010)04—0155—06 The extraction and stability of premium color frOm China redbud CAI Ding-jian ,wU Hua.1ong ,XU Na ,LIU Hui ,MAO Lin-chun ,LI Zu.ying (1.Department of Material and Chemistry,Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000;2.Ganzhou Instituto of Agricutural Scionce,Ganzhou 341000) Abstract:The scientiic nanle of tflle China Re曲ud iS Cedis Chinensis,which also known as Man—tiao—hong flower or Su—fang flower,Leguminosae redbud.Originated in China,It has a long flowering period of six months,aTl abun— dant flowers and very bright colors.[Objective]To study he toptimum ex ̄acting condition of red pigment from Cercis Chinensis and he tstability of its physicical and chemical charactes.[Metrhod]To identify the best extraction solvent, hte single—factor experiment and orthogonal experiment were performed and analyzed.[Result]The optimum extract condition Was:30%citric acid as the extraction solvent,T:70℃,extracting time:2h,liquid material ratio is 1 g to 30mL.Further analysis Was focused on the dissolution,spectrum,light,heat,pH,oxidants,reducing agents,the influence of common metal ions and common food additives on het pimentg.[Conclusion]Cercis Chinensis pigment is a stblae drug—edible materia1.It is worth of further research and utilization. Key words:china redbud;premium dye;stability;contrast;physics and chemistry property 1 前言 天然食用色素因为它的安全无毒无副作用, 收稿日期:2010一O1—04 甚至具有一定的疗效和保健功能而受到消费者的 欢迎,这种特殊的价值越来越被人们关注 ¨。因 作者简介:蔡定建(1959一),男,江西南昌人,硕士,副教授,硕导,主要从事有机化学理论教学和天然产物的提取、分离、仪器分 析、鉴定等科研工作。 试验研究 此,合理开发利用天然食用色素对保障消费者健 康促进食品工业发展具有重要意义。紫荆花学名 Cercis Chinensis,别名满条红,苏芳花,科属豆 科紫荆属。紫荆原产于中国,在湖北西部、辽宁 南部、河北、陕西、河南、甘肃、广东、云南、 尖,基部心形,两面无毛。花先于叶开放,小苞 片,阔卵形;花玫瑰红色,小花梗纲柔。荚果狭 披针形,扁平,沿腹缝线有狭翅不开裂;种子2 ~8颗,扁圆形,近黑色。花期4~5月。 四川等省都有分布。性喜欢光照,有一定的耐寒 性。喜肥沃、排水良好的土壤,不耐淹。萌蘖性 强,耐修剪。它的花期长达半年,花量茂盛,花 色艳丽。其花、根、树皮可人药,据《中药大辞 2实验材料及仪器 新鲜紫荆花:2009年4月校园内采摘;药 品:国产的分析纯 IRIS Intrepid II Inductively Coupled Plasma 典》记载,紫荆花具有清热凉血、去风解毒的功 效,可用于治疗风湿筋骨痛、鼻中疳疮等症,民 间应用紫荆花治疗血小板减少性紫癜 J。紫荆花 红色素与玫瑰茄红色素同属花青苷类化合物 J, 多酚类花青苷属于国际公认的安全食用色素 J。 紫荆单叶互生,全缘,叶脉掌状,有叶柄, 托叶小,早落。花于老干上簇生或成总状花序, 先于叶或和叶同时开放;花萼阔钟状;齿裂,弯 齿顶端钝或圆形;花两侧对称,上面3片花瓣较 小;子房有柄。荚果扁平,狭长椭圆形,沿腹缝 Emisson Spectnmeter IRIS Intrpid II电感耦合等离 子发射光谱仪:A,n1e册o Electron Business(美国 热电公司);WFT7200型可见分光光度计:尤尼 柯上海仪器有限公司;PHS一3C数字酸度计:上 海精科雷磁仪器厂;YXS型数显恒温水浴锅:山 东省鄄城永兴仪器厂;天平;Nicolet5700红外光 谱仪:美国热电尼动有限公司;紫光可见分光光 度计:美国PE公司。 线处有狭翅;种子扁,数颗。紫荆为落叶乔木, 经栽培后常成灌木状。叶互生,近圆形,顶端急 3花红色素提取液提取工艺流程 圈 [ ] 圈 困 圈 [二 液在440~600nm波长下的吸光度。并将各种提 4结果与讨论 4.1最佳萃取剂的选择 将风干的紫荆花分别进行称量,按照料液比 (花朵质量分数,g/溶剂体积分数,mL)为1g: 取液在室温下放置一段时间,观察色素的溶解情 况和颜色变化。 从表看出,紫荆花易溶于丙酮,乙醇,石油 醚,柠檬酸的水溶液中.放置两周后,紫荆花的 纯水,丙酮一水,乙醇一水,石油醚一水的提取 30mL,分别加入30%的乙醇,丙酮,石油醚,柠 檬酸水溶液以及水,轻轻搅均后,加盖密封,置 于50%恒温条件下浸提2h。浸提结束后,让其自 液有不同程度颜色变化,只有柠檬酸一水的提取 液颜色没有发生变化.故一定浓度的柠檬酸一水 然冷却至室温后,倒出提取液。提取液用抽滤装 置进行分离,并置室温环境中加盖避光贮放。吸 取相同量的各种提取液,定容到100mL,在室温 下以蒸馏水为空白,用1cm比色皿在7200分光 光度计上.测定不同溶剂的紫荆花花红色素提取 提取液是紫荆花花红色素最佳的提取剂。 实验数据表明,最大吸收波长在520nm。紫 外光谱图在520nm附近都有强吸收峰,见图1。 表1不同波长下紫荆花花红色素提取液的吸光度 Table 1 following the different wavelengths of China Redbud red pigment extract absorbance 波长 /nm 图1 30%的柠檬酸一水在70℃时提取2h 的紫荆花花红色素紫外光谱 Fi孚1 3o%citric acid—water at 70oC in the red following the extraction of China Bedbud 2h saflfower Ultra—-violet spectrograph of red pigment 4.2最佳萃取条件的选择 采用L4(2 )正交实验设计组合表,对萃取 时间,萃取温度,柠檬酸的浓度三个因素在两个 不同水平上进行优选实验。结果见表2。 表2提取紫荆花色素正交设计及结果处理直观分析表 Table 2 Following the extraction of red pigment of China Redbud processing orthogonai design and the results Visual analysis of Table 变异原因偏差平方和自由度 均方 F值显著性 注:因素B影响小,故作为方差分析的误差处理;F0 05(1, 2)=18.51; 0I(1,2)=8.53;“ ”表示因素影响显著。 根据上表计算结果和各因素与指标相对萃取 的关系趋势图及方差分析可知,萃取温度,时 间,溶剂浓度对紫荆花提取液的极差分别是 0.007、0.008、0.005,相对萃取串的影响是萃取 浓度>萃取温度>溶剂时间。所以相对萃取在浓 度30%,时间2h,温度在70℃时为最大。 4.3紫荆花和红花继木稳定性对比研究 4.3.1色素的光谱性质 根据图并参照有关文献,紫荆花的主要成分 已有文献报道,系属花青甙类化合物 。 表5光对紫荆花色素的影响 Table.5 the fight China Redbud of the red pigment 4.3.5防腐剂对花红色素的影响 移取3mL pH 6的紫荆花色素提取液多份, 加入食品中常用的不同浓度的防腐剂各8mL,在 520nm下测其吸光度,见下表,可见,防腐剂提 取液色素的稳定性有一定的影响。 表6防腐剂对紫荆花色素的稳定性的影响 Table 6 Antiseptic to China Redbud piment stgable inluence f0.05 0.04 0 0.022 0.O29 0.037 0.026 0.015 0.O31 0.025 0.028 l 0.023 0.020 吸0.03 光 度0.2 0.017 0.019 02 O.Ol 4.3.6 氧化剂和还原剂对花红色素的影响 移取3mL pH 6的紫荆花色素提取液多份, 分别用2mL、4mL、6mL、8mL、10mL的3% H202,2mL、4mL、6mL、8mL、10mL的3% Na:SO 溶液,用蒸馏水稀释定容到100mL,室温 O 0 10 20 30 40 50 60 日照时间/min 图3光对紫荆花色素的影响 Fig.3 Light to Chinese redbud piment ignfluence 下放置30min后,在520nm下测其吸光度。 表7 H:()2对紫荆花色素提取液的影响 Table 7 H2O2to the China Redbud influence which extracts to the pigment 表8 Na:SO:对紫荆花色素提取液的影响 Table 8 Na2SO2 to the China Redbud the iluence whfnich extracts to the pigment 如上述所示,紫荆花色素提取液抗氧化和还 原能力都较差。 0.!mol/L的Cu 、Ca 、Na 、Mg 各0rnL、 2mL、4mL、6mL、8mL、10mL,用蒸馏水稀释定 容,放置1h后,测定在520nm下的吸光度。 4.3.7金属离子对花红色素的影响 移取紫荆花色素提取液多份,加人浓度为 生垦盒曼鋈麴 China Food Additives 试验研究 表9金属离子对紫荆花色素A 的影响 Table 9 Metal ion pair China Redbud pigment As2oinfluence 对紫荆花加入Na 、Mg 后溶液颜色不变, 为浅红色,加入Cu¨,紫荆花提取液颜色变化: 淡黄一淡蓝一浅蓝一蓝一蓝。加人Cu¨,对紫荆 花的提取液的影响不是很大。随着 ¨量的增 加,紫荆花提取液颜色变化由棕红色变为橙红 cu2+0033 0.011 o.o16 o.o17 o.o18 .o.o19 色,加人A1 量增加,对两者提取液影响很大。 Can Na 0.033 0.013 0.014 0.013 0.018 0.033 0.030 0.034 0.027 0.019 0.020 加人Fe“,提取液颜色变化为深黄色,可见,色 0.010 Mg2 AL Fe3+0033 0.039 0.040 0.038 0.035 .0.030 0.014 0.018 素的结构已经被破坏。 4.3.8色素的ICP检测(Pigment ICP Examina— tion) 0.033 0.012 0.016 0.016 0.Ol1 0033 0.019 0.Ol8 0.024 0.020 .检测结果得知,色素含Hg量最高,其次是 Fe,Cr,Cu。低于中华人民共和国国家《GB2762 —参考文献: [1]张国珍主编.食品生物学[M].北京:农业出版社,1992, 112—128. 2005食品中污染物限量》标准。 [2]李尚德,关雄泰.紫荆花红色素开发利用的研究[J].广东 微量元素科学,1994,(2):58—60. 5结论 5.1通过单因素试验、正交实验和方差分析研 [3]马自超,庞业珍.天然食用色素化学及生产工艺学[M]. 北京:中国林业出版社,1994:38—60. 究,得到了紫荆花红色素的最佳工艺条件:以 30%的柠檬酸一水溶液做提取剂,温度为70 ̄C, 时间2h;料液比为1g:30mL。提高了产品的收 [4]蒋益花,蒋新龙.红花继木叶红色素的提取及性质研究 [J].中国调味品,2005,(11):38—42. [5]吴萍,李奕仁.桑椹花青素的研究进展及其应用前景[J]. 中国蚕业,2005,(2):4—6. [6]Annamaryjn D.sarrrla.Antioxidant ability of anthocyanins a. gainst ascorbic acid oxidantion[J].Hytochemistry,1997,45i 67l一674. 率,降低了生产周期,工艺简单。 5.2以30%的柠檬酸一水为浸取剂,从紫荆花 红色素中提取的天然红色素,色素重复性好,稳 [7]蔡定建,何英,杨建红.紫背天葵紫红色素的提取及稳定性 定性高,具有收率高,生产周期短,有效成分不 被破坏等优点,应用前景十分广阔。 5.3本试验缺少一个小白鼠毒性实验,但有关文 献报道红色素经小白鼠毒性实验,小白鼠无异常 和死亡现象,说明毒性低¨引,可食用。 5.4使用安全无毒的天然或合成食用色素是大势 所趋,通过对紫荆花红色素各种性质分析试验, 的研究[J].食品科技,2005,(2):48—51. [8]蒋新龙.山芹菜叶黄酮的提取工艺研究[J].中国酿造, 2007,(11):37—40. [9]蔺定运主编.食用色素的识别与在用[M].北京:中国食 品出版社,1987:7—19. [1O]赵士豪,马同锁,张宏兵,等.11362菌株产黑色素提取及 稳定性研究[M].食品科技,2005,(4):51—53. [11]陈乃富,张莉.红花继木红色素的提取及稳定性的研究 紫荆花红色素含有丰富的天然红色素,是一种优 质天然红色素资源。 [J].中国林副特产,2004,(3):38-41. [12]王辉.木棉花红色素的提取及性质研究[J].林产化学与 工业,2001,21(2):57—61. [13]天津轻工业学院食品工业教学研究室编.食品添加剂(第 二版)[M].北京:中国轻工业出版社,1985. 

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