维普资讯 http://www.cqvip.com 上海农业学报2007,23(1):39—43 Acta Agriculturae Shanghai 文章编号:1000—3924(2007)01—39.05 尖叶紫莴苣叶红色素的提取及性质研究 蒋益花 (浙江省丽水学院医学部,浙江323000) 摘要:研究了尖叶紫莴苣叶红色素的提取条件和理化性质,结果表明,用料液比1:50(g:mE)、pH 1的 40%乙醇作提取剂、在80℃恒温浸提20 min,提取效率较好。尖叶紫莴苣叶红色素属花色素苷类色素,pH对色 素影响明显,80℃以内比较稳定。光照能加快色素降解。金属离子Na 、Ca2 、A1¨、Zn 对色素色泽无影响, 而Cu2 、F 、Pb2 有不良影响。色素抗氧化能力较差而耐还原性稍好。蔗糖、葡葡糖和盐等添加剂对色素无 影响。 关键词:尖叶紫莴苣;色素;提取;理化性质 中图分类号:Q946.83 文献标识码:A 莴苣(Lactuca sativa)属菊科莴苣属,其茎、叶营养丰富,含有乳状汁液、多种有机物及矿物质,其特 有的风味深受广大消费者喜爱…。依据莴苣的外部形态和食用部位可将其分为莴笋、结球生菜、散叶生菜 3种类型 。尖叶紫莴苣是莴笋的一种 J,食用部分为茎,我国各地普遍栽培,资源十分丰富。尖叶紫莴 苣叶色紫绿,叶中具有丰富的天然红色素,是良好的天然色素资源。应用安全无毒的天然食用色素代替合 成食用色素是大势所趋 。为此,作者选用尖叶紫莴苣叶对其色素的提取条件和理化性质进行了研究, 为其色素的开发利用提供理论依据。 1材料与方法 1.1材料 尖叶紫莴苣叶购自丽水府前菜场,试剂均为国产分析纯。仪器为北京瑞利UV-9100型紫外可见光谱仪, 数显恒温水浴锅HH-2,DZF-6050型真空干燥箱,AL204电子分析天平,15 w紫外灯,RE52CS-1旋转蒸发器。 1.2尖叶紫莴苣叶红色素提取 1.2.1提取流程新鲜尖叶紫莴苣叶一清洗一干燥一粉碎一称重一浸提一过滤一色素液一浓缩精制一 暗红色膏状色素。 1.2.2提取剂的选择 以不同溶剂作提取剂进行试验。各提取液分别以相应提取剂作参比,用紫外可见 光谱仪比较在400--600 nm波长范围内最大吸收波长处的吸光度值。 1.2.3平行试验称取O.2 g尖叶紫莴苣干叶粉若干份,分别在不同的温度、时间、提取剂用量等条件下做单 因子平行实验,并将提取液定容于5 mL刻度试管中,按“1.2.2”的方法在530 nn-i处测量各样品的吸光度A。 1.2.4正交试验采用 (3 )正交试验,对提取温度、时间、提取剂用量在3个不同水平进行优选。按 “1.2.2”的方法在530 nrn处测量各样品的吸光度A。 1.3尖叶紫莴苣叶红色素理化性质的测定 以新提取色素浓缩膏配成一定浓度的色素水溶液为样本,分别对其溶解性、吸收光谱特征、pH值的影 响、耐热性、光稳定性及其共存离子的影响进行测定分析。 2结果与分析 2.1提取条件的选择 2.1.1平行实验 2.1.1.1提取剂料液比1:50、水浴40℃提取1 h,比较各提取液的外观颜色发现,pH 1的提取液外观颜色 最深(表1)。该色素在酸性条件下提取率较好,用不同pH的水作为提取剂进行试验,显著性检验结果表明: 收稿日期:2006—02—2O初稿;2007—01—29二改稿 作者简介:蒋箍花(1965一).女.大学本科.讲师.主要从事天然产物研究 Tel:(0578)2339831 维普资讯 http://www.cqvip.com 上 海 农 业 学 报 23卷 pH 1的提取效果与其他相比差异显著(表2)。再用pH 1的不同浓度的乙醇作为提取剂在其他条件相同时 进行试验(表3),pH 1的40%乙醇作提取剂时吸光度最大,而且与30%、20%、10%、水作提取剂时的提取液 值平均数间的差异均达到极显著水平(P<0.01),高于50%、70%作提取剂时的提取液 如值平均数 如(P>0.05),故用pH 1的40%乙醇为提取剂较为合适。 表1提取剂对提取效率的影响 卫IbIe l Effect 0fa由 咖l ma由 pH 吸光度Ahsorbmce X-0.446 X-0.584 X-0.744 x-O.97O ‘和。表示差异显著性分别达5%和1%水平;计算得标准误差为0.195。 ‘and-H煳 曲 difference atP=0.05 andP=0.O1,托 、IIe1)r;S n【iarda∞ris0.195. 2.1.1.2提取温度料液比1:50、pH 1的40%乙醇溶液作提取剂提取20 min,对提取温度20、40、60、80、 100℃进行平行实验,测其530 nlTl处吸光度。由图1可知,在80℃时其吸光度最大,说明提取温度以80℃ 最佳。为了确定在多因子条件下与单因子条件下的最佳温度是否吻合,因此选定提取温度60℃、70℃、 80℃作为正交试验的3个水平。 2.1.1.3提取时间在料液比1:50、60℃用pH 1的40%乙醇溶液提取时,对提取时间20、30、40、60和 90 min进行平行实验,测其530 nlTl处吸光度,以30 min最佳(图2)。为了确定在多因子条件下与单因子条 件下的最佳提取时间是否吻合,因此选定提取时间20、30和40 min作为正交试验的3个水平。 2.1.1.4 提取剂用量 60℃用pH 1的40%乙醇溶液提取30 min时,对提取剂用量1:10、1:20、 1:50、1:70、1:90进行平行实验,测其530 nlTl处吸光度。图3数据通过Duncan法检验,结果显示后二者差异 不显著,因此确定在料液比1:70时为最佳。为了确定在多因子条件下与单因子条件下的最佳料液比是否吻 合,因此选定料液比1:50、1:70、1:90作为正交试验的3个水平。 0 20 40 60 80 100 温度/X3 Temperature 时间/min Time 提取用量/g.mL Dosage of extractant 图1提取温度对提取效率的影响 №.1 Effect of ttmpe啊h聃m a由 图2提取时间对提取效率的影响 №.2 Effectof a【呐d吨 thinmadn奠 图3提取用量对提取效率的影响 №.3 Effectofa【嘣幽嘲 m∞ 口咖1州I.g 删 维普资讯 http://www.cqvip.com 1期 蒋益花:尖叶紫莴苣叶红色素的提取及性质研究 41 2.1.2正交试验各试验根据具体给定的提取条件所得的提取液,用相应提取剂分别定容于25 n】L刻度试 管中,在530肿处分别测其吸光度A。表4显示,在正交试验的3个因子中,以提取温度对提取率的影响最 大,由极差数据K可见,各因子对提取率的影响依次为:提取温度,提取时间,提取料液比。方差分析(表5)可 知,提取温度为显著性因子,而提取时间和提取料液比是非显著性因子。综合分析正交试验结果并考虑成本 因素,确定最佳-v_Z4 ̄件为A,I ̄C333:即用pH 1的40%乙醇作为提取剂、在0.2 g尖叶紫莴苣干叶条件下, 料液比1:50。提取时间20 min,提取温度80℃。 表4正交试验结果 砒4 Results of盯t1.唱∞ test 注:因素D为空列,故作为方差分析的误差处理;Fo.05(2,2)=19.00,Fo_0】(2,2)=99.00;。表示因素影响显著。 N吨5:FactorDwasanull array andtreated as∞ in、jari日 analysis;Fo05(2,2)=19.00,Fo叭(2,2)=99.00;‘m .thattheeffect 0ff ̄etor w l ̄niifemat缸P=0.05. 2.2尖叶紫莴苣叶红色素的理化性质 2.2.1溶解性将所得暗红色色素浓缩膏用水、乙 醇、石油醚、乙醚作溶解试验。结果表明,所得暗红色 8 2 1.6 重1.2 色素浓缩膏在酸性水溶液、乙醇以及两者混合液中的 星 溶解性较好,但不溶于石油醚、乙醚,尖叶紫莴苣叶红 色素是一种水溶性色素。 0.4 2.2.2光谱特征分别将pH 1的水溶液和用pH 1 0 乙醇提取的尖叶紫莴苣叶红色素液,稀释至一定体 350 400 450 500 550 6O0 积后,在400~600 nlTl波长范围内测定吸光度值。 波长/m Wavelen ̄h 由图4可见,pH 1的水提取液的最大吸收在520 rim 图4莴苣叶红色素吸收光谱特性 Fig・4 Absorption sl ̄ztra of red pigment from 处,pH 1的乙醇提取液的最大吸收在530 nrn处,提 lettueeleafageinI 0 andin ethanol 取液中有乙醇存在时最大吸收峰会发生位移。 2.3 pH值对色素外观及吸收光谱的影响将所得暗红色膏状色素配制成pH 1~14的色素水溶液,观 察其颜色变化,并在400--600 nm波长范围测定部分色素液的吸收曲线。目测pH 1~3的色素液为红色, pH4--6为淡红色,pH≥7时为黄绿色。不同pH值不仅影响色素外观颜色,而且吸收光谱也发生变化。但 最大吸收波长基本不变。由图5显示,在phi4光谱曲线有最大吸收峰,位置在520 nrn处,pH 5以上时, 吸收峰完全消失,这表明色素的分子结构随体系pH值不同而有所变化。光谱特性分析尖叶紫莴苣叶红 色素应属花色素苷类色素 J,故该色素在pH 1~4范围内的稳定性较好。 2.2.4耐热性配制同一稀释度、不同pH值的色素水溶液,以室温作对照,在不同温度下恒温1 h冷却 后分别在520 Bin波长处测定各色素液的吸光度值。从图6可看出,尖叶紫莴苣叶红色素在pH 1的酸性 环境中较稳定,且随着温度的升高,有一定的耐热性;在酸性环境中,温度在80℃以内色素的耐热性较 .,,维普资讯 http://www.cqvip.com 42 上 海 农 业 学 报 23卷 ∞暑 .10sq《毯 好,高于80℃,耐热性降低;不同pH色素的耐热性不同。这可能是花色素苷类色素的母体结构受热生成 无色的查尔酮式结构的缘故…。 波长Wavelength(nm) 温厦/℃Temperature 图5不同pH值莴苣叶红色素吸收光谱曲线 图6温度对不同pH值的色素稳定性的影响 Fig.5 Absorption spectra of red pigmentfrom Fig.6 Effect oftemperature onthe stability of lettuceleafage at different pH values redpigment at different pH valuse 2.2.5金属离子对色素稳定性的影响配制同一稀释度pH 1的色素水溶液10 mL,各加入不同质量的 钠、铝、铜、铅、铁、钙、锌离子,使之成为含金属离子5 X 10~、1 X 10~、5 X 10~、1 X 10 mol/L的色素溶 液,放置30 rain,测定加入前后在520 nm处吸光度值。结果表明,不同含量的钠、钙、铝、锌离子的存在对 色素的吸收峰影响不大,但铜、铁、铅离子的存在对色素有不良影响,铜离子会使色素稍褪变成浅紫色;铁 离子会使色素变为黄色;铅离子使色素液褪色并产生少许绿色沉淀。钠、铝、铜、钙、锌离子(F=0.4431, P>0.05)及其浓度(F=0.0284,P>0.05)对色素稳定性影响均不显著(表6)。 表6金属离子对色素稳定性的影响(Xmax=520 nn1) Table 6 Effect ofmetalions Oilpigment stability 2.2.6光照的影响配制同一稀释度的色素水溶液,以避光冷藏(4℃)色素液为对照,分别在室内自然 光(4 200 Ix)、强Et光(79 000 Ix)和紫外灯光(15 w,高度15 cm)下照射,6 h后观察各色素液的颜色变化, 测定在520 nm波长处色素液的吸光度值。表7表明,D与A、B、C差异显著,而A、B、C之间差异不显著。 由此可见,室内自然光和紫外线照射对色素影响较小,强日光照射对色素影响较大。 表7室内自然光、强日光及紫外线对色素的影响Duncan法测量结果 Table 7 Effcets of room naturallight.sunlight and ultraviolet on pigment(measured byDuncan’Smethod) “表示差异显著性1%水平;计算得标准误差为0.091。means significant difference at P=0.01;Standard error is 0.091. 2.2.7氧化还原剂对色素稳定性的影响配制一定浓度的H2()2、Na2S03的色素溶液,以试剂空白的色 素液作参比(pH 1),放置2 h,目测色素液颜色变化并测定加入前后在520 rim处吸光度值。表8说明尖叶 表8氯化剂还原剂对色素稳定性的影响(Xmax=520 nn1) Table 8 Effects ofoxidant and reducer no stability of red pigment 维普资讯 http://www.cqvip.com l期 蒋益花:尖叶紫莴苣叶红色素的提取及性质研究 43 紫莴苣叶红色素抗氧化能力较差而耐还原性稍好(0.60%的H202溶液相当于0.0174 mol/L )。 2.2.8常用食品添加剂对色素稳定性的影响配制5%、10%、20%的NaCI、蔗糖、葡萄糖色素水溶液,以 试剂空白的色素液作参比(pH 1),放置2 h,测定加入前后在520 nlTl处吸光度值。经方差分析表明:食品 添加剂(F=0.0411,P>0.05)及其浓度(F:1.8390,P>0.05)对色素稳定性影响均不显著(表9)。 由此表明,食盐、蔗糖和葡萄糖的存在对尖叶紫莴苣叶红色素无不良影响。 表9 常用食品添加剂对色素稳定性的影响( 瑚Ix=520 m) Table 9 Effects of conventiormlfood additives on stability of red pigment 3结论 上述研究结果表明,尖叶紫莴苣叶红色素提取的最适宜条件为:以pH 1的40%乙醇作为提取剂,料 液比1:50,时间20 min,提取温度80℃。尖叶紫莴苣叶红色素属花色素苷类色素,pH值对色素影响明 显,pHi4,80℃以内比较稳定。光照能加快色素降解。金属离子Na 、Ca2 、A1¨、zn 对色素色泽无影 响,而Cu 、Fe3 、pb2 有不良影响。色素抗氧化能力较差而耐还原性能稍好。蔗糖、葡葡糖和盐等添加 剂对色素无影响。故尖叶紫莴苣叶红色素属于稳定性能较好的花色素苷类色素。尖叶紫莴苣作为优良的 蔬菜作物,种植面广,资源丰富。紫莴苣叶量多色艳,含有丰富的天然色素,有资料表明尖叶紫莴苣含有丰 富的多种维生素、各种微量的矿物质等营养物质,还含有高效的生物活性物质,食用尖叶紫莴苣对消化不 良、便秘、高血压和心脏病等有一定疗效 J。所以尖叶紫莴苣叶红色素具有天然食用色素的典型特征,具 有食用安全性,是一种极具开发前景的天然食用色素。关于尖叶紫莴苣叶红色素的化学结构和生理活性, 还有待进一步研究。 参考文献 [1]顾智章.菠菜莴苣高产栽培[M】.北京:农业出版社,1998. [2]邱义兰,刘如石.莴苣不同品种矿质养分吸收与分布的差异[J].湖南农业大学学报,2000,26(6):449—452. [3]苏荣理.尖叶紫莴苣栽培技术[J].中国种业,2003(8):39. [4]黎或,黄小风,李中林.利用苦瓜子衣废料制备食用色素的研究[J].林产化工通讯,2003,37(2):3—7. [5】HUANG X F,LI Y,LJ z L.Studim on the poly-functional pigment ofthe seed peel ofMomordica charantia L[C]//Book ofAbstractsforFifth Eurasis Conference on Chemical Science.Guangzhou:z ̄shan University Press,1996:313, (6】高愿君.野生植物加工(M】.北京:中国轻工业出版社,2001:205—206. [7]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. [8]涂前程.茎用莴苣高产栽培技术[J].三明农业科技,2002(2):24—25. Study on extraction and characters of red pigment from purple acute leaves of Lactuca sati va JIANG Yi—hua (Medical Department,Lishui College,Zhejiang 323000,China) Abstract:The physical and chemical properties nd aextractions of the red pigment in leafage of Lactuca sativa were studied nd tahe results showed that a good yield of extracting the pimentg could be obtained by 40 H5OH solution of pH 1 at 80℃for 20 min with the solid—liquid ratio 1:50(g:mE).The red piment g0f ctuca sativa belongs to anthocyanins,and pH values had a significant effect on the piment.The gpimentg was comparatively stable within 80℃.Sunlight could accelerate degradation of the piment.Metgal ions Na ,Ca2 Zn2 and AI had no effect on the pimentagry color,but Cu ,Fe3 and Pb had a bad ,effect.This kind of pimentg had a poor rsiestance to oxidation but a slightly good endurance to reduction. Such onventiconal food additives as sucrose,glucose and table salt had no effect on the piment.g Key words:Lactuca sativa;Pigment;Extraction;Physialc and chemical propertis e