火把果色素的提取及理化性质研究

尹敏慧 姚荣林

楚雄医药高等专科学校，云南楚雄 675005

[摘要] 目的：从火把果中提取一种红色色素，并对火把果色素的提取方法，提取剂的选择及其理化性质进行研究。方法：火把果色素提取的最佳工艺是以（酸性）95%乙醇为浸提液，提取料液比为1:9。结果：火把果对光和热有一定的耐受性、稳定性。结论：食盐、蔗糖、葡萄糖等食品添加剂的加入对色素影响较小，火把果色泽有一定的耐酸、耐氧化能力，但耐碱、耐还原¹能力较弱，宜在酸性条件下使用。

[关键词] 火把果；浸泡；提取；理化性质

Torches fruit pigment extraction and physical and chemical properties research

Yin Minhui ,Yao Ronglin

[Abstract] Objective: To research the extraction method ，the choice of extracting agent and the physical chemical properties ，red pigment of torch-like fruit will be extracted . Methods:the best extraction process is based on 95% ethanol(acid) as leaching liquor, extracting liquid ratio was 1:9.Results: this kind of fruit has a certain tolerance and stability on heat and light. Conclusion: Sucrose ，salt， glucose and other food additives have little effect on the pigment, the color of the fruit is resistant to oxidation and acid，but not alkali-resisting and it has it is appropriately used In acidic conditions due to his weak reducing capacity .

[Key words] torch-like fruit ; immersion; extraction; physical and chemical properties

前言

随着人们生活水平的不断提高，对低碳环保、安全、健康意识日益增强，对食品添加剂的要求越来越高，“绿色食品”倍受人们的青睐^[1]。现代医学证明许多用于食品、饮料的化学合成色素均具有不同程度的毒性，有的甚至致癌^[2]。由于天然植物色素色泽自然，不仅具有很高的安全性，而且还有一定的药物治疗及保健的功效。近年来受人们的欢迎，越来越多的国家限制在食品中使用合成色素，从而为食用天然色素的发展提供了空间，但寻找一种成本低廉，资源丰富，稳定性好的食用天然色素仍有一定的困难^[3]。

火把果（Pyracantha fortunena），药物名称：火棘果，俗名：野花红，别名：救军粮、满山红、赤阳子，科属：蔷薇科，火棘属。

特征：四季常青枝叶柔小，叶片蜡质，春季白花满枝，香气溢人，深秋红果累累生机盎然，属常绿灌木。用途可栽作绿篱或孤植、丛植、坡地种植，绿叶红果，经冬不落，目前已引入园林中应用火把果作为园艺观赏被开发利用。

成分：矢车菊-3-葡萄糖苷等水溶性花色苷色素。

性质：色调随pH值不同的变化而变化。

功能主治：火把果无毒，它的果实：甘、酸、平，能消积止痢，活血止血。用于消化不良，肠炎，痢疾，小儿疳积，白带，产后腹痛。果实含没食子酸，有抗菌、抗病毒作用。

用途：饮料、软糖、果冻、蛋糕、果酒等食品的着色，也可用于化妆品、医药和日化产品中，宜在酸性条件下使用。

1 主要仪器与试剂

１.1 仪器

722-E型分光光度计:上海光谱仪器有限公司制造

1.2 试剂和原料

试剂: 95%乙醇、丙酮、乙醚、甲醇、石油醚、葡萄糖、H₂O₂、Na₂SO₃、FeCl₃、

CaCL₂、MnCl₂、NaCl等为分析纯；工业酒精；蔗糖为食品级。

原料： 楚雄师院园内种植的新鲜火把果果实。

2 火把果色素的提取工艺

2.1 原料的预处理

摘取色泽鲜艳的火把果,用清水洗掉灰尘、泥土, 然后立即进行浸提（40分钟）, 提取温度40℃;提取率为93·5%,产率为20%。

2.2 最佳提取溶剂的选择

用于提取天然色素的溶剂很多,溶剂不同,其浸提率也不同,为了选择最好的浸提剂,选用水、95%乙醇、工业酒精、丙酮溶剂进行比较。

取250ml锥形瓶4个，分别放入2g新鲜火把果，然后分别加入等量的不同的提取剂（蒸馏水、95%乙醇、工业酒精、丙酮），充分振荡2—5min，室温下放置40分钟，过滤后，于450nm处分别测提取液的吸光度（蒸馏水作参比，1cm比色皿），如表1所示。

表1 不同提取剂的提取效果比较

溶剂	蒸馏水	工业酒精	95%乙醇	丙酮
颜色	无色	浅橙黄色	橙黄色	浅橙黄色

实验表明以95%乙醇提取效果比较好,其次是工业酒精.但是两者相差不大,从经济、实用、安全的原则出发，选用工业酒精作提取剂。

2.3 提取方法

取一定量的火把果，研烂，室温下用工业酒精浸泡40分钟，其间搅拌数次，浸提两次，合并提取液，挤压过滤，弃去废渣，得到橙黄色素滤液，一部分留做实验，余下部分蒸馏浓缩，冷却、干燥，得色素。（提取色素蒸馏出的工业酒精可重复使用）。

2.4 工艺流程

新鲜火把果→清洗→研烂→浸提→挤压过滤→滤液浓缩→干燥→色素

3 火把果色素理化性能试验

3.1 色素的溶解性

室温下,取等量色素,分别加入等体积溶剂,充分振荡后静止,如表2所示。

表2 火把果色素的溶解性

溶剂	水	甲醇	乙醇	丙酮	乙醚	石油醚
溶解性	难溶	易容	易溶	易溶	微溶	微溶

由表2可知，该色素易溶丙酮、甲醇、乙醇等质子性溶剂中，难溶于非极性溶剂，该色素属于水溶性色素。

3.2 色素的光谱特征

取试验溶液,按1:9稀释溶液,测其吸收光谱（酒精作参比,1cm比色皿）,如表3所示。

表3火把果色素的吸收光谱

波长	400nm	410nm	420nm	430nm	440nm	450nm	460nm
A	0.571	0.573	0.614	0.661	0.713	0．721	0.681

从表3可知,火把果色素在450nm的波长范围内有吸收峰,其最大波长为450nm。

3.3 PH值对色素颜色的影响

取该色素溶液5ml置于试管中,加入10%HCl溶液,色素颜色变深，为橙红色。再取该色素溶液5ml置于试管中，加入10%氢氧化钠溶液，则色素颜色变黄绿。若再向其中加入10% HCl溶液，颜色又变为橙红色，且具有可逆性。

取该色素的溶液用10%盐酸和10%NaOH溶液调节溶液的PH值，观察溶液的颜色的变化，结果如表4所示。

表4 色素颜色与PH的关系

PH	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
颜色	橙红	橙红	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	黄绿	黄绿

从表4中可知，酸碱对色素的影响不大，目测色素溶液颜色在强碱性的介质中有微小变化，在弱酸性、中性和碱性（PH≥5）介质中，色素溶液保持原来的橙黄色。实验结果表明该色素在酸溶液中颜色加深，宜在酸性条件下使用。

3.4 温度对色素的影响

取适量的试验溶液，置于不同温度的恒温水浴中加热30min，迅速冷却到室温，结果如表5所示。

表5 温度对色素的影响

加热温度（℃）	室温	30	40	50	60
吸光度A	0.713	0.710	0.697	0.689	0.687
颜色	橙黄	橙黄	橙黄	黄	黄

由表4可知,该色素溶液在60℃以前吸光度改变不大,说明该色素在60℃以内热稳定性良好,目测溶液颜色几乎无变化。

3.5 光对色素的影响

取试验溶液于25ml容量瓶中,塞好塞子,置于室外光照不同时间,于450nm处测定吸光度,观察颜色变化,结果如表6所示。

表6 室外自然光对色素稳定性的影响

时间（h）	0	1	2	3	4
A	0.761	0.726	0.729	0.731	0.740
颜色	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄

由表6可知,随着光照时间的增长色素颜色几乎无变化,吸光度值有微小的变化可能色素成分分解所致,说明该色素颜色对光稳定性良好。

3.6 金属离子对色素的影响

取一定浓度的色素溶液按1：5稀释,分别加入一定量的Ca²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Ag⁺、Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺，摇匀后静置30min于450nm处测其吸光度，观其颜色变化，结果如表7所示。

表7 金属离子对火把果色素稳定性的影响

金属离子	Ca2+	Fe3+	Mn2+	Cu2+	Pb2+	Ag+	Na+	Mg2+	Zn2+
吸光度	0.783	0.976	0.762	0.871	0.877	0.763	0.710	0.885	0.867
颜色	橙黄	绿色	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄	橙黄

实验结果表明,在色素溶液中加入Ca²⁺、Mn²⁺、Na⁺ 、Ag⁺离子后,吸光度略有变化,但目测色素溶液的颜色几乎不变。而加入Fe³⁺、Pb ²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Ag⁺离子则对色素的吸光度有较大影响，加入Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺离子出现沉淀，使用过程中应该注意避免与Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、金属离子接触。

3.7 常用食品添加剂对色素的影响

向该色素1：9的稀溶液中加入一定量的食盐、蔗糖、葡萄糖，静置30min于450nm处测其吸光度，结果见表8所示。

表8 葡萄糖、蔗糖、食盐对色素吸光度的影响

常见食品舔加剂	浓度	吸光度	颜色
葡萄糖 蔗糖	0.5	0.697	橙黄 橙黄
	1.0	0.685
	1.5	0.635
	2.0	0.693
	0.5	0.632
	1.0	0.625
	1.5	0.605
	2.0	0.611
食盐	0.0		橙黄
	0.5	0.712
	1.0	0.700
	1.5	0.689
	2.0	0.688

从表8可知,随着食盐、蔗糖、葡萄糖浓度的增加色素的吸光度变化不大，目测色素溶液颜色几乎无变化，这样就对于进一步研究色素能否在食品中的应用提供了参考。

3.8 氧化剂、还原剂对色素的影响

取一定浓度的色素溶液，按1:4稀释,分别加入一定量的H

₂O₂和Na₂SO₃，放置15min之后在450nm处测其吸光度，结果如表9所示。

表9 Na₂SO₃ 、H₂O₂对色素吸光度的影响数据

氧化剂、还原剂	浓度（%）	吸光度	颜色
0.0
Na2SO3	0.05	0.58	橙黄
	0.10	0.579
	0.15	0.675
	0.20	0.702
	0.25	0.710
	0.30	0.709
H2O2	0.05	0.711	橙黄
	0.10	0.653
	0.15	0.678
	0.20	0.685
	0.25	0.670
	0.30	0.709

从表9可知, Na₂SO₃和 H₂O₂对色素有一定影响，目测色素颜色几乎不变。

4.荧光分析

95%乙醇火把果浸提液用ZF-20D型暗箱式紫外分析仪在波长365nm时显蓝色荧光

5.重金属（铅、镉、铜）的含量测定

采用日本岛津GFA-6880型原子吸收分光光度法进行测定。

5.1 铅的测定（石墨炉法）

供试品溶液的制备 A法 取火把果粗粉0.5g,精密称定，置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸3～5ml,混匀，浸泡过夜，盖好内盖旋紧外套，置适宜的微波消解炉内，进行消解。消解完全后，取消解内罐置电热板上缓缓加热至红综色蒸气挥尽，并继续缓缓浓缩至2～3ml，放冷，用水转入25 ml量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。

测定法 精密量取空白溶液与供试品溶液1 ml，精密加含1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁的溶液0.5 ml，混匀，精密吸取10～20μ1,照标准曲线上读出供试品溶液中铅的含量，计算即得。结果如表10所示。

5.2 镉的测定（石墨炉法）

供试品溶液的制备 同铅的测定项下供试品溶液的制备

测定法 精密量取空白溶液与供试品溶液10～20μ1，照标准曲线的制备项下测定吸光度（若供试品有干扰，可分别精密吸取标准液、空白溶液和供试品溶液各1ml, 精密加含1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁的溶液0.5 ml，混匀，依法测定），从标准曲线上读出供试品溶液中镉（Cd）的含量，计算即得。结果如表10所示。

5.3 铜的测定（火焰法）

供试品溶液的制备 同铅的测定项下供试品溶液的制备

测定法 精密量取空白溶液与供试品溶液适量，照标准曲线的制备项下测定。从标准曲线上读出供试品溶液中铜（Cu）的含量，计算即得。结果如表10所示。

表10 楚雄火把果重金属（铅、镉、铜）的含量测定

铅的测定	空白	M	浓度	含量（ppm）
	-0.5678	0.5012	38.4839	3.90
镉的测定	空白	M	浓度	含量（ppm）
	-0.4696	0.5612	1.4337	0.19
铜的测定	空白	M	浓度	含量（ppm）
	0.0176	0.5012	3.5154	1.50

6．结论

6.1 通过不同提取剂对火把果红色色素的提取试验,确定了用工业酒精提取,所用的提取剂价廉,回收的溶剂可重复使用,成本低廉,提取工艺简单,无毒,无污染,便于生产。

6.2 火把果色素属于水溶性色素,在PH≤11时稳定,适应的PH值范围为PH≤11

6.3 在一定的范围内色素对光、热的稳定性良好,该色素对氧化剂、还原剂稳定性差。

6.4 Fe³⁺、Pb ²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Ag⁺离子对色素有较大影响,而Ca²⁺、Mn²⁺、Na⁺、Ag⁺

影响较小。常用的食品添加剂食盐、蔗糖、葡萄糖对色素影响较小，有可能在食品中应用。

参考文献

[1]张文，张紧莲，孙祥德.马齿苋红花色素的提取及稳定性[J].齐齐哈医学院学报,

2003,24（12）:1331—1332.

[2]陈婷,江丽芳,陈云平.迎春花色素提取剂的选择及理化性质研究[J].林产化工通讯,2005,39（3）:14—17.

[3]李强,张玉娜,王明珍,郑艳军,王明林.白刺果色素的提取及理化性质的研究[J].山东农业大学学报（自然科学版）,2005,36（1）:75—81.

[4]云南省药物研究所.云南天然药物图鉴.云南:云南科技出版社,2004.5

课题项目：学校资助校本课题（课题编号：2019XBYJ05）

作者简介：尹敏慧（1964～），女，楚雄医药高等专科学校化学副教授，研究方向：生药的理化。

姚荣林 （1963～），男，楚雄医药高等专科学校生药学教授，研究方向：生药学。

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