興安杜鵑花色素提取及理化性質研究

崔福順 金 清 李鉉軍 麻欣欣

（延邊大學農學院食品科學系，吉林 延吉 133000）

興安杜鵑花色素提取及理化性質研究

崔福順 金 清 李鉉軍 麻欣欣

（延邊大學農學院食品科學系，吉林 延吉 133000）

以興安杜鵑花為原料，對興安杜鵑花色素的提取及理化性質進行研究。通過正交試驗，確定興安杜鵑花色素提取的最佳條件為提取劑濃度2%、提取溫度50℃、提取時間1h、料液比1∶10（m∶V）。興安杜鵑花色素最大吸收波長為530nm，在酸性條件下穩定，耐熱和耐光性較好，常用食品添加劑及原料和大多數金屬離子對色素穩定性無不良影響；Fe3＋、Cu2＋可引起色素變色；色素對氧化劑較穩定；對還原劑的耐受能力較弱。

興安杜鵑；色素；提取；理化性質

興安杜鵑屬杜鵑花科，廣泛分布于東北亞北海道及西伯利亞地區，在中國主產于吉林、黑龍江、遼寧、內蒙古等省區［1］。興安杜鵑的葉、根具有鎮咳、祛痰、平喘、強心、鎮痛、抗腫瘤、利尿等藥理作用［2］。興安杜鵑花呈粉紅色，顏色艷麗、香氣濃郁，具有極好的觀賞價值。而且花中富含紅色素，是一種值得研究和開發的天然食用色素資源。有報道［3，4］從馬櫻杜鵑花、西洋杜鵑花中提取色素，但從興安杜鵑花中提取色素還少見報道。杜鵑花色素屬于花色素類，其主要成份為矢車菊色素［5］。合成色素大多具有的慢性毒性和致癌作用使對安全、并具有一定營養和藥理作用的天然色素的研究越來越廣泛［6］。本試驗對分布廣泛、價廉易得的興安杜鵑花色素的提取及理化性質進行研究，旨在為開發和利用該色素提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

興安杜鵑花：采自龍井市郊區，冰箱冷凍貯存。

檸檬酸、濃鹽酸、氫氧化鈉、苯甲酸鈉、VC、H2O2、Na2SO3、K2SO4、CaCl2、FeSO4、FeCl3、ZnCl2、CuSO4、MgCl2、AlCl3、SnCl2、Pb（NO3）2等：均為分析純。

1.2 設備

恒溫水浴鍋：HH－6型，常州市華普達教學儀器有限公司；

紫外可見分光光度計：UV－7504，上海欣茂儀器有限公司；

電熱恒溫鼓風干燥箱：101型，中國天津泰斯特儀器有限公司；

數字酸度計：PHS－3C型，上海鵬順科學儀器有限公司；

旋轉蒸發儀：SD－2000，上海愛朗儀器有限公司；

循環水式多用真空泵：SHB－ⅢA型，上海預康科教儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 杜鵑花色素最大吸收波長的確定 中國食品添加劑標準規定用吸光度表示色素的含量［7］。將杜鵑花自然解凍后稱取一定量，以2%檸檬酸溶液［8］按料液比1∶10（m∶V）于50℃恒溫浸提1h，抽濾，得興安杜鵑花色素提取液；將提取液稀釋1倍，定容，并在400～600nm波長范圍內掃描，確定最大吸收波長。

1.3.2 杜鵑花色素提取的正交試驗 將杜鵑花自然解凍后精確稱取，以檸檬酸溶液為提取劑，恒溫提取后抽濾，測吸光度。本試驗以吸光度為考察指標，在預備試驗基礎上，以提取溫度、提取時間、料液比、提取劑濃度為考察因素設計L9（34）正交試驗，優化興安杜鵑花色素提取的工藝參數，因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Optimization of orthogonal factors about extractiong conditions of pigment from rhododendron dauricum L.

1.3.3 杜鵑花色素理化性質研究

（1）pH值對興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液120mL，稀釋1倍后12等分，1份作對照，其余11份分別用3mol／L鹽酸和10%NaOH 溶液調色素溶液的pH值為1～11，搖勻，室溫下靜置1h，在最大吸收波長處測吸光度，并觀察顏色變化。

（2）溫度對興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液90mL，稀釋1倍后9等分，分別在20，30，40，50，60，70，80，90，100℃恒溫水浴中加熱1h，冷卻至室溫后測其吸光度，并觀察顏色變化。

（3）光照對興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液600mL，稀釋1倍后3等分，按以下3種條件處理：① 直射太陽光；② 室內自然光；③ 室內避光，每2d測其吸光度，并觀察顏色變化。

（4）金屬離子對興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液120mL，稀釋1倍后12等分，1份作對照，分別加入0.10g NaCl、K2SO4、CaCl2、FeSO4、FeCl3、ZnCl2、CuSO4、MgCl2、AlCl3、SnCl2、Pb（NO3）2，搖勻，靜置30min后測其吸光度，并觀察顏色變化。

（5）常用食品添加劑及原料對興安杜鵑花色素的影響：取稀釋1倍的提取液，每份20mL，分別加入不同量的食鹽、蔗糖、10%VC和0.1N苯甲酸鈉，搖勻，靜置30min后測其吸光度，并觀察顏色變化。

（6）氧化劑對興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液60mL，稀釋1倍后6等分，分別加入不同體積的氧化劑（1%H2O2），配制成不同濃度的待測液，搖勻，室溫靜置后測其吸光度，并觀察顏色變化。

（7）還原劑對興安杜鵑花色素的影響：取色素提取液60mL，稀釋1倍后6等分，分別加入不同體積的還原劑（0.1%Na2SO3），配制成不同濃度的待測液，搖勻，室溫靜置后測其吸光度，并觀察顏色變化。

2 結果與分析

2.1 最大吸收波長的確定

在400～600nm波長的范圍內對提取液進行掃描，結果見圖1。由圖1可知，興安杜鵑花提取液在波長530nm處有最大吸收峰，以下均采用530nm為測試波長。波長530nm為花色苷的特征吸收峰［9］。

圖1 興安杜鵑花色素最大吸收波長掃描曲線Figure 1 Scan curve of the maximum absorption wavelength

2.2 杜鵑花色素提取的正交試驗

影響色素提取的因素很多，本試驗以提取劑濃度、提取溫度、提取時間、料液比為考察因素，采用L9（34）對興安杜鵑花色素的提取進行優化［10，11］，結果見表2。

表2 L9（34）正交試驗結果Table 2 Experimental results of orthogonal test

由表2極差分析可知，影響杜鵑花色素提取的因素依次為提取溫度（A）＞料液比（C）＞提取時間（B）＞提取劑濃度（D）；杜鵑花色素最佳提取條件為A2B1C2D3，即提取溫度50℃、提取時間1h、料液比1∶10（m∶V）、提取劑濃度4%，但因提取劑濃度對杜鵑花色素影響最小，考慮提取成本，杜鵑花色素提取的最佳條件為提取溫度50℃、提取時間1h、料液比1∶10（m∶V）、提取劑濃度2%。驗證實驗表明，在此條件下杜鵑花色素的吸光度為1.096。

2.3 杜鵑花色素的理化性質

2.3.1 pH值對興安杜鵑花色素的影響 pH值對興安杜鵑花色素的影響見表3。

表3 pH值對興安杜鵑花色素的影響Table 3 Effects of pH value on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表3可知，興安杜鵑花色素受pH值的影響非常明顯，當pH為1～4時吸光度逐漸降低，pH值越小，顏色越鮮艷，pH值為3～4時顏色逐漸變淡，pH值大于5時，顏色變黃，逐漸變深，pH值大于7時，由黃變為綠色。表明花色苷色素顏色的呈現具pH值的依賴性，在pH值低時較穩定，在pH值為微酸近中性時就變色，表現出花色苷類色素顏色因pH值而變化的最重要特征。這與羅向東等的研究結論［12］基本一致。

2.3.2 溫度對杜鵑花色素的影響 溫度對興安杜鵑花色素的影響見表4。

表4 溫度對興安杜鵑花色素的影響Table 4 Effects of temperature on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表4可知，當溫度在20～60℃時，杜鵑花色素的吸光度變化不大，說明在這一溫度范圍內基本上不影響色素的穩定性；但當溫度在70～100℃時，隨著溫度的升高，吸光度逐漸變小，說明高溫對色素有一定的降解作用。這與丁芳林［4］研究的西洋杜鵑花和李維莉等［13］研究的馬櫻杜鵑花色素結論基本一致。

2.3.3 光照對興安杜鵑花色素的影響 光照對興安杜鵑花色素的影響見圖2。

圖2 光照對興安杜鵑花色素的影響Figure 2 Effects of temperature on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

通過比較3種不同光線對杜鵑花色素的影響發現，室內自然光和室內遮光對杜鵑花色素的影響較小，顏色變化不明顯，其吸光度變化也很小；而直射太陽光下從第16天開始吸光度降低，顏色變淺。表明興安杜鵑花色素對光照穩定性較好，但應避免長時間在直射太陽光下照射。

2.3.4 金屬離子對杜鵑花色素的影響 金屬離子對興安杜鵑花色素的影響見表5。

表5 金屬離子對興安杜鵑花色素的影響Table 5 Effects of metal ions on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表5可知，在色素溶液中加入 Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Zn2＋、Pb2＋離子后，吸光度略有變化，但色素溶液的顏色變化不大；而添加Cu2＋、Sn2＋、Fe3＋、Al3＋離子則對色素的吸光度有較大影響，加入Cu2＋色素溶液由紫紅色變為紫色，加入Sn2＋后色素溶液顏色加深，吸光度加大，有增色作用，加入Fe2＋、Al3＋色素溶液由紫紅色變為紅色，添加Fe3＋色素溶液呈棕黃色，且向黃褐色轉變。不同金屬離子對興安杜鵑花色素的影響不同，主要是因為金屬離子和興安杜鵑花色素中的一些發色基團絡合的緣故由絡合物的結構導致增色或者褪色［14］。因此興安杜鵑花色素在生產和應用中應注意避免與Cu2＋、Fe3＋等金屬離子接觸。

2.3.5 常用食品添加劑及原料對杜鵑花色素的影響 常用食品添加劑及原料對興安杜鵑花色素的影響見表6。

由表6可知，蔗糖對興安杜鵑花色素的顏色和吸光度影響不大；食鹽對興安杜鵑花色素有明顯的增色作用，隨著食鹽劑量的增加，吸光度逐漸增大；苯甲酸鈉對色素有一定的褪色作用，且隨著濃度增加，吸光度減小，但褪色作用不太明顯；10%VC的添加量在0.2～0.4mL時有微弱的增色作用，這有利于它們在食品中的應用。

表6 常用食品添加劑及原料對興安杜鵑花色素的影響 Table 6 Effects of food additives on stability of pigment from Rhododendron dauricum L.

2.3.6 氧化劑對杜鵑花色素的影響 氧化劑對興安杜鵑花色素的影響見表7。

表7 氧化劑對興安杜鵑花色素的影響Table 7 Effects of oxidant on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表7可知，當氧化劑H2O2添加量增加時，色素溶液的吸光度稍有降低，但顏色變化不明顯，表明興安杜鵑花色素對氧化劑有一定的耐受性。

2.3.7 還原劑對興安杜鵑花色素的影響 還化劑對興安杜鵑花色素的影響見表8。

表8 還原劑對杜鵑花色素的影響Table 8 Effects of reductant on stability of pigment from rhododendron dauricum L.

由表8可知，還原劑對色素的穩定性影響明顯，隨著還原劑Na2SO3劑量的增加，色素液的顏色變淺，吸光度逐漸降低。

3 結論

（1）興安杜鵑花色素的最大吸收波長為530nm；其提取的最佳條件為提取劑濃度2%、提取溫度50℃、提取時間1h、料液比1∶10（m∶V）。

（2）興安杜鵑花色素在不同pH值條件下顏色不同，在酸性（pH 1～3）條件下較穩定；當溫度在20～60℃時色素穩定，大于70℃時顏色變淺；對光照穩定性較好，但應避免長時間在直射太陽光下照射；大多數金屬離子對興安杜鵑花色素穩定性無明顯不良影響，但Fe3＋、Cu2＋可引起色素變色；色素在食鹽、蔗糖、VC和苯甲酸鈉等常用食品添加劑及原料的存在下，色素影響不大，食鹽具有一定的增色作用；色素對氧化劑較穩定；對還原劑的耐受能力較弱。該試驗結果對興安杜鵑花色素的開發利用具有一定的指導意義，但有關興安杜鵑花色素的分離純化等有待于進一步研究。

1 李麗，方芳，陳立峰，等.滿山紅的化學成分及藥理作用［J］.黑龍江醫藥科學，2009，32（3）：64～65.

2 楊宏燁，孫岳胤.興安杜鵑的藥用價值［J］.中國林副特產，2000，52（2）：46.

3 李維莉，許立松，楊玉婷，等.馬櫻杜鵑花色素的提取及其性質研究［J］.食品科學，2008，29（11）：205～207.

4 丁芳林，彭書練.杜鵑花色素的提取及其穩定性研究［J］.湖南農業科學，2005（3）：79～82.

5 張蓮姬，張敬愛，崔泰花.效果良好的天然批示劑－金達萊花色素［J］.延邊大學學報（自然科學版），2005，31（2）：121～123.

6 楊虎清，黃素娟.食品色素的過去、現在和未來［J］.中國食品添加劑，2002（3）：10～14.

7 凌關庭.食品添加劑手冊［M］.第3版.北京：化學工業出版社，2003：1 006.

8 王喜萍，劉波，姜曉坤.天然玫瑰花紅色素的提取及穩定性研究［J］.食品與機械，2002（6）：25～27.

9 唐傳核.植物生物活性物質［M］.北京：化學工業出版社，2005：218～247.

10 肖仔君，鐘瑞敏，許曉春，等.三華李果渣食用色素提取及其穩定性研究［J］.食品與機械，2010，26（2）：27～32.

11 薛敏敏，鄧學良，李忠海，等.微波－超聲波協同提取野生毛葡萄皮色素的工藝研究［J］.食品與機械，2010，26（6）：141～143.

12 羅向東，謝建坤，張樂華，等.杜鵑花色素的提取及穩定性研究［J］.安徽農業科學，2009，37（23）：10 848～10 851.

13 李維莉，許立松，楊玉婷，等.馬櫻杜鵑花色素的提取及其性質研究［J］.食品科學，2008，29（8）：205～207.

14 王忠民，石秀花，李瑾瑜.野玫瑰色素理化性質的研究［J］.食品科學，2007，28（6）：93～97.

Study on extraction and properties of pigment fromrhododen dron dauricum L.

CUI Fu－shun JIN qing LI Xuan－jun MA Xin－xin

（Department of Food Science of Agricultural College，Yanbian University，Yanji，Jilin133000，China）

The extraction and physicochemical properties of pigment fromrhododendron dauricum Lwere investigated.The optimal extraction conditions on pigment by orthogonal assay were as followed：citric acid content 2%，radio of material／solvent 1∶10，extracting time 1h，extracting temperature 50 ℃.The maximum absorption wavelength of pigment was 530nm.This pigment is resistant to heat，light and common ingredients.Most metal ions have no undesirable effect on it，but Fe3＋，Cu2＋could change its color.The pigment is resistant to oxidizing agent，however，it was unstable to reducing agent.

rhododendron dauricum L.；pigment；extraction；physicochemical properties

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.04.016

崔福順（1966－），女，延邊大學副教授，碩士。E－mail：fscui＠ybu.edu.cn

2011－04－16