八角金盤果實色素的理化性質(zhì)研究

□ 孫千鴻 崔小燕 楊惠程 昆明醫(yī)科大學海源學院

八角金盤果實色素的理化性質(zhì)研究

□ 孫千鴻 崔小燕 楊惠程 昆明醫(yī)科大學海源學院

采用乙醇溶液（對急毒性實驗有利）作為提取劑對八角金盤果實色素進行提取，選用了現(xiàn)代微波提取工藝提取色素，同時對八角金盤果實色素的理化性質(zhì)進行了研究。通過單因素實驗，利用正交實驗篩選出科學的最佳工藝參數(shù)，分析各影響因素，確定了色素的穩(wěn)定度和變化情況。采用pH=1的酸性乙醇溶液（95%乙醇）為提取劑，微波功率400 W，微波提取時間180 s，料液比1 g︰60 mL為最佳工藝，相關(guān)因素的影響：提取功率＞微波時間＞乙醇濃度＞料液比。利用微波法有效的 取色素，理化性質(zhì)實驗證明八角金盤果實色素具有很好的耐熱、耐光性，對氧化劑、還原劑、葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和金屬離子的影響較小，但對磷酸鹽類、檸檬酸鈉等物質(zhì)表現(xiàn)變色較大。進行急毒性實驗結(jié)果LD50=7 017．78 mg/kgBW，判斷該色素為實際無毒級物質(zhì)，可再進一步進行遺傳性毒性實驗確定其安全性。

八角金盤果實；色素；理化性質(zhì)

八角金盤（Fatsia japonica Thunb. Decne.et Planch）為傘行目五加科八角金盤屬，別名八手、手樹和八金盤，原產(chǎn)琉球群島，現(xiàn)已廣泛存在我國南部等地，不僅常用于建筑景觀、家庭觀賞植物，而且具有一定的藥用價值。現(xiàn)查閱資料發(fā)現(xiàn)，對八角金盤的研究主要在八角金盤花黃酮提取工藝優(yōu)化及其氧化活性[1]，治療肝癌的臨床體會[2]，其葉、花和莖的精油成分分析[3]，八角金盤根、花和種子含多種苷元和三萜皂苷等的研究[4]，八角金盤果實原花青素定量測定法和抗氧化能力測定[5]。目前，對八角金盤果實色素的理化性質(zhì)研究[6]詳細的較少。

八角金盤果實在12月時呈現(xiàn)果實飽滿，紫黑色，蘊含色素豐富，對其色素的有效提取是該色素作為食品染料的一個必要環(huán)節(jié)，對其微波法提取進行了最佳工藝的研究，為開發(fā)生產(chǎn)提供實驗條件。對食品生產(chǎn)中影響色素穩(wěn)定性的各因素進行了研究分析，確定其在醫(yī)藥和日用中作為著色劑的可行性，同時進行了急毒性研究保證了色素開發(fā)的安全性，為天然紅色素領(lǐng)域添加新成員提供科學數(shù)據(jù)的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

八角金盤栽種于昆明嵩明楊林昆明醫(yī)科大學海源學院學校內(nèi)，在12月進行果實采摘，未進行過藥物殺蟲等處理；果實飽滿呈紫黑色，進行曬干后粉碎過篩，20目過篩較好。

1.1.2 試劑

新華3號層析紙、丙酮、甲醇、鹽酸、無水乙醇、葡萄糖、檸檬酸鈉和抗壞血酸等均為分析純試劑。

1.1.3 儀器

UV-2450日本島津紫外可見分光光度計、UV-1800紫外雙光束分光光度計（上海美普達有限公司）；TD26低速離心機；微波萃取儀coolpex-E、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀水循環(huán)式真空泵、層析筒和P3砂芯。

1.2 實驗方法

1.2.1 八角金盤果實色素的提取流程

曬干果實打碎→乙醇浸提→脫脂棉過濾→濾紙過濾→濾液→減壓蒸錮→浸膏。

1.2.2 吸收波長的測定

將八角金盤果實粉末浸提膏水溶液稀釋，微波提取后UV-2450日本島津紫外可見分光光度計，測定溶液在0.1% HCl-乙醇溶液中掃描最大吸收波長[7]，選用0.1% HCl-乙醇溶液作為參比液，掃描200～800 nm得到兩個吸收峰，329 nm和530 nm，其中分析329出現(xiàn)波峰推斷是結(jié)構(gòu)中有?；饕Y(jié)構(gòu)的最大吸收峰為530 nm。

1.2.3 確定提取工藝參數(shù)

在確定最大吸收波長下進行吸光度測定，優(yōu)選最佳提取工藝參數(shù)。對微波功率、萃取時間、萃取次數(shù)和液料比進行參數(shù)的選擇。

1.2.4 理化性質(zhì)的研究方法

（1）溶解性實驗。統(tǒng)一進行10%濃度的配制，使用溶劑為水、乙醇、甲醇、丙酮、乙酸和乙酸乙酯等溶劑進行溶解性實驗，通過顏色變化判斷溶解情況。

（2）色素穩(wěn)定性的實驗。配制果實色素稀釋液100 mL，進行酸、堿、熱、光、食品添加劑、金屬離子、氧化劑和還原劑處理，測定最大吸收波長下的吸光度，同時記錄顏色變化。

（3）急性毒性的實驗。選用昆明種小白鼠，設(shè)計實驗組數(shù)使用八角金盤果實色素水溶液先進行口、鼻和眼的接觸實驗，之后進行灌胃實驗并觀察小白鼠的健康狀況。

1.3 操作步驟

1.3.1 確定微波萃取工藝參數(shù)

（1）乙醇濃度與吸光度的關(guān)系。色素提取及選用了乙醇溶液，酸性條件下的提取顏色艷麗，選用乙醇溶液也具有較好的抑菌效果較好。由表1可見，測定波長在530 nm下進行吸光度的測定，從溶液顏色上可見80%以上的提取液色澤自然鮮亮。在90%、95%、100%乙醇溶劑下吸光度數(shù)據(jù)合理，較少出現(xiàn)其他雜質(zhì)，顏色呈現(xiàn)紅色。選用上述三個數(shù)值為正交實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）料液比與吸光度的關(guān)系。從表2的數(shù)據(jù)中可知，料液比達到1︰50時其吸光度較大，在1︰70以后則出現(xiàn)吸光度減小，溶液顏色由紅色轉(zhuǎn)為棕紅色，出現(xiàn)了黑色雜質(zhì)。因此，選用1︰40、1︰50、1︰60為正交實驗數(shù)據(jù)。

（3）提取時間與吸光度的關(guān)系。從表3中可見，隨著微波萃取時間的增長，溶液顏色中有雜質(zhì)出現(xiàn)，而提取時間在180 s左后是較好的狀況。挑選160、180、200 s為正交實驗數(shù)據(jù)。

（4）提取功率與吸光度的關(guān)系。表4數(shù)據(jù)可分析出400 W的功率提取效果較好。選用300、400、500 W為正交實驗數(shù)據(jù)。

1.3.2 溶解實驗

八角金盤果實色素在以下溶劑中的反應(yīng)：水、乙酸、乙醇中都速溶，尤其是水溶液中，呈現(xiàn)出明顯的亮紅色。色素在丙酮中有微量沉淀，呈淺紅色。色素在乙酸、乙酸乙酯溶劑中幾乎不溶?？梢姲私墙鸨P果實色素為溶解性較好的水溶性色素。

1.3.3 色素的穩(wěn)定性實驗

（1）酸性。將八角金盤果實色素放于以下幾種pH值的溶液中，觀察其顏色變化并測定吸光度。從表5中的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)八角金盤果實色素在pH值為1時，顏色和吸光度都較為理想的。

（2）溫度。從表6中的數(shù)據(jù)可分析，八角金盤果實色素在不同溫度下恒溫水浴1 h，表現(xiàn)為比較耐溫的特性，在沸水浴中的顏色有所變化。

（3）光照。太陽光與室內(nèi)燈光進行了測定，從表7中的數(shù)據(jù)可以分析出八角金盤果實色素在太陽光的照射下影響較大，導致變色，在室內(nèi)燈光的照射下影響較小。因此，應(yīng)使用該色素應(yīng)盡可能避免強光長時間照射。

（4）食品添加劑。針對色素的食用性，進行食品添加劑影響的研究，添加劑以5%濃度配制進行吸光度和顏色的記錄和觀察。從表8中可得出結(jié)論：葡萄糖、果糖、蔗糖、苯甲酸鈉、淀粉、維生素C和H2O2試劑對色素無影響，顏色呈現(xiàn)鮮紅色。檸檬酸鈉、（NH4）2S2O8、Na2S2O3、磷酸鹽試劑對色素的影響較大，顏色有明顯改變且有雜質(zhì)出現(xiàn)。

表1 乙醇濃度與吸光度的關(guān)系表

表2 不同料液比與吸光度的關(guān)系表

表3 萃取時間與吸光度的關(guān)系表

表4 提取功率與吸光度的關(guān)系表

表5 酸度與吸光度的關(guān)系表

（5）金屬離子。從表9中可分析，Mg2+、Al3+、Zn2+、Ca2+和Ba2+對色素的顏色有較小影響，F(xiàn)e3+溶液出現(xiàn)渾濁。因此，在儲存時應(yīng)避免這些材質(zhì)的器皿。

1.3.4 色素的急毒性實驗

將制備的色素提取浸膏按照10%濃度進行稀釋，檸檬酸調(diào)節(jié)pH值，對18～24 g昆明小白鼠進行初步急性毒性實驗，首先進行急毒性實驗的預實驗，經(jīng)口、眼、鼻的觸碰，未發(fā)現(xiàn)刺激和過敏癥狀。而后進行14 d的灌胃，按照5組小鼠的體重計算給藥量，藥量按照設(shè)計模式的要求遞增給藥。同時，使用寇氏改良法進行設(shè)計，即令半數(shù)致死劑量（LD50=7 017.788 mg/ kgBW），在急毒性實驗規(guī)范中符合5 001～15 000 mg/kg的實際無毒的要求。因此，判斷八角金盤果實色素的毒性為實際無毒。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波提取最佳參數(shù)

利用spss20.0進行四因素三水平正交實驗［8］，通過單因素的平行實驗初步判斷提取液濃度、提取料液比、提取時間、提取功率因素進行正交實驗。采用正交試驗設(shè)計資料的方差分析，通過方差分析可選出影響因素較高的實驗條件見表10。

由表10中的sig值可判斷四種因素的影響顯著性，P值0.01

2.2 理化性質(zhì)

通過表5-表9可以分析出八角金盤果實色素的穩(wěn)定性，在酸堿性條件下，酸性條件能很好的保持色素的色澤，八角金盤果實色素能耐高溫，在陽光的長時間照射下容易變色，室內(nèi)自然光長時間照射有稍微變化。在食品添加劑中表現(xiàn)出對糖類、淀粉、維生素C、苯甲酸鈉和H2O2試劑等比較穩(wěn)定，而檸檬酸鈉、（NH4）2S2O8、Na2S2O3、磷酸鹽試劑出現(xiàn)變色和沉淀的狀況。對金屬離子的反應(yīng)主要在Mg2+、Al3+、Zn2+、Ca2+和Ba2+的影響很少，但是對Fe3+的影響較大。

表6 溫度與吸光度的關(guān)系表

表7 光照與吸光度的關(guān)系表

表8 食品添加劑與吸光度的關(guān)系表

表9 金屬離子與吸光度的關(guān)系表

2.3 急毒性實驗

通過寇氏改良法［9］的設(shè)計，實驗小鼠的14 d灌胃實驗，其半數(shù)致死了達到了實際無毒性標準。因此，該色素的開發(fā)利用具備安全性。

3 結(jié)論

（1）八角金盤果實色素是水溶性天然色素，具備產(chǎn)量大、易采摘等優(yōu)勢，同時色素含量較大，提取后滅菌減壓過濾可得到紅色浸膏。利用微波提取工藝，通過單相實驗進行正交分析得到最佳工藝參數(shù)，在提取中體現(xiàn)了節(jié)能高效的優(yōu)勢。

（2）八角金盤果實色素進行了穩(wěn)定性研究，主要是在作為食品染料是其食品添加劑的影響情況，色素耐高溫，在酸性條件下穩(wěn)定，對太陽光和自然光的長時間照射有影響。在食品添加劑中對還原劑比較穩(wěn)定，對抗氧化能力相對較弱，其他糖類和苯甲酸鈉等添加劑也沒有影響。同時，色素對金屬離子Fe3+的接觸有沉淀出現(xiàn)，應(yīng)避免使用鐵器進行儲存。

（3）八角金盤果實色素進行了急毒性實驗，在急毒性實驗中實驗結(jié)果為實際無毒，保證了該色素的安全性。同時，為了安全生產(chǎn)的需要，也可以繼續(xù)進行后期的遺傳性毒理實驗，進一步確定人體食用的安全性。

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云南省教育廳科研項目（編號：2015Y531）助資。

孫千鴻（1980-），女，云南紅河州人，本科，講師。研究方向：化學化工。