高东菊 张凤娥 仲肇森 闫 颖

(上海农林职业技术学院) (东北林业大学)

血红鸡爪槭(Acer palmatum)为槭树科槭树属鸡爪槭常见栽培品种之一。直立灌木状乔木，血红鸡爪槭叶掌状5 ～7 裂，春、夏、秋三季叶片均为红色，新叶血红色，嫩枝、嫩芽都为血红色，老枝暗红色，枝条交互对生，翅果血红色，叶和果都含有大量红色素［1－3］，是一种重要的天然花青苷类色素资源，花青苷是一种水溶性的色素，广泛存在于植物的茎、叶、花和果实等器官中，组成植物王国中绝大多数品种的红色、蓝色、紫色和黄色等色系花卉颜色。花青苷是花青素与糖通过糖苷键结合而形成的一类化合物［4］，不仅具有很强的着色能力，还具有降脂减肥、美容养颜、抗癌抗衰、预防心血管疾病、增强视力、抗高血糖等多重保健及生理和药用功能［5］，由于鸡爪槭的叶型美丽，所以又是压花画用材的好材料。血红鸡爪槭春、夏、秋三季叶片均为红色，作为重要的红色素富含者，目前色素市场急需开发利用血红鸡爪槭红色素这一天然资源，文中就以血红鸡爪槭的红色叶为试验材料，利用超声波对血红鸡爪槭红色素进行提取，并对该色素的稳定性进行初步研究，为血红鸡爪槭这一天然植物红色素资源的开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

本试验所用的试验材料血红鸡爪槭来自上海农林职业技术学院花卉苗圃基地。

仪器与主要化学试剂:超声波发生器(30 KHZ)、KE －52A 旋转蒸发仪、电子天平、TU －120紫外分光光度计、PHS －2 型酸度计、DGw －99 型台式微型离心机(宁波新艺科器研究所);主要化学试剂有甲醇、乙醇、盐酸、乙酸乙脂、氯仿、石油醚、氨水、二氯甲烷、氢氧化钠、无水碳酸钠、碳酸氢钠、蒸馏水、氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化锌、硫酸铁、硫酸铜、硝酸铅、山梨酸钾、亚硫酸钠、过氧化氢、蔗糖、柠檬酸、苯甲酸钠等，均为国产分析纯试剂。

色素的提取方法:干燥血红鸡爪槭红色叶→石油醚脱脂粉碎→盐酸乙醇溶液→超声波提取→粗滤→旋转离心→血红鸡爪槭红色素上清液。

取干燥血红鸡爪槭红色叶粉碎成40 目颗粒大小。每10 g 血红鸡爪槭叶干粉加300 mL 盐酸乙醇溶液(50%乙醇—0.1 mol·L－1HCl)，采用温度为50 ℃，功率为175 W、时间为30 min 的提取条件进行超声波提取［6］。处理后滤除残渣，然后进行精滤并将滤液倒入离心试管中，放入离心机中进行高速旋转离心分离，取其澄清液保存于干燥、密闭的棕色试剂瓶中待用［7］。

由于酸性溶剂在破坏植物细胞膜的同时可以溶解水溶性的血红鸡爪槭红色素，试验证明在酸性提取条件下提取血红鸡爪槭红色素效果比较好。

血红鸡爪槭红色素吸收光谱的测定:取10 mL的血红鸡爪槭红色素提取液，以50% 乙醇—0. 1 mol·L－1HCl 溶液为参比溶液，用TU －120 紫外分光光度计在波长为400 ～600 nm 条件下进行扫描，测其吸光度。

不同pH 值对血红鸡爪槭红色素的影响:分别取血红鸡爪槭红色素提取液25 mL，溶于50 mL 容量瓶中，分别用0.1 mol·L－1NaOH 和0.1 mol·L－1HCl 调至不同的pH 值，振荡，室温避光静置1 h，并观察溶液颜色变化测定吸光度，计算色素保存率。

光照对血红鸡爪槭色素的影响:取血红鸡爪槭红色素提取液，分别配制含有5、10、20 mmol·L－1HCl 的色素溶液，分别对配制的色素溶液进行2 h日光直射、2 h 紫外光照射(254 nm)、120 h 室内自然光照射处理。固定时间取样，测定色素溶液的吸光度值，计算其红色素保存率。

金属离子对血红鸡爪槭红色素的影响:各取25 mL 色素溶液至50 mL 容量瓶中，分别配成含K+、Na+、Ca2+质量浓度为0. 4 g·L－1，Cu2+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Al3+和Sn2+质量浓度为0.04 g·L－1的色素溶液，避光放置24 h 后测定吸光度。

蔗糖、柠檬酸和Vc 对血红鸡爪槭红色素的影响:配制蔗糖、柠檬酸、Vc 质量分数分别为5%、5%、0.1%色素溶液，室温避光条件下静置5 h，测定其吸光度［8］。

氧化剂和还原剂对血红鸡爪槭红色素的影响:配制质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3% H2O2和Na2SO3的色素溶液，室温条件下静置30 min，在一定波长下测定其吸光度，并计算红色素保存率，对试验结果进行数据分析。

防腐剂对血红鸡爪槭红色素的影响:以山梨酸钾、苯甲酸钠作为防腐剂，分别取25 mL 色素溶液于50 mL 容量瓶中，配成山梨酸钾、苯甲酸钠质量分数均为0.1%的色素溶液，室温避光条件下静置5 h，在一定波长下测定其吸光度，计算红色素保存率。

柠檬酸对血红鸡爪槭红色素的影响:配制质量分数分别为1%、3%、5%柠檬酸水溶液100 mL 于3个烧杯中。将这3 个烧杯中分别加入9 片叶形大小相近的叶子，20 min 后取出来，采用微波压花法压制干燥。根据《配色手册》记录叶片颜色［9］。

2 结果与分析

2.1 红色素提取液的紫外—可见光光谱

血红鸡爪槭红色素提取液的紫外—可见光光谱如图1所示，血红鸡爪槭红色素在可见光区的最大吸收波长为520 nm。故在稳定性试验中采用520 nm 处波长吸光值作为参考值。图1表明红色素溶液的吸光度，具有与花青苷相似的UV 特征吸收光谱。

图1 血红鸡爪槭红色素溶液的可见吸收光谱图

2.2 色素稳定性试验结果

2.2.1 pH 值对色素稳定性的影响

血红鸡爪槭红色素在不同pH 值下呈现不同颜色反应，在pH=1.0 中为鲜红色，pH =3.0 为玫红色，pH=5.0 和pH =6.0 为灰绿色，pH =7.0 为蓝色，pH=9.0 为黄绿色。这表明pH 值大小不但能够影响血红鸡爪槭红色素的颜色，而且对其稳定性产生影响。血红鸡爪槭红色素在不同pH 值情况下的颜色及所测定各样品的吸光度见表1，为方便不同样品之间的比较，按“吸光度增幅”概念鉴别酸碱对血红鸡爪槭红色素稳定性的影响。并用《配色手册》记录不同条件下红色素所呈现的颜色差异。

表1 pH 值对血红鸡爪槭红色素吸光度及颜色的影响(λ=520 nm)

与CK 色素原液吸光度值进行对比，正值表示色素吸光度增加的幅度，负值表示色素吸光度下降的幅度，结果见表1。由表1可以看出，酸性条件下，红色素颜色稳定酸性愈强，随着吸光度增加幅度的变大，色素溶液的红色逐渐变深，表现出越强的增色效应;在碱性条件下，色素溶液的颜色发生明显变化，表明该红色素在碱性条件下不稳定，适于在酸性条件下使用。由于血红鸡爪槭红色素在不同pH 值下呈现不同颜色反应，在碱性溶液中红色素降解迅速，在酸性条件下色素又极其稳定，这说明血红鸡爪槭红色素具有花色素苷的性质［10］，pH 值对色素影响的机制尚需进一步探讨。

2.2.2 光对色素稳定性的影响

从表2中初始吸光度可以看出，光对血红鸡爪槭红色素的影响，在酸性条件下呈现出增色效应，酸性越强，色素的增色效果越显著;室内自然光照下，不论色素溶液是否含酸，色素吸光度都呈现下降趋势，只是不含酸的溶液色素损失得更快，酸的浓度越大色素损失得越慢，由此得出酸能够使色素对散射光照射的稳定性增强。由于含酸色素溶液样品的含酸量不同，经阳光直射或紫外光照射处理后，血红鸡爪槭红色素吸光度产生不同的变化。经阳光直射2 h 处理后，含酸量高的溶液色素损失反而小，甚至保持在初始的水平;含酸量低的溶液色素的损失量反而大。

短时间的阳光直射及紫外光照射处理对色素的影响较为复杂。阳光直射或紫外光照射处理都能够使对照样品的色素损失，吸光度降低。经254 nm 紫外光照射2 h 后，含酸样品溶液的颜色加深，吸光度增加，此变化进一步印证了花色苷的理化性质［11－14］，试验证明血红鸡爪槭红色素具有花色苷的性质，其相关机理值得进一步理论研究探讨。

表2 光对血红鸡爪槭红色素的影响(λ=520 nm)

2.2.3 金属离子对色素的影响

从表3中可以看出，Al3+、Sn2+、Ca2+和K+能够使溶液颜色加深，显著地提高花色素的稳定性，这可能是由于花色苷的相邻羟基与多价金属离子形成了稳定的螯合物，对花色苷起到一定的保护作用;Mg2+和Zn2+对花色素的稳定性影响不明显;Na+则对花色素产生不良影响，削弱花色苷的稳定性。添加铜离子后，色素溶液颜色变深，吸光度变大，但这种增色反应的作用只是暂时的。短暂的即时增色仅是由于添加物铜离子本身具有的颜色所致;静置一定时间后，色素溶液吸光度值就呈现出明显的下降趋势，由此说明，铜离子对血红鸡爪槭红色素的稳定性具有破坏作用。试验中，在添加FeCl3时，由于添加物本身为红棕色，溶液颜色变成紫黑色，并且产生褐色沉淀，这是由于添加物本身颜色所致的吸光度值的增幅大于其对色素破坏所引起的吸光度值的降幅，由此可见铁离子对该色素稳定性有显著的破坏作用。

表3 金属离子对血红鸡爪槭红色素的影响(λ=520 nm)

不同的金属离子对花色素产生不同的影响。因此在今后花材保色应用中，应该根据情况加以运用，选择出最适宜的金属离子添加到保色剂中，结果见表3。

2.2.4 食品添加剂蔗糖、柠檬酸和Vc 对色素稳定性的影响

根据不同质量分数的蔗糖、柠檬酸和Vc 对色素稳定性的影响试验结果的数据表明，蔗糖和柠檬酸对血红鸡爪槭色素的稳定性基本没有影响，可作为相应的添加剂使用。Vc 在刚加入色素溶液中时溶液颜色并没有明显变化，对血红鸡爪槭色素的稳定性并无显著影响，但随着溶液放置时间的增长，含Vc 的色素溶液褪色速度显著高于色素对照溶液，在避光条件下静置24 h 后，红色溶液明显变浅;放置48 h 后，溶液变为无色，而此时对照溶液的色素保存率为97.7%。这可能是由于溶液中Vc 氧化时产生的氧化剂过氧化氢诱导了花色苷的降解，故色素溶液中Vc 的存在会降低花色苷的稳定性，结果见表4。

表4 食品添加剂对血红鸡爪槭红色素的影响(λ=520 nm)

2.2.5 氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响

氧化剂对血红鸡爪槭红色素的影响，从表5中可以看出，氧化剂对血红鸡爪槭红色素影响很大，低质量分数的氧化剂就可以使色素溶液的保存率降低48%，试验结果说明氧化剂H2O2能够使血红鸡爪槭红色素迅速氧化，削弱其稳定性，溶液颜色几乎变为无色。由试验结果得出，在该色素的使用过程中，要避免与类似氧化剂接触。

还原剂对血红鸡爪槭红色素的影响十分显著，随着还原剂质量分数的升高，该色素的吸光度呈明显的下降趋势，说明还原剂会严重破坏血红鸡爪槭红色素的稳定性。因此，在该色素的应用中也要避免与还原剂类物质的接触。

表5 氧化剂和还原剂对血红鸡爪槭红色素的影响(λ=520 nm)

2.2.6 防腐剂对色素的影响

试验结果表明，加入含有山梨酸钾、苯甲酸钠后的色素溶液颜色变浅，吸光度值降低，说明防腐剂会削弱血红鸡爪槭红色素的稳定性，结果见表6。

表6 防腐剂对血红鸡爪槭红色素的影响(λ=520 nm)

2.3 柠檬酸对血红鸡爪槭红色叶的影响

通过对表7的分析可以看出，血红鸡爪槭叶中的红色素具有花青苷的性质［9］，通过本试验研究确定血红鸡爪槭叶中含有花青苷，其结构式有待进一步研究。血红鸡爪槭红色叶保色结果见表7。

表7 柠檬酸处理与对照血红鸡爪槭叶片压干后的颜色变化

3 结论与讨论

血红鸡爪槭红色素是一种水溶性、醇溶性色素，醇酸水溶液中的λmax=520 nm。色素易提取。结合相关文献［14］、［15］，根据试验结果，初步分析得出血红鸡爪槭红色素可能为花青苷类色素，有待于进一步研究该色素的工业化提取、纯化技术以及该色素的化学结构。

该色素在酸性条件下理化性质稳定，色泽艳丽，适用于酸性条件下，酸性越强，红色越深。该色素的耐热性、耐光性较好，其中光对色素影响较为复杂，有待进一步研究。

在食品加工的常用添加剂中，一定质量分数蔗糖、柠檬酸对该色素有显著的增色作用;而山梨酸钾、苯甲酸钠对该色素有显著褪色作用。该色素尤其对Vc、Na2SO3、H2O2等非常敏感，这些溶剂易引起血红鸡爪槭红色素损失，对该色素具有破坏作用。在常见的金属离子中，除Fe3+、Cu2+引起色素发生反应导致颜色异常外，Al3+、Sn2+、Ca2+和K+能够显著地提高花色素的稳定性，Al3+对色素的增色效果最为显著，Mg2+和Zn2+对花色素的稳定性影响不明显，Na+降低花色素的稳定性，故可以选用铝制品保存血红鸡爪槭红色素。

在压花艺术品制作中，血红鸡爪槭红色叶片用5%的柠檬酸浸泡20 min，压制干燥后的红色叶颜色如同新鲜红叶的颜色，达到了压花保色的目的。同时延长了红色叶的保存时间，丰富了压花画的色彩，提高了压花画的观赏效果。

血红鸡爪槭红色叶在压花画制作和保存过程中，外界的光、胶黏剂和叶材本身固有组分可能会破坏花色苷的结构，影响用其制作的压花画产品的色泽。

目前，东北林业大学的刘香环试图通过对花青苷结构改性的方法来提高红色叶稳定性［15］，例如，酰基化、糖基化和甲氧基化，均可以在一定程度上弥补其在天然性能上的不足。该色素既可以应用于食品色素加工、化妆品生产，还可以应用到制药产业。关于花青苷的改性，更适合在压花艺术品制作中的应用，这将成为今后的研究重点。

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