宋 伟，唐忠海，饶力群

（湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙410128）

水栀子（Gardenia jasminoides var.radicans Makino）为茜草科植物水栀子的果实，可人工栽培，主产于长江以南大部分省区，资源丰富，且黄色素含量高，是提取天然黄色素的最好原料［1］。栀子黄色素是从栀子属植物果实中提取的水溶性类胡萝卜素类天然食用色素，其主要成分是赋予其鲜艳黄色的藏花素（crocin）和藏花酸（crocetin）［2］，但有些栀子黄色素会因含有大量的栀子苷（栀子黄色素的主要杂质）使得食品发生绿变，降低食品品质，且栀子苷水解产物京尼平具有遗传毒性［3］。研究报道，栀子苷和藏花素的最大吸收波长分别是238nm和440nm，当栀子黄色素在238nm和440nm处的吸光度的比值（OD比值）小于0.4时能有效控制栀子苷的量，从而有效防止食品发生绿变［4］。

国内已有不少研究报道栀子黄色素的提取和纯化方法，也得到了高品质产品［5－7］，但多数因工艺复杂、可操作性差、产率低、生产成本高、有机溶剂残留、环境污染等缺点限制了其工业化生产。作者从简化工艺、降低成本、减少有机溶剂残留等方面入手，以水栀子果实为原料、水为提取溶剂，通过大孔树脂富集得到了高纯度的栀子黄色素产品，并对其储存条件进行了研究。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

水栀子，产自江西抚州。

EDI超纯水，上海讯辉环保科技有限公司；LXA－8、LSA－10、LX－28、LX－60、LX－68M型大孔树脂，西安蓝晓科技新材料股份有限公司；D101、HPD100A型大孔树脂，西安蓝深科技新材料股份有限公司；乙醇，湖南大江贸易有限公司。

FW177型中草药粉碎机，天津泰斯特；FA2104N型电子天平，上海菁海仪器有限公司；DK－8型电热恒温水槽、DHG－9146A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏；Agilent8453型紫外可见分光光度计；SHZ－Ⅲ型循环水真空泵，上海亚荣生化仪器厂；R－1001N型旋转蒸发仪，郑州长城科工贸有限公司。

1.2 方法

1.2.1 栀子黄色素提取液的制备

取适量成熟干燥的水栀子果实粉碎至约40目，加蒸馏水室温浸提3次，料液比（质量体积比，g∶mL，下同）分别为1∶16、1∶10、1∶10，提取时间分别为8h、6h、5h，沉降，纱布过滤，得到3级（一级、二级、三级）栀子黄色素提取液，备用。

1.2.2 大孔树脂预处理

大孔树脂用95%乙醇浸泡过夜，湿法装柱，水洗至无醇味；用2%NaOH溶液通过树脂柱，浸泡2h后，水洗至中性；用5%HCl溶液通过树脂柱，浸泡2h后，水洗至中性，备用。

1.2.3 大孔树脂的筛选

称取7种备用的大孔树脂各2.0g于250mL三角瓶中，分别加入50mL栀子黄色素提取液（A440＝102.68），于100r·min－1、25℃振荡24h，吸附饱和后，抽滤；再向树脂中加入50mL 80%乙醇，于100r ·min－1、25℃振荡4h，抽滤，分别测定滤液在238 nm和440nm处的吸光度。

大孔树脂的吸附率、解吸率、OD比值分别依下式计算：

式中：A0为吸附前提取液的吸光度；A1为吸附后提取液的吸光度；A2为解吸液的吸光度；A238、A440分别为溶液在238nm、440nm处的吸光度。

1.2.4 提取液流速的考察

将3级提取液分别以不同流速通过树脂柱，记录吸附前后溶液吸光度及流出液颜色。

1.2.5 解吸剂乙醇体积分数的考察

称取10份吸附饱和的大孔树脂各2.0g于250mL三角瓶中，分别加入50mL体积分数为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%的乙醇，于100r·min－1、25℃振荡4h，抽滤，测定滤液在238nm和440nm处的吸光度，计算OD比值、解吸率。

1.2.6 紫外可见吸收光谱分析

将纯化前后的栀子黄色素提取液减压浓缩后，50℃烘干。称取0.100g纯化前后样品加水溶解定容到100mL，取1.0mL分别定容到10mL和100 mL，用紫外可见分光光度计进行全波长扫描。

1.2.7 色价的测定

栀子黄色素色价的测定方法参照GB 7912－2010［8］。称取约0.15g粉末试样（精确至0.0002g），用水溶解，转移至100mL容量瓶中，加水定容到刻度，摇匀；吸取10mL上述试液，转移至100mL容量瓶中，加水定容到刻度，摇匀；取此试液置于1cm比色皿中，以水作空白对照，用分光光度计在（440±5）nm范围内测定吸光度（吸光度应控制在0.3～0.7之间，否则应调节试液浓度，再重新测定吸光度）。色价E依下式计算：

式中：A为试液在440nm处的吸光度；c为试液的浓度，g·mL－1。

1.2.8 温度和光照对栀子黄色素稳定性影响的考察

将纯化栀子黄色素分别置于不同温度（室内温度：25～30℃，窗口温度：35～38℃）和光照条件下储存2个月。称取样品各0.100g溶解并定容到100mL，再取1.0mL定容到100mL，测440nm处的吸光度，计算样品色价。对照为最初获得纯化栀子黄色素。

1.2.9 pH值对栀子黄色素稳定性影响的考察

称取0.100g纯化栀子黄色素溶解并定容到100 mL，从中取14份1.0mL于100mL棕色瓶中，分别用pH＝1～14的水定容，避光、冷藏保存。分别于第1d、第2d、2周后、2月后测定吸光度。

2 结果与讨论

2.1 大孔树脂的筛选（表1）

表1 不同型号大孔树脂的吸附率、解吸率和OD比值Tab.1 The adsorption rate，desorption rate and ODratio of different macroporous resins on gardenia yellow pigment

大孔树脂的性能取决于吸附率、解吸率、OD比值。在一定程度上，OD比值能反映大孔树脂对栀子苷和栀子黄的吸附选择性，比值越小，表明树脂对栀子黄色素的吸附选择性越强。由表1可知，7种大孔树脂对栀子黄色素都具有良好的吸附和解吸能力。其中吸附率以大孔树脂LSA－10、LX－60、HPD100A较佳，分别达89.6%、89.1%、88.1%；解吸率以大孔树脂LX－28、HPD100A、LXA－8较佳，分别达99.7%、98.5%、98.3%。大孔树脂HPD100A、D101、LSA－10的OD比值较小，尤其是HPD100A的OD比值最小，表明其吸附选择性最强。综合比较吸附率、解吸率和OD比值，7种大孔树脂中HPD100A纯化栀子黄色素效果最好，LX－68M效果最差。

2.2 提取液流速对吸附效果的影响（表2）

表2 提取液流速对栀子黄色素吸附效果的影响Tab.2 The effects of flow rate of the extraction solution on the adsorption efficiency of gardenia yellow pigment

由表2可知，提取液通过树脂柱的流速对栀子黄色素的吸附效果有直接影响。随着提取液通过树脂柱流速的加快，吸附时间相应缩短，栀子黄色素流失量逐渐增多。3级提取液的色素含量不一，含量高的溶液，通过树脂柱时流速越慢越能被充分吸附。为提高效率的同时保证吸附充分，减少损失，选择3级提取液通过树脂柱的适宜流速分别为10BV·h－1、30BV·h－1、60BV·h－1。

2.3 乙醇体积分数对解吸效果的影响

乙醇常被用作大孔树脂吸附栀子黄色素后的解吸剂［9－10］。考察乙醇体积分数对解吸效果的影响，结果见表3。

表3 乙醇体积分数对解吸效果的影响Tab.3 Effect of ethanol volume fraction on the desorption efficiency

由表3可知：随着乙醇体积分数的增大，栀子黄色素的解吸率逐渐增大，OD比值逐渐减小；当乙醇体积分数为70%时，解吸率达97.3%，OD比值降至0.38，故采用体积分数大于70%的乙醇作解吸剂效果较好。

2.4 紫外可见吸收光谱分析

栀子黄色素纯化前后的紫外可见吸收光谱见图1。

图1 纯化前（a）、后（b）栀子黄色素溶液的紫外可见吸收光谱Fig.1 UV－Visible absorption spectra of gardenia yellow pigment solution before（a）and after（b）purification

由图1可知：纯化前，栀子黄色素溶液有3个明显的峰，分别是栀子苷、绿原酸和黄色素的吸收峰，且栀子苷的吸收峰强度明显偏高，绿原酸和黄色素的吸收峰强度相差不大，说明纯化前的栀子黄色素溶液中含有大量栀子苷等杂质，纯度低（色价为34.6±0.5）；纯化后，栀子黄色素在440nm附近有1个较强的吸收峰，栀子苷和绿原酸的吸收峰明显弱于黄色素的吸收峰，说明纯化后栀子黄色素的纯度得到较大提高，且栀子苷的含量较低（色价为384.3±4.3）。

2.5 温度和光照对栀子黄色素稳定性的影响（图2）

图2 温度和光照对栀子黄色素稳定性的影响Fig.2 Effects of temperature and light on the stability of gardenia yellow pigment

由图2可知，6个处理组的色价分别为A：384.3 ±4.3、B：383.8±3.6、C：372.2±2.9、D：381.8±4.0、E：324.5±5.0、F：364.4±4.2。比较A、B、D、F发现，温度是影响栀子黄色素稳定性的重要因素，在窗口进行的实验破坏性比其它实验大，但冷藏和室温对栀子黄色素破坏性很小；比较A、C、D和A、E、F发现，光照也会影响栀子黄色素的稳定性，日光灯对栀子黄色素的破坏性较小，太阳光的破坏性较大。综上，温度和光照是影响栀子黄色素稳定性的两个重要因素，高温和太阳光对栀子黄色素的破坏性较强，故栀子黄色素产品适宜避光、低温储存。

2.6 pH值对栀子黄色素稳定性的影响（图3）

图3 pH值对栀子黄色素稳定性的影响Fig.3 Effect of pH value on the stability of gardenia yellow pigment

由图3可知：2d内，当溶液pH＝4～10时，栀子黄色素相对稳定，pH值过大或过小都对其有破坏性，且pH值越小，破坏性越大；2周后，14种pH值环境下的栀子黄色素均有破坏，仍是pH值越小破坏性就越大；2个月后，pH＜12环境下的栀子黄色素成分已经被完全破坏，强碱环境下反而有部分残留。综上，栀子黄色素不宜溶解在pH＜4的溶液中使用，适宜配制成pH＝4～10的溶液使用，且现配现用。

3 结论

以水栀子果实为原料、水为提取溶剂，采用大孔树脂一次性富集纯化栀子黄色素的同时对其稳定性进行研究。结果表明，大孔树脂HPD100A对栀子黄色素的吸附效果较好；提取液通过树脂柱的流速对吸附效果有直接影响；采用70%乙醇洗脱树脂柱，栀子黄色素的解吸率达97.3%，且OD比值较小；纯化后，栀子黄色素的色价从34.6±0.5提高到384.3±4.3；光照和高温会破坏栀子黄色素稳定性，储存时宜低温、避光；栀子黄色素溶液使用时宜控制pH值4～10，且现配现用。该研究为实际生产提供了理论依据和操作指导，并为获得高附加值产品和栀子的综合开发利用奠定了基础。

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