玫瑰红色素的提取方法与工艺学特性研究

张瑞宇

（重庆工商大学环境与生物工程学院，重庆 400067）

玫瑰花为蔷薇科（Rosaceae）蔷薇属（R.rugosa thunb）多年生灌木—玫瑰的花朵，香浓色艳，堪称世界观赏名花。同时也以多种方式入食入药［1］。而当今，提取自花瓣的玫瑰油早已成为流行全球的高品质香料油［2］。但玫瑰丰富的天然红色素的商业应用却远远落后，近年来，有关玫瑰色素提取与稳定性虽有一些报道，但提取条件很不一致，工艺特性研究不够完善［3-5］，不利于生产企业实际应用，影响了玫瑰花资源价值的提升。为此，对玫瑰红色素的提取方法和主要工艺特性进行系统的实验研究，旨在为玫瑰资源的全面高效利用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

材料:玫瑰干花瓣购于本地中药材公司，挑选新鲜，色浓味正，均匀一致的作试材。

仪器:岛津UV-2450PC型紫外可见分光光度计;721型分光光度计;Deltu320-s pH计;HH-2恒温水浴锅;电热鼓风干燥箱;电子万用炉;AL104电子天平。

试剂:丙酮、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、乙醇、氯化镁、氯化钙、硫酸亚铁、氯化亚锡、柠檬酸、硫酸锌、过氧化氢、EDTA、异Vc钠，均为分析纯。瓜尔豆胶、PGA、木糖醇、低聚异麦芽糖，丹尼斯克公司提供。苯甲酸钠、山梨酸钾，为食品级。采用去离子水。

1.2 方法

1.2.1 提取剂选择与 λmax的确定

称取8份0.200 g花瓣碎片，分别加入同体积的下述溶剂:常温水、90℃水、0.8%柠檬酸、甲醇、60%乙醇、丙酮、正丁醇、乙醚、乙酸乙酯，32℃搅拌浸提50 min后，选取各溶液中呈色最为鲜明的色素柠檬酸液，定容到50 mL，精密过滤，岛津UV-2450PC型紫外可见分光光度计测定其吸收光谱，确定λmax。

1.2.2 单因子试验

根据玫瑰红色素的溶出特性和多次预试结果，选定柠檬酸液为提取剂，分别对柠檬酸浓度、温度、提取时间和液料比4个主要因子进行研究。浸提完毕立即冷至常温，定容过滤，在λmax下测定其OD值。

1.2.3 正交实验

据单因子实验结果，选择L9（34）正交表和各因素的适当水平进行正交试验，如表1。

表1 因素水平表

1.2.4 玫瑰红色素工艺学特性研究［7-8］

按优化工艺条件制备玫瑰红色素液，各色素液试样均为50.0 ml。各种添加剂加入后充分搅溶，静置规定时间，在λmax下测定OD值。

（2）对异抗坏血酸钠、苯甲酸钠、山梨酸钾、EDTA-Na的稳定性。将4种物质分别加入色素液，各物质浓度梯度均为 0.001%、0.002 5%、0.005%、0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.20%。

（3）功能性甜味剂对色素的影响。色素液中分别加入木糖醇、低聚异麦芽糖，设置浓度梯度均为4%、8% 、16% 、20% 、30% 、40% 、50% 。

（4）对 H2O2的稳定性。将 H2O2稀释5 倍，设置添加量梯度为 0.10、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0（mL）.

（5）乳化剂、增稠剂对色素的影响。色素液中分别加入单甘酯、PGA、耐酸CMC和瓜尔豆胶，设置浓度梯度均为 0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%。

（6）对不同光照的稳定性。将全透明容器盛装的色素液分别置于自然强光下和室内散射光中，在58 d中，分次同时取样检测。

2 结果与讨论

2.1 提取剂筛选与波长扫描结果

8种溶剂筛选结果见表1。从表1可知，玫瑰红色素不溶于乙醚、丙酮、正丁醇和乙酸乙酯;中性水溶出能力很差，即使加热也无显效;在甲醇、乙醇中呈现黄色;0.8%柠檬酸水与众不同地呈现出鲜明美丽的玫瑰红色。

色素0.8%柠檬酸提取液的波长扫描图谱见图1。从图1清晰可见，色素液的λmax为518 nm。

图1 色素柠檬酸提取液吸收光谱图

表2 不同溶剂对色素的溶出能力

2.2 单因子实验结果

2.2.1 温度对色素提取的影响

以0.8%柠檬酸作提取剂，液料比250∶1，提取50 min，不同温度下的浸提结果见图2。图2显示，随着温度上升，色素溶出增加，80℃达到峰值，继续升温至100℃，吸光值仍达0.528，表明色素在酸性介质中较为耐热。

图2 不同温度对提取效果的影响

图3 不同柠檬酸浓度对提取效果的影响

2.2.2柠檬酸浓度对色素提取的影响

以不同浓度柠檬酸作提取剂，液料比250∶1，80℃下提取50 min，结果见图3。图3显示，在0.1% ～1.0%的浓度范围内，柠檬酸浓度增加，OD值呈线性增大趋势，但0.8%以后增加已不明显。

2.2.3浸提时间对提取效果的影响

以0.8%柠檬酸作提取剂，液料比250∶1，80℃下提取不同时间，结果见图4。图4表明，浸提时间偏短，色素不能充分溶出;时间偏长，则会因色素长时间受较高温度作用而部分破坏，50～75 min的浸提可以获得较好效果。

图4 不同时间对色素提取效果的影响

图5 不同提取剂用量对提取效果的影响

2.2.4不同料液比对提取效果的影响

以0.8%柠檬酸作提取剂，80℃下按不同液料比分别提取50 min，结果见图5。图5表明:料液比偏小，影响了部分色素分子向浸提液扩散;而料液比偏大，既不能显著增加色素溶出，同时也不符合工艺经济性原则，液料比在250～450倍范围内可选。

2.3 正交试验结果

正交试验结果见表3。

表3 色素提取正交试验结果表

表3可知，在试验条件下，6号提取液色素浓度最大，即按350倍花瓣质量加入0.8%柠檬酸，80℃下提取40 min，提取效果最好。极差分析表明，各因素影响的主次顺序是B＞A＞C＞D，即柠檬酸浓度是影响提取效果的主要因素，方差分析证实了其显著影响，其次是温度、提取时间，液料比影响最小。

2.4 色素工艺学特性研究结果

表4 正交试验结果方差分析

2.4.1 金属离子对色素的影响

不同金属离子对色素的影响见图6。高于0.01%的铁、锡离子加入后，色素液均迅速变色，FeSO4可使溶液呈黑绿色，SnCl2使溶液呈深紫红色，静置后出现沉淀;钙、镁、锌离子对色素的影响不明显，当其浓度超过0.4%后，溶液颜色略有加深，相比之下，钙离子作用稍强。

图6 5种不同浓度金属离子对色素的影响

图7 4种添加剂对色素的影响

2.4.2 异抗坏血酸钠、苯甲酸钠、山梨酸钾、EDTA-Na对色素的影响

4种物质对色素的影响见图7。图7表明，在实验条件下，EDTA-Na对色素无影响;余三种物质浓度超过0.01%后，呈色变浅，山梨酸钾对色素的不利影响略大于苯甲酸钠。

2.4.3 功能性甜味剂对色素的影响

木糖醇、低聚异麦芽糖对色素的影响见图8。图8表明，在实验条件下，30%以下的添加对色素无不利影响。添加量过大，OD值下降，可能与因甜味剂对色素液的稀释作用改变了溶液酸度有关，其它原因尚待进一步研究。

图8 功能性甜味剂对色素的影响

图9 过氧化氢对色素的影响

2.4.4 强氧化剂H2O2对色素的影响

H2O2对色素的影响见图9。图9表明，在实验条件下，随H2O2加入量增加，样液显著褪色，表明色素分子结构被氧化而严重破坏。

2.4.5 几种稳定剂对色素的影响

乳化剂单甘酯不溶于色素提取液;乳化剂PGA、增稠剂耐酸CMC、瓜尔豆胶加入色素液后均可形成均匀的溶胶，并保持原有色调。添加量高于0.1%以后，颜色渐渐变浅。观察至7d时，各试样色泽与稠度稳定不变。

2.4.6 不同光强及光照时间对色素的影响

光照对色素的影响见图10。图10表明，在实验条件下，随着时间推移，色素液吸光值均呈下降趋势。自然强光下，14 d以后下降速度加快，至58 d时，褪色严重;室内散射光下，色素液21 d后褪色加快，但明显缓于直射光引起的色素降解，至58 d时，红色仍明显。

3 结语

图10 光照条件对色素的影响

柠檬酸液是玫瑰红色素最适合的提取剂，试验中，0.8%柠檬酸80℃下实现高效提取，花瓣几近无色，色素液澄明红亮，可比美于同色调合成色素。提取工艺操作简单，成本低，完全回避了溶剂回收或污染问题，生产企业可直接采用。

［1］江苏新医学院.中药大词典:上册［M］.上海:上海科技出版社，1997

［2］李斌，宣景宏，孟宪军.玫瑰的价值及玫瑰花精油的开发前景［J］.北方园，2005（4）:58-59

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