红蓝草紫色素分离纯化研究

蒋红芝+义崇宽+杨昌鹏

摘要：以红蓝草（Peristrophe baphica Bremk）茎叶为原料，用溶剂萃取法提取紫色素，用大孔树脂吸附法分离紫色素，进而探讨红蓝草紫色素的吸附与分离条件。结果表明，根据吸附前后溶液吸光度和颜色的变化，选择X-5、D4020、D101、S-8作为红蓝草紫色素的吸附树脂；洗脱溶剂以乙醇为佳，且乙醇体积分数以75%为宜；乙醇洗脱效果为D101>X-5>D4020，而S-8吸附的色素很难被乙醇洗脱。进行色素柱层析分离时，X-5和D101大孔树脂分离富集红蓝草紫色素的效果优于D4020大孔树脂。

关键词：红蓝草（Peristrophe baphica Bremk）；紫色素；分离纯化；大孔树脂

中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）17-4256-03

红蓝草（Peristrophe baphica Bremk）又名红蓝、山蓝、观音草，为爵床科（Acanthaceae）植物山蓝的地上部分，为多年生草本植物。人工种植容易，中国华南各省区均有人工种植。红蓝草虽为药用植物资源，但富含天然色素。从红蓝草的茎、叶中提取的天然色素食用安全，具有很高的利用价值。前期研究表明，用水提和醇提的紫色素稳定性、耐热性较好[1-3]，但由于提取的过程中带入果胶、蛋白质等杂质，烘干的成品黏性较大，不利于干燥与保存。本试验以红蓝草为原料，采用溶剂萃取法提取紫色素，研究不同大孔树脂对该色素的吸附与分离效果，旨在为生产上提取与分离红蓝草紫色素提供参考，同时为开发利用红蓝草提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与试剂

供试材料：市购的红蓝草（叶子不带毛）。

仪器：BB331-A多功能食品搅拌机（佛山市顺德区任发电器实业有限公司）、T-500型电子天平（美国双杰兄弟集团有限公司）、WD800G格兰仕微波炉（格兰仕微波炉电器有限公司）、800B低速台式离心机（上海安亭科学仪器厂制造）、RE52-86A旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）、VIS-7220可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）、DBS-100电脑全自动部分收集器（上海沪西分析仪器厂有限公司）、HL-2B恒流泵（上海沪西分析仪器厂有限公司）、层析柱（上海锦华层析设备厂）、DFZ型真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）、2XZ-2型旋片真空泵（浙江黄岩求精真空泵厂制造）、QN-100球形浓缩罐（温州中翔轻工机械厂）、ZG真空干燥机（常州市博立干燥制粒设备有限公司）等。

主要试剂：S-8、X-5、D101、D4020、D401、D301、D151、D296R大孔树脂（天津市光复精细化工研究所生产）；无水乙醇、丙酮等。

1.2 方法

1.2.1 红蓝草紫色素提取的工艺流程 红蓝草→清洗→晾干→切碎、粉碎→色素提取→紫色素提取液。

1.2.2 红蓝草紫色素含量的测定 根据蒋红芝等[1-3]报道的红蓝草紫色素特征吸收峰（λ=580 nm）测定吸附前以及静态、动态吸附后色素液的吸光度（A580 nm），乘以稀释倍数后作图。

1.2.3 各因素对红蓝草紫色素吸附效果的影响 试验考察了不同型号（S-8、X-5、D101、D4020、D401、D301、D151、D296R）树脂对色素吸附效果的影响，并考察了溶剂乙醇及丙酮对色素的洗脱效果以及乙醇体积分数（55%、75%、95%）对色素洗脱效果的影响。

1.2.4 红蓝草紫色素柱层析分离的工艺流程 吸附树脂预处理→装柱→平衡→添加色素提取液→树脂吸附色素→用洗脱溶剂洗脱色素→收集色素液[4，5]→测定吸光度（A580 nm），乘以稀释倍数后作图。

2 结果与分析

2.1 红蓝草紫色素的树脂吸附与分离

2.1.1 不同树脂对红蓝草紫色素的吸附效果 分别称取10.00 g S-8、X-5、D101、D4020、D401、D301R、D151、D296R 8种型号预处理过的树脂于8个烧杯中，加入红蓝草紫色素提取液20.00 mL，在室温下静置吸附一定时间后测定上清液的吸光度。由图1可知，所用的8种树脂吸附红蓝草紫色素180 min后，上层清液吸光度由小到大的顺序为S-8、D301R、D296R、X-5、D4020、D101、D401、D151。由此可见，S-8大孔树脂的吸附效果最好，其次是D301R、D296R大孔树脂。但从吸附后树脂的颜色看，X-5、D4020、D101均为红紫色，S-8吸附色素后为蓝紫色，而D301R（弱碱型）、D296R（强碱型）吸附色素后为蓝绿色，颜色发生了改变。所以考虑用X-5、D4020、D101、S-8作为红蓝草紫色素的吸附树脂。

2.1.2 红蓝草紫色素洗脱溶剂的选择 称取已充分吸附色素的各种树脂1.00 g，分别加入16 mL 95%乙醇、丙酮作为洗脱溶剂，先用玻璃棒充分搅匀，然后在常温下静态洗脱，测定洗脱后红蓝草紫色素液的吸光度。由表1可知，乙醇洗脱效果为D101>X-5>D4020，3种树脂洗脱液均为紫红色，而S-8树脂用乙醇作为洗脱溶剂难以洗脱。除D101外，7种树脂用丙酮作洗脱溶剂时均难以洗脱。所以选择乙醇作为红蓝草紫色素的洗脱溶剂。

2.1.3 红蓝草紫色素洗脱溶剂体积分数的选择 分别称取0.40 g已充分吸附色素的3种型号树脂D101、X-5、D4020，加入不同体积分数的乙醇溶液16 mL，洗脱80 min，测定上清液的吸光度。由图2可知， 75%乙醇对充分吸附色素的D101、X-5、D4020型树脂洗脱效果最好。总体来看，洗脱溶剂乙醇的体积分数宜采用75%。

综合以上试验结果，选择D101、X-5、D4020三种树脂作为红蓝草紫色素的吸附树脂，选择75%乙醇作为红蓝草紫色素的洗脱溶剂。

2.2 红蓝草紫色素的柱层析分离效果

由图3可知，红蓝草紫色素经D101、X-5、D4020树脂吸附柱层析分离后，均出现了1个洗脱峰，说明紫色素集中在1个洗脱峰。与D4020树脂相比，X-5和D101树脂吸附柱层析的洗脱峰比较窄，洗脱下来的紫色素比较集中，即分离洗脱的效果较好。说明X-5和D101大孔树脂分离富集红蓝草紫色素的效果优于D4020树脂。

2.3 红蓝草紫色素理化指标评价结果

采用6.1 kg的红蓝草为原料，水为浸提剂，料液比（m∶V）为1∶3，煮沸10 min提取紫色素，减压浓缩得15 000 mL紫色素浓缩液，用D101、X-5树脂静态吸附后，用75%乙醇洗脱，得到11 500 mL浓缩液，再进行减压浓缩，得3 800 mL紫色素浓缩液，然后于60 ℃真空干燥，得20.23 g固体紫色素。此固体紫色素呈深蓝紫色，呈晶体状、粒状或粉末，液体呈红紫色（浓）、蓝紫色（稀），具有红蓝草植物香风格，符合感观要求。

理化指标：产品经广西壮族自治区轻工产品质量监督检验站检验，铅（Pb）含量为0.48 mg/kg，总砷（以As计）含量为0.80 mg/kg。可见，红蓝草紫色素中铅、总砷含量均符合GB 28311-2012[6]中铅（Pb）≤3（mg/kg）、总砷（以As计）≤2（mg/kg）的要求。

3 结论

不同型号的树脂对红蓝草紫色素的吸附及洗脱效果均有所不同。各种型号树脂对该色素的吸附效果顺序为S-8>D301R>D296R>X-5>D4020>D101>D401>D151；根据吸附前后吸光度和颜色变化，用X-5、D4020、D101、S-8作为红蓝草紫色素的吸附树脂。乙醇洗脱效果为D101>X-5>D4020，而S-8吸附的色素很难被乙醇洗脱；洗脱溶剂宜使用75%乙醇。进行色素柱层析分离时，X-5和D101大孔树脂分离富集红蓝草紫色素的效果优于D4020大孔树脂。试验所得固体红蓝草紫色素呈深蓝紫色，呈晶体状、粒状或粉末，液体呈红紫色（浓）、蓝紫色（稀），具有红蓝草植物香风格，符合感观要求；理化指标经广西壮族自治区轻工产品质量监督检验站检验，铅、总砷含量均符合GB 28311-2012[6]的要求。

参考文献：

[1] 蒋红芝，义崇宽，范务彩，等. 微波提取红蓝草紫色素工艺研究[J]. 湖北农业科学，2011，50（21）：4463-4464，4468.

[2] 蒋红芝，范务彩，黄冬雪，等.超声波醇提红蓝草紫色素工艺研究[J].湖北农业科学，2011，50（10）：2101-2104.

[3] 蒋红芝，义崇宽，杨昌鹏，等.红蓝草紫色素稳定性的研究[J].湖北农业科学，2012，51（19）：4355-4357，4360.

[4] 杨昌鹏，唐志远，卢 艺，等.火龙果果皮红色素的提取分离研究[J].安徽农业科学，2010，38（1）：347-349，496.

[5] 李崇瑛，王 安，杨 涛，等.食用天然色素的纯化与研究进展[J].中国调味品，2007，343（9）：18-22，38.

[6] GB 28311-2012，食品安全国家标准 食品添加剂栀子蓝[S].