紫薇花色素化学性质及结构的初步研究*

李文芳，向昌国,2，王立志，胡　婷

(1 吉首大学城乡资源与规划学院，湖南　张家界　427000； 2 吉首大学生态旅游湖南省重点实验室，湖南　张家界　427000；3 吉首大学林产化工工程湖南省重点实验室，湖南　张家界　427000)



紫薇花色素化学性质及结构的初步研究*

李文芳1，向昌国1,2，王立志1，胡婷3

(1 吉首大学城乡资源与规划学院，湖南张家界427000； 2 吉首大学生态旅游湖南省重点实验室，湖南张家界427000；3 吉首大学林产化工工程湖南省重点实验室，湖南张家界427000)

紫薇花天然色素因具有安全性和着色效果好，在食品与工业领域中应用广泛。本文以紫薇花为原料，对紫薇花色素进行了初步的纯化。在此基础上研究了紫薇花色素的化学性质、并采用紫外-可见光谱及液相色谱进行了分析。通过特征颜色反应、紫外光谱及液相色谱图，验证紫薇花色素属于花色苷类化合物，且存在6种花色苷成分，为进一步鉴定、分析花色苷组成垫定基础。

紫薇花；色素；化学性质；紫外-可见光谱；液相色谱

紫薇(Lagerstroemiaindica)又名满堂红、百日红、痒痒树，属千屈菜科紫薇属，炎夏少花季节开花，花期长达3个月，在现代园林绿化中有着广泛的应用。据记载，紫薇的叶、根和花均入药[1-4]。紫薇花色素是一种纯天然色素，对人体无毒害作用，属水溶性色素。在弱酸性环境下呈红色，色泽鲜艳，是一种良好的食品着色剂；理化性质稳定，可用做食品添加剂；紫薇花资源丰富，是一种极具开发前景的天然色素资源[5]。目前国内外对紫薇花色素的提取及花青素成分做了大量的研究，陈洪等[5]对大叶紫薇花色素的提取及稳定性进行了研究；余凡等[6]采用微波法对紫薇花色素的提取工艺进行了探讨；SalehN.A.M[7]最早对紫薇花青素组成进行研究，鉴定紫薇花瓣中含有飞燕草素-3-O-阿拉伯糖苷，矮牵牛素-3-O-阿拉伯糖苷和锦葵素-3-O-阿拉伯糖苷；Egolf等[8]指明紫薇花瓣中所含色素分别是飞燕草素、矮牵牛素和锦葵素的3-O-葡糖苷，并指出紫薇花瓣中只含有这种花青素糖苷；张洁[9]首次在紫薇花中发现矢车菊素-3-O-葡萄糖苷；晏丽等[10-11]分别采用正交法和响应面法优化了紫薇花色素的提取工艺，同时对其稳定性进行了研究。本文在对紫薇花色素纯化的基础上，进一步对紫薇花色素的一些化学性质进行了研究，为科学利用该色素提供一定的理论基础。

1　实　验

1.1材料与试剂

紫薇花瓣于2014年8月份采自于吉首大学张家界校区校园内，经吉首大学廖博儒研究员鉴定为千屈菜科(Lythraceae)紫薇属(Lagerstroemia)。

乙腈为色谱纯；甲醇、浓盐酸、甲酸、磷酸等均为国产分析纯；AB-8大孔树脂购自湖南汇虹化学试剂公司，实验用水为超纯水。

1.2仪器与设备

Agilent 1260型高效液相色谱美国安捷伦公司；U3900型紫外可见分光光度计；日本日立公司；R215旋转蒸发仪，瑞士BUCHI；AL204型电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.3方法

1.3.1紫薇花色素的提取及纯化

紫薇花色素的提取参照晏丽等[10]的方法，并在50 ℃条件下进行浓缩至1/4体积，得到色素浓缩液。

色素的萃取：参照唐克华等[12]的方法，依次使用正丁醇:石油醚(1:4，V/V)、乙醚、乙酸乙酯对色素浓缩液进行萃取，重复三次。对萃取后的色素在室温下减压蒸去乙醚和乙酸乙酯，得到花色素精制液。

色素的纯化：选用1 cm × 50 cm 层析柱，AB-8大孔吸附树脂，湿法装柱，柱高20 cm。加10 mL花色素精制液，依次用蒸馏水，60%的乙醇进行洗脱，收集60%乙醇部分并进行浓缩至干。用0.1% HCl甲醇溶液溶解，得到深红色透明的均一溶液[13]。

1.3.2紫薇花色素的定性分析

1.3.2.1紫薇花色素类型的定性分析

称取紫薇花花瓣1.00 g放入三角瓶中，分别加入石油醚、10.0% HCl和30.0% NH3.H2O 约10 mL，观察颜色变化并进行记录[14]。

1.3.2.2类黄酮的显色反应

各取2 mL紫薇花色素甲醇溶液，进行下列显色反应[15-17]。

(1) 浓盐酸-锌粉反应：加入少量锌粉，然后加入10滴浓盐酸，摇匀，静置1 h。

(2) 三氯化铁反应：加入数滴FeCl3溶液(浓度为1 g/100 mL)。

(3) 醋酸铅反应：向其中滴加新配的饱和中性醋酸铅溶液，摇匀，静置2 h。

(4) 用柠檬酸和磷酸二氢钠配置不同pH值的缓冲溶(pH 2、3、4、5、6、7、8)。分别取不同pH值的缓冲溶液5 mL于小试管中，滴加紫薇花色素甲醇溶液0.1 mL，震荡，观察其颜色变化。

1.3.3紫薇花色素的紫外-可见光谱扫描

色素甲醇溶液的光谱测定：取5 mL上述紫薇花色素甲醇溶液，以甲醇为对照，在200～800 nm范围内进行全波长扫描，观察色素溶液的吸收光谱特性[18]。

1.3.4紫薇花红色素的高效液相色谱分析[9]

色谱条件：色谱柱Kromasil C18柱(2504.6 mm，5 μm)；流动相：磷酸:甲酸:乙腈:水=75:100:275:300(A)-磷酸:水=75:425(B相)，梯度洗脱(0～30 min，10%A～85%A；30～40 min，85%A～10%A)；流速：0.8 mL/min；柱温：35 ℃；检测波长：525 nm；进样量：10 μL。

2　结果与讨论

2.1石油醚、盐酸和氨水测试结果

石油醚反应无色，说明不含类胡萝卜素；盐酸测试出现亮红色，说明含花色素苷；氨水测试出现淡黄色，意味着含有类黄酮类化合物。因此，紫薇花色素属于类黄酮类色素。

2.2色素的特征显色反应检识

(1)浓盐酸-锌粉反应：向其中加入少许锌粉，振荡，发现溶液颜色无变化；继续加入浓盐酸振荡处理，溶液变深，并伴有泡沫产生。若只加盐酸，则无气泡产生。该反应结果表明紫薇花色素属黄酮类化合物，能在盐酸-锌粉作用下被氢气还原。

(2)三氯化铁反应：振荡后发现颜色由红色变为蓝色，并最终变为黄褐色。FeCl3为常用酚类显色剂，该反应结果进一步表明色素分子中有酚羟基。

(3)中性醋酸铅反应：向其中滴加新配制的饱和中性醋酸铅溶液，发现其颜色由红色变为蓝绿色，并产生少量蓝绿色沉淀；随着饱和中性醋酸铅溶液加入量增大，沉淀物也逐渐增多。取该蓝绿色沉淀，然后加入冰醋酸，则沉淀溶解并重新转红色溶液。该反应结果表明色素分子中有酚羟基，能与铅盐生成有色络合物。

(4)不同pH值得颜色反应：在可见光下观察，当pH为2、3、4时颜色呈粉红色且颜色逐渐变浅，当pH值为5、6时颜色呈橙黄色，当pH值为7、8时颜色呈草绿色。根据这个可知，紫薇花色素属于花色苷类化合物。

2.3紫薇花红色素的紫外-可见光谱扫描图

图1　色素甲醇溶液的紫外-可见吸收光谱

根据图1可知，紫薇花红色素在紫外区最大吸收波长是272 nm，可见光区为538 nm。当向色素溶液中加入5%AlCl3溶液，其最大吸收波长并未发生蓝移，说明其花色苷母核结构B环不存在邻位酚羟基，说明其可能是天竺葵色素、芍药色素、锦葵色素。

2.4紫薇花红色素的DAD检测分析

图2　色素甲醇溶液的高效液相色谱图

花色苷属于类黄酮类化合物，在紫外区280 nm附近和可见光区520 nm附近均存在特征吸收峰。与其他类黄酮类化合物(如黄酮、黄烷醇、黄酮醇等)的紫外-可见吸收光谱显著不同的是：当选择520 nm作为检测波长时，仅有花色苷能够被检测到；选择紫外区的特征吸收峰进行检测时，其他的黄酮化合物与花色苷一起被检测出来[19]。因此，可运用可见光区来分析紫薇花色素，并将其与其他黄酮类化合物区分开。根据上面的液相色谱图可知，当检测波长是525 nm，总共存在6个吸收峰，可以确定在紫薇花色素中存在6个花色苷成分。

3　结　论

本实验对紫薇花色素进行了提取，并进行初步的纯化，并在此基础上研究了色素的化学性质，紫外-可见吸收光谱及高效液相色谱图，得出以下结论：

(1)通过石油醚、盐酸和氨水测试结果及类黄酮的显色反应，可以初步推断紫薇花色素属于花色苷类化合物；

(2)色素甲醇溶液的紫外-可见吸收光谱在波长200～800 nm 内存在2个最大吸收波长，分别是272 nm和538 nm，加入5%AlCl3溶液，其最大吸收波长并未发生蓝移，说明其花色苷母核结构B环不存在邻位酚羟基，说明其可能是天竺葵色素、芍药色素、锦葵色素；

(3)通过液相检测，发现该色素中存在6个吸收峰，分别对应6种不同的花色苷。

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Preliminary Study on Chemical Properties and Molecular Structure of Pigment fromLagerstroemiaindicaFlowers*

LIWen-fang1,XIANGChang-guo1,2,WANGLi-zhi3,HUTing3

(1 College of Resource and Planning Sciences, Hunan Zhangjiajie 427000; 2 Key Laboratory of Hunan Ecological Tourism, Hunan Zhangjiajie 427000; 3 Key Laboratory of Hunan Forest Products and Chemical Industry Engineering, Jishou University, Hunan Zhangjiajie 427000, China)

As Crape myrtle flower pigments is safety and shading effect is good, it is widely used in food and industrial fields. Used crape myrtle flower as raw material, the preliminary purification of crape myrtle flower pigment was carried on. On the basis of the study, the chemical properties were studied and analyzed by UV-VIS spectra and liquid chromatography. Through the characteristics of the color reaction, ultraviolet spectrum and liquid chromatogram, the flower pigment was proved as part of the anthocyanins compounds, and there were 6 kinds of anthocyanins.

Lagerstroemiaindicaflowers; pigment; chemical properties; UV spectrum; HPLC

湖南省教育厅科研基金资助项目(12C0298)；湖南省高校创新平台开放基金(12K110)。

李文芳(1962-)，女，高级实验师，主要从事生物成分分析。

向昌国(1963-)，男，博士，教授，主要从事土壤生态与旅游生态方面的研究。

TS202.3

A

1001-9677(2016)010-0067-03