海藻色素的提取工艺及其稳定性

林国荣，蔡琳琳

莆田学院环境与生物工程学院，福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室（莆田 351100）

海藻（Sargassum）是生长在海中的藻类，是一种低等隐花植物[1]。海藻从形体上可分为两种类型：大型海藻和微藻。常见的大型藻类主要有海带、紫菜、裙带菜、石花菜、马尾藻[2]。全世界的海藻约4 100种，我国沿海广泛分布的紫菜就是其中一种[3]。近些年，从海藻中提取了许多生物活性物质，如抗癌、抗氧化、抗辐射物质和免疫调节剂[4]等。它们具有天然、独特的优点，被广泛应用于医学、食品、化学等行业，是海洋生物活性物质开发和提取的热点[5]。

食品工业中常用的色素有两种类型：合成色素与天然色素。因为合成色素具有一定的毒性，在食品工业中的运用受到限制，人们越来越倾向于用天然色素。中国的植物资源十分丰富，大量的新型植物色素正在被研究和使用，我国如今已有80余种天然色素[6]，其中大部分是由陆生植物中提取的。由于陆地植物易受季节、天气和地理因素的影响，因此难以通过从陆地植物中提取天然色素来满足市场需求。因而，在研发新的天然色素资源时，海藻引起了人们的重视。海藻具有比陆生植物更高的色素含量，并且含有陆生植物没有的特征色素岩藻黄素[7-12]。近年来，由于技术和方法的不断改进和发展，使海藻色素的提取、分离与鉴定的研究日益深入，应用的材料日益广泛，应用范围也不断扩大。海藻中的色素具有多种功能，且性质特别，含量较高，有着良好的发展前景[13]。

试验以紫菜为试验材料，通过考察提取剂种类、料液比、提取温度、提取时间等因素对海藻色素提取效果的影响，得到海藻色素提取的最佳工艺条件；并在酸碱环境、氧化剂、还原剂、不同温度、光照的处理下，测定海藻色素的含量变化情况，研究环境因素对海藻色素稳定性的影响。

1 材料与仪器

1.1 供试材料

以市售紫菜为试验材料，选用厚度、质量基本一致，表面无机械损伤的紫菜，置于80 ℃恒温干燥箱中烘干至恒质量，待测相关指标。

1.2 主要试剂、仪器与设备

无水乙醇、石油醚、乙酸乙酯、盐酸、氢氧化钠、大孔树脂HZ-818、30%过氧化氢、亚硫酸钠，均为国产分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

TU-1810型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；AR124CN型电子天平，奥豪斯仪器有限公司；ST3100型pH计，奥豪斯仪器（常州）有限公司；DK-S26型电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司；DGG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司；RV10型旋转蒸发仪，德国IKA公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司。

2 方法

2.1 海藻色素最大吸收波长的确定

取5.0 g紫菜放入250 mL锥形瓶中，加入100 mL蒸馏水，在60 ℃的恒温水浴锅中浸提2 h，抽滤后得到海藻色素溶液，定容到100 mL，以水作空白，用紫外分光光度计在200～800 nm波长内进行光谱扫描，测得紫菜色素的最大吸收波长。

2.2 提取剂的选择

取5.0 g紫菜样品于250 mL锥形瓶中，分别加入100 mL蒸馏水、100 mL无水乙醇、100 mL石油醚、100 mL乙酸乙酯，调节料液比为1∶20（g/mL），在60 ℃恒温水浴中浸提2 h，减压过滤后得到海藻色素溶液[14]，用蒸馏水定容到100 mL，以相应提取剂作空白，在335 nm处测定吸光度。

2.3 海藻色素提取工艺的正交试验

以海藻色素溶液的吸光度为评价指标，料液比、提取温度、提取时间为三因素，选用L9(33)正交试验表（表1）进行试验。

表1 正交试验因素水平表

2.4 海藻色素的分离

称取100.0 g紫菜，以1∶30（g/mL）的料液比加入蒸馏水，在50 ℃恒温水浴锅中浸提3 h，减压过滤后得到滤液。将大孔树脂HZ-818在无水乙醇中浸泡48 h，并用去离子水洗涤直至无醇味。在色素滤液中加入预处理后的大孔树脂，静置12 h，用50%乙醇洗脱得海藻色素提取液。使用旋转蒸发仪减压浓缩提取液，得到海藻色素浓缩液备用。

2.5 海藻色素的稳定性研究

2.5.1 pH对海藻色素稳定性的影响

通过最佳提取工艺所得的海藻色素浓缩液，配制10%海藻色素溶液。取10 mL色素溶液，置于50 mL锥形瓶中，分别用HCl、NaOH溶液调节pH至3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0和10.0，在室温下静置30 min，测定其在335 nm处的吸光度。同时做3组平行试验。

2.5.2 氧化剂、还原剂对海藻色素稳定性的影响

取10 mL海藻色素溶液，置于25 mL比色管内，分别加入0，0.1，0.2，0.4，0.6和0.8 mL的H2O2溶液和0，1，2，3，4和5 mL的Na2SO3溶液，在室温下放置30 min后测定其在335 nm处的吸光度。同时做3组平行试验。

2.5.3 温度对海藻色素稳定性的影响

取5份10 mL海藻色素溶液，置于25 mL比色管内，在25，40，55，70和95 ℃恒温水浴锅中加热3 h，冷却至室温后测定其在335 nm处的吸光度。同时做3组平行试验。

此外，两文献虽在地位上对等，但实际内容和文体风格都存在较大的差别，按本文分析结果，可以大致分属政府文件和备稿演讲两个类别，并不能因其相似的地位而混为一谈。作为《政府工作报告》英译本，其语体风格应与原文看齐一致。政治翻译必须紧扣原文，不得任意增删。［6］(P20)而我国《政府工作报告》本身就具有政府文件至高无上的严肃性和正式性，而接近于备稿演讲的《美国国情咨文》则需要有一定的演讲特质，这也反映了中美两国不同的政治文化。一味地强调通过翻译上的策略来拉近二者的语体风格，缩小差异，笔者认为这将使得译文脱离原文文本特征，从而丢失本应传达的严肃性和正式性，以及中国特色的政治文化色彩。

2.5.4 光照对海藻色素稳定性的影响

将2份100 mL海藻色素溶液，置于250 mL锥形瓶中，在日光、暗处静置1，2，4，6和8 h，并测定其在335 nm波长下的吸光度。同时做3组平行试验。

3 结果与分析

3.1 最大吸收波长的确定

从图1可以看出，以蒸馏水作为提取剂时，海藻色素在波长335 nm处出现最大吸光度，因此选择335 nm为最佳波长。

图1 海藻色素最大吸收波长的确定

3.2 提取剂的选择

海藻色素在不同提取剂中的吸光度如图2所示。它可溶于水、乙醇和石油醚，微溶于乙酸乙酯。当选用蒸馏水时，吸光度最大，色素含量高，提取效果最好；石油醚次之，而无水乙醇和乙酸乙酯的提取效果均低于前二者。因此，选择蒸馏水作为海藻色素的最佳提取剂。

图2 提取剂的选择

3.3 海藻色素提取工艺的正交试验

从表2可以看出，影响海藻色素提取效果的因素程度为A＞B＞C，即料液比的影响最大。通过极差计算分析，得到最佳提取工艺为A3B1C3，即料液比为1∶30（g/mL）、提取温度为50 ℃、提取时间为3 h。

对比验证最佳工艺条件A3B1C3与A3B1C2，结果见表3。在A3B1C3的试验条件下，海藻色素提取液的吸光度为0.822，高于A3B1C2组合的0.788。因此，最佳提取工艺为A3B1C3，即料液比为1∶30（g/mL）、提取时间为3 h、提取温度为50 ℃。在此条件下，海藻色素的提取效果最佳。

3.4 海藻色素的稳定性研究

由图3可知，当pH为3～7时，海藻色素含量有所升降，但整体变化不大；当pH为7～10时，海藻色素含量随着pH的增大而逐渐降低。结果显示，海藻色素在酸性中表现较稳定，在碱性条件下不稳定。这说明酸碱度对其有一定影响。因此，海藻色素适宜在酸性条件下贮存。

表2 正交试验结果

表3 验证试验结果

图3 pH对海藻色素稳定性的影响

3.4.2 氧化剂、还原剂对海藻色素稳定性的影响

由图4可知，H2O2对海藻色素存在氧化作用。随着H2O2体积的增加，海藻色素的含量逐渐降低，这可能是氧化剂的作用，使得一部分色素被分解。因此，氧化剂对海藻色素稳定性的影响较大。

图5表明，随着Na2SO3体积的增加，海藻色素的吸光度基本保持不变。说明还原剂对海藻色素稳定性的影响不大。

3.4.3 温度对海藻色素稳定性的影响

图6表明，随着温度的升高，海藻色素溶液的吸光度逐渐降低，温度在25～70 ℃范围内，下降速度较缓慢；而温度高于70 ℃，下降速度较快。这说明海藻色素在高温条件下不稳定，应在低温下保存。

图4 氧化剂对海藻色素稳定性的影响

图5 还原剂对海藻色素稳定性的影响

图6 温度对海藻色素稳定性的影响

3.4.4 光照对海藻色素稳定性的影响

从图7可以看出，海藻色素溶液存放于暗处时，其吸光度基本没有变化。但在日光照射下，其吸光度明显降低。这说明随着光照时间的延长，海藻色素含量逐渐降低，即光照对海藻色素稳定性有很大影响。因此，海藻色素适合避光保存。

图7 光照对海藻色素稳定性的影响

4 结论

通过单因素试验和正交试验结果，得出海藻色素提取的最佳工艺：以蒸馏水作为提取剂、料液比1∶30（g/mL）、提取温度50 ℃、提取时间3 h。稳定性研究表明，海藻色素在酸性环境中较为稳定，而在碱性环境中不稳定。氧化剂对海藻色素有明显的破坏作用，而还原剂对其基本无影响。高温和光照易使海藻色素分解，因此海藻色素适宜在低温下密封避光保存。