红叶石楠色素成分的提取及稳定性的研究

谢嘉霖,董华伟,张佳雯

(上饶师范学院 化学与环境科学学院,江西 上饶 334001)

红叶石楠(Photinia fraseri),蔷薇科石楠属常绿灌木至小乔木,其新芽为鲜艳的红色,常用于园林绿化。红叶石楠叶片中含有的花色素苷和熊果酸(Ursolic acid)等成分,具有降血压、预防心血管疾病、抗癌、消炎、护肝、抗糖尿病和抗病毒等功效[1－4]。有关红叶石楠色素的研究主要侧重于色素提取液中红色素的分离、提纯、稳定性和生物活性等方面[5－8]。由于色素提取液一般都是混合物,故要分离出单一色素成分需要引入其他药品和复杂的工艺,从而会使一些有用成分丧失且增加产品成本。红叶石楠色素提取液中除含有色素成分外,同时也含有熊果酸、皂苷、黄酮等药用成分[9],提取液的进一步分离提纯也会使其药用成分损失。通过对红叶石楠色素提取液中色素成分的分析和稳定性的研究,为红叶石楠色素提取液的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红叶石楠样品:取自上饶师范学院院内花坛,从红叶石楠上剪取嫩枝,取其叶片,先用洗洁精洗净,再用自来水清洗,然后用蒸馏水冲洗后,擦干水剪碎。

甲醇、95%乙醇、无水乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、环己烷;金属离子浓度为1.0×10－2mol/L,主要由其硝酸盐或氯化物配制;p H＝1.1～10.0的水溶液由稀硝酸和稀氢氧化钠溶液配制,以上所用药品均为分析纯。

1.2 仪器与设备

安捷伦Cary60型－紫外可见分光光度计(安捷伦科技有限公司);HHS型电热恒温水浴槽(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)。

1.3 方法

称取一定量的红叶石楠样品,加入适量的提取剂,浸提一段时间,期间振荡。取适量浸提液在安捷伦Cary60型－紫外可见分光光度计上进行波长扫描(1 cm 石英比色皿)。

2 结果与讨论

2.1 红叶石楠色素浸提剂的选择

红叶石楠样品0.50 g分别加入蒸馏水、甲醇、95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、环己烷各20 m L,18.0 ℃浸提17 h后进行波长扫描。结果表明:甲醇、95%乙醇、丙酮和乙酸乙酯的浸提液在可见光范围内有吸收峰。其中:甲醇和95%乙醇的浸提液有三个吸收峰,对应波长为537 nm、606 nm 和665 nm。丙酮和乙酸乙酯的浸提液只有一个吸收峰,对应波长为665 nm。而蒸馏水、二氯甲烷、石油醚和环己烷的浸提液在可见光范围内没有吸收峰(见图1)。吸收波长为537 nm 对应物质的颜色为红紫色,606 nm 的为蓝色,665 nm 的为绿蓝色。植物叶片的颜色是由叶片中所含的叶绿素类、类胡萝卜素类和花色素苷类三种色素共同作用的结果。花色素苷为水溶性色素,易溶于甲醇和乙醇,不溶于石油醚,在500～550 nm 范围内有最大吸收峰[10]。参考文献[11－15]可以推测吸收波长为537 nm 的色素为花色素苷。丙酮常用于叶绿素的提取,其提取的叶绿素的吸收波长为645 nm 和663 nm[16],丙酮提取红叶石楠在665 nm 处只有一个吸收峰,参考文献[17－18]可以推测吸收波长为606 nm 和665 nm 的色素为叶绿素。因此可以确定红叶石楠的乙醇提取液中色素成分主要是花色素苷和叶绿素。

图1 浸提剂浸提红叶石楠色素的可见光谱

由于甲醇毒性大,故选用乙醇作为红叶石楠色素的浸提剂。

2.2 乙醇浓度对红叶石楠色素的影响

红叶石楠样品0.50 g加不同浓度的乙醇水溶液各20 m L,14.8 ℃浸提28 h后进行波长扫描。结果表明:随着乙醇浓度的增加,浸提液中花色素苷的含量逐渐增大,当乙醇浓度为60%时,花色素苷的含量最大,然后逐渐减小,其中乙醇浓度在60%～90%时花色素苷的含量变化不大(5.58%)。浸提液中叶绿素的含量随着乙醇浓度的增加逐渐增大。乙醇浓度为0～40%时叶绿素的含量变化不大,随后迅速增大(见图2)。乙醇浓度在0～40%时浸提液中花色素苷所占比例较大,表现为浸提液的颜色为紫红色。乙醇浓度在70%～100%时浸提液中叶绿素含量超过花色素苷的含量,表现为浸提液的颜色由紫红色变为黄褐色。因此低浓度的乙醇溶液有利于提取红叶石楠中的花色素苷,高浓度的乙醇溶液有利于提取红叶石楠中的叶绿素。考虑到色素可能进一步分离和提纯等因素选择95%乙醇作为浸提液。

图2 乙醇浓度对红叶石楠色素的影响

2.3 p H 值对红叶石楠色素的影响

红叶石楠样品1.00 g加95%乙醇10 m L,16.7℃浸提17 h。吸取不同p H 值的水溶液3.00 m L于1 cm比色皿中,加入提取液30μL,搅拌均匀,平衡10 min后进行波长扫描。结果表明:在p H＝1～4时,随着p H值的增大,浸提液中537 nm 处的吸光度迅速降低(A 值从0.045降到0.006),表明花色素苷的花色烊阳离子(红色)逐渐转化为无色的假碱和查尔酮[19]。而p H＝4～10时花色素苷的吸光度(537 nm)变化不大(A 值在0.004～0.012之间波动)。在p H＝1～3时,叶绿素的浓度随着p H 的增大逐渐降低,但变化幅度较花色素苷小得多,p H＝3～10时其浓度变化不大。因此红叶石楠的乙醇浸提液在酸性条件下为紫红色,弱酸性、中性和碱性条件下为黄褐色。

2.4 温度对红叶石楠色素的影响

红叶石楠样品3.00 g加入95%乙醇120 m L,16.7℃浸提23 h。HHS型电热恒温水浴槽加热到指定温度,取浸提液约6 m L于10 m L具塞试管中,盖上塞子,放入水浴槽中,其间不断振荡试管,平衡5 min后迅速取出进行波长扫描。结果表明:在20℃～70℃范围内提取液中的两种色素成分的含量随着温度的变化不大,即温度对红叶石楠色素的影响较小。

2.5 金属离子对红叶石楠色素的影响

红叶石楠样品2.00 g,加入95%乙醇溶液40 m L,15.0 ℃浸提22 h。吸取1.0×10－2mol/L的金属离子溶液1.00 m L,加蒸馏水至溶液体积约8 m L,再加入浸提液1.00 m L,用蒸馏水定容至10 m L,混匀后进行波长扫描。结果表明:20种金属离子(Ag＋,Al3＋,Ba2＋,Bi3＋,Ca2＋,Cd2＋,Co2＋,Cr3＋,Cu2＋,Fe3＋,Hg2＋,K＋,Mg2＋,Mn2＋,Na＋,Ni2＋,Pb2＋,Sn2＋,Sr2＋,Zn2＋)都能使红叶石楠色素浸提液中的花色素苷和叶绿素增色,其中花色素苷的增色效果比叶绿素的增色效果更强。在这些金属离子中Hg2＋增色效果最强,其次是Fe3＋,再次是Al3＋、Bi3＋、Cr3＋和Pb2＋(见图3,其中CK 为对照,即未加金属离子的浸提液)。

图3 金属离子对红叶石楠色素的影响

2.6 料液比对红叶石楠色素的影响

红叶石楠样品0.50 g分别按1∶20、1∶40、1∶60、1∶80和1∶100的料液比加入95%乙醇溶液,26.0℃浸提24 h后进行波长扫描(见图4)。结果表明:料液比为1∶20时红叶石楠中两种色素的提取效果最好。

图4 料液比对红叶石楠色素的影响

2.7 自然风干和杀青处理对红叶石楠色素的影响

红叶石楠样品经过自然风干和杀青(105℃杀青15 min后,取出自然风干)两种方法处理,4天后经过自然风干处理的红叶石楠乙醇提取液中花色素苷的减少量是64.65%(质量分数,下同),叶绿素减少量是57.19%(606 nm)和48.12%(665 nm);而经过杀青处理的红叶石楠乙醇提取液中花色素苷的减少量是2.53%,叶绿素减少量是28.95%(606 nm)和18.41%(665 nm),均大大低于自然风干。表明红叶石楠经杀青处理后能有效地降低花色素苷的分解,同时也能减少叶绿素的分解。

3 结论

乙醇是提取红叶石楠色素的较理想提取剂,红叶石楠乙醇提取液中的色素成分主要是花色素苷和叶绿素。低浓度的乙醇溶液(＜40%)能更有效地提取红叶石楠中的花色素苷,高浓度的乙醇溶液(＞70%)更有利于叶绿素的提取,料液比为1∶20时色素提取效果较好。随着p H 增大,红叶石楠乙醇提取液的颜色逐渐由紫红色变为黄褐色。常用金属离子都能对红叶石楠色素增色。杀青处理能有效地减少红叶石楠贮存过程中花色素苷的分解。