枣皮红色素提取及成分分析

刘红霞 刘会 张慧亭 仝瑞建 许美秋 孔梁宇 郑之明 赵旭升

摘要 [目的]以灰枣为原料，初步分析其提取、分离工艺及其活性成分。[方法]通过酸化乙醇提取法对枣皮红色素进行提取，采用单因素试验考察不同pH对枣皮红色素提取效果的影响。在此基础上，利用pH梯度萃取法将枣皮红色素粗提物依次经过5% NaHCO3溶液、5% Na2CO3溶液、1% NaOH溶液进行萃取，得到不同萃取组分。并采用颜色反应和高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）对萃取物进行初步分析。[结果]通过单因素试驗判定出pH=0.5的盐酸乙醇溶液对枣皮红色素提取效果最佳;碱液颜色反应和盐酸共沸颜色反应结果显示，枣皮红色素可能为蒽醌类化合物和多酚类化合物;高效液相色谱法（HPLC）对不同萃取物组分进行初步分析，得出枣皮红色素存在于NaHCO3萃取组和Na2CO3萃取组，并且主要集中于NaHCO3萃取组分。[结论]该研究为枣皮红色素的开发提供理论依据。

关键词 红枣;枣皮;红色素;pH梯度萃取;颜色反应;高效液相色谱

中图分类号 TS202.3文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）33-0149-04

灰枣原产于河南新郑等地，具有抗旱、耐瘠薄、抗病虫，较抗风和抗盐碱，种植后丰产稳产等特点，适宜大面积发展。灰枣果实为长卵形，枣核较小，为中果型良种。干制的灰枣果肉致密，富有弹性，口味甘甜[1]，其主要营养成分包含VC、酚类、类黄酮、三萜酸、β胡萝卜素和多糖等，具有滋阴补阳、归脾胃经、养血安神、缓和药性的功能，此外还有抗癌、消炎、抗氧化、抗焦虑等功效[2-9]。

近年来合成色素违规使用而造成的食品安全事件屡见不鲜，大量的研究报告指出，几乎所有的合成色素都不能向人体提供营养物质，使用不当甚至会危害人体健康，导致生育力下降、畸胎等[10]。相较于大多数具有致癌风险的合成色素，天然无污染的植物色素更受到人们的青睐，天然色素作为食品添加剂，具有安全性高、色泽鲜明的优点，一些植物色素还具有一定的药理功能，如常用色素中红花黄色素具有抑制血栓形成、改善心肌供血、降血压、抗氧化、抗炎镇痛等功效;姜黄色素具有降压、利胆、行气解郁、凉血破瘀等功效;类胡萝卜素由于具有较强的抗氧化活性，是VE的100倍，所以在食品行业中常用作食品抗氧化剂[11-12]。灰枣枣皮中含有大量红色素（枣皮红色素），具有稳定性高、色泽纯正、易溶于水、安全无毒并有一定的抗病毒、抗肿瘤等特点，是一种天然的色素资源，被称为“活性维生素丸”[13-15]。

我国是枣果实产量较大的国家，市场上90%的大枣都来源我国，但枣加工产业发展却一直很迟缓，以粗产品居多，精深加工品较少[16]，因此枣皮红色素的开发具有重要的现实意义[17-26]。笔者采用酸化乙醇法对枣皮红色素进行初步提取获得粗提物，然后通过pH梯度萃取法对粗提物进行进一步分离，最后采用颜色反应和高效液相色谱法对萃取物成分进行初步分析，为枣皮红色素的开发提供理论依据，不仅能将无用的枣皮变成可利用物质，促进资源的进一步开发利用，又可以增加枣产品的额外产值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以灰枣为原料，采自学院枣种质资源圃。甲醇、无水乙醇、乙醚、浓盐酸、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠等，均为分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司。

1.2 仪器

SYG-2数显恒温水浴锅，常州朗越仪器厂;FW-400A倾斜式高速万能粉碎机，北京中兴伟业仪器有限公司;BPG-9070A精密鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司;HB10旋转蒸发仪，广州仪科实验技术有限公司;AP-9925N真空泵，天津市奥特赛恩斯仪器有限公司;超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司;FE28型实验室pH计，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司;高效液相色谱仪，Germany。

1.3 试验方法

1.3.1 干枣的制备。

挑选大小均一、色泽一致的新鲜灰枣，洗去表面灰尘并将其均匀铺在托盘表面，置于烘箱中，关闭顶部通风口。缓慢升温至55 ℃保持4 h左右;待枣皮表面起皱时，将温度升至65 ℃;在烘箱内湿度达到70%时，打开顶部通风口排气15 min，待湿度降至55%左右时，再次关闭通风口;排气5～8次即可，将得到的干枣摊开降温，密封保藏。

1.3.2 枣皮粉制备。

将干制的灰枣用清水冲洗2遍，冷水浸泡24 h，沸水浴5 min，立即放入冷水中进行冷却，挖去枣肉得到枣皮。将枣皮置于鼓风干燥箱中，40 ℃烘干，一般15～20 h即可。最后采用粉碎机将烘干的枣皮进行粉碎至粉末状，过60目筛，贮存于阴凉干燥处备用。

1.3.3 酸化乙醇溶液提取枣皮红色素工艺优化。

以上述制备的枣皮粉为原料，选择pH=0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0盐酸乙醇溶液，料液比为1∶30，提取时间2 h、提取温度80 ℃、浸提次数为3次的条件下分别进行提取试验，对比不同pH对枣皮红色素提取的影响。

将不同pH条件下提取的枣皮红色素3次浸提液分别进行合并，浸提液经40 ℃旋转蒸发仪浓缩制得浸膏，浸膏经真空干燥器进行干燥即得枣皮红色素粗制品，通过对不同pH下提取的浸膏颜色以及质量分析，判定出最佳提取工艺。

1.3.4 枣皮红色素粗提物的分离。

pH梯度萃取法是利用天然色素呈现的酸性不同，用不同碱度的水溶液进行萃取，从而可以达到分离提取的目的。工艺流程如图1所示。将上述枣皮粗制品依次通过5%NaHCO3溶液、5%Na2CO3溶液、1%NaOH溶液进行萃取，获得不同组分萃取液，将各萃取液经40 ℃旋转蒸发仪浓缩制得浸膏，并分别收集在3个干净的培养皿，即得NaHCO3组浸膏、Na2CO3组浸膏、NaOH组浸膏。

1.3.5 枣皮红色素的颜色反应。

1.3.5.1 碱液反应。碱液颜色反应原理是若物质为蒽醌类化合物，则碱水层呈现红色或紫色。乙醚层由黄色变为无色。将萃取后得到的3种组分（NaHCO3组分、Na2CO3组分、NaOH组分）分别以1∶5的比例溶解，各移取1 mL分别置于3个离心管中，再向每管中各加2 mL乙醚，将乙醚层分别取出置于3个空离心管中，最后向各个不同组分剩余的水层和醚层分别加1 mL 5%NaOH溶液，观察现象。

1.3.5.2 鹽酸共沸试验。

将萃取后得到的3种组分（NaHCO3组分、Na2CO3组分、NaOH组分）分别以1∶5的比例溶解，用1 mL移液器分别吸取2 mL至试管中，再向各试管中加入1 mL浓盐酸，沸水浴15 min，观察颜色变化。

1.3.6 枣皮红色素的高效液相色谱法分析。

1.3.6.1 样品制备。将各组分浸膏分别用蒸馏水稀释成500 μg/mL。再用一次性注射器各吸取1 mL，通过细菌过滤器直接过滤到进样品中，并做好标记。

1.3.6.2 液相条件。色谱仪：Agilent Technologies 1290 Infinity Ⅱ;色谱柱：Eclipse×DB-C18、孔径5 μm、大小4.6 mm×250 mm;流动相：乙腈;进样量20 μL;检测波长340 nm;流速0.5 mL/min;柱温25 ℃。

2 结果与分析

2.1 酸化乙醇溶液提取枣皮红色素最佳工艺

选择pH=0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0盐酸乙醇溶液，料液比为1∶30、提取时间2 h、提取温度80 ℃、浸提次数为3次的条件下分别进行提取试验，考察不同pH对枣皮红色素提取效果的影响（与方法重复）。通过对提取物的颜色变化进行观察，试验结果见图2，由图2可知，随着pH的不断增大，提取物浸膏颜色越来越浅，由酒红色变为橙红色到浅黄色。通过计算提取物浸膏的得率，试验结果如表1，可知pH=0.5时提取物得率最高，达22%。

2.2 枣皮红色素的颜色反应

2.2.1 碱液反应。

将萃取后得到的3种组分（NaHCO3组分、Na2CO3组分、NaOH组分）分别进行碱液反应试验，试验结果如图3所示，结果表明，NaHCO3组分碱水层由无色变为暗红色，醚层由浅黄色变为无色。Na2CO3组分水层由无色变为黄色，醚层由黄色变为无色，NaOH组分无颜色变化。此现象说明，通过pH梯度萃取法对枣皮红色素粗提物进行分离，所得萃取物含有蒽醌类化合物，且存在于NaHCO3组分和Na2CO3组分，NaOH组分不含有蒽醌类化合物，主要集中在NaHCO3组分。

2.2.2 盐酸共沸试验。

将萃取后得到的3种组分（NaHCO3组分、Na2CO3组分、NaOH组分）分别与浓盐酸混合，沸水浴15 min，试验结果如图4，观察可得NaHCO3组分出现砖红色沉淀，Na2CO3组分、NaOH组分不明显。由此得出，NaHCO3组分中含有多酚类物质，而Na2CO3组分、NaOH组分不含有此类物质。

2.3 枣皮红色素的高效液相色谱法分析

由上述碱液反应和盐酸共沸试验可以得出，枣皮红色素主要存在于NaHCO3组分和Na2CO3组分，因此，采用高效液相色谱法（HPLC）只对NaHCO3组分和Na2CO3组分进行初步分析，试验结果见图5。由图5可知，NaHCO3组分出现3个峰，保留时间分别为4.585、4.782、5.124 min;Na2CO3组分出现2个峰，保留时间分别为4.666、4.764 min。表明NaHCO3组分和Na2CO3组分含同一种物质，但NaHCO3组分与Na2CO3组分相比，多含一种物质，其保留时间为5.124 min。

通过积分计算可得（表2），在保留时间为4.585、4.782、5.124 min的NaHCO3组分，相对应的峰面积分别为503.30、932.44、191.12;在保留时间为4.666、4.764 min时，Na2CO3组分所含物质的峰面积分别为105.53、344.14，说明在相同保留时间内，NaHCO3组分的峰面积均高于Na2CO3组分的面积。由此表明，有效物质主要存在于NaHCO3组分。同时此结果验证了上述碱液反应、盐酸共沸试验结果，并且验证出pH梯度萃取法分离枣皮红色素具有可行性。

3 讨论与结论

枣皮为红枣加工过程中产生的主要废弃物之一，枣产品的加工生产过程中，枣皮常被当成垃圾处理，造成环境污染，因其价格低廉，具有安全、无毒副作用、色泽明亮、性质稳定等特点，符合人们的消费理念，是一种良好的天然色素。该研究对枣皮红色素提取、分离工艺以及物质展开初步分析。通过单因素试验，对其提取工艺进行优化，结果表明，pH=0.5的盐酸乙醇溶液提取枣皮红色素提取效果最佳，枣皮红色素粗提物得率为22%;采用pH梯度萃取法对枣皮红色素粗提物进行分离，得到3种萃取物组分，分别为NaHCO3萃取物组分、Na2CO3萃取物组分、NaOH萃取物组分;通过颜色反应（碱液反应和盐酸共沸试验）对其物质进行初步分析，试验结果表明，有效物质为蒽醌类和多酚类化合物，其中蒽醌类化合物存在于NaHCO3萃取物组分和Na2CO3萃取物组分，且主要集中在NaHCO3萃取物组分，多酚类化合物存在于NaHCO3萃取物组分;最后采用HPLC对其萃取物组分进行进一步分析，结果表明，NaHCO3萃取物组分和Na2CO3萃取物组分含有相同的2种物质，且在NaHCO3萃取物组分中的含量均高于Na2CO3萃取物组分中的含量，除此以外，NaHCO3萃取物组分含有1种物质，其不存在于Na2CO3萃取物组分。此结果印证了上述颜色反应的结果，同时证明pH梯度萃取法对枣皮红色素粗提物进行分离具有可行性，且有较好的分离效果。

目前国内外对枣皮红色素的研究主要集中在提取工艺及理化性能研究，对其成分与结构分析相关报道相对较少，因此，对其成分与结构分析是一项急需解决的问题。另外，与其他天然色素相比，关于枣皮红色素的研究起步较晚，目前还处于初步阶段。该研究通过pH梯度萃取法对枣皮红色素粗提物进行初步分离纯化，为进一步研究枣皮红色素成分与结构提供理论基础。

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