红枣色素提取工艺及理化性质研究实践

段小果，张卫卫，石 勇，王维静，党连奎

（1.好想你健康食品股份有限公司，河南郑州 450001；2.河南省国德科果蔬研究院有限公司，河南郑州 450001）

红枣作为药食同源食物，在我国有4000多年的栽培史，尤其是在我国北方地区种植面积比较广泛。在黄河中下游地区退耕还林以及发展经济林果的过程中，红枣也是主要树种。目前，我国红枣树栽培面积较广，但近年来受各种因素的影响，尤其是秋季雨水过多，导致红枣腐烂，难以保存；疫情常态化影响下，物流运输速度降低，销售不畅，导致大量红枣资源浪费，经济效益下降。随着人们生活水平的不断提高，在绿色健康理念的影响下，红枣色素作为天然色素资源，色泽比较鲜艳，安全无毒，具有特定的药效，可应用在医药、化妆品、食品等方面，具有广阔的开发利用前景。本文以红枣色素为研究对象，对红枣色素提取工艺以及理化性能进行分析，明确了红枣色素的应用价值。

1 红枣色素提取工艺

1.1 超声提取法

在红枣色素提取过程中，超声提取法的提取率较高，且速度较快，不会对红枣色素的原有效成分产生负面影响。因此，超声波提取法在红枣色素提取过程中的应用比较普遍。超声提取法除了能够加速植物中有效成分快速进入溶剂，还可促进溶剂渗入植物组织细胞，提升红枣色素中有效成分在溶剂中的溶解效果，缩短提取时间，保证提取率[1]。

1.2 微波辅助萃取技术

近年来，在天然产物活性成分萃取过程中，微波辅助萃取技术的应用越来越普遍。作为一种新型高效萃取技术，将其应用在红枣色素提取过程中，可缩短萃取时间，保证提取率，且该技术在应用过程中的能耗水平比较低，溶剂用量也相对较少，操作比较简单，具有突出的应用效益。微波提取法主要应用在山茶花红色素提取过程中，而在红枣色素提取过程中，对该工艺进行应用也能够充分发挥作用。通过对比分析，微波提取法与溶剂浸提法相比，能够大大缩短提取时间，也可在一定程度上提高提取率。微波辅助萃取技术一般需要与其他提取工艺配合应用，可保证提取效果。

1.3 纤维素酶超声波萃取技术

该提取技术是超声波提取方法中的一种，作为一种现代化的萃取技术，可强化植物细胞壁的破坏作用，促进细胞内的成分快速释放、扩散和被有效提取。在红枣色素提取过程中，该技术的应用也比较普遍。纤维素酶主要在植物细胞的细胞壁发生作用，可促使细胞壁快速降解，一直到细胞破裂。在纤维素酶的影响下，超声波的空化以及机械效应可提高细胞壁破碎速度，确保溶剂能够快速有效进入细胞内。超声波的热效应也可进一步扩散细胞内的有效成分，提高提取率[2]。

1.4 溶剂提取法

该方法在应用过程中的主要原理是相似相溶，可选择对目标产物溶解度比较大、而对非目标溶解度比较小的溶剂，能够将有效成分从植物组织内快速溶解，是一种比较常规的提取方法。但这种方法的提取效率比较低，操作时间相对较长，需与当前的超声波提取、微波提取技术等配合应用。

1.5 柱层析法

该方法是对红枣色素进行初步提取后，进一步纯化提取。在早期的柱层析法应用过程中，固定相主要利用氧化铝以及纤维素。目前，更多使用凝胶、聚酰胺、离子交换树脂和硅胶等各种材料作为固定相。凝胶柱层析在应用中的操作条件比较稳定，不需要使用有机溶剂，且可保证目标产物理化性质不变，在红枣色素提取过程中具有突出的应用效果。离子交换柱层析的主要原理是物质所携带的电荷存在差异，对管柱上的交换剂的亲和力不同，可通过改变淋洗液离子强度和pH值洗脱目标产物[3]。

2 红枣色素理化性质分析

2.1 红枣色素的稳定性

在对红枣色素的理化性质进行分析时，需要了解其稳定性。红枣色素敏感性不强，但在实验验证中，红枣色素对光、温度的稳定性良好，对大多数金属离子的稳定性也处于较好状态。

（1）溶解性特点。红枣色素在非极性有机溶剂中的溶解难度比较大，特别是在石油醚、氯仿、乙酸乙酯等极性比较低的溶剂中无法溶解；在无水乙醇、HCl溶液中会出现微溶情况；易溶于水、甲醇以及NaOH等极性溶剂。这说明红枣色素是强极性水溶性色素。

（2）对光的稳定性。在红枣色素稳定性研究过程中，需要了解红枣色素在黑暗和光照情况下的吸光情况，经过实验分析，红枣色素在黑暗和光照条件下的吸光值均为先降低后升高的趋势。但在光照条件下降低速度更快。通过研究可确定红枣色素对自然光的稳定性比较差，受光照时长的影响比较大，随着光照时间延长，红枣色素吸光值逐渐下降，色素的颜色更深，出现白色沉淀。通过光稳定性实验，确定在完成红枣色素提取工作后，为了防止色素沉淀对应用效果产生不利影响，最好避光保存。在研究中，紫外灯照射对红枣色素的稳定性影响不明显，可忽略不计。这意味着在对红枣色素进行提取后，可使用紫外线照射对红枣色素进行杀菌处理。

（3）温度稳定性。红枣色素在45～85 ℃的条件下保持良好的稳定性；而在40～100 ℃的温度环境下进行分析，红枣色素的吸光值随着温度升高不断增加，变化并不明显，颜色逐渐变深，但仍然为枣红色；温度为60～100 ℃时，红枣色素吸光值受温度影响下降。从总体分析，红枣色素的热稳定性相对良好[4]。

（4）酸碱度稳定性。在红枣色素提取完成后，利用碱提法能够对红枣色素的碱性稳定性进行判断。红枣色素在碱性环境下具有一定的稳定性，但在酸性环境中不稳定。随着pH值不断增加，红枣色素的颜色变深。pH值为1～5时，色素不能充分溶解，出现沉淀物；pH值为6～7时，色素溶解度比较低，稳定性也比较差；pH值为8～11时，色素液的颜色为枣红色，溶液无沉淀。由此可见，红枣色素的碱性环境稳定性比较强[5]。

（5）对氧化剂以及还原剂的稳定性。在实验分析时，确定双氧水和亚硫酸钠的浓度后，对红枣色素溶液进行氧化剂和还原剂的稳定性研究。双氧水的浓度为0.5%时，会对色素的稳定性产生影响，颜色变浅；亚硝酸钠浓度为0.1%以上时，红枣色素的吸光值处于稳定状态，变化幅度比较小。这说明红枣色素对氧化剂和还原性剂的稳定性都比较强，硫酸钠对红枣色素产生的影响更小[6]。在对红枣色素稳定性进行研究时，研究人员验证了24 g·L-1抗氧化剂异抗坏血酸钠有一定的增色效果，可将其作为红枣制品的护色剂。

（6）对金属离子的稳定性。大多数金属离子包括Mg2+、Mn2+、Zn2+、Na+等对红枣色素的稳定性都不会产生较大影响。而K+在48 h内对红枣色素的颜色影响相对较小，但在120 h后，溶液从黄色变成浅黄色；Fe3+在浓度未超过35 mg·kg-1时对色素的稳定性较好，一旦超过该范围，对色素有明显的增色作用。Ca2+在低浓度的情况下具有明显的增色效果，而浓度较高时，会导致色素颜色降低。Zn2+、Pb2+浓度为0.1 mmol·L-1时，色素稳定性较强，一旦浓度超过该范围，溶液会出现红褐色沉淀。因此，在红枣色素储存过程中，需要尽可能避免与铁、铜、锌、铝制容器接触。如果色素需要与K+、Ca2+和Pb2+接触，要采取科学合理的防护措施，保证红枣色素品质的稳定性。

2.2 红枣色素的结构分析

当前在红枣色素结构研究过程中，对色素结构的研究内容比较少，但红枣色素本身的结构会对其理化性质产生影响，同时对红枣色素的结构研究是红枣色素生物活性研究的重要基础。因此，在理化性质分析中需要加强结构研究。在研究时，可对比鲁北冬枣、成武冬枣以及大白铃枣等不同品种。

（1）红枣色素的主要成分为槲皮素3、芸香苷等黄酮醇类物质。在显色反应和紫外可见光谱分析过程中，可确定红色色素溶液中包含多酚黄酮以及间苯二酚结构物质。之后利用5% NaHCO3、5%Na2CO3、1% NaOH溶液对红枣色素制品进行萃取分离，分别开展碱液反应、乙酸镁反应和紫外光谱检测、红外光谱检测工作，确定了红枣色素中含有蒽醌类物质。

（2）利用盐酸－镁粉反应和铅盐沉淀反应进行验证实验，红枣色素中含有黄酮类化合物，且对红色色素完成三甲基硅烷化处理后进行分析鉴定，发现色素中含有糖苷类等化学物质。

（3）红枣色素的抗氧化性质在枣皮中含有类黄酮物质，红枣色素为多酚类色素，具有一定的抗氧化和清除自由基的作用。在实验验证时，可利用乙酸乙酯、50%乙醇溶液、0.2 mmol·L-1盐酸溶液以及0.8%NaOH溶液与纯净水对枣皮进行浸提。经过测定后对提取液的抗氧化能力进行分析，发现其抗氧化能力从低到高依次为乙酸乙酯粗提物、0.2 mmol·L-1盐酸溶液粗提取物、蒸馏水粗提取物、50%乙醇粗提取物、0.8% NaOH粗提取物。抗氧化活性与红枣色素含量呈正相关。

（4）在研究红枣色素的醚分级分离生物活性时，通过实验验证这一部分的红枣色素可对亚硝基以及超氧阴离子进行有效清除，且对K562白细胞具有明显的抑制作用。因此，可将红枣色素作为天然抗氧化剂和抗肿瘤药物发挥作用。对甲醇溶液实验过程中，需要对枣肉、枣皮、枣核中的总酚和总黄酮进行提取。同时可利用FRAP法、DPPH法等对溶液的抗氧化能力、DPPH的自由基清除能力等进行验证分析，发现在红枣色素提取液中，总酚以及总黄酮含量明显比其他提取剂更高，说明红枣色素具有较强的抗氧化能力以及DPPH清除能力。

3 结语

综上，红枣色素色泽比较鲜艳，具有较强的着色能力，可将其应用在食品、化妆品以及医药等行业的着色过程中，且红枣色素具有安全无毒、营养价值丰富等特点，具有天然枣香味，在食品调味剂方面具有广阔的应用前景。红枣色素对光、温度的稳定性良好，对大多数金属离子的稳定性也处于较好状态，这为红枣色素的应用奠定了基础，可拓展红枣色素的应用范围。在对红枣色素提取工艺进行研究时，需要根据先进萃取技术的发展情况，将其与红枣色素的提取工艺进行有效结合，提高红枣色素的提取率，降低提取工艺的应用成本。这样才能够为红枣色素的推广和应用提供有利条件。