枫香叶黑色素提取工艺优化及稳定性

邢路路

（福建农林大学，福建福州 350000）

枫香树，又名黑饭木、枫木、香枫、枫仔树、三角枫和三角尖，落叶乔木，树高在20～40 m。因其生长速度快、树型美观、绿化效果好以及用途广泛，常被作为观赏植物而大量栽培。枫香树叶中因含有大量易提取到的可食用天然黑色素，在我国南方生长有枫香树的地方，早有利用枫香树叶子研磨出汁液加工糯米、米糕等食品的习俗。每年的清明节、三月三等传统节日，广西、海南等地的部分居民会采集新鲜的嫩枫香叶，将鲜嫩的枫香叶捣烂过滤出汁液，用过滤出的新鲜枫香叶汁浸泡糯米，过夜滤出泡好的糯米进行蒸煮，就可以做出乌黑发亮、味道清香诱人的黑糯米饭[1]。

食物安全、健康、营养是人们较为关注的问题。枫香树叶来自于枫香树，经干燥处理后，可作为一种药材。一般在秋季采收枫香树叶进行加工，秋季的树叶入药效果最好，有更多的成分，且香味更浓。枫香树叶的功效与作用如下。①可治疗中暑。枫香树叶入药后，可用来消暑解暑，新鲜的树叶也有类似的效果，取新鲜的枫香树叶研磨后，使用温水冲服，可预防中暑。②处理口鼻出血的症状。枫香树叶有一种成分具有凝血的作用，因此枫香树叶可用来止血。例如，口鼻出血时可用枫香树叶进行处理，能达到快速恢复的效果，使用时，将枫香叶研磨成粉后直接用开水冲服，适用于各年龄段的人群。③缓解痢疾。由于枫香树叶具有消炎杀菌的效果，在冲服后可进入肠胃，杀灭痢疾细菌[2-3]。

从枫香叶中提取出的可食用天然黑色素，不仅可用于一些食物进行黑棕色的调色、染黑，从而起到改善食物的颜色、增加食物色泽、风味的作用，而且因其对人体健康无害且原材料较易获得，枫香叶食用黑色素成为了一种理想的可用于大量生产、加工食品的天然可食用黑色素[4-6]。虽然目前化学人工合成色素在食品生产行业仍占据着重要的地位，而可食用天然色素因成本高、稳定性较差、着色效果不理想等原因在食品工厂生产中占比小，但人工合成色素安全性比天然食用色素差，且合成色素不符合人们食品营养、健康的观念，人们更喜欢购买使用天然食用色素进行加工的食物。枫香叶食用黑色素因着色能力强、稳定性较好、味道好、原料易得便宜和提取工艺简单，具有广阔的开发利用前景[7-8]。

近年来，人们对食品安全问题更为关注，可食用天然色素的需求量日益增大，促进了人们对天然可食用色素产品的研究、开发。提取枫香叶黑色素通常采用有机溶剂浸提法或水浸提法。目前对枫香叶黑色素的研究大多是枫香叶黑色素提取方法和提取条件，研究人员将新鲜的枫香叶洗净、烘干、粉碎后再进行黑色素的提取，考虑的影响因素主要是提取试剂种类、浓度、料液比和提取时间等，使用的提取试剂主要有去离子水、乙醇、乙酸等，有关于枫香叶食用黑色素的研究报道较少。陈祖洪发现，枫香叶黑色素对酸碱度的变化较敏感，光稳定性和热稳定性较强[9-10]。相关人员目前已对枫香叶食用黑色素的提取进行了简单研究，但仍有许多工作有待深入探究。

1 材料与方法

1.1 材料

枫香树叶，3月份采自海南省五指山市。叶片采摘后，将新鲜的枫树叶用清水洗干净，再用纯净水冲洗3遍，置阴凉处沥干水分，并干燥至枫香叶干脆。

1.2 仪器与设备

UV765PC型紫外-可见分光光度计；AL204型精密电子天平；HH-6型数字恒温水浴锅；SHB-Ⅲ型循环多用真空泵；101-3型电子数字恒温 烘箱。

1.3 试验方法

1.3.1 枫香叶黑色素最大吸收波长的确定

称取2 g干燥枫香叶粉末样品，加入200 mL去离子水，用玻璃棒搅拌充分后，将枫香叶溶液放置在水浴锅中加热2 h，用抽滤机过滤加热完成后的枫香叶溶液，去离子水稀释100倍后，进行紫外光的全波长扫描，得到枫香叶黑色素溶液的紫外可见光全波段扫描图，从紫外光扫描图中找到吸收波的最高峰[11-12]。

1.3.2 提取因素对枫香叶黑色素提取率的影响

（1）提取溶液pH值对枫香叶黑色素提取率的影响。称取9份干燥枫香叶粉末各2 g，分别加入 200 mL pH值分别为5、6的柠檬酸溶液、去离子水和pH值分别8、9、10、11、12和13的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌均匀后，对枫香叶进行黑色素的提取，经2 h的水浴加热后将溶液抽滤，将滤液用旋转蒸发仪浓缩后，置于45 ℃恒温烘箱中烘至完全干燥，并将干燥后的枫香叶黑色素粉末全部从玻璃皿上刮下来用于测定黑色素得率[13]。

（2）提取溶液的温度对枫香叶黑色素提取率的影响。称取7份干燥的枫香叶粉末各2 g，分别用 200 mL pH值为11的氢氧化钠溶液，在提取温度分别为50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃和80 ℃，对枫香叶黑色素进行提取，经过水浴加热2 h后由抽滤机抽滤出色素溶液，将滤液用旋转蒸发仪浓缩后，置于45 ℃恒温烘箱中烘至完全干燥，并将干燥后的粉末从玻璃皿上刮下来测定黑色素得率[14]。

（3）提取时间对枫香叶黑色素提取率的影响。称取9份干燥的枫香叶粉末2 g，分别加200 mL pH值为11的氢氧化钠溶液，70℃水浴加热，提取时间分别 为20 min、40 min、60 min、80 min、100 min、120 min、140 min、160 min和180 min，水浴加热对黑色素进行提取。抽滤出溶液后，将滤液用旋转蒸发仪浓缩，置于45 ℃的恒温烘箱中烘干，并将干燥后的粉末从玻璃皿上刮下来测定黑色素得率[15]。

（4）提取溶液的料液比对枫香叶黑色素提取率的影响。称取6份干燥的枫香叶粉末2 g，分别加入 48 mL、98 mL、148 mL、198 mL、248 mL和 298 mL pH为11的氢氧化钠溶液，料液比为1∶25、1∶50、1∶75、1∶100、1∶125和1∶150，70 ℃水浴加热2 h后由抽滤机抽滤出色素溶液，将滤液用旋转蒸发仪浓缩后，置于45 ℃恒温烘箱中烘至完全干燥，将干燥后的粉末从玻璃皿上刮下来测定黑色素得率[16]。

1.3.3 枫香叶黑色素稳定性研究

（1）氢氧化钠对枫香叶黑色素稳定性的影响。取5份装有5 mL枫香叶黑色素稀释溶液，分别向其中4份溶液中滴加1 mL不同浓度的氢氧化钠溶液，另一份加入枫香叶黑色素稀释溶液5 mL。将5支试管在避光处放置，分别在0.5 h、1.0 h、1.5 h和2.0 h时各取出0.5 mL用于检测，在枫香叶黑色素的最大吸收峰228 nm处测定色素稀释溶液的吸光度[17]。

（2）柠檬酸对枫香叶黑色素稳定性的影响。取4支装有 5 mL枫香叶黑色素稀释溶液的试管，其中3支试管中分别加入1 mL浓度分别为0.10 mol·L-1、 0.05 mol·L-1、0.01 mol·L-1的柠檬酸溶液，充分摇晃 均匀，另外1支试管不加柠檬酸溶液，将4支试管在避光处放置，分别在0.5 h、1.0 h、1.5 h和2.0 h时取 0.5 mL溶液，在228 nm处测定吸光度[18]。

（3）日光对枫香叶黑色素稳定性的影响。将9支各装有5 mL稀释100倍的枫香叶黑色素溶液的试管都置于太阳光下接受日光照射，每隔1 h取1支试管在228 nm波长下测定溶液吸光度[19]。

（4）温度对枫香叶黑色素稳定性的影响。取7支试管，在试管中各加入枫香叶黑色素稀释溶液5 mL，用保鲜膜封口，将7支试管置于温度分别为40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃和100 ℃的恒温水浴锅中加热1 h，将试管取出，放到与室温一致，将试管中的枫香叶黑色素溶液用去离子水稀释100倍，在228 nm波长下测定溶液吸 光度[20]。

（5）氧化剂H2O2对枫香叶黑色素稳定性的影响。取6支试管，加入枫香叶黑色素稀释液各5 mL，再 分 别 加 入0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL和 5 mL的0.05% H2O2溶液，常温下暗处静置1 h后，在 228 nm波长下测定其吸光度[21]。

（6）还原剂Na2SO3对枫香叶黑色素稳定性的影响。取6支试管，加入枫香叶黑色素稀释液各 5 mL，再 分 别 加 入0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、 4 mL和5 mL的0.05% Na2SO3溶液，常温下暗处静置1 h后，在228 nm波长下测定其吸光度[22-23]。

2 结果与分析

2.1 枫香叶黑色素最大吸收波长的确定

由图1可知，水提取法得到的枫香叶黑色素紫外光全波段扫描图的最大吸收波峰在228 nm处。

图1 枫香叶黑色素提取液的吸收波长

2.2 提取因素对枫香叶黑色素提取率的影响

2.2.1 提取溶液pH值对枫香叶黑色素提取率的影响由图2可知，在提取溶液pH值为11时，枫香叶黑色素提取的得率最高。因此，枫香叶黑色素提取的最佳pH值为11。

图2 提取溶液pH值对枫香叶黑色素提取率的影响

2.2.2 提取温度对枫香叶黑色素提取率的影响

由图3可知，提取黑色素的温度在50～80 ℃时，枫香叶黑色素的提取得率呈现先上升后下降的趋势，当提取温度达到70 ℃时，枫香叶黑色素的提取得率最大，但当提取温度超过70 ℃后，枫香叶黑色素提取得率不再增加，反而出现逐渐下降的情况。因此，枫香叶黑色素的最佳提取温度为70 ℃。

图3 提取温度对枫香叶黑色素提取率的影响

2.2.3 提取时间对枫香叶黑色素提取率的影响

由图4可知，在枫香叶黑色素的提取时间为20～180 min时，枫香叶黑色素提取得率呈先上升后缓慢下降的趋势，在提取时间为120 min时，枫香叶黑色素提取得率最大，之后提取率开始下降。因此，枫香叶黑色素的最佳提取时间为120 min。

图4 提取时间对枫香叶黑色素提取率的影响

2.2.4 料液比对枫香叶黑色素提取率的影响

由图5可知，料液比为1∶100时枫香叶粉末的黑色素提取得率达到最大，继续增加提取液用量，黑色素的提取得率逐渐下降。因此，枫香叶黑色素提取的最佳料液比为1∶100。

图5 料液比对枫香叶黑色素提取率的影响

2.3 枫香叶黑色素稳定性研究

2.3.1 氢氧化钠对枫香叶黑色素稳定性的影响

由表1可知，滴加不同浓度氢氧化钠溶液的枫香叶黑色素溶液放置2 h后，枫香叶黑色素溶液的吸光度值只有小幅度的变化，而溶液颜色用肉眼观察基本无变化。由此可知，氢氧化钠对枫香叶黑色素的稳定性影响不大，枫香叶黑色素溶液较为稳定。

表1 氢氧化钠对枫香叶黑色素稳定性的影响结果

2.3.2 柠檬酸对枫香叶黑色素稳定性的影响

由表2可知，在枫香叶黑色素溶液中加入不同浓度的柠檬酸溶液后，其吸光值有小幅度的变化，枫香叶黑色素溶液颜色基本无变化。由此可知，柠檬酸溶液对枫香叶黑色素的理化稳定性无太大影响。

表2 柠檬酸对枫香叶黑色素稳定性的影响结果

2.3.3 日光对枫香叶黑色素稳定性的影响

由图6可知，随着阳光照射时间的延长，枫香叶黑色素溶液的颜色基本无变化，溶液的吸光度值仅略有降低，但变化不大。枫香叶黑色素的其他理化性质也未出现明显变化，放置较长时间后，溶液依旧清澈透亮，无沉淀物、结絮物质产生，说明黑色素的耐光性较好。

图6 日光对枫香叶黑色素稳定性的影响

2.3.4 温度对枫香叶黑色素稳定性的影响

由图7可知，随着枫香叶黑色素溶液水浴温度的升高，枫香叶黑色素溶液的颜色深浅基本无变化，吸光度变化也不大。由此可知，枫香叶食用黑色素的热稳定性较强。

图7 温度对枫香叶黑色素稳定性的影响

2.3.5 氧化剂H2O2对枫香叶黑色素稳定性的影响枫香叶

由图8可知，随着氧化剂H2O2加入体积的增加，黑色素吸光度逐渐降低，枫香叶黑色素对H2O2较敏感，H2O2会对枫香叶黑色素稳定性造成破坏。

图8 氧化剂H2O2对枫香叶黑色素稳定性的影响

2.3.6 还原剂Na2SO3对枫香叶黑色素稳定性的影响

由图9可知，随着还原剂Na2SO3加入体积的增加，溶液吸光度明显上升，说明枫香叶黑色素对还原剂Na2SO3较敏感，在还原剂作用下稳定性较差。

图9 还原剂Na2SO3对枫香叶黑色素稳定性的影响

3 结论

枫香叶黑色素提取的最佳工艺条件是提取溶液pH为11、加热温度70 ℃、料液比1∶100、提取时间120 min。枫香叶黑色素具有较好的耐光性和耐热性，且柠檬酸、氢氧化钠对枫香叶黑色素的稳定性无明显影响，氧化剂H2O2和还原剂Na2SO3对枫香叶黑色素的稳定性有明显影响。