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1、5000 吨紫薯色素提取工艺项目建议书作品名称: 紫薯提取紫色素联产紫薯食品、饮料公司名称： 指导老师： 所在班级： 二 O 一 一 年 十 二月1 项目概要1.1 项目名称 紫薯提取紫色素联产紫薯食品、紫薯饮料创新工艺1.2 项目技术支撑单位湖北工业大学膜技术研究所1.3 项目建设目标益康生物科技有限公司依托湖北工业大学膜技术研究所采用天然植物提取技术与膜分离技术相结合，以紫薯为原料生产紫薯色素并联产紫薯食品及紫薯饮料。该工艺符合清洁生产的要求，年处理鲜紫薯 5000 t（按年工作日 150 天计算，每天处理紫薯 33.33t） ，年产色价 20 的紫薯色素 40t，联产紫薯食品（紫薯片，紫
2、薯粉等 ）1200 t、紫薯饮料 2700 t。销售价格为：紫薯色素 50 万元/t；紫薯食品均价 7 万元/t；紫薯饮料 0.2 万元/t ，合计销售总收入 10940 万元。本公司拟建设一个年处理 5000t 鲜紫薯，制取紫薯色素及紫薯食品、紫薯饮料的生产基地，考虑到新鲜紫薯需要冷藏贮存，为避免高温冷藏库建设投资过大，本项目设计高温冷藏库容为 3000t，全年有效工作日为 150 天，每天处理紫薯 33.33t。年产色价 20 的紫薯色素 40t，联产紫薯食品（紫薯片，紫薯粉等）1200 t 、紫薯饮料 2700 t。1.4 项目投资规模总投资 6500 万元人民币（不含土地征用费、技术转
3、让费） ，其中固定资产投资 3500 万元，自有流动资金 3000 万元。1.5 项目建设意义紫薯色素作为一种天然食用色素，安全、无毒、无异味、色彩鲜艳、资源丰富，与其它同类色素相比性质较稳定而且具有一定的营养和药理作用，在食品、饮料、化妆品、医药方面有着较大的应用潜力。紫薯提取了色素后其余的有效活性物质残渣还可以生产紫薯食品及饮料，具有较高的综合利用价值。实施本项目建设，开展紫薯精深加工，极大的拓宽了紫薯的应用范围，提升了紫薯的经济价值，可以有效的带动紫薯种植者的积极性，促进农村的发展。2 产品介绍2.1 产业背景随着经济发展，人们对食品色、香、味的高要求以及绿色消费的盛行和推崇，从植物中提
4、取天然色素作为着色剂已成为一大研究热点。其主要原因是天然色素直接来源于动植物和微生物，不仅仅是食品、药品、化妆品等的着色剂，而且自身还含有多种营养成分，有的对某些疾病还有疗效作用，对人体有保健功能。天然色素作为食品添加剂已有悠久的历史。然而，长久以来，由于合成色素提取成本低，且性质稳定，着色力强，使得天然色素的发展相对较慢。今年来，随着医药学和生物学研究工作的深入开展，合成色素由于其大多数种类对人体有毒害作用从而逐渐被天然色素所取代。天热色素按色调不同，可分为红紫色系列、黄橙色系列和蓝绿色系列。其中红紫色系列因应用广泛、种类繁多而备受关注。主要包括：红曲色素、焦糖色素、辣椒红素、花青素等。在上
5、述几类色素中，花青素是一类人们最为熟悉的水溶性色素，因其安全性高，大多数国家（如中国、日本、美国、欧共体国家等）都允许其用于食品着色。目前国内外已经开发出许多以植物资源为原料的花青素类色素，如葡萄皮红色素、萝卜红色素等。由于受到原料数量、稳定性或杂质等因素的影响，受这些色素的应用受到一定程度的限制。而我们项目采用传统工艺与膜分离技术相结合的方法，进行了长期的试验研究，已完成紫薯中紫薯色素的提取及紫薯食品、紫薯饮料的小试及中试工作，总结出一套科学、可行的创新工艺方案。为此项目提供了可靠地技术支持。紫薯因其富含天然的花青素，具有色彩鲜艳，生理活性突出等特点，而且还可以大面积种植，这使其成为一种重要
6、的天然色素源和营养保健食品源。2.2 项目原料 紫薯 ，也称紫甘薯、紫番薯、紫心甘薯和黑甘薯，是甘薯的一个特殊品种，是指薯肉颜色为紫色的甘薯，为旋花科一年生草本植物。1997 年我国甘薯研究人员从日本农林水产省九州农业试验场将紫薯成功引进到了国内，时名“川山紫薯” ，引进后，我国农业科研人员对川山紫薯进行了反复的品种改良和选育培育出了许多产量和紫薯花青素高的紫薯新品种。湖北、江西、四川、重庆、广西、云南、山东、安徽、浙江和广东等地是我国紫薯种植的主产区。紫薯，是从日本引进的一种可食用的高营养防癌抗癌保健红薯，是红薯家族中的新秀。经检测，其所含的营养成分比普通红薯更高，川山紫红薯的块根肉质为紫色
7、，鲜艳美观，口感细腻，味道奇特，余香沁心。因其富含抗癌元素硒，具有软化血管、增强免疫力，保护肾脏，同时具有清除人体化学有害物质和抗紫外线辐射的功能。川山紫红薯另一个保健作用是由胶原和粘液多糖类组成的粘液蛋白质，它能抑制胆固醇在体内沉积，防止动脉粥样硬化，减少高血压发生，并防止肝、肾结缔组织萎缩。川山紫红薯中有一种叫脱氢表雄酮的物质，对防治癌症有一定的效果。它富含的赖氨酸比大米、白面要高的多，还含有十分丰富的胡萝卜素，可促使上皮细胞异常分化，消除有致癌作用的氧自由基，阻止致癌物与细胞中的蛋白质结合，促进人体免疫力增强。 其富含的花青素和绿原酸，可抑制癌变基因，预防高血压，高血脂，糖尿病，心血管病
8、及肠胃疾病，能增强人体免疫力。它除了具有普通红薯的营养成分外，还富含硒元素和花青素。花青素对 100 多种疾病有预防和治疗作用，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素。花青素是目前科学界发现的防治疾病、维护人类健康最直接、最有效、最安全的自由基清除剂，其清除自由基的能力是维生素 C 的 20 倍、维生素 E 的 50 倍。紫红薯将成为花青素的主要原料之一。紫薯在国际、国内市场上十分走俏，发展前景非常广阔。 2.3 产品用途及特性（1）紫薯色素是从紫薯的块根和茎叶中浸提出来的一种天然色素，色泽鲜亮自然，无毒，无特殊气味，具有多种营养、药理和保健功能，是一种理想
9、的天然食用色素资源。紫薯色素作为一种天然食用色素，与其它同类色素相比性质较稳定，而且具有一定的营养和药理用，在食品、饮料、化妆品、医药方面有着较大的应用潜力。紫薯含紫色素 0.8-2%。紫薯色素具有色泽艳亮、无毒、无异味，比起化学色素具有很高的稳定性，紫薯色素还具有多种营养、药理和保健功能。国内年需紫薯色素 15000 吨以上。添加入食品后，既可作着色剂，又可作保鲜剂、抗氧化剂。紫薯色素的生物学特性： 1） 抗氧化活性以及清除自由基功能2）抗突变活性3）减轻肝功能障碍4）抗高血糖5）调节血压6）抗肿瘤（2）紫甘薯红色素主要具有以下生理功能：抗突变性：用精制的紫甘薯花色素苷对沙门氏菌的突变性进行
10、了研究，发现提纯后的紫甘薯花色素苷有较强的抗突变能力。抗氧化作用：脂类的过氧化作用和活性氧的自由基反应可导致人体细胞氧化损害、老化、致癌和动脉硬化等许多疾病，这均与体内氧化反应有关。通过食用具有抗氧化能力的食物，可防止多种疾病的发生。紫甘薯红色素的结构中有多个酚羟基，是酚羟基供体，同时也是一种自由基清除剂。它不仅能和蛋白质结合防止过氧化，而且还能提供质子，有效清除脂类自由基，切断脂类氧化的链式反应，起到防止脂质过氧化的作用。缓解肝功能障碍：紫甘薯汁对大鼠和人肝功能障碍有缓解作用。通过对大鼠和人的体内试验发现，紫甘薯汁能明显缓解由四氯化碳所引发大鼠的各种肝功能障碍。抗肿瘤功能：癌症是威胁人类生命
11、和健康的主要疾病，人体细胞的癌变过程是一个极其复杂而且漫长的过程，受多种内外环境和理化因子的影响，其中关键是体内各种酶的变化。癌症之所以可怕，是因为其具有浸润周围组织和转移到身体的其他部位的能力，因此人类对癌症的预防在一定程度上取决于抑制肿瘤的入侵和肿瘤细胞数目的转移。一般认为，抑制胶原降解的试剂可能起到抑制肿瘤细胞的入侵和转移作用。因花色苷类物质可促进胶原的合成，增加胶原的抵抗性，抑制胶原酶的活性，而紫甘薯红色素属于花色苷物质，所以推测紫甘薯红色素能起到抑制肿瘤细胞的入侵及转移效果，具有抗肿瘤的功能。紫甘薯红色素耐热性好，能够经受食品工业上的巴氏法消毒，可以溶于醇和水溶液，因此主要用作食品的
12、红色至紫红色着色剂而添加到冰淇淋、奶制品饮料、奶酪、水产品、果汁饮料、果冻、谷物等食品中。因属于天然无毒制品，故用量未作限量性规定。中国花色苷类植物资源非常丰富，其中许多是人们习惯于食用和药用的浆果、小核果或植物的茎、叶、花和块根，不乏有开发利用价值的食用天然色素苷，关键是筛选出颜色鲜艳、稳定性好、着色力强、原料蕴藏丰富和加工工艺简易的产品，该产品具有较大的市场竞争力。近年来，国内对食用天然色素资源的开发利用取得较大进展，在花色苷色素方面也开展了许多研究。甘薯花色苷的主要结构为氰定酰基葡糖苷和甲基花青素酰基葡糖基，其所具有的酰化基团使它较一般花色苷对光、热、空气等感应较少，性质更加稳定。另外，
13、甘薯天然色素由于原料来源容易，价格低廉，提取成本低，可广泛用作食品着色剂的色素源，而其副产品仍可进行综合利用，作为食品、化工、饲料等加工原料，这对提高甘薯的综合利用率，带动甘薯增殖，具有非常重要的意义（3）紫薯食品紫薯经过紫薯色素提取后，将紫薯其他成分全部保留：蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质及膳食纤维等通过均质，运用滚筒干燥得到片状紫薯产品，再经粉碎可得到紫薯粉，其保留了紫薯果肉的色泽、风味及营养物质，具有较好的复水性。复水后的紫薯粉，其色泽、香气、滋味、口感与新鲜紫薯蒸熟捣泥的状态相同。经色素提取后，紫薯粉仍含有天然色素花色苷，色泽艳丽自然，添加至各种食品中，具有很好的着色效果，适
14、合中高档次食品中使用。紫薯片、紫薯粉的运输、储藏都很简单，而且方便进一步加工成其他食品，在非紫薯产季时，仍然可以生产出各种各色的紫薯食品。例如，可作为各种糕点的主料和配料，提供产品鲜艳的紫色及紫薯的风味；更可以加入一定的营养物质制作营养加强型的紫薯片制作成紫薯薯片、饼干等产品，搭配适当的香精，使产品的滋味更加真实、体香饱满、尾香悠长。（4）紫薯饮料紫薯提取液经树脂精制后，柱下液含有一定量的小分子蛋白肽，果胶，维生素等营养物质，其中还含有锌、铁、铜、锰、钙、硒均为天然营养素，并且铁、钙含量高，而硒元素是人体抗衰老补血的必要元素，并含有一定量的花青素，具有良好的保健功能。根据消费者需要，可以通过调
15、配得到不同口味和种类的紫薯饮料，丰富市场需求。3 市场分析3.1 市场现状中国是一个食品添加剂的大国，也是一个非常崇尚天然志向的国家，因此特别是在食品加工阶段所使用的添加剂特别是着色剂方面，都喜欢天然色素。中国天然色素的产量从 2000 年的 2.8 万吨发展到 2007 年的 33 万吨，不到十年的时间里其生产量增加了将进十倍，销售金额也将进 27 亿人民币。但从这数据上看，确实是中国的食用色素发生了翻天覆地的变化，发展前景是非常巨大的。同时也说明了一个问题，就是中国的天然色素的生产量是上来了，但是实际的使用还没有开始。中国的大多数的食品加工企业所使用的色素都是以人工合成的色素为主，这刚好与
16、人们所期待的使用天然色素相违背。而假若食品行业转用天然色素的话，将会受到人们的亲睐。所以天然素在中国的应用前景十分广阔。经济一体化是当今世界经济发展的大趋势，随着我国加入 WTO 后，农产品市场开放，农业生产将面临这国内外市场的双重压力，针对我国特用甘薯开发起步晚，设备工艺较落后的特点，如何开发出先进的工艺和生产运作模式是现在必须解决的问题。目前紫薯色素全国年产量不足 200 万吨，而国内外市场的年需求量在 1000万吨以上。紫薯色素的传统提取主要有溶剂法和发酵法。目前大多采用溶剂法，所用提取剂有醋酸、盐酸、硫酸、甲酸、柠檬酸、乙醇等，由于食品色素要求安全性高，而柠檬酸是食品工业中常用的酸性介质，故使用柠檬酸作为提取剂比较合适。发酵法提取是将一定量的紫甘薯洗净，蒸熟后冷却、粉碎，与一定量的米调制的一次醪
