第十二章 色素植物资源,生命科学学院 李宏富,主要内容,第一节 概述 一、 色素植物资源的概念及发展 二、 天然色素的类型及特征 三、 天然色素的提取 第二节 主要色素资源植物,第一节 概述,一、 色素植物资源的概念 色素植物资源：是指植物体内含有丰富的天然色素，可以提取用于各种食品、饮料的添加剂以及用作染料的一些植物 色素是植物在新陈代谢过程中的产物，是一些化学结构极其复杂的有机化合物存在于根、茎、叶、花、果实中二、 天然色素的类型及特征,（一）植物色素(phytochromes)按溶解性分为脂溶性色素与水溶性色素两类 脂溶性色素多为四萜类衍生物，这类色素不溶于水，难溶于甲醇，易溶于乙醇、乙醚和氯仿等溶剂常见的脂溶性植物色素有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素、番红花素和辣椒红素等其中胡萝卜素不溶于乙醇有些色素有一定的生物活性，如叶绿素有一定的抑菌作用 水溶性色素主要为花色甙类，又称花青素，普遍存在于花中可溶于水与乙醇，不溶于乙醚与氯仿等有机溶剂，其色泽随pH的不同而改变二）天然色素按其化学结构及其特性可分为5类 1、四吡咯衍生物类色素：该色素是以四个吡咯环构成的卟吩为结构基础的天然色素，普遍存在于植物体幼嫩茎及叶片中，主要为叶绿素。
2、类二戊二烯衍生物（多烯色素）：该类色素是以异戊二烯残基为单元组成的共轭双键长链为基础，因最早发现的是胡萝卜色，所以又称为类胡萝卜素，已知的类胡萝卜素有300多种，按结构及其溶解性可分为两类： （1）胡萝卜素类 （2）叶黄素类,,3、苯并吡喃衍生物类（酚类色素） 此类色素可分为花青素、花黄素两类，它们是多元酚的衍生物但由于单宁具有涩味，不宜用于食品着色 （1）花青素类： （2）花黄素类： 4、醌类衍生物类：又称醌类色素，是一类含醌类化合物的色素有苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌等类型 5、其他色素类： （1）吲哚衍生物 （2）酚类衍生物,三、天然色素的提取,1、粉碎法：原料 筛选 水洗 干燥 粉碎 成品此法可用于可可类植物色素的提取 2、萃取法原料 筛选 水洗 干燥 破碎 萃取 过滤 浓缩 干燥 成品此法宜用冷、热水，乙醇、乙醚等有机溶剂适用范围较广，但要注意不同种类色素要采用与之溶解性相适应的溶剂3、酶反应法 原料 筛选 水洗 干燥 萃取 酶反应 再萃取 浓缩 干燥 成品花瓣 红色液体 红色清液色素精制液 色素浓缩液,,,,,,,,,,,溶剂浸提,过滤,,超滤,,,树脂吸附,解吸,减压浓缩,,4、培养法培养基 接种培养 脱水分离 除去溶剂浓缩 喷雾干燥 成品5、浓缩法原料 清洗晾干 压榨果汁 浓缩 喷雾干燥 成品,,,,,,,,,,,,第二节 主要色素资源植物,一、玫瑰茄,【植物名】洛神花、山茄、洛济葵，洛神葵、苏丹红，是锦葵科木槿属植物。
【形态特征】形似草棉，直立，高达1米余，主干多分枝，花在夏秋间开放，花期长，花冠黄色，萼片和副萼玫瑰红色，茎、叶柄也常为淡玫瑰色，每当开花季节，红、绿、黄相间，十分美丽可爱分布与生境】在中国的广东、广西、福建、福建、台湾、云南均有分布，云南南部有栽培生长于热带和亚热带地区 【利用部位】玫瑰茄色素主要用花萼提取资源开发与保护】1、玫瑰茄可以提取玫瑰茄色素，用作食品行业的食品添加剂2、药用：花萼与种子油，对心血管、动脉硬化、高血压、骨折、儿童发育不良、老年消化不良、胃酸缺乏等症均有疗效3、食用：玫瑰茄是新兴的食品和食品工业原料，它的花萼可制蜜饯、果酱、高级饮料、冷饮、汽水、冰茶、热茶、冰榨、冰糕、罐头、果酒、汽酒、香摈酒及糕点夹馅、玫瑰茄豆腐等多种食品含有丰富的维生素C，还是老年、儿童的营养品4、观赏:玫瑰茄花在夏秋间开放，花期长，花冠黄色，萼片和副萼玫瑰红色，茎、叶柄也常为淡玫瑰色，每当开花季节，红、绿、黄相间，十分美丽可爱,,5、科技报道： 科研人员最近发现，经常饮用玫瑰茄花茶有助于降低人体血液中的总胆固醇值和甘油三脂值，达到防治心血管疾病的功效 据墨西哥《地方报》报道，墨西哥社会保险协会附属医院对40名40至62岁的心血管疾病患者进行了试验，这些病人年龄大，运动量小，吸烟成瘾或有高血压遗传病史，因此，总胆固醇值或甘油三脂值均大大超过正常标准。
在研究人员的指导下，上述患者每天坚持饮用玫瑰茄花茶3个月以后，经检查发现病人的总胆固醇值平均降低了35.4％，甘油三脂值降低了18.9％，而有“清道夫”美称的高密度脂蛋白却增加了10％，增强了清除胆固醇的能力 科研人员还发现，饮用玫瑰茄花茶还可起到减肥作用，95％的病人体重下降了1到3公斤在夏季饮用些玫瑰茄还有清热解暑的功能二、栀子,【植物名】黄栀子、山枝子、大红栀茜草科栀子属植物形态特征】常绿灌木，高达2m叶对生或3叶轮生，叶片革质，长椭圆形或倒卵状披针形，全缘；托叶2片，通常连合成筒状包围小枝花单生于枝端或叶腋，白色，芳香；花萼绿色，圆筒状；花冠高脚碟状，裂片5或较多；子房下位花期5～7月，果期8～11月分布与生境】全国大部分地区有栽培南方各地有野生，生于山坡、路旁，分布于江西、湖南、浙江、福建、四川 【利用部位及理化性质】果实中提取栀子黄色素，应用于冷点、糖果、面乳、水产等制品的着色，也作纤维的染色成分主要为藏红花素易溶于水和酒精，不溶于脂肪，溶液呈亮黄色，色调几乎不受PH值影响 【采收与加工】9～11 月果实成熟呈红黄色时采收，除去果梗及杂质，蒸至上汽或置沸水中略烫，取出，干燥 【资源开发与保护】提取色素；入药；观赏。
三、茜草（Rubia cordifolia L. ）,【植物名】四轮草、拉拉蔓、小活血、过山藤为茜草科茜草属植物 【形态特征】多年生攀援草本茎四棱形，有的沿棱有倒刺叶4片轮生，其中1对较大而具长柄，卵形或卵状披针形；叶缘和背脉有源小倒刺聚伞花序顶生或腋生；花小，萼齿不明显，花冠绿色或白色，5裂，有缘毛果肉质，小形，熟时紫黑色花果期9~10月分布与生境】生于山坡岩石旁或沟边草丛中主产安徽、河北、陕西、河南、山东 【利用部位】茜草根中提取的鲜红色茜草素，用于染动植物性纤维，为一种媒染性天然染料，也是一是一种天然红色食用色素 【采收与加工】5-9月采挖其根，去除泥土晾干加工时，干根用酸液分离杂质，提出茜草素 【资源开发与保护】 1、作染料 2、药用,四、紫草,【植物名】别名 硬紫草、大紫草、鸦衔草，紫草根为紫草科紫草属植物 【形态特征】多年生草本，有平伏状粗毛根粗大，圆锥形，干时紫色茎直立，上部分枝叶互生，披针形，无柄或具柄花萼裂片线性；花冠白色；小坚果卵形，灰白色，光滑花期5～6月，果期7～8月分布与生境】生于荒山田野、路边及干燥多石山坡的灌木丛中主产黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山西。
【利用部位及理化性质】根可作紫根色素的原料，能染棉、丝织品；能作食用色素紫根色素为玫瑰红色，主要成分为萘醌类不溶于水，溶于乙醇等有机溶剂，在酸性条件下呈红色，中性和碱性时呈紫红色到青紫色，用作饮料做色时应注意PH值,,【采收与加工】种植后第二年10月中下旬即可采收采收时连同地上茎一起挖出，去净泥土，切忌水洗，去掉地上茎及芦头，捆成小把，晒干即可一般每公顷产干药1500～2250千克 【资源开发与保护】注意资源的保护,五、姜黄,【植物名】别名毛姜黄为姜科姜黄属植物形态特征】多年生草本叶2列，长椭圆形，花茎由叶鞘内抽出，穗状花序圆柱状；樱部苞片粉红色，下部的绿色，内含数花；花萼绿白色；花冠漏斗形，黄色蒴果膜质，球形花期8～11月分布与生境】主产四川、福建、广东、江西 【利用部位及理化性质】姜黄色素是利用肉质地下根茎提取的黄色色素，对各种动植物纤维进行染色姜黄色素还是一种很好的天然黄色食用色素，可用于对食品的染色成分为二酮类的姜黄素不溶于冷水，溶于乙醇和丙二醇，易溶于冰醋酸和碱液酸性时呈淡黄色，碱性时呈暗红褐色六、苏木,【植物名】别名戈梅芳，苏方，苏方木，棕木，赤木，红柴为苏木科苏木属植物。
【形态特征】落叶乔木树干有刺、幼枝细，有铁锈色短绒毛，叶为二回偶数羽状复叶，小叶10～20对，平滑无毛花黄色，蝶形花冠荚果坚厚，偏斜扁平，先端有尖啄分布与生境】野生于海拔500-1800米的热带、亚热带地区多栽培于园边、地边、村前村后 【利用部位及理化性质】苏木的根、茎 枝干可提取红色染料苏木，用于染制棉、麻、线、毛等纤维及纸料根可提取黄色染料 【采收与加工】四季皆收，但以秋天为好伐取树干或粗枝，锯成60厘米长，削去外皮和边材（白木），取中间紫红或红黄色心材，放通风处阴子即可采收时应注意保护资源，不要连根挖取 【资源开发与保护】作染料；药用七、鸡冠花,【植物名】鸡髻花、老来红、芦花鸡冠、笔鸡冠、大头鸡冠、凤尾鸡冠等苋科，青葙属 植物 【形态特征】 一年生草本茎直立，粗壮，绿色或带红色叶互生，卵形、卵状披针形；花序扁平，鸡冠状，顶生；苞片、小苞片和花被片紫色、红色、淡红色或黄色，干膜质；雄蕊5，花丝下部合生成杯状；子房上位，柱头2浅裂胞果卵形，盖裂种子扁圆形或略呈肾形，黑色，有光泽花期7～10月，果期9～11月分布与生境】原产非洲，美洲热带和印度，世界各地广为栽培喜阳光充足、湿热，不耐霜冻。
不耐瘠薄，喜疏松肥沃和排水良好的土壤 【利用部位及理化性质】花瓣、花籽红色素鲜艳，玫瑰红色，适用于酸性食品的着色 【采收与加工】秋季花盛开时、果实成熟采收，晒干 【资源开发与保护】作染料；药用—杀菌消炎，治疗骨质疏松；观赏八、红花,【植物名】菊科红花属植物草红、刺红花、杜红花、金红花 【形态特征】一年生草本，高50～100cm茎直立，上部多分枝叶互生， 卵形或卵状披针形，长4～12cm，宽1～3cm，先端渐尖，边缘具不规则锯齿，齿端有锐刺；几无柄，微抱茎头状花序顶生；全为管状花，两性，花冠初时黄色，渐变为橘红色瘦果白色，倒卵形，长约5mm，具四棱，无冠毛花期5～7月，果期7～9月分布与生境】我国东北、华北、西北及山东、浙江、贵州、四川、西藏等地广泛栽培 【利用部位及理化性质】从红花的花中提取红花黄色素红花（又名红蓝草）可直接在纤维上染色，故在红色染料中占有极为重要的地位红色曾是隋唐时期的流行色，唐代李白的诗句“红花颜色掩千花，任是猩猩血未加”形象地概况了红花非同凡响的艳丽效果根据现代科学分析，红花中含有黄色和红色两种色素，其中黄色素溶于水和酸性溶液，无染料价值；而红色素易溶解于碱性水溶液，在中性或弱酸性溶液中可产生沉淀，形成鲜红的色淀。
【综合利用】提取色素；药用，可通经活血九、冻绿,【植物名】冻绿（Rhamnus utilis Decne）鼠李科（Rhamnaceae）鼠李属植物别名红冻、黑狗丹 【形态特征】落叶灌木或小乔木，高达4m小枝无毛，枝端刺状，腋芽小叶长圆形、椭圆形或倒卵状椭圆形；花单性异株，黄绿色；雄花数朵至30余朵簇生，雌花2～6朵簇生果近球形，黑色种子背侧基部有短纵沟花期4～6月；果期5～1 0月分布与生境】安徽、浙江、江西、福建、湖南、湖北、广东、广西、陕西、甘肃、云南、四川、贵州 生于海拔1400米以下的灌木丛中稍耐荫，不择土壤适应性强，耐寒，耐荫，耐干旱、瘠薄 【利用部位及理化性质】茎皮含绿色素，可作绿色染料，此种染料称“冻绿”用于染棉及丝织品明清时期，中国所产的冻绿已闻名国外，被称为中国绿综合利用】 1、庭园观赏 2、提取染料 3、种子油可作润滑油用 4、果肉入药，能解热，治泻等 5、茎皮和叶可提取栲胶。