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1、天然色素的萃取摘要：天然色素因安全无毒、色泽自然、营养价值高、药理功效好等优点而得到广泛应用和快速发展。文章介绍了食用色素中天然色素的几种提取、纯化方法及原理，并对天然色素的研究与开发做了一定的展望。关键词:食用色素；天然色素；萃取；纯化Abstract:NaturaIcolorpigmentextractableThenaturalpigmentsforsafetynontoxic,naturalcolor,nutritionalvalue,andgoodpharmacologicaleffects,andarewidelyusedandfastdevelopment.Thispaperin
2、troducesthenaturalpigmentinfoodcoloringofseveralextractionandpurificationmethodandprinciple,andnaturalpigmentstodosomeresearchandKeywords：developmentprospects.foodcoloring;naturalpigment;extraction;purification0前言食用色素是食品添加剂的重要组成部分，它不仅广泛应用于食品工业用来改善食品的色泽，增进人们对美的享受，而且广泛应用于医药和化妆品方面。食用色素目前主要分为两大类：合成色素和天然
3、色素。人类最初使用的都是天然色素，天然色素主要是从植物、动物和微生物中提取的，如我国自古以来使用的红曲，因此人们更倾向于食用天然色素。19世纪以前，人们都用天然色素着色，但是当合成色素出现之后，天然色素由于着色力低，对光、热、氧、pH稳定性差，成本高等因素，使合成色素几乎取代了天然色素在食品中的应用。合成色素由于其具有色泽鲜艳、着色力强、稳定性高的特点，同时无嗅无味、易溶、易调色、成本低价格廉，故应用非常广泛。但合成色素多为焦油类物质，含有苯环或禁环，所以合成色素本身无任何营养价值，且对人体有害，人们发现某些合成色素食用过量有致癌的危险。近年来合成色素的毒性逐渐被人们所认识，很多食用天然色素具
4、有安全可靠，没有毒副作用，色调自然，接近天然物质的优点天然色素中含有一些人体必须的营养物质如乒一胡萝卜素;又如黄酮类天然色素，还具有一定的药理作用。天然色素的稳定性差，为保持其生理活性，天然色素的提取一般应使用较为温和的工艺条件。随着科学技术日新月异的发展,天然色素的提取工艺也在快速更新,呈现以普通提取方法为辅，以节能高效环保的高新提取技术为主要趋势的发展方向。1传统提取方法有溶剂浸提法、直接粉碎法、酶提取法。11溶剂浸提法普通的溶剂浸提法是依据目标色素与杂质性质的不同（主要是溶解性不同、极性不同），运用相似相溶原理,来选择不同的溶剂（常用的浸提剂有水,酸碱溶液，乙醇、丙酮等有机溶剂），达到将
5、色素分离出来的目的。主要有浸渍法、渗漉法、回流、连续回流等提取方式其主要工艺为:筛选物料一浸泡一过滤一浓缩干燥一成品。唐春红等用95%乙醇按固液比为1：10在40C经2h从红色非洲菊提取红色素。韩国廷等用乙酸乙酯在料液比为4:1（mL/g）在45C经50min提取番茄中的番茄红素。姚钰蓉等3以甲酸为提取剂提取紫甘薯花青素，提取3次花青素得率可达95.6%。张瑞宇等通过实验证明，无论是水或丙酮均有明显的提取效果，但单独用水或丙酮提取后，花瓣仍呈黄色，这一现象提示，单一采用一种溶剂，色素不能完全溶出，因此考虑到对提取方式进行组合。刘会超等采用正交试验研究了紫藤花色苷的提取条件在用料液比1：20,9
6、0%乙醇和1%盐酸在45C条件下浸提3h,提取效率最好。12直接粉碎法该方法不常用到,主要是将物料干燥、粉碎即可得到产物，其工艺流程为：原料一筛选一水洗一干燥一粉碎一色素制品。该工艺可用于制取可可豆色素、番茄红素等，但由此获得的产物比较粗放。1.3酶提取法植物色素主要存在于细胞内，被细胞壁包裹着,而植物细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质。细胞壁通透性差，阻止了色素的溶出，降低了提取率。利用酶主要是纤维素酶和果胶酶将细胞壁水解，使细胞壁膨胀、破裂、疏松，从而有利于色素向胞外扩散、溶剂向胞内扩散渗透，以此增加色素的溶解，提高色素提取率。李梦青等用纤维素酶作用于葡萄穗轴粗粉，使得其中的原花色
7、素的提取率提高了近4倍。为提高色素提取率，也可将酶法与其它技术联合使用，如将纤维素酶-超声波联用提取榛子壳色素,结果表明，二者结合使用能较好地提高色素提取率（吸光度约增加20%）,且能减少酶的用量，节约成本8。2新型提取技术有超临界流体萃取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、树脂吸附法、膜分离法、凝胶层析分离法、分子蒸馏分离法。21超临界流体萃取法超临界流体就是指某种气体、液体或气液混合体，但该流体在一定温度和压力下，会出现气液界面消失的现象,处于一种不同于液态、气态和固态的超临界状态,兼有液体和气体的某些特殊物理化学性质（密度和溶解能力接近液体，黏度和扩散性能接近气体）。常见的超临界流体有
8、二氧化碳、一氧化氮、乙烷、乙烯、丙烷、甲醇、乙醇、苯、甲苯、氨、水等;最常用的是二氧化碳（临界条件接近室温、无毒无味、化学稳定、价廉易得）。如郑鸿雁等i研究了超临界CO2萃取玉米黄色素的工艺条件，在23Mpa、40C、以30%无水乙醇作为萃取剂。萃取时间3h的条件下，提取率比溶剂提取法高2.2%。用超临界CO2流体，在40MPa和60C下,干微藻叶绿素提取率可达0.2238%11。用超临界CO2流体从虾壳中提取虾青素，色素浓度可达8.331%12。2.2超声波辅助提取法超声波提取法的原理是利用超声波产生的强烈的空化效应、界面效应、聚能效应和高加速度等特殊作用，以及由此产生的振荡、击碎、扩散、崩
9、溃等多级效应来破坏细胞，从而加速提取剂向细胞内扩散渗透，同时也加速被提取物质溶解于提取剂中，提高色素提取率和纯度13。23微波辅助提取法微波提取法是将能选择性加热的微波与溶剂萃取技术结合起来而形成的新型分离提取技术,有着巨大的应用空间。它是利用微波场中吸收微波能力的差异，使萃取体系中的某些区域或组分被选择性加热，从而使目标组分从原料中溶出，进入到介电常数较小，微波吸收能力相对较弱的萃取剂中，以达到快速短时萃取的目的14-15。24树脂吸附法吸附树脂是一类多孔性、高交联度的高分子吸附剂,其比表面积（主要是孔内的表面积）较大。根据表面化学的原理，表面具有吸附能力，因此它可从气相或液相中吸附某些物质
10、。膜分离技术是20世纪70年代发展起来的一种不涉及相变、新型节能的技术。它是利用天然或人工合成的高分子膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异，借助化学位差或外界能量的推动，来实现物质分离、纯化和浓缩。其推动力有浓度差、压力差和电位差等，涉及的机理有机械过滤作用、溶解-扩散作用、物质交换作用162.5分子蒸馏分离法分子蒸馏分离技术是20世纪30年代发展起来的一种特殊、高新的液-液分离技术,是一种非平衡蒸馏,又称短程蒸馏。它是在一定的温度（远小于常压沸点）和压力（0.133lMPa）下，待分离组分受热蒸发溢出液面后,因不同物质分子的分子运动平均自由程的不同,而进行分离纯化物质。分子运动自由程是指一
11、个分子在相邻二次分子碰撞之间所运动路程，某一特定分子在某时间段内的分子运动自由程的平均值就称为分子运动平均自由程。待分离体系受热获得足够能量后分子溢出液面,轻分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,在液面上设置一冷凝板（置于轻分子与重分子的运动平均自由程之间）,从而轻分子能到达冷凝板而冷凝移出,重分子不能到达冷凝板而回到气液体系中17-18o钟耕等19采用分子蒸馏技术，以脱蜡的甜橙油为原料，提取出了色价高且不含有机溶剂的类胡萝卜素。Batistella等20用分子蒸馏技术从棕榈油中分离出了类胡萝卜素和Biodiesel,类胡萝卜素产量高达3000mg/kg。运用分子蒸馏技术对溶剂提取法获得的
12、辣椒红色素粗制品进行精制处理的同时,还兼有脱辣、脱臭、脱溶剂等效果，这不仅提高了产品质量，还大大降低了生产成本21。一种植物中的色素往往有多种提取方法。如杨红梅等22介绍集中国内外常用的用酶法提取、超声波溶剂提取法、溶剂微波提取法、薄层色谱、硅胶柱层析法、超临界CO2流体萃取法提取辣椒红色素。霍喜颖等23百合花色素中1,2类胡萝卜素的提取方法有机溶剂提取法、酶反应法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、超临界流体萃取法；花青素的提取方法有溶剂提取法、加压溶剂萃取法、亚临界水提取技术、微生物发酵或酶解法。晁珍珍等集中介绍当前2葡萄皮花色苷的当前提取方法主要有以下几种:溶剂浸提、超声波辅助、超临界流
13、体萃取、微波萃取、酶法提取、亚临界水提取。3展望大量生物学、营养学和医学研究报告指出，天然色素具有营养功能和生理保健功能，而合成色素会对人体健康造成不利影响。随着人们生活水平的不断提高、食品工业的不断发展，安全绿色的天然色素越来越受到人们的喜爱和追求，天然色素的开发利用也得到了快速发展。但天然色素的研究开发还面临着许多问题：天然色素提取率低，成本较高;色素稳定性差,对光、热等外界条件敏感;种类多、研究开发分散，缺少统一的管理及毒理学评价等。天然色素今后的研究发展方向是:利用细胞工程、基因工程、发酵工程、酶工程、微生物工程等生物技术来解决原料供应问题;运用微胶囊技术、色素分子结构修饰技术、生产复
14、配技术来提高天然色素的稳定性、增强天然的着色力;采用超临界流体萃取、凝胶层析、亲和层析、分子蒸馏、反胶团萃取、双水相萃取、液膜分离等咼新技术来以及各种咼新技术的联合，来提咼天然色素的产量、改善产物品质、降低生产成本。以开发新功能性色素、寻求新的原料来源、改善色素稳定性、提高色素提取率为研究目标下，天然色素的开发应用会具有更加广阔的前景。参考文献：1 唐春红、幸宏伟红色非洲菊色素的提取及稳定性研究J食品科技.2003(08)：59-62.2 韩国廷.番茄红素萃取工艺条件研究J.安徽农业科技,2008,36(30):1298-1299.3 姚钰蓉、木泰华、张伟.紫甘薯花青素的提取纯化及其稳定性研究
15、J.食品科技,2009,34(6):195-199.张瑞宇、王文娟.金莲花天然色素的提取方法与稳定性研究J食品研究与开发.2007(03):60-65刘会超，贾文庆，尤扬,周艳霞紫藤花色苷的提取及稳定性研究J.安徽农业科学,2010(15):7915-7917.4 陈铭，李燕.天然植物食用色素的开发利用J.中国野生植物资源,2000,19(4):23-26.5 李梦青，张洁，聂媛，等.酶法提取葡萄穗轴中原花色素、白藜户醇的研究J.天然产物研究与开发,2009,21(20):291-295.赵玉红,王静,金秀明.超声波辅助酶法提取榛子壳色素工艺条件的研究J.中国调味品,2010,35(4):11
16、0-114.6 HawthorneSB,MillerDJ.Directcomparisenofsoxhletandlow-andhigh-temperaturesupercriticalCO2extractionefficienciesoforganicsfromenvironmentalsolidsJ.AnalChem,1994,66(22):4005-4012.7 郑鸿雁，昌友权.超临界CO2萃取玉米黄色素的研究J.食品与机械,2004,20(6):25-27.M-SanchezMD.SupercriticalfluidextractionofcarotenoidsandchlorophyllafromNannochloropsisgaditana
