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1、植物食用色素的研究现状与展望摘 要:介绍了植物食用色素的分类,提取方法,纯化技术,色素的改性,分析了植物食用天然色素的发展现状及发展趋势。关键字：植物 食用 食用色素天然植物色素是天然色素(包括动物色素、植物色素和微生物色素)的主要部分作为食品添加剂和染色剂有着悠久的历史。在一个相当长的历史时期中，植物色素的应用一直局于主导地位。1856年英国人W.H.Perkis从煤焦油合成了第一个有机色素苯胺紫，此后合成色素逐步在工业化的食品、制药及化妆品等行业中的应用比例上升，并且由于其低成本、高稳定性和色彩的亮丽而得到广泛应用。然而在合成色素主导了色素市场一个半世纪后，随着科学技术的进步，特别是医学毒
2、理学和生物学试验的深入研究，发现合成色素多为焦油类物质，化学结构含有苯环或萘环，确认了部分合成色素在人体代谢过程中产生毒性，具有潜在的致癌及其他毒副作用，使合成色素的应用种类迅速下降，应用范围受到严格限制。与此同时，天然色素产业以工业化生产的方式重新崛起，呈现出新的强势发展的势头；天然色素代替合成色素在食品、化妆品和药品作为着色剂已成为必然的发展趋势。随着人们生活水平的日益提高，人们也越来越重视食品安全。作为食品添加剂之一的色素，也成为了食品安全的焦点。近年来，国家加强了对合成色素添加剂的管理，比如禁止使用色素“苏丹红一号”，严格控制柠檬黄、日落黄等色素在食品上的使用。随着科技的发展，越来越多
3、的植物色素被开发、使用，逐步替代传统合成色素。 1 植物色素的分类1.1 按色素的化学结构式分类各种天然色素主要成分虽有不同,但可据化学结构式归为几类: 类胡萝卜素类:如栀子黄色素,辣椒色素,胡萝卜色类等; 花色甙类:如玉米色素,葡萄色素,玫瑰茄色素等; 查尔酮类:如红花黄(红)色素,菊花黄色素等; 黄酮类:如高粱色素,甘草色素,可可色素等; 醌类:如胭脂虫色素,虫胶色素,茜草色素,紫草根色素; 叶琳类:如叶绿素等; 甜菜花青类:如甜菜红色素;1.2 按色素颜色分类1.2.1 食用天然红色素 高粱红:是由高梁壳中提取的食用天然色素。 紫草红:是由紫草的根部提取的萘醌类色素。 越桔红:越桔红是由
4、红豆越桔和笃斯越桔的果实中提取的,越桔红色素主要含在 越桔果皮中,所以可用越桔榨汁余下的果皮渣中提取,综合利用越桔果实。 其他红色素:根据我国情况,针对市场需求,对红辣椒,红桔皮,黑米,苋菜等红色素也可以适当开发。1.2.2 食用天然黄色素 玉米黄:玉米黄色素是由生产玉米淀粉废弃的玉米黄浆中提取的,原料充足,成本较低,提取工艺成熟,色素稳定性好,用途广泛。 沙棘黄:沙棘黄色素主要成分是类胡萝卜素,主要存在于沙棘果皮中。 栀子黄色素:是从黄栀子中提取出来的,是国际国内都允许使用的天然色素。 多穗柯色素:是用多穗柯树叶提取而制得的一种黄棕色酚类色素。1.2.3 食用天然绿色素 根据资源情况和色素的
5、特性,在我国食用天然绿色素是以由蚕砂(蚕粪)中提取的叶绿素铜钠盐为主,为蓝黑色带金属光泽粉末状或绿色的膏状。1.2.4 食用天然黑色素 植物源黑色素的主要成分多属邻苯二酚型色素,如香蕉皮黑色素,葵花籽皮黑色素及黑芝麻黑色素等。1.3 按色素的溶解性分类1.3.1 水溶性色素 水溶性天然色素一般是用水,酸碱水溶液或乙醇溶剂等萃取后经过滤,浓缩后制取的。水溶性天然色素一般用于水基类的食品中,如冰淇淋,奶制品饮料,果汁饮料,奶酪,谷物食品以及色拉装饰等。1.3.2 油溶性色素 油溶性天然色素常用植物油直接浸出或溶剂萃取的方法制备。此类色素可用于黄油,冰淇淋,起酥油,色拉油,糖果涂层,糖霜,各种饼,派
6、类食品以及微波加工食品等。1.3.3 乳浊型色素 乳浊型天然色素是通过添加乳浊剂用特殊的加工方法生产的。常用的乳浊剂有丙烯二醇,多山梨醇酯以及单酸甘油酯等。可直接将其加人水基或油基食品中,如黄油,冰淇淋,酸乳酪,果汁饮料,烘焙食品,快餐食品以及糖果食品等。1.3.4 固体粉末型色素 粉末天然色素是萃取后的色素经浓缩,干燥后制备的。主要用于固体含量高,不依赖于水的食品系统或需要高浓度色素的食品中,如干混食品,某些干燥食品,谷物食品,速溶食品以及烘焙食品等。2 植物色素的提取技术天然食用色素一般稳定性较差，对光、热、酶菌等较敏感。为保持其天然性与稳定性，天然食用色素的制备方法一般都采用物理法。根据
7、色素的原料、用途及剂型不同，天然植物色素的提取方法可分为溶剂提取法、熬煮法、酶反应法、超临界萃取法、压榨法、粉碎等方法 。21 溶剂提取法溶剂提取法是最常用的方法。常用的溶剂提取方法有浸渍、渗漉、微波萃取法、回流及连续回流、索氏提取、液泛提取等。选用的溶剂要对色素成分溶解度大，对杂质溶解度小。脂溶性色素用亲脂性有机溶剂提取；水溶性色素用水、酸碱水溶液或亲水性有机溶剂乙醇、甲醇、丙酮等提取。如a一胡萝卜素用脂溶性溶剂己烷、二氯甲烷、石油醚等提取，而花色甙类色素多用水或乙醇提取。水是提取水溶性色素最常用的溶剂，为了提高色素的提取率，常用酸水或碱水。如碱水提取液可用来提取黄酮、蒽醌、酚类等色素成分，
8、酸水或酸性乙醇常用于提取花色素类。该法的优点是投资少，设备简单，但存在能耗大等缺点。22 熬煮将本来无色的物质或非需要色的物质，经熬煮转化成需要色的物质，如焦糖色素、甘薯酱色素。23 酶反应法通过酶反应产生所需要的颜色，如栀子果实用水提取出的黄色素，食品加工中经酶处理产生桅子蓝色素、红色素。24 超临界萃取法目前所用萃取剂主要为二氧化碳。由于其极性限制，目前该技术主要用于提取胡罗卜素类色素如辣椒红、叶黄素等，对极性较大的花色甙类色素有待开发新的超临界萃取剂和修饰剂。25 压榨法利用挤压方法，将粉碎后的新鲜植物的叶、果、皮中色素成分随植物浆液挤压出来。此法适宜于水溶性色素提取，但压榨成分过于复杂
9、，需用其它方法精制。26 粉碎法样品干燥后，粉碎制成色素制品，如可可豆色素。上述各法中，微波萃取法、酶反应法、超临界萃取法是今后的发展方向。3 植物食用色素的改性 某些植物食用色素的性质限制了其使用范围,如胡萝卜素类色素多数是脂溶性的,这使它在很多食品中难以应用。又如目前天然色素中,绿色素与蓝色素的品种少,需求量大,为此人们对一些天然色素进行了改性研究,主要是溶解度改性和色调改性。溶解度改性是对脂溶性色素的改性,主要是通过薄膜和微囊技术改变色素的溶解和分散特性,并可提高天然色素的稳定性,目前较成功的是开发水溶性胡萝卜素。对水溶性色素的溶解度改性也有研究,如日本对一些黄酮类色素进行了改性研究。色
10、调改性是通过化学方法与生物方法改进天然色素的色调,如用辅色素增强花色甙类色素的色调,用酶法将栀子黄色素改性生产出栀子蓝,栀子绿色素等。对天然色素的改性研究还有待今后的进一步发展。4 植物色素发展的现状与展望目前国外的食品着色剂大多以天然色素为主，合成色素为辅。我国的天然食用色素研究起步较晚，目前尚处于天然色素与合成色素并存的现状，但我国已把开发天然食用色素作为发展食品添加剂的一个重要方向。仅国家“七五”重点科技攻关项目就开发了4种天然食用色素新产品，而列入我国食品添加剂使用卫生标准的天然食用色素已达30种以上。在过去10年中，我国已发表的有关天然色素的论文达100余篇，但涉及天然色素结构的论文
11、却很少，在天然色素结构的基础上进行修饰改造的就更少，其原因主要是分离技术和设备的落后，阻止了天然色素的应用和发展速度，有待于今后加强这方面的研究。42 对植物食用色素发展的展望 天然色素的发展经历了肯定、否定、再肯定的曲折过程。随着人类生活水平的提高和医学的发展，人们要求食品添加剂天然化的愿望会愈来愈强烈，有益于人类健康的天然色素必将逐步取代合成色素，在食品中得到更为广泛的应用，天然色素的发展前景是非常光明的。421 多功能天然食用色素是发展方向 天然食用色素有不少品种兼有营养和药理作用。随着食品添加剂向多功能化发展，多功能天然食用色素的研究日趋活跃。在多功能食用色素中，营养型天然食用色素倍受
12、关注，最为成功的是胡箩卜素类色素。Siong Tee(1992)发现一胡萝卜素具有一定的抗癌作用。Peterka(1993)报道，过多维生素A的摄入会导致胚胎畸形，而一胡萝卜素的摄入则可避免胚胎毒的产生。Basu(2000)发现，胡萝卜素能降低脂类的过氧化作用，提高谷胱甘肽在可移植的鼠类淋巴组织瘤中的水平，从而延长患癌症大鼠的寿命 。因此，美国已把一胡箩卜素类应用到幼儿食品中。番茄红素被誉为番茄中的黄金，具有多种生理功能：猝灭单线态氧作用，抗氧化能力强，具有较强的减轻组织氧化损伤作用；防癌、抗癌和抗诱变作用；激活免疫细胞作用，提高人体免疫力；防止心脑血管疾病。人体内番茄红素的含量与人的寿命有关
13、。而最新研究表明番茄红素可以治疗男性不孕症。又如叶绿素铜钠有止血消炎的作用，我国已把它应用到牙膏中，深受消费者欢迎。随着功能性食品添加剂市场的扩大，天然色素将以保健品出现，而不再局限于着色剂。这个令人激动的设想，在不久的将来一定会实现。可以预言，多功能天然食用色素是今后食用色素的发展方向。422 加强稳定化技术的研究与合成色素相比，天然色素最大的缺点是稳定性差，稳定化技术的研究是实现其工业化及提高产品质量的关键问题。由于我国天然色素的生产厂家大多数技术落后，设备简陋，产品的稳定性差已经严重影响我国的天然色素在国际市场上的竞争力。我国对天然色素稳定性的研究水平尚不高，加强这方面的研究已刻不容缓。
14、423 生物技术在天然食用色素生产中的作用 天然色素的原料供应易受季节、气候等影响，而用生物技术生产天然色素则克服了这一缺点。现在许多用传统溶剂萃取法生产的天然色素都改用生物技术生产，如辣椒红、胡箩卜素等，将来生物技术必定在天然食用色素的生产中占据主要地位，发挥其越来越重要的作用。参考文献：【1】李鸿英食用天然色素南京大学出版社，1992年【2】尤新食品添加剂和功能性食品配料第五届中国国际食品 添加剂学术交流会论文集，2001年【3】 苗虹;于波;霍君生;卢承前;食品添加剂NaFeEDTA测定方法研究A;中国营养学会第六届微量元素营养学术会议论文摘要汇编C;1999年【4】梁丽清;食用香精前途
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