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1、摘要：随着经济水平的日益增长，人们在追求吃的的同时，还注重吃得健康。食品中的合成色素具有致畸，致癌；致突变的潜在危害，而天然色素安全性较高，色调温和，还具有抗氧化等功效，其前景在食品行业中占有很大优势。本文是对天然色素的提取的综述。并以苋菜红素为例用浸提法得出粗产品。关键词：食品；天然色素；提取；苋菜红素Abstract: with the increasing economic level, people eat in pursuit, while also pays attention to eat healthily. Food in the synthesis of pigments
2、teratogenic, carcinogenic; The potential harm to mutations, and natural pigment safety, higher, tonal mild has antioxidant, such as effectiveness, the prospects in food industry plays a great advantage. This paper is about the natural pigment extraction, refined summarized, and the development of na
3、tural pigments, application, etc. Keywords: food; Natural pigment; Extracted; refined目 录第一章 概论11.1 天然色素的发展11.2 天然食用色素的分类21.2.1 按照来源分21.2.2 按照提取方法分类21.3天然色素的性质和特点3第二章 天然色素的提取方法42.1浸提法42.2 微波萃取法42.3超临界流体萃取42.4超声波提取法5第三章 天然苋菜红素的提取.63.1材料、仪器、试剂.63.2实验原理.73.3实验流程.73.4结果记录.73.5结果分析.8第四章总结9谢辞10参考文献11色素可分为天
4、然色素忽然合成色素两大类。一类是人工化学合成色素，这类色素大部分属于偶氮类型化合物，其中有些在人体内可代谢成对人体有毒有害的物质。而另一类是来源于植物、动物、微生物等的天然色素。天然色素对人体无毒无害，营养价值高，具有一定的活性。因此，研究和发展天然无毒无害色素具有重要的意义1。提取精制的方法不同对出品率有着重要的影响。可以根据天然色素不同的性质选择适合的提取方法。 第一章 概论1.1 天然色素的发展天然色素在我国作为食品着色剂有着悠久的发展史。我国古代的食经和齐名要术等书中，就有关于利用天然植物色素给酒和食品着色的记载。古代埃及、印度等国家也曾用高粱所含色素来漂染物品。公元前4世纪，大不列颠
5、的阿利克撤人就开始利用茜草色素对葡萄酒进行着色。21856年，英国的W.H.Perkins教授发明了世界上第一个有机合成色素“苯胺紫”之后，许多有机合成色素相继合成。由于这类色素色泽鲜艳、性质稳定、无臭无味、成本低廉，所以很快就取代了大部分天然色素。进入20世纪后，随着毒理学和分析化学的不断发展，人类逐渐了解到合成色素进入人体后的转化机理，认识到多数合成色素进入人体会有较为严重的慢性毒性和致畸、致癌、致突变性。在使用合成色素最多的时候，品种达到100多种，但如今美国只剩7种，中国只剩8种，挪威等一些国家已经完全禁止使用任何化学合成色素。与合成色素相比较，天然色素价格较贵，不稳定，颜色不鲜艳。但
6、是天然色素安全，色泽浅淡，给人一种没有添加色素的微妙感觉，符合消费者的心理需求。随着近年科学技术的进步，天然色素稳定性得到提高，产品应用更加方便安全，食品工业对色素的选择更趋向于天然色素。天然色素已经成为色素市场的主流，现今天然食用色素的市场规模为2.5亿美元，若加上合成色素，则市值达到4.4美元之多。基于天然色素食用安全性高及稳定性改善，预测未来食用天然色素增长率为5%10%。我国食品天然色素约2.5万t/年，焦糖色素占80%，其余为植物提取物和微生物发酵产物。在我国已批准使用的食品色素有65种，其中植物提取物48种。31.2 天然食用色素的分类1.2.1 按照来源分a.动物来源色素：胭脂虫
7、红、紫胶红、藻青素、鱼鳞箔、苏木藻色素、虾壳色素龙虾红色素、蟹壳色素、藻蓝色素、念珠藻蓝色色素、紫菜色素。 b.植物来源色素： 1类胡萝卜素类：番茄色素（番茄红素）、天然胡萝卜素、混合类胡萝卜素、玉米黄、胭脂俗橙色素等。 2类黄酮化合物类：牵牛花色素、紫苏色素、紫玉米色素、葡萄皮色素、葡萄汁色素、葡萄皮紫色素、甘草色素、乌拉尔甘草色素、高粱色素等。 3多酚类化合物：茶黄色素、多穗柯棕、儿茶黑色素、金樱子棕。 4醌类化合物：茜草红色素、紫草红、紫草色素、紫蓝红色素、紫草素、虎杖色素、凤仙花红色素、决明子红色素。 5叶绿素类：叶绿酸、叶绿素、叶绿素A、叶绿素铜络盐、叶绿素铜、叶绿素铜钠、叶绿酸铁钠
8、盐、叶绿素锌钠、茶绿树、绿茶粉、竹叶色素、菠菜色素、草莓绿色素。 6生物碱类化合物：甜菜红、商陆色素、落葵红。 7二酮类化合物：姜黄色素、黄油树脂（姜黄浸提精油）、姜黄。 8吲哚类化合物：酸枣色素、酸枣皮色素、枣红色素、大枣红色素、长叶牛膝色素。 9其他植物来源色素：焦糖色素、乌贼色素、植物碳黑、可可碳黑、植物油烟碳黑等。 10胡萝卜素化合物：-胡萝卜素、-胡萝卜素、叶黄素、叶黄素单胭脂树素酯、叶黄素双胭脂树素酯、胭脂树素、斑蝥黄、藏红花酸、辣椒红素、虾青素、（3R，3R，）-虾青素、消旋虾青素、紫杉紫素等。 11微生物发酵色素：红曲色素、红曲黄色素、红曲米、栀子蓝色素、栀子红色素、可可色素、
9、法夫酵母色素。1.2.2 按照提取方法分类动植物经榨汁或溶剂抽提而成的液态或固态色素；有色动植体干燥、磨碎而得到的粉状色素；经微生物发酵，其代谢产物分离成液体或进一步加工成固体粉末的色素；以天然产物为原料，经加工而制得的色素。 （1）葡萄果皮色素。葡萄果皮色素的主要成分是锦葵色素苷，通常由制酒用的葡萄果皮以亚硫酸液提取，pH值可影响色调的变化，越偏酸性颜色越呈鲜明的红色。在酸性环境中稳定，对光、热相对不稳定。饮料中使用时，预先添加以增强颜色，可在一定程度上防止品质降低。 （2）玫瑰茄色素。玫瑰茄是原产非洲的木槿属一年生直立草本植物，广泛分布于世界热带、亚热带地区。玫瑰茄花萼呈紫红色，其色素为花
10、色苷类，其水提取液经脱果胶的浸膏，呈特有的酸味，可同时作天然酸味剂。色素性质与葡萄果皮色素近似，作为饮料着色使用时，如贮放时间较长易发生褐变。（3）红花黄色素。红花黄是从菊科 植物红花的花瓣中提取的水溶性黄色色素，对光、热比较稳定，也不受pH值 的影响，可使用于柠檬等饮料中。因吸湿性强，粉状色素的保存要特别注意。（4）焦糖。糖类或糖的浓溶液加热到100以上会发生焦糖化反应，使糖发生分解，伴之以褐色产生。该反应在 酸、碱的催化作用下可快速进行。由于铵法生产的焦糖中有4-甲基咪唑生成 （该物为致惊厥剂）,因而有的国家已禁用铵法生产焦糖。应尽量选用具有相容特性的焦糖。如果该平衡遭到破坏，则将产生混浊
11、及沉淀。酸性饮料中使用的焦糖等电点常控制PH值在2以下。对含单宁酸的制品，要特别注意！1.3天然色素的性质和特点天然色素具有以下特点4：（1）绝大数天然色素来自动物、植物组织，因此无毒副作用，安全性高。天然色素大多为花青素类、黄酮类、类胡萝卜类化合物。因此，天然食用色素不但无毒无害，而且很多含有人体必需的营养物质或本身就是维生素或具维生素性质的物质，如核黄素、番茄红素等。（2）天然色素色调比较自然，能较好地模仿天然物的颜色，色调自然。（3）由于天然色素的化学结构不同，各种色素性质也不相同。第二章 天然色素的提取方法2.1浸提法这是目前最常用的色素提取方法。其原理是根据苋菜红素在在不同溶剂中的溶
12、解度不同而将其分离。提取过程包括5：原料的干燥，粉碎，用溶剂提取，经分离、浓缩、干燥、精制取得成品。以栀子黄色素为例，栀子黄色素含有亲水基团，易溶于水，可采取水浸泡的办法提取色素。水提法通过粉碎、脱脂、浸提、过滤、浓缩，提取2050%的浆料。该方法具有工艺简单、投资少、生产成本较低等优点点，但该法生产色素纯度低，外观质量差，产品为2050% 浆料，难以精制，使用价值不大。由于栀子黄与京尼平甙都易溶于水和低级醇，所以浸取剂选用醇水混合溶剂。通过在不同温度下，用不同溶剂对栀子黄色素和京尼平甙进行浸取比较发现，常温下用50%(体积分数)的甲醇一水混合溶剂提取效果较好。为了得到纯化的色素有效成分，国内
13、外大都采用了乙醇浸提，或先由水剂浸提后再经乙醇等予以分离纯化。苋菜红素也适用于该法的提取。2.2 微波萃取法微波辅助萃取技术在天然色素提取上的工艺流程为：原料预处理溶剂与原料的混合微波萃取冷却过滤滤液溶剂与萃取组分分离萃取组分。姚中铭等科学家通过单因素实验确定了微波提取法提取栀子黄色素的条件是：提取功率为210w,提取剂500g/L的乙醇水溶液，提取时间80s，提取级数2级，料液比1:12.在此条件下色素的提取率达到98.2%，色价56.94.实验表明微波提取法提取栀子黄色素与传统浸提法相比具有色素产率高、色价高、节省溶剂、节省时间、设备简单等优点，在天然色素的提取工艺中具有广阔的应用前景。微
14、波提取技术与传统加热提取技术相比，具有提取时间短、温度低、耗能低、品质高等优良特性。采用该技术提取天然食用色素的实际结构表明，微波提取技术是一种有良好发展前途的新工艺。微波萃取天然食用色素技术在实验工作中虽然已取得一些重要的成果。但由于它的特性所限，其应用范围受到一定的限制，现在只停留在实验的水平，距工业化应用还有许多工作要做。2.3超临界流体萃取超临界流体(SF)是只热力学状态下处于临界点之上的流体。SF是气体、液界面处于临界状态时，处于气体与液体之间的一种特殊状态的流体，它具有十分独特的物理化学性质。超临界流体的黏度接近于气体，密度接近于液体，扩散系数介于气体与液体之间，兼有气体有液体的优
15、点，既像气体一样容易扩散，又像液体一样有很强的溶解能力，因而SF具有高扩散性和高溶解性7。超临界流体萃取SCFE是一种新型的萃取分离技术。近二十年来，SCFE技术在化工、医药、食品等行业中得到了广泛的应用，近年来，人们开始尝试把 SCFE技术应用与天然色素的提取中。邵伟等初步研究了超临界CO2萃取红曲米中红曲色素，得到了超临界CO2红曲米中红曲色素较佳的操作条件：萃取温度50%、萃取压力20MPa、CO2流量10kg/h、萃取时间4h。李守君超临界CO2萃取从枸杞子萃取天然红色素，实验证实样品粉碎度、原料含水量、萃取时间、温度、压力和流速是影响萃取率的重要因素，并确实最佳工艺条件：样品粉碎度4
16、0目，原料含水量5%左右，萃取时间为100min，萃取温度为35摄氏度，萃取压力35Mpa，超临界流体CO2流速25kg/h。在最佳条件下的萃取率为88%左右。但目前影响其应用的主要问题是超临界萃取设备的投资费用过高。62.4超声波提取法超声波辅助萃取是利用超声波辐射产生的强烈空化效应、机械振动、扰动效应、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌等多种作用，增加物质分子振动的频率、速度、溶剂的穿透力，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行。秦炜等认为超声场强化分离过程存在四个附加效应，分别是湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效应.根据超声的空化理论，超声空化具有声冲流，冲击波可引起体系的涡旋湍动.
17、 在固液体系中造成固体颗粒高速冲撞，其边界层减薄,界面更新,增大传质速率.超声场“界面效应”会对固体介质表面产生十分明显的侵蚀作用，超声波处理后的植物粉体粒径较小,分布较窄.根据超声场的“聚能效应”,超声空化产生的局部高温高压可能使物质间的化学键断裂.可以推测,超声场聚集能量的作用破坏或削弱了固体框架物对溶质的束缚力,可能使一般浸取过程中原有的热力学平衡条件发生改变,从而提高浸出率.超声波可打破植物细胞壁，使溶媒尽快渗透到植物细胞中，溶出其活性成分8，对于提取细胞内物质来说，细胞壁是影响提取速度的壁垒之一.在超声场中由于提取溶剂内含气体及微小的杂质，为超声波空化作用提供了必要条件.超声波空化时
18、产生的极大压力和局部高温可以使细胞壁的通透性提高，甚至造成细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬时完成，从而使细胞中的有效成分得以快速释放，直接与溶剂接触并溶解在其中。李云雁等在用超声波协助提取板栗壳色素的研究中发现，超声波强化提取与常规提取相比，具有时间短、色素提取率高等优点。王振宇等也对超声波提取大花魁色素的工艺进行了研究，得出最佳的工艺参数：在超声波频率为30kHs条件下，用质量分数为2%的稀硫酸作提取剂，处理40分钟，温度为50摄氏度时提取率最高。在番茄红素的提取中，使用功率320瓦，提取时间6分钟，每次超声时间3秒，间歇时间4秒，固液比1：2，提取两次，番茄红素的提取率为96.
19、83%，与超临界CO2萃取相比，成本低、投资少、提取率高。王秋芬等研究了超声波用于强化提取印棟素。实验结果表明：超声波强化提取与搅拌提取相比，不仅缩短了时间，而且提取率有所提高。姜黄素的提取实验表明：超声波提取的提取速度最快，其提取率与索氏法的提取略有提高。下面就以天然苋菜红素为例，通过浸提法获得其粗产品。第三章天然苋菜红素的提取3.1材料、药品及仪器的准备材料准备：市售红苋菜（于张甸菜场购得）药品：酒精|仪器：烧杯、SHZ-D（）-循环水式真空泵、玻璃棒、电炉、天平、布氏漏斗、抽滤瓶、蒸馏装置、水浴锅实验地点：宏夏染料有限公司3.2实验原理苋菜中的苋菜红素易溶于水微溶于乙醇。再通过抽滤、蒸馏
20、即可得到天然苋菜红素。3.3操作流程清洗、除杂（苋菜根部）晾干称重组织捣碎过滤滤渣加适量水加热过滤合并滤液加热抽滤3.4具体操作步骤1. 于张甸菜市场购买市售苋菜2.5公斤，去根，清洗，自然晾干，每500克为一份。2. 放入组织捣碎机中加适量水，捣碎。3. 用纱布将捣碎液过滤于烧杯中。4. 取其中两份向滤渣中加入适量的酒精，于水浴上加热，再过滤，合并滤液，加热，温度控制在80度。另两份温度控制在90度左右。5. 抽滤：检查布氏漏斗与抽滤瓶之间连接是否紧密，抽气泵连接口是否漏气，修剪滤纸，使其略小于布式漏斗，但要把所有的孔都覆盖住，并滴加蒸馏水使滤纸与漏斗连接紧密，打开抽气泵开关，开始抽滤 。6
21、. 收集苋菜红色素7. 记录数据3.5数据记录第一组（温度在80度左右）项目第一次第二次苋菜质量500.00g500.00g苋菜红素质量6.97g7.65g出品率1.39%1.53%平均值1.46%平均相对偏差5.14%第二组（温度在90度左右）项目第一次第二次苋菜质量500.00g500.00g苋菜红素质量6.32g6.67g出品率1.26%1.33%平均值1.30%平均相对偏差2.69%3.6结果分析在80摄氏度下，苋菜红素的提取率在1.46%左右。90摄氏度时，提取率在1.30%左右。温度会影响苋菜红素的提取率。故要选择合适的条件才能提高苋菜红素的提取率。第四章总结天然色素的提取方法多种
22、多样，我们应当根据色素的不同性质选择最恰当的方法，得到较优质的产品。天然色素原料资源广泛，色调五光十色，如何选择那些资源丰富的、成本低廉的、色素稳定、色调亮丽、无毒无害、市场需求的品种，是如今面临的迫切任务。利用新的资源提取新的色素品种，开发高效经济的天然色素的提取分离技术，提高天然色素对光、热、pH、金属离子的稳定性等方面均需要大量的研究工作。天然色素不仅着色能力强，而且它还具有增强人体生理机能的特性。例如，类胡萝卜素，具有抗癌、抗衰老作用；黄酮类色素具有较强的清除自由基的能力；花青素类色素生理活性较高；叶绿素类色素具有补血、促进造血、活化细胞、抗菌消炎等功效。随着社会科技的进步，天然色素在
23、食品药品化妆品及保健品行业使用逐渐普遍，越来越多的天然色素将会取代一些合成色素。总之，天然色素具有非常大的发展前景，无论从安全还是健康以及特性方面考虑，天然色素的研究具有非常重大的意义。谢辞我谨向我的指导老师沈旭老师表示衷心的感谢，感谢她在写作过程中给予我的关心和帮助。她悉心和出色的指导使我感触颇深。论文的写作过程中，参考了许多已发表的文章和著作，感谢这些给我以灵感的专家学者们。 感谢一起在校的舍友。感谢各位老师对我论文的审阅。参考文献张华，李景琳.对食用天然色素的思考J.辽宁农业科学.1996（6）：27-29.王华.甜菜红素的提取工艺及其理化性质的研究D.南京工业大学硕士学位论文刘连芳.中
24、国食品添加剂的新品种、新进展J.食品工业科技，1999（3）温广宇，朱文学.天然色素的提取与开发探索J.河南科技大学学报（农学版）.2003.（6）：68-74.陆九芳，李总成，包铁竹.分离过程化学.北京：清华大学出版社.1993：118-1296李巧玲.微波萃取技术在天然色素提取上的应用.中国食品添加剂，2003.(4)：105-1077郑健仙.食品工程分离技术M.北京:轻工业出版社，1999：50-688 秦炜,原永辉,戴猷元.超声场对化工分离过程的强化.化工进展,1995(1):1-5.9郑健仙.食品工程分离技术M.北京轻工业出版社，1999：50-6810 郑健仙.食品工程分离技术M.北京轻工业出版社，1999：70-72
