色素植物资源.ppt

,第十章 色素植物资源,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 四、天然色素植物开发中存在的问题 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。,有机染料深蓝色用蓼蓝以及菘蓝、木蓝、马蓝等植物叶子发酵制成也有人工合成的（古籍中曰：凡蓝五种、皆可为靛宋应星.天工开物）。用来染布颜色经久不退。通称蓝靛，有的地区叫靛青。 靛蓝，是一种具有三千多年历史的还原染料。战国时期荀况的千古名句“青，出于蓝而胜于蓝”就源于当时的染蓝技术。这里的“青”是指青色，“蓝”则指制取靛蓝的蓝草。,一种蓝色，近乎青色。原本的“红橙黄绿青蓝紫”已被换成“红橙黄绿蓝靛紫”,蓼蓝,菘蓝,十字花科,蓼科,豆科木蓝,爵床科马蓝,1856年英国人珀金合成出第一种人工色素-苯胺紫之后，合成色素也登台上场，扮演着改善食品色泽的角色。,由含有甲苯胺的不纯苯胺经硫酸和重铬酸钾氧化制得,日落黄，由对氨基苯磺酸重氮化，与2-萘酚-6-磺酸偶合，经精制而得。主要用于食品和药物的着色，也可用于制造铝盐色淀颜料。,过多食用日落黄、柠檬黄能导致皮下肉瘤、肝癌、肠癌和恶性淋巴癌等疾病。,柠檬黄又称酒石黄、酸性淡黄、肼黄。,过去用于人造奶油着色的奶油黄，早已被证实可以导致人和动物患上肝癌。,医学界的研究结果显示，人造色素有可能引起正常孩子行为改变。,菠菜卷的绿色并不是菜汁，而是人造色素。,偶氮染料(偶氮基两端连接芳基的一类有机化合物)是纺织品服装在印染工艺中应用最广泛的一类合成染料，用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。在特殊条件下，它能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的DNA结构引起病变和诱发癌症。,天然色素 着色力低，对光、热、氧气、pH等稳定性差、提取成本高； 大多数无毒无害、对皮肤无过敏性、无致癌性、具有较好的生物降解性和环境兼容性。有些具有营养保健的功能。 合成色素 色泽鲜艳、性质稳定、着色力强、成本低廉； 在人体内都有不同程度的毒性，有些甚至是致癌物质。含有重金属污染及其有害物质。,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,6、超临界流体萃取法 超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术。在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度（Tc）和临界压力（Pc），高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体（SF）。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取、分离单体。,7、组织培养法 用植物组织细胞在人工培养基条件上，进行培养增殖，短期内培养出大量有色素的细胞，然后再用通常上面的常用方法提取。不受自然条件限制，短期内可生产大量的色素细胞。,四、天然色素植物开发中存在的问题,1.国内现在加工的大部分天然色素，因含有蛋白质等杂质影响天然色素的色价、稳定性和着色度。需改变传统加工方式。 2.为提高天然色素附加值，通过资源开发利用，发掘新的利用方向，在加工天然食用色素的同时，从其副产品中开发新产品。 3.增强国内产品竞争能力，还需要进行精加工。 4.加强科技立法，进一步限制合成色素的应用范围。 5.加强市场调研，开发产品要因地制宜。,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，原产于非洲，是热带和亚热带干旱地区的锦葵科木槿属植物。 【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。 【利用部位及理化性质】玫瑰茄色素主要用花萼提取。应用于饮料、果汁。茎皮纤维可造纸。色素成分主要是飞燕草素、矢车菊素。玫瑰茄色素溶于水、乙醇，不溶于有机溶剂。不同pH颜色不同，pH4为鲜红色，pH5-6为橙色。 【采收与加工】11月中旬采收，采收花果，先晒1天，失水脱萼，萼片及时晒干，加工时干花萼用10倍的1.5%盐酸浸泡4小时，过滤浓缩，加乙醇冷冻，去果胶质，回收酒精，即得固体红色色素。,【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。,苏丹当地市场销售的“苏丹红”有4种，分别是干花瓣、袋装茶包、速溶“苏丹红”和速溶混合饮料。“苏丹红”口感酸甜。不喜欢酸味的人，可以在“苏丹红”中放适量食糖。冰镇“苏丹红”非常好喝。,阿拉伯人把“苏丹红”称为“卡尔卡迪”,“苏丹红” 化学染色剂，并非食品添加剂。含有一种叫萘的化合物，该物质具有偶氮结构，由于这种化学结构的性质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。,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57月，果期811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】911 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910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56月，果期78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15002250千克。 【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811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1020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710月，果期911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50100cm。茎直立，上部多分枝。叶互生， 卵形或卵状披针形，长412cm，宽13cm，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57月，果期79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26朵簇生。果近球形，黑色。种子背侧基部有短纵沟。花期46月；果期51 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。,十、密蒙花,【植物名】马钱科 （Loganiaceae）醉鱼草属 植物。蒙花、蒙花珠、老蒙花、羊耳朵、水锦花、黄花醉鱼草 【形态特征】落叶灌木，高13m。小枝微具四棱，密被灰白色绒毛。叶对生，纸质，叶片长圆状披针形、宽披针形或线状披针形，长512cm，宽14.5cm，先端渐尖，基部楔形或宽楔形，全缘或有不明显的疏生小锯齿。聚伞圆锥花序顶生及腋生，长512cm，密被灰白色柔毛，花梗长约6mm，均密被茸毛。花芳香，花萼钟状，先端4裂，裂片卵圆形，长约1mm，被茸毛；花冠淡紫色，略带黄色，先端4裂。蒴果卵形，长56mm，2瓣裂，基部具宿存的花萼和花冠。,【分布与生境】分布在陕西、甘肃、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等省区。 【利用部位及理化性质】花提取染料。花中含有密蒙花黄碱