色素植物资源课件

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 n一、 色素植物资源的概念 n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。 n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。 n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。 n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。 n（二）天然色素按其化学结构及其特性可分为5类 n1、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。 n2、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： n（1）胡萝卜素类 n（2）叶黄素类 n3、苯并吡喃衍生物类（酚类色素） n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。 n（1）花青素类： n（2）花黄素类： n4、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。 n5、其他色素类： n（1）吲哚衍生物 n（2）酚类衍生物 三、天然色素的提取 n1、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。 n2、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。 n3、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 n花瓣 红色液体 红色清液 n 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 n4、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 n5、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 n【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。 n【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。 n【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。 n【利用部位】玫瑰茄色素主要用花萼提取 。 【资源开发与保护】 n1、玫瑰茄可以提取玫瑰茄色素，用作食品行业的食品添加剂 n2、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。 n3、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。 n4、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 n5、科技报道： n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。 n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 n【植物名】黄栀子、山枝子、 大红栀。茜草科栀子属植物。 n【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 。 n【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。 n【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。 n【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 n【资源开发与保护】提取色素；入药；观赏。 三、茜草（Rubia cordifolia L. ） n【植物名】四轮草、拉拉蔓、小活 血、过山藤。为茜草科茜草属植物 。 n【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。 n【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。 n【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。 n【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。 n【资源开发与保护】 n1、作染料 n2、药用 四、紫草 n【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。 n【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。 n【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。 n【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 n【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。 n【资源开发与保护】注意资源的保护 五、姜黄 n【植物名】别名毛姜黄。为 姜科姜黄属植物。 n【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 。 n【分布与生境】主产四川、福建、广东、江西。 n【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 n【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。 n【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。 n【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。 n【利用部位及理化性质】苏木的根、茎。 n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。 n【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。 n【资源开发与保护】作染料；药用。 七、鸡冠花 n【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。 n【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。 n【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。 n【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。 n【采收与加工】秋季花盛开时、果实成熟采收，晒干。 n【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 n【植物名】菊科红花属植物。草 红、刺红花、杜红花、金红花 n【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 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。 n【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。 n【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。 n【综合利用】提取色素；药用，可通经活血。 九、冻绿 n【植物名】冻绿（Rhamnus utilis Decne）鼠李科（Rhamnaceae）鼠李 属植物。别名红冻、黑狗丹。 n【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5 1 0月。 n【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。 n【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。 n【综合利用】 n1、庭园观赏。 n2、提取染料。 n3、种子油可作润滑油用。 n4、果肉入药，能解热，治泻等。 n5、茎皮和叶可提取栲胶。 十、密蒙花 n【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 n【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5 12cm，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。 n【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。 n【利用部位及理化性质】花提取染料。花中含 有密蒙花黄碱素，溶于水、乙醇，不溶于乙酸 、乙酯、乙醚等有机溶剂。 n【采收加工】密蒙花采于23月间采集簇生花 蕾及花序，除净枝叶等杂质晒干。 十一、菘蓝 n【植物名】十字花科 Brassicaceae菘蓝属 植物。 n【形态特征】二年生草本。茎直 立，上部多分枝。叶互生，基生 叶具柄，叶片长圆状椭圆形，全 缘或波状；茎生叶长圆形或长圆 状披针形，先端