天然食用色素的生产工艺.ppt

第九章 天然食用色素的生产工艺,9.1 概述 9.2 天然色素分类 9.3 色素的存在形式 9.4 胡萝卜素的提取 9.5 葡萄红色素的提取 9.6 姜黄色素的提取 9.7 辣椒红色素的提取,9.1 概述,1、色素的分类 1）按来源可分为：人工合成色素、天然色素 2）按结构，人工合成色素可分为：偶氮类、氧蒽类和二苯甲烷类；天然食用色素可分为：吡咯类（叶绿素类）、多烯类（类胡萝卜素）、酮类（红曲素、姜黄素）、醌类（紫胶、胭脂红、紫草醌）和多酚类（花青素、花红素、儿茶素） 3）按溶解性可分为：水溶性和脂溶性,天然色素的分类,1）异戊二烯衍生物类胡萝卜素 复烯烃类（胡萝卜素、番茄红素等）、复烯醇类（叶黄素、玉米黄素）、复烯酮类（辣椒黄素、辣椒红素）、复烯烃的环氧化物、非四萜类的复烯色素类（藏红花素、栀子色素） 从浅黄到深红色的脂溶性色素，几乎不溶于水、乙醇，大多溶于石油醚或己烷，随分子中含氧官能团的增多，亲脂性也随之减弱 对热较稳定，但含有较多双键，易被氧化,天然色素的分类,2）多酚衍生物花青色素与花黄色素 植物水溶性色素，分为花青色素、花黄色素和鞣质（呈味、呈色物质）三大部分，由苯环和-吡喃环聚合而成，易受氧化剂、温度等影响而变色,天然色素的分类,3）四吡咯衍生物叶绿素和血红素： 四个吡咯环的-碳原子通过次甲基（CH=）相连成的复杂共轭体系，也称卟啉类色素，广泛存在于绿色植物的叶部和动物的血液中 4）酮类衍生物红曲色素 有应用价值的是醇溶性的红曲色素、红斑素和红曲红素对pH稳定，耐热、耐光性强，几乎不受金属离子、氧化剂和还原剂的影响 5）醌类衍生物,食用合成色素特点及使用现状,合成色素色泽鲜艳，着色力强，品种多、使用方便，但有些品种具有致毒、癌、畸作用（代谢过程中产生有害物质或加工合成过程中有害物质的污染），对人体均可造成不同程度的危害。 50年代全世界至少有100多种合成食用色素，现已证明有20多种曾经用过的合成食用色素具有致癌性，目前国际上允许的合成食用色素仅20余种 各国允许使用的食用合成色素各不相同，英国16种合成色素，而美国仅允许食用9种，我国八种，仅限于饮料、糖果、配制酒、糕点、青梅等，禁止用于肉、鱼、水果及婴儿代乳品。,天然食用色素及其特点,包括植物色素、动物色素、微生物色素及矿物色素等，除藤黄有剧毒不使用外，其余对人体健康一般无害。 我国允许使用并已制定有国家标准的天然食用色素有：姜黄、红花黄色素、辣椒红色素、虫胶色素、红曲米、酱色、甜菜红、叶绿素铜钠盐和胡萝卜素。 由于其对光、热、酸、碱等敏感，在加工、贮存过程中很容易褪色和变色，影响了其感官性能。因此在食品中有时添加合成色素。,天然食用色素使用现状,目前正在研究开发的天然食用色素种类有：五味子红色素、紫苏色素、山楂色素、落葵红色素、黑加仑色素、茶色素、柿皮色素、龙葵色素等，其中不少种类显现出良好势头。 天然食用色素的研究与开发存在两大难题： 一是缺乏具有商业利用价值的色素资源； 二是天然食用色素本身的稳定性问题。 这样就导致了天然食用色素价格昂贵，在很大程度上也限制其在应用上的普及。,天然色素在应用方面存在问题,尽管天然食用色素具有安全性高、色调自然，兼备营养和药理作用等优点，但目前其使用范围仍受到局限。 缺点：天然色素大多稳定性较差，在加工、流通等领域中易受外界因素的影响而发生不同程度地劣变；还存在染着性差、 难配色以及异味、异臭等问题。 采用微胶囊技术对色素进行微胶囊化，不仅可提高色素的水溶性，对热、储存时间的稳定性，还可掩盖色素不良风味，如胡萝卜素经微胶囊化后其溶解性得到显著改善，其贮存稳定性也得到了提高。,天然食用色素稳定性差的解决途径,将甜菜红与茶色素结合使用稳定性大大提高；叶绿素通过铜取代镁，再制成钠或钾盐非常稳定的绿色素； 加入抗氧化剂：天然色素类胡萝卜素系列由长的双键链组成，为油溶性色素，耐热性强而耐光性差添加抗氧化剂进行处理。当与V、V或生育酚、抗坏血酸和迷迭香等天然抗氧化剂合用时，能较大程度地增强耐光性；使其在保存、使用过程和最终产品中不褪色。提高色稳定性，还具有耐高温、耐高浓度盐和耐强光的特性。 用明矾、酒石酸钠、磷酸等作稳定剂，与蒽醌类天然色素并用，可防止颜色变化； 利用生物技术，改变天然食用色素的色调，扩大其应用范围 采用微胶囊化技术提高天然色素稳定性,9.4 胡萝卜素（Carotene）的提取,以异戊二烯残基为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素，总称为类胡萝卜素 颜色从黄、橙、红到紫色均有，不溶于水而溶于脂肪溶剂，摄入过多亦无损害不限制用量 按结构与溶解性质分为两大类： 1）胡萝卜素类：共轭多烯烃，溶于石油醚，仅微溶于甲醇、乙醇 2）叶黄素类：共轭多烯烃的含氧衍生物，以醇、醛、酮的形式存在，溶于甲醇、乙醇和石油醚, -胡萝卜素,胡萝卜素也是油溶性色素，主要来源是海藻、胡萝卜和棕榈油。 用作食品着色剂的胡萝卜素绝大多数是化学合成的，天然的胡萝卜素主要还是用在医药和保健品的添加剂中。合成的胡萝卜素已广泛用在软饮料和休闲食品中。 天然的 胡萝卜素可以制成含量为2030的悬浮体、溶解在植物油中的溶液、微溶于水的乳化液和喷雾干燥后的粉体。在欧洲，天然胡萝卜素的供应量在稳步增长，估计每年消耗纯胡萝卜素超过2 吨。,共轭烯烃形成发色基团产生颜色 大多数天然类胡萝卜素可看为番茄红素的衍生物，仅有紫罗酮环（双键位置在5，6碳之间， 胡萝卜素）是维生素A的前体 胡萝卜素以前仅用于油质食品的着色，近年来： 将类胡萝卜素溶于能与水混溶的介质中 将类胡萝卜素制成极细的微晶状 将其吸附在明胶或可溶性的糖类载体如环糊精等,胡萝卜素的提取工艺、检测及用途,有机溶剂提取（乙醇、乙酸乙酯、丙酮）（萝卜中提取时，酶解去果胶）浓缩干燥 含量测定方法：环己烷溶液中测定OD455nm光吸收 质量指标及检测方法：性状、纯度试验、干燥失重、保存方法及特征吸光光谱 抗氧化、维生素A的前体、增强免疫功能、预防癌症等,9.5 葡萄红色素的提取,花青素类天然色素，主要成分包括：锦葵色素-3-葡糖啶、丁香啶、二甲翠雀素、甲基花青素、3-甲翠雀素和翠雀素等,地中海沿岸国家的人们有饮用红葡萄酒的习惯冠心病发病率比其他国家低红葡萄酒中含有较多的花色苷和多酚类；白黎芦醇（抗菌活性、防止低密度脂蛋白氧化、抑制血小板凝聚）主要存在于葡萄皮中,易溶于水，可溶于乙醇、丙二酮、甲醇，不溶于氯仿和己烷，酸性条件下对热稳定,葡萄红色素,干燥红葡萄皮粉碎并过筛乙醇水溶液提取减压浓缩大孔吸附树脂分离干燥 除了从葡萄和葡萄皮中提取花青苷色素外，在一些其他食品中也含有丰富的花青素，其中包括黑加仑、草莓或樱桃果汁。 这些作为色素和香料的主要原料，一般都用作为提取附加值更高的天然香料或其他食品添加剂。,9.6 姜黄色素的提取,姜黄，中药材，根茎中所含的黄色色素是主要成分。纯姜黄素为黄色结晶性粉末。着色性强，特别适用于蛋白质着色，酚性色素等组成 食用色素的有效成分，主要组成：姜黄素、脱甲氧基姜黄素、双脱甲氧基姜黄素 作用：耐还原性、蛋白质染色性较强，抗诱变、抗肿瘤、降血脂及抗氧化等多种生理功能,性质及提取、分析方法,中性、酸性为黄色，碱性时红褐色，味香，着色能力强 微溶于水、苯、乙醚，易溶于甲醇、乙醇、冰醋酸，耐光、热及铁等金属离子能力较差 提取方法： 预处理蒸馏法除去姜黄油乙醇提取浓缩碱液水解，HCl调pH分离洗涤 含量分析：溶于酸性溶液中，OD540nm多年生草本植物，,9.7 辣椒红色素的提取,从辣椒中提取的一种天然色素，属于类胡萝卜素，广泛应用于医药、高级化妆品中，及食品中的饮料、果汁、果酒、糕点等 辣椒主要成分为：辣椒素和辣椒色素以及具有特殊香味的挥发物，产生辣椒味的物质为辣椒碱 辣椒红色素和辣椒碱能溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂和碱溶液中，辣椒碱辣味物质，对人体有刺激作用,辣椒红色素的作用,辣椒红色素属于四萜类类胡萝卜素天然色素，其主要成分为辣椒红素、辣椒玉红素和黄色素，黄色素的主要成分是- 胡萝卜素和玉米黄质，它们具有维生素A 样活性，所以辣椒红色素不仅色泽鲜艳，而且有营养保健作用，还可用来治疗脑血管疾病 为橙红色粉末或膏状，辣椒红色素不溶于水，溶于乙醇、油脂及有机溶剂。辣椒红色素耐热、耐光、不受环境pH 值及金属离子影响，安全性高，能够调节生理代谢，在食品、化妆品中作为着色剂使用，生产时可按需要量添加。,9.7 辣椒红色素的提取,辣椒红色素是从辣椒干中提取的脂溶性色素，为深红色粘性油状液体。 通过乳化也可得微水溶性的辣椒红乳液。在欧洲，每年消耗400吨的辣椒绝大多数作为调味品，由于提取物中辣椒碱带辣味，且含有其它异味，作为食品着色受到一定限制 如今采用超临界萃取技术去除了辣椒碱，使其应用不断扩大，除原有的肉类、水产品、番茄制品之外，还扩大到桔汁饮料和调味汁等。,辣椒红色素的提取工艺,目前提取辣椒红色素主要采用：有机溶剂提取、分离纯化得到产物 提取用有机溶剂有：乙醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯等 分离纯化方法有：柱层析（硅胶吸附柱）、石油醚重结晶、盐析后用乙醇二次提取或酸碱处理得到沉淀,其它天然色素红曲,红曲是我国的传统发酵制品，相传有上千年的历史，主要产于我国南方各省。 红曲一般用于制酒，并具有健身功效，如福建的红曲酒等；它还可用于食品着色，如红腐乳等。近年有食品生产厂家将其应用于火腿肠的着色，以减少肉制品中发色剂亚硝酸盐的用量。 此外，科学家发现红曲中含有抑制胆固醇产生的莫那克林K，这是一种调节血脂的重要物质，具有降脂、降糖和降压的