（食品科学专业论文）枸杞色素的提取及总抗氧化作用的研究.pdf

摘要 枸杞( l y c i u mb a r b a r u m1 为西北地区主要的特产资源，来源广泛，营养价值高，本 论文以甘肃静宁枸杞干果为主要的原料，以浸提率为指标，通过对浸提溶剂种类、浸 提溶剂比例、浸提温度、浸提时间、浸提次数和料液比6 个因子进行单因素实验，并 进行1 - 9 3 4 的正交实验，结果表明以丙酮：石油醚( 1 ：5 ) 的混合溶剂，在料液比( 1 ：3 ) 5 0 的条件下提取3 次，每次6 0 r a i n 为枸杞色素的最佳提取工艺条件。同时对这六个因 素进行方差分析，结果表明温度影响枸杞色素的提取达到了极显著水平，浸提次数的 影响达到了显著水平，对提取的枸杞色素浸膏以2 0 的k o h 的甲醇溶液进行皂化实 验，得到了枸杞色素粉末，按照最佳工艺提取枸杞色素的得率为9 6 7 ，并测定色价 为3 6 7 ，着色效果较好，以b 胡萝卜素标准品做标准曲线，得标准曲线方程为 y = 0 8 4 5 7 x - 0 0 2 0 8 ( r 2 = 0 9 9 8 9 ) ，根据标准曲线测得枸杞色素总胡萝卜素的含量为 1 6 8 m g 1 0 0 9 ，b 一胡萝卜素的含量) b1 4 2 8 m g 1 0 0 9 。 用比色法测定了温度、光照、氧化剂( h 2 0 2 ) 、酸( 柠檬酸) 、金属离子( k + 、 n a + 、f e 2 + 、z n 2 + 、c u 2 + ) 、食品添加剂对枸杞色素稳定性的影响，结果表明温度和光 照是影响稳定性最主要的因素，枸杞色素应当在6 0 以下的低温避光保存，氧化剂 ( h 2 0 2 ) 、酸( 柠檬酸) 对枸杞色素的稳定性没有影响，金属离子中k + 、n a + 、f e 2 + 、 z n 2 + 对枸杞色素的稳定性没有影响，但c u 2 + 影响很大，食品添加剂中除了苯甲酸钠对枸 杞色素的稳定性大以外，n a c l 、蔗糖、v c 都没有影响。 采用m g o 和层析硅胶对枸杞色素进行柱层析和t c l 纯化分离，用h p l c 测定皂化 前后枸杞色素的组分含量变化，结果表明用石油醚：丙酮( 1 5 ：1 ) 进行洗脱，得枸杞色 素纯化品。h p l c 测定枸杞色素皂化前主要由类胡萝卜素脂肪酯组成，皂化后类胡萝 卜素进行了分解，皂化后的枸杞色素主要组分为b 胡萝卜素、玉米黄素、叶黄素，且 它们的含量比较为8 胡萝卜素 玉米黄素 叶黄素，并且b 胡萝卜素在皂化后含量有所 降低，b 胡萝卜素是枸杞类胡萝卜素最主要的组成部分。 利用丙酮：石油醚( 1 ：5 ) 提取枸杞色素，测定了枸杞色素皂化前后的还原力大小、 清除d p p h 、0 2 。自由基、o h 能力以及对油脂的抗氧化能力，并测定了与v c 的协同 作用，然后再与传统的抗氧化剂v e 、v e 进行了比较，综合评定枸杞色素的抗氧化作 用能力。结果表明枸杞色素有一定的还原力，对d p p h 、0 2 自由基、- o h 有很好的 清除作用，抗油脂氧化的效果也较好，它的抗氧化作用随着浓度的增大逐渐增强，且 与几种抗氧化剂的抗氧化能力的大小比较，结果为v c 皂化前枸杞色素 v c + 皂化前 枸杞色素 v r c + 皂化前枸杞色素 v e 皂化后枸杞色素。所以枸杞色素是非常具有开发 前景的天然食用色素。 关键词：枸杞色素；提取；稳定性；纯化和分离；抗氧化能力 i v 学位论文 曼! 曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼! ! 曼! 曼舅曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼皇曼曼! 鼍曼曼曼鼍苎曼曼皇! 曼曼曼曼曼! i g-=-=-_ ! 曼曼曼舅 a bs t r a c t g o u q i ( l y c i u mb a r b a r u m ) i sam a j o rs p e c i a l t yr e s o u r c e si nn o r t h w e s to fc h i n aa n da s o u r c eo fw i d er a n g eo fh i g hn u t r i t i o n a lv a l u ev a r i e t y t h ed r yf r u i to fj i n g n i n g g o u q i o fg a n s up r o v i n c ew a su e da st h em a i nm a t e r i a li n t h i sp a p e r ，w i t hs p e c i e so fe x t r a c t i o n r e a g e n t ，r a t i oo fe x t r a c t i o ns o l v e n t ，e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ，e x t r a c t i o nt i m e ，e x t r a c t i o n f r e q u e n c ya n dl i q u i dr a t i oi nt h es i n g l ef a c t o rt e s ta n do r t h o g o n a lt e s t ( l 9 3 珥) t h er e s u l t i n d i c a t e dt h a tu s i n ga c e to n ea n dp e t r o l e u me t h e rs o l v e n tw i t ht h ev o l u m er a t i o1t o5 ，a t 5 0 。c ，l e tt h er a t i oo ft h es o l i da n dt h el i q u i db e1t o3 ，p i e i n gu p3t i m e sa n de v e r yt i m ew a s 6 0m i n u t ea st h eo p t i m u me x t r a c t i o nc o n d i t i o no fg o u q ip i g m e n t s t h ee x t r a c t i o n t e m p e r a t u r eo fg o u q ip i g m e n t sr e a c h e dav e r ys i g n i f i c a n tl e v e la n dt h ee x t r a c t i o nt i m e s a l s or e a c h e das i g n i f i c a n tl e v e lu n d e rt h eo r t h o g o n a lt e s t ( l 9 3 ) o ft h e6f a c t o m p i g m e n t p o w d e ro fg o u q iw a sr e q u i r e du n d e rt h es a p o n i f i c a t i o ne x p e r i m e n to ft h es o l u t i o no f p i g m n e to fg o u q iw i t hp o t a s s i u mh y d r o x i d eo ft h ec o n c e n t r a t i o no f2 0p e r c e n t t h ey i e l d w a s9 6 7p e r c e n tu n d e rt h eo p t i m u mo fg o u q ip i g m e n t s i t sc o l o r a t i o nw a sw e l lf o rt h e m e a s u r e dc o l o ro f3 6 7 t h es t a n d a r dc u r v ee q u a t i o no fb - c a r o t e n es t a n d a r dw a s y = 0 8 4 5 7 x - 0 0 2 0 8 ( r = 0 9 9 8 9 ) a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r dc u l n ce q u a t i o no fb c a r o t e n e ， t h et o t a lc a r o t e n ec o n t e n to fp i g m n e to fg o u q iw a s1 6 8 m gi n1 0 0 9 , a n dt h eb c a r o t e n e c o n t e n tw a s1 4 2 8 m gi n1 0 0 9 t h es t a b i l i t yo fp i g m n e to fg o u q ii nt e m p e r a t u r e , i l l u m i n a t i o n ，o x i d a n t so fa q u a e h y d r o g e n i id i o x i d i ，a i do fc i t r i ca c i d ，m e t a li o n so fk a l i u m ，n a t r i u m s o d i u m ，i r o n ，c o p p e r a n dz i n ca n df o o da d d i i t i v ew a ss t u d i e db yc o l o r i m e t r y t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a t t e m p e r a t u r ea n di l l u m i n a t i o nw a st h em a i nf a c t o rf o rt h es t a b i l i t yo fp i g m n e to fg o u q i ，s oi t w a sc o n s e r v e db e l o w6 0 。ca n di nd a r kc o n d i t i o n t h eo x i d a n t so fa q u a e h y d r o g e n i id i o x i d i ， a i do fc i t r i ca c i d ，m o s tm e t a li o n sa n dm o s tf o o da d d i t i v e sh a di i oe f f e c t sf o r t h es t a b i l i t yo f p i g m n e to fg o u q ie x c e p tc o p p e ri o n sa n ds o d i u mb e n z o a t e t h es e p a r a t i o na n d p u r i f i c a t i o no fg o u q ip i g m e n t sw e r em e a s u r e dt h r o u g hm g o ，s i l i c a g e lc h f o m a t o 孕a p h ya n dt l c , a n dt h ec h a n g e so fc o m p o s i t i o na n dc o n t e n t so fg o u q i p i g m e n t sb e f o r ea n da f t e rs a p o n i f i c a t i o nw e r em e a s u r e dw i t hh p l c t h er e s u l ti n d i c a t e d t h a tt h ep u r i f i c a t i o np r o d u c t sw e r er e q u i r e db yt h ee l u t i o no fa c e t o n ea n dp e t r o l e u me t h e r s o l v e n tw i t ht h ev o l u m er a t i o1t o1 5 t h r o u g ht h em e a s u r a t i o no fh p l c ，t h ec o m p o s i t i o n s o fg o u q ip i g m e n t sb e f o r ec h r o m a t o 缪a p h yw a sa l i p h a t i ce s t e ro fc a r o t e n o i d , a n dt h e a l i p h a t i ce s t e ro fc a r o t e n o i dw a sd i s a s s e m b l ea f t e rs a p o n i f i c a t i o n ，i t sm a i nc o m p o s i t i o n w e r eb c a r o t e n e ，z e a x a n t h i na n dl u t e i n ，t h ec o n t e n ti nt u r nw e r eb c a r o t e n e ，z e a x a n t h i na n d v 中旬杞色素的提取及总抗氧化作用的研究 ! m ml。i m l 。一 ii 鼍曼曼量 l u t e i n t h ec o n t e n to fb - c a r o t e n ew a sr e d u c e da f t e rs a p o n i f i c a t i o n s ob c a r o t e n ew a st h e m a i nc o m p o s i t i o no fg o u q ip i g m e n t s t h ep i g m e n to fg o u q iw a se x t r a c t e db ya c e t o n ea n dp e t r o l e u me t h e rs o l v e n tw i t ht h e v o l u m er a t i o1t o5 i t sa n t i o x i d a n ta c t i v i t yw a sa s s e s s e db yt h er e d u c i n gp o w e ro ft h e p i g m e n to fg o u q ib e f o r ea n da f t e rs a p o n i f i c a t i o n ，t h ec a p a c i t yo fs c a v e n g i n gf r e er a d i c a l f o rd p p h ，0 2 。，o h ，t h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yf o rl i p i d , t h es y n e r g yw i t hv c ，c o m p a r i n g w i t hv ea n dv cu s u a l l yu s e da st h et r a d i t i o n a la n t i o x i d a n t s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e p i g m e n to fg o u q ie x i s t e dac e r t a i nd e g r e eo fr e d u c i n gp o w e ra n dc o u l ds c a v e n g e d p p h ，o ha n do ff r e er a d i c a le f f e c t i v e l y ，a n di tc o u l di n h i b i tl i p i do x i d a t i o na n dt h e a n t i o x i d a n ta c t i v i t yw e n tu pa l o n gw i t hi n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o ng r a d u a l l y t h ea n t i o x i d a n t a c t i v i t i e si nt u r nw e r ev c , p i g m e n to fg o u q ib e f o r es a p o n i f i c a t i o n ，v ca n dp i g m e n to f g o u q ia f t e rs a p o n i f i c a t i o n ，v e ，p i g m e n to fg o u q ia f t e rs a p o n i f i c a t i o n k e yw o r d s ：g o u q i ( l y c i u mb a r b a r u m ) ；p i g m e n t ；e x t r a c t i o n ；s t a b i l i t y ；s e p a r a t i o n ； p u r i f i c a t i o n ；t l c ；h p l c ；a n t i o x i d a n ta c t i v i t i e s v i 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承 担。 作者签名：曩、鼬、乒日期：沙f o 年6 月夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文 全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 导师签名： 日期：沙d 年 e t 期：州d 年 f 月罗 日 莎月尹 日 学位论文 1 1 天然食用色素的概况 第1 章绪论 色素可以分为天然色素和人工合成色素。一类是人类化学合成色素，这类色素大 多属于偶氮类型化合物，其中有些在人体内可代谢生成b 萘胺和a 氨基萘酚，对人 体有很大毒副作用；另一类来源于天然植物、动物、微生物等的色素，称为天然色素。 由于天然色素对人体无毒无害，营养价值高，而且具有一定的生物活性，因此，研究 开发无毒无害的天然色素就成为了色素未来的发展趋势【l j 。 由于天然色素对人体无毒无害，营养价值高等优点，所以天然色素成为了食用色 素的主要来源。食用色素是食品添加剂的重要组成成分，它不仅广泛应用于饮料、酒 类、糕点、糖果、果酱等食品中，改善其外观品质，而且也应用于医药、化妆品和日 用品中，提高食品的外观和色泽，来满足人们不同的生活需要【2 j 。 天然食用色素是指来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等的 可以食用部分的色素物质，用物理、化学方法提取、精制而成。如栀子黄色素来源于 山栀子果实，辣椒红色素来源于红辣椒果实，胡萝卜素来源于胡萝卜等，虫胶红来源 于寄生在豆科、桑科植物的昆虫。血红素来源于猪、牛、羊血，红曲色素来源于红曲 发酵产物。从天然食用色素的来源看，原料无毒无害，而且有很多含有人体所必需的 营养物质，或者本身就是是维生素或具有维生素的物质。还有一些天然使用色素具有 一定的药理功能，对某些疾病具有预防和治疗的作用。如：b 胡萝卜素、番茄红素、 核黄素、玉米黄素等。尤其是b 胡萝卜素，已经被归为营养强化剂，用于食品强化， 可以防止人体维生素a 的缺乏症和干眼病等。还有干草色素、番茄红素、紫苏色素， 具有镇咳、健胃、利尿、镇痛作用。姜黄色素、栀子黄色素等都具有营养、保健和消 炎排毒等作用。因此，天然食用色素不但具有着色作用，而且还具有增强人体功能、 保健防病等功能i l j 。 日本是开发应用天然食用色素最先进的国家，使用的天然食用色素已达5 0 种， 其次是美国。我国对天然色素的开发也比较快，到1 9 9 1 年，经卫生部批准使用的食 用色素共有4 8 种，其中天然食用色素3 9 个，而且新品种还在不断的更新当中1 3 l 。因 此天然食用色素的研究是未来色素的发展方向，天然色素取代合成色素可能是未来色 素的发展趋势。 提取及总抗氧化作用的研究 1 2 天然食用色素的研究现状 1 2 1 天然食用色素的发展简史 天然色素作为食品着色剂已有很悠久的历史。我国的食经和齐民要术等 书中，就有关于用天然色素给酒和食品着色的历史记载。古代埃及、印等国家也曾用 色素来漂染物品。公元4 世纪，大不列颠帝国的阿利克撤人就开始运用茜草色对葡萄 酒进行着色1 4 1 。 1 8 5 6 年，英国的w hp e r k i n s 教授发明了世界上第一个有机合成色素“笨胺紫”之 后，许多的有机色素相继合成【1 1 。由于这类色素色泽鲜艳、性质稳定着色力强等优点， 所以这类色素很快就取代了天然色素，以严格限制合成色素的使用。与合成色素相比， 天然色素容易受到食品各种条件的影响，颜色欠鲜艳，给人有一种没有添加色素的感 觉，符合消费者的心理。随着科学技术的不断进步，天然色素的稳定性不断的提高， 使用起来也更加的安全。所以食品工业对于天然色素的选择呈现一种上升的趋势。预 测未来食用天然色素的增长率为5 1 0 1 5 1 。 1 2 2 天然食用色素的分类 天然食用色素可以根据化学结构、形态来源和溶解性进行分类，最常用的方法是 按照化学结构进行分类。植物中色素按照化学结构的不同，可以分为四大类【6 】：吡咯 衍生物类色素、多烯类色素( 类胡萝卜素类) 、酚类色素、酮、醌类色素。 1 2 3 天然食用色素的特点和性质 绝大多数天然食用色素来自动物、植物组织，因此无毒副作用，安全性高。天然 植物色素大多为花青素类、黄酮类、类胡萝卜素类化合物。因此，天然食用色素不但 无毒无害，而且很多有人体必须的营养物质或者本身就是维生素和维生素性质的物 质，如核黄素、番茄红素、b 胡萝卜素等。天然色素的色泽比较自然。由于天然色素 的结构不同，各种色素的性质也不相同。 1 2 4 天然食用色素的提取 1 2 4 1 水浸提 水浸提是针对水溶性色素提取的有效方法，大多数采取热水、酸水、碱水进行浸 提。用热水浸提的如虎杖黄色素忉、红花黄色素1 8 1 、老鹰茶1 9 l 天然食用色素等；酸水 浸提的如萝b 红f 1 0 1 天然食用色素、玫瑰茄红色素【1 1 l 等；碱水提的如板栗壳色素【1 2 】的 提取等。 学位论文 1 2 4 2 有机溶剂浸提 天然食用色素除了那些水溶性的色素外，还有一些不溶于水的脂溶性色素，一般 采用有机溶剂进行浸提，常用的有机溶剂有乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、三氯甲 烷、甲醇、正丁醇。由于乙醇极性大、毒性小、容易回收等优点，因此工业生产上常 使用乙醇做为浸提溶剂。根据相似相溶的原理，主要采用醇浸提、酸醇浸提等，例如 天然紫草素【1 3 】、甜菜红色素【1 4 1 等都是利用醇浸提。象洋葱表皮色素f 1 5 】、马齿苋红花 色素【1 6 j 等都是采取酸醇浸提。两外也有采取两种混合有机溶剂进行浸提的，如乌拉甘 色素1 1 7 】等。 1 2 4 3 微波或超声波处理 利用微波或者超声波对原料进行处理，产生的乳化、扩散、震荡等多级效应，破 坏含色素植物组织的结构，加速色素成分的转移、扩散，从而提高色素的浸出效率、 色素产品的纯度。如番茄中番茄红色的提取，采用微波处理从番茄中提取番茄红色素 【1 8 j ，这同传统的索氏抽提相比，提取时间大大的缩短，色价大大的提高。另外，柚皮 天然色素【1 9 】采用微波处理，大花葵色素采用超声波处理，均可大大缩短色素的提取 时间，提高色素的品质【2 0 l 。 1 2 4 4 超临界流体萃取 超临界流体( s u p e r c r i t i c a lf l u i d ) ，是指热力学状态处于临界点之上的流体。s f 是 气、液界面处于临界状态时，处于气态和液态之间的一种特殊状态，它具有非常特殊 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，扩散系数介于液 态和气态之间，拥有液体和气体的优点，既象气体一样易流动，又具有液体一样的良 好溶解性【2 1 】。 超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术，近2 0 年来，它在化工、医药、食品 等行业中得到了广泛的应用。近年来，人们开始尝试这种技术应用天然色素的提取中。 邵伟等瞄j 初步研究了超临界c 0 2 萃取红曲红曲色素，得到了红曲色素的最佳提取工 艺：萃取温度5 0 。c 、萃取压力为2 0 m p a 、c 0 2 流量l o k g h 、萃取时间4 h 。李守君【2 3 】用 超临界c 0 2 萃取枸杞子中的天然红色素，实验证实样品粉碎度、原料含水量、萃取时 间、温度、压力、流速是影响萃取的重要因素，并确定了最佳工艺条件：样品粉碎度 4 0 目、原料含水量5 左右、萃取时间l o o m i n 、萃取温度3 5 c 、萃取压力为3 5 m p a 、 超临界c 0 2 流速为2 5 k g l 。在最佳提取条件下得率为8 8 。 1 2 5 天然食用色素的纯化 1 2 5 1 树脂吸附分离、富集 在天然色素的提取、纯化方面，树脂吸附分离不仅整个过程能耗少，成本低，工 提取及总抗氧化作用的研究 艺简单，而且所得的天然色素产品较传统的提取工艺浸泡、过滤、浓缩，品质明显提 高，色素产品所含杂质少，色价高。如红花黄色素、老鹰茶天然食用色素、虎杖黄色 素、葡萄色素等采用a b 8 型等吸附树脂进行分离、富集，可明显提高上述色素的品质。 在选择树脂吸附分离作为纯化色素的手段时，首先应对吸附树脂进行筛选，然后对影 响吸附效果的因素：浓度、p h 值、温度、树脂投入比例以及影响解吸效果的如解吸剂 种类、浓度p h 值、解吸温度等进行优化。另外还可用活化的氧化镁、氧化铝、层析硅 胶、聚酰胺柱等作为树脂的替代材料对色素进行分离、富集。 1 2 5 2 膜技术 北京食品研究所于上个世纪8 0 年代以玫瑰茄和紫背天葵为对象运用了膜技术在 天然食用色素的提取、纯化工艺研究。他们首先通过超滤将色素粗提液中9 0 以上的 果胶等大分子物质脱除，然后再用反渗透膜浓缩。在此过程中，色素几乎没有损失， 膜对色素截留率接近了1 0 0 ，所得色素溶解度及澄清度好色价高。 1 2 5 3 超临界流体萃取、纯化技术 超临界流体萃取技术，主要是利用温度、压力高于临界点的超临界流体作为溶剂 来进行物质的萃取，具有萃取效率高、过程容易控制，产物容易与溶剂分离、能耗低 等优点。在提高产物纯度，改进产品质量、提高经济效益等方面具有明显的优势，尤 其是在生物活性物质、热敏性物质的分离、提纯方面具有很高的优越性。在色素物质 的提取、纯化方面对番茄红素、玉米黄色素等也做了详细的研究，发现影响色素分离 纯化的主要因素有萃取液的p h 值、浓度、萃取压力、萃取温度、萃取时间、流体流 l 冬q 2 3 】。 1 2 6 天然食用色素稳定性的研究 天然食用色素的研究除了对它进行毒理学研究和安全性评价之外，由于在加工过 程中需要受到各种加工条件的影响，其稳定性研究显得非常重要。一般在对天然食用 色素的稳定性研究时，应从以下几个方面 2 4 2 9 进行考虑： ( 1 ) p h 值的影响。色素在不同的酸碱条件下，其色泽、生理活性会受到影响，因 此选择合适的p h 环境即对色素品质影响最小的显得很重要。 ( 2 ) 光照的影响。有些色素在光照条件下会发生分解，如枸杞色素，因此在贮藏色 素时应该避光。 ( 3 ) 温度的影响。主要是考察色素在不同的环境中的耐热性。 ( 4 ) 金属离子的影响。食品中常见的金属离子如n a + 、c a 2 + 、m g + 、a 1 “、f e 3 + 、z n 2 + 等对色素会产生影响。 ( 5 ) 色素的抗氧化和还原能力。实验常用的抗氧化和还原剂的有：h 2 0 2 、n a c l 0 、 v c 、k 2 s 2 0 3 、n a 2 s 2 0 3 等。 学位论文 i i i iii i l o 皇曼皇暑曼 ( 6 ) 碳水化合物的影响。在一定浓度的色素溶液中加葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉等， 检验色素的稳定性。 1 2 7 天然食用色素的稳定化技术 天然色素一般在植物体中比较稳定，但是天然色素从生物体中分离出来，大多数 变得不稳定，容易受到热、光、金属离子等因素的影响，出现变色或者褪色，成分发 生改变i 驯。为了加强天然色素在食品工业当中的应用，必须加强天然色素的稳定化， 常用的稳定化技术有以下几个方面： ( 1 ) 对天然色素进行精制和提纯 天然色素粗提品中一般含有多种杂质，杂质的存在降低了色素的稳定性1 3 。色素 的精制方法主要有：离子交换法、膜分离法、综合技术法。如t h o m a s 报道用超铝滤 法提取葡萄皮色素和甜菜红色素【3 2 】；叶杭菊介绍用柱层析、反向渗透法提纯栀子红色 素能够提高色素的稳定性1 3 3 j 。 ( 2 ) 添加金属离子封锁剂，消除金属离子的影响，能提高天然色素的稳定性。如 刘巍p j 报道三磷酸钠能消除f e 3 + 对姜黄色素的影响。另外天然色素在制取、贮存和加 工过程中尽量避免使用金属容器。 ( 3 ) 添加抗氧化剂，抑制天然色素的氧化，提高天然色素的稳定性。目前研究的 比较多的抗氧化剂主要有黄酮类化合物、单宁类化合物和抗坏血酸。如卢玉捌3 5 】报道 用v c 和茶多酚能使天然苋菜红色素稳定化。日本三荣化学株式会社研制的“三麦力” 抗氧化剂对类胡萝卜素、花色苷、醌类色素有显著的稳定作用【蚓。 ( 4 ) 添加天然色素稳定剂，提高天然色素的耐热、耐光等性能。如符光篆半胱氨 酸可提高鲜桃红色素的耐热耐光性【了7 1 。经研究发现花色苷与特定的酚类化合物结合可 明显改善花色苷的耐光性【硎。利用环状糊精和微胶囊技术稳定天然色素的研究也取得 了很大的进展。 ( 5 ) 对天然色素不稳定基团进行分子结构改造，能提高天然色素的稳定性。如叶 绿素经过处理成叶绿素铜和叶绿素锌后稳定性大大的提高1 3 9 1 ；杨云对芸香苷进行化学 改性，提高了芸香苷稳定性和着色力【删；井高英一鉴于花色苷受酸、碱、温度的影响， 利用有机酸化制得“酰化化色苷”，稳定性比响应的花色苷好很多。 ( 6 ) 加强包装容器和食品加工工艺的研究，保持在天然色素稳定的m 胡内，低 温加热、与酶隔绝、低温流通、开发专用包装材料、充氮保存等。 1 2 8 天然色素的抗氧化性研究进展 氧化对机体产生的影响主要是机体在新陈代谢过程中产生的自由基对机体的器 官、组织产生不同程度的损伤，导致机体产生一系列的不良反应和疾病。比如组织老 化、高血压、冠心病、肿瘤等。大量文献表明，要研究一种物质的抗氧化作用的能力， 主要是检测该物质清除自由基( 主要是d p p h ) 能力、对油脂的抗氧化作用以及它的 提取及总抗氧化作用的研究 还原力大小。 随着食品安全性与保健功能日益成为人们关注的焦点，食品原料乃至食品添加剂 的选择趋向天然、健康、具有生物活性的材料。天然色素特别是具有一定生理功能的 色素，越来越多地被发掘和应用。和其他天然产物类似，天然色素最主要的活性为抗 氧化性，可清除导致动脉硬化、肿瘤等多种疾病的氧自由基，是近年来研究的热点。 a r r u d a , s e ，e ta l 通过对比v a 缺乏型大鼠，合成b 胡萝卜素喂养的大鼠千年芋叶 粗粉喂养，千年芋类胡萝卜素提取物喂养的大鼠，检测类胡萝卜素在其体内的生物利 用率，检测大鼠肝脏、心脏、大脑中油脂的t b r s 值与氧化程度，还原型与氧化型谷 胱甘肽浓度，对类胡萝卜素的抗氧化作用进行了测定，结果表明b 胡萝卜素生物利用 率高于千年芋叶粉与其类胡萝卜素提取物，三者在大鼠体内均有抗氧化功能【4 1 】； h a d l e y , c w 通过对6 0 位志愿者食用三种番茄产品1 5 d ，检测他们血浆中的番茄红素浓 度变化及体内脂蛋白对氧化酶反应的抗性，测定了番茄红色抗氧化性能，结果表明摄 入番茄产品使人体血浆中的番茄红素浓度显著增加，保护脂蛋白减少其体内氧化1 4 2 】； j i o n ek a n g 将虾青素溶解在玉米油中喂养肝脏健康的大鼠和c c h 弓l 起肝脏损伤的大 鼠，检测了花青素的抗氧化性能，结果表明大鼠健康的肝脏可被虾青素激活促进v e 产 生，而损伤的肝脏因虾青素抑制油脂过氧化得到保护【4 3 j ；b a r b o s ag u e r r a , n ，e ta l 用b 胡萝卜素和亚油酸偶合氧化的方法测定了类胡萝卜素的抗氧化性，结果表明胡萝卜素 比叶黄素类( 除了隐黄质) 色素清除d p p h 的能力强，且各种类胡萝卜素清除自由基的 效率也有较大差别b 胡萝卜素活性最强，能完全抑制亚油酸自氧化与酶催化氧化， 番茄提取物抗氧化性略低，辣椒提取物抗氧化性显著低于前两者，三种类胡萝卜素都 能抑制二级氧化产物的形成1 4 4 1 ；c h a n g - h y e u gk i m 用五种叶黄质类色素喂养肉鸡，鸡 肉再经过1 2 d 贮存，检测鸡肉过氧化值、t b a s 与p h 值并以e s r 方法评价野生万寿菊和 人工栽培万寿菊水提物、醇提物对油脂过氧化物、氢氧自由基和d p p h 的清除能力， 检测了叶黄素的抗氧化性能，结果表明补充色素可改善鸡肉颜色，并抑制存放过程中 鸡肉的油脂氧化所有提取物的抗氧化活性与其浓度相关，栽培的万寿菊抗氧化能力强 于野生万寿菊，提物的抗氧化性强于醇提取物。0 7 5 m g m l t g 提取物可完全清除氢氧 自由基，清除9 2 d p p h 和9 5 过氧化氢自由型4 5 j ；s u n ak i m 用辣椒红色素提取物抗 氧化活性由测量0 2 消耗量和共轭二烯的形成衡量实验全果与切碎后的辣椒以不同方 法干燥对辣椒红抗氧化性的影响，结果表明干燥方式不同，辣椒红抗氧化性不同，7 0 干燥6 h 减小了2 0 0 2 消耗量，0 2 消耗量在储存两个月后仍能减d 5 0 以上t 4 6 1 。 1 2 9 天然食用色素在食品中的应用 天然食用色素可以应用于各种食品之中，具体如下： ( 1 ) 饮料 软饮料、水果饮料和酒精饮料通常都要全面着色，以烘托出风味来。如草莓饮 学位论文 料需要强烈的红色，才能更具有吸引力；桂花陈酒加入褐色的天然色素，使酒色更迷 人。应注意的是，许多种饮料是装在透明容器中出售的，需加入对光稳定性高的天然 色素。有些水果饮料所含有的果浆或其它混浊剂，彼此能与天然色素产生稳定作用。 ( 2 ) 糖果 硬糖、棒糖、酒心糖、巧克力、糖衣巧克力等食品，都需要色彩鲜艳的糖衣和 引人注目的色调吸引顾客。由于这类食品通常暴露在阳光下，所以要选用对光和氧化 具有稳定性的水溶性天然色素着色。 ( 3 ) 乳制品 天然色素具有自然界一样的天然色彩，可以应用在多层、多色的甜品中，使其 看起来更诱人。早在一百多年前，干酪、乳基甜食和冰淇淋中已开始加入胭脂样橙色 素和姜黄色素了。这是由于乳制品中的乳蛋白能与油溶性色素结合得很稳定，质地纯 正。如今，用于奶油和人造奶油中最理想的色素仍是油溶性的天然色素。 1 2 1 0 枸杞及枸杞色素 1 2 1 0 1 枸杞的营养成分 枸杞含有丰富的氨基酸、无机盐、微量元素和维生素。运用现代科学的方法， 对枸杞的成分进行了测定：每1 0 枸杞( 含水2 6 6 ) 含蛋白质1 2 0 9 、脂肪0 3 9 、膳 食纤维1 2 6 9 、碳水化合物4 6 3 9 、胡萝卜素1 0 7 m g 、v b l 0 2 m g 、v s 2 0 3 m g 、尼克酸4 5 m g 、 v c l 3 m g 、钾6 7 3 m g 、钠1 0 5 2 m g 、钙3 7 m g 、镁4 1 m g 、铁6 5 m g 、锰0 7 9 m g 、锌1 5 m g 、 铜0 5 6 m g 、磷2 2 4 m g 、硒1 6 7 u g l 4 7 1 。 1 2 1 0 2 枸杞的药用价值 枸杞子为茄科植物宁夏枸杞的干燥成熟果实，具有滋补肝肾、益精明目、润肺的 功效，用于虚劳精亏，腰膝酸痛，眩晕耳鸣，内热消渴，血虚萎黄，目昏不明等症，在 临床上被广泛应用。 ( 1 ) 调节免疫功能 枸杞子中含有的枸杞多糖( l b p ) 是促进免疫功能的有效成分。枸杞多糖可以激活 t 淋巴细胞和b 淋巴细胞，以增强细胞免疫为主，同时也能增强体液免疫功能。枸杞 多糖对t 淋巴细胞具有选择性免疫效应，低剂量可促进t 淋巴细胞的转化，高剂量则抑 制t 淋巴细胞的转化，枸杞多糖具有免疫及生物双向调节作用。枸杞子润肺的作用机 制与它能提高呼吸系统的免疫功能有关，从而能增强机体防御呼吸道疾病的能力。 ( 2 ) 调节神经系统功能 枸杞子对实验性动物学习记忆具有保护作用，并能对抗理化因素所致的记忆损 害。研究表明，具有促智作用的中药多为补肾填精药。含有枸杞子原料的补肾名方，如 左归丸、右归丸等是脑萎缩伴有智力障碍患者的主方。给小鼠按体重2 0 m l k g 右归丸 提取及总抗氧化作用的研究 水溶液灌胃，连续5 天，能部分对抗记忆获得性障碍。 ( 3 ) 提高视力 根据测定，每1 0 0 9 宁夏构杞子鲜果中胡萝卜素的含量为1 9 6 1 m g ，胡萝卜素可在 人体内转变为维生素a 。维生素a 能促进视网膜内视紫质的合成或再生，维持正常视力 【4 9 l o ( 4 ) 提高造血功能 枸杞煎剂对正常小鼠和环磷酰胺引起的白细胞受抑小鼠的造血功能都有促进作 用。可增加小鼠外周血粒细胞数目，促进股骨骨髓细胞增殖、分化。 ( 5 ) 提高生殖功能 现代研究证实，每日服用枸杞子5 0 9 ，连续1 0 日，可使男性血中睾酮含量显著升高。 同时，它能增加垂体和卵巢的重量，改善神经内分泌的调节，具有诱发排卵作用，对女 性不孕症有良好的治疗功能。 ( 6 ) 保护肝脏的作用 枸杞子能抑制四氯化碳引起的血清和肝脏脂质过氧化，降低a l t 水平，抑制脂 肪在肝细胞内沉积和促进肝细胞新生的作用。现认为甜菜碱是保肝的有效成分。 ( 7 ) 降低血糖作用 动物实验发现，宁夏枸杞子提取物可使大鼠的血糖持续降低，糖耐量显著增高， 这与枸杞子中含有胍的衍生物有关。 ( 8 ) 退热作用 枸杞子有退热的作用。有学者用发热大鼠做实验，给发热大鼠喂饲枸杞子等药 后，结果显示，能降低发热大鼠的肛门温度，血清促甲状腺素含量也随肛门温度的下 降而迅速降低。 ( 9 ) 抗肿瘤作用 枸杞子抗肿瘤作用主要是抗基因突变功能。广西肿瘤防治研究所阮萃才等研究 发现，用枸杞子提取液对致癌剂诱导的突变株的抑制率分别为9 1 8 和8 2 6 ，说明枸 杞子含有抗突变物质和阻断致突变作用。欧阳卓志等发现：枸杞子冻干粉混悬液对大 鼠肉瘤、枸杞多糖对小鼠s 1 有一定的抑制作用，且与环磷酰胺有协同效果。促进白 细胞介素2 的产生，白细胞介素2 能促进t 淋巴细胞生长、分化及b 淋巴细胞的增殖、 分化和产生抗体，并诱导产生新型杀伤细胞因子淋巴因子激活的杀伤细胞，故可用以 抑制肿癌。实验结果表明，单独使用枸杞多糖对肿瘤生长无抑制作用，而枸杞多糖配 合放疗时则显示明显的放射增敏作用。枸杞子因能增强机体免疫功能，促进骨髓造血 功能，促进核酸和蛋白质生物合成，调节垂体、肾上腺皮质功能，因此可用于配合化疗、 放疗，扶正抑瘤。 ( 1 0 ) 延缓衰老 老年人服用枸杞子后，血液中某些反映机体功能状态的客观指标改善。如升高 学位论文 曼ii i i_ _ 鼍曼曼曼! 曼曼曼曼薯 c a m p 提高血浆睾酮水平，脑力、体力均明显增强。枸杞子提取液可显著提高小鼠 皮肤中s o d 的活性，增加皮肤中胶原蛋白含量，减少脂质过氧化产物丙二醛的含量， 说明枸杞子提取物具有延缓皮肤衰老的作用【徭删。 1 2 1 0 3 枸杞色素的研究进展 大量的研究证明枸杞子的这些药理作用与其所含的活性物质是密切相关的，现代 药理学研究一般认为枸杞中的生物活性成分可以归纳为三个方面：一是枸杞色素，其 中含有丰富的类胡萝卜素；二是甜菜碱，在生物体内起甲基供应体作用，能促进脂质 代谢；三是枸杞多糖是一种非特异性的免疫增强剂，能提高机体的免疫功能，增强抗 病能力，从而达到抗衰老、抗癌、抗放射线、抗肝炎以及抗爱滋病等作用p 。 枸杞色素是存在于枸杞浆果中各种呈色物质的总称，由类胡萝卜素及其它有色物 质组成。根据联合国e a o 例h o 联合食品添加剂专家委员会1 9 7 7 年第2 1 次报告规定： “凡从已知食物中分离出来，化学结构无变化的色素，使用浓度又符合原食物中的天 然浓度时，可看作是食品，不需要毒理学资料5 2 j ，o 故可认为枸杞色素本身安全无毒， 安全性能好。早期对枸杞色素的物质研究表明，其中含有玉米黄质及其软脂酸酯酸 浆果红素和隐黄质。1 9 8 6 年，齐宗韶从宁夏枸杞中分离出胡萝卜素、一羟叶黄素和二 羟叶黄素，并测定了其含量【5 3 j ；1 9 9 5 年华中农业大学张声华等对枸杞中的类胡萝卜素 的分类及结构进行系统的研究，结果表明枸杞子中类胡萝卜素可分为游离胡萝卜素和 类胡萝卜素脂肪酸酯，游离类胡萝卜素包括b 胡萝卜素、b 隐黄质和玉米黄质，类胡 萝卜素脂肪酸酯主要是玉米黄质双棕榈酸酯、玉米黄质单棕榈酸酯和b 隐黄质棕榈酸 酯，并测定枸杞子中色素物质含量分别为b 隐黄质胡萝卜素9 5 9 m g l o o g 、1