着色剂相关问题.doc

色素提取方法 提取色素有二种方法，一是直接提取，用水煮出汁，滤去杂质，浓缩即可，一是要借助某些助剂或多次提取。 如用红蓝花制作胭脂，在齐民要术里记载：“杀花法：摘取即碓捣使熟，以水淘，布袋绞去黄汁，更捣，以粟饭浆清而醋者淘之，又以布袋绞汁即收取染红勿弃也。绞讫著瓮中，以布盖上，鸡鸣更捣以栗令均，于席上摊而曝干，胜作饼，作饼者，不得干，令花浥郁也。” 同书又记“作燕支法”：“预烧落藜、藜、藿及蒿作灰无者即草灰亦得，以汤淋取清汁，揉花十许遍，势尽乃生，布袋绞取纯汁著瓮器中，取醋石榴两三个(引者按：天工开物中用乌梅水)，擘取子，捣破少著粟饭浆水极酸者和之，布绞取沈，以和花汁若无醋石榴者，以好醋和饭浆亦得，若复无醋者，清饭浆极酸者亦得，空用之，下白米粉大如酸枣粉多则白，痛搅，盖冒至夜，泻去上清汁至淳处止，倾著白练角袋子中悬之，明日干浥浥时，捻作小瓣如半麻子，阴干之则成矣。” 对于某些难溶性植物色素的提取还需用乙醇代替水作溶剂, 将植物粉碎后，放入密闭容器中，倒入95%的乙醇，浸渍24小时后，将溶液倒出，再用同样的乙醇浸渍6小时，重复两次。最后将所有的溶液混合后，进行过滤，即可作为染液。绿叶中色素的提取和分离的步骤及原因工具/原料 1材料 新鲜的绿色叶片 2用具 定性滤纸，棉塞，试管，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药勺，天平，10 mL量筒。 3试剂及其他药品 无水乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙。 步骤/方法 1. 1（1）提取光合色素用天平称取5 g绿色叶片，剪碎，放入研钵中。向研钵中放入少量二氧化硅和碳酸钙，加入10 mL无水乙醇（也可用丙酮），迅速、充分地研磨。在玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，将漏斗插入试管。将研磨液倒入漏斗，及时用棉塞塞严盛有滤液的试管。剪碎和加二氧化硅的作用：利于研磨充分加入碳酸钙的原因：防止色素破坏。研磨时会破坏溶酶体，溶酶体里面的有机酸会流出来而色素中有Mg，碳酸钙能和酸反应，防止酸和镁反应，破坏了色素。加入无水乙醇（丙酮）的原因：光合色素易溶于无水乙醇等有机溶剂中，可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素。迅速研磨：防止乙醇挥发和色素的破坏。单层尼龙布的作用：过滤、去除杂质。用棉塞塞严的原因：防止乙醇（丙酮）挥发、提取液变少、变干。 2. 2（2）制备滤条 将干燥的定性滤纸剪成长与宽略小于试管长与宽的滤纸条，将滤纸条一端剪去两角，在此端距顶端1 cm处用铅笔画一条细横线。滤纸条的长与宽略小于试管：既能使滤纸条轻松地放入试管内，易于取出，也能防止滤纸条太小，弯曲塌陷在试管内。剪去滤纸条两角的作用：1.保证滤纸能立在烧杯中2.保证滤纸上的滤液线能水平向上扩展。1 cm：保证滤纸条有足够的长度泡在层析液中，又能使色素带不浸在层析液（分离液）中。用铅笔，不能用签字笔、圆珠笔、画笔的原因：签字笔、圆珠笔、画笔的笔液色素会也能溶于乙醇和层析液，污染从绿叶中提取的色素。 （3）画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画细线（也可用玻片较短那一端的边缘沾取滤液后，印在滤纸条上）。待滤液线干后，重复画线一两次。滤液线要细，要均匀：保证滤液色素在同一起始点上。待滤液线干后再重复画线的原因：既保证了滤液线的色素量，也防止滤液线过宽。画的次数越多，色素量越多，越好跑，色素带也就分得越开，越清楚。 （4）分离光合色素将适量的层析液（分离液）倒入试管，将滤纸条画线一端朝下，轻轻插入层析液中，迅速塞紧试管口。适量的层析液：保证足量用于色素的分离，防止层析液浸没滤液线，也防止空气污染（层析液易挥发、有毒），避免试剂的浪费。层析液的作用：色素可溶于层析液中，不同的色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快；溶解度低的色素在滤纸上扩散得慢。这样，最终不同的色素会在扩散过程中分离开来。注意不要让层析液触及滤液线。接触后会使大量滤液溶于层析液中，导致实验失败。塞紧试管口的原因：层析液易挥发，且具一定的毒性。 3. 5（5）观察、记录待层析液上缘扩散至接近滤纸条顶端时，将滤纸条取出，风干。观察滤纸条上所出现的色素带及其颜色，并做好记录。最后滤纸条上将分离出四条色素带，颜色从上往下分别是橙黄色、黄色、蓝绿色和黄绿色，四种色素分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。注意事项 （1）应选择绿色较深、光合色素含量较高的植物叶片，如菠菜叶、朱槿叶等，作为实验材料，以便使滤液中色素浓度较高。 （2）画滤液细线时，要迅速，并要等滤液接近干时，再重复画线，以防滤液扩散开使滤液线过宽，影响分离效果。 （3）将滤纸条插入层析液中时，要避免滤液细线直接触及层析液。试管中的层析液高度不要接近或超过滤液细线所处的高度，可灵活把握层析液的用量。 （4）其他见上述。 蔬菜中色素的提取食品的色泽是食品的重要感官指标，食品工业中广泛使用着人工合成的色素来增加色泽，但研究表明，一般合成的色素都有不同程度的毒性，有的甚至有致癌性。因此开发天然无害的食用色素对保证人类健康有重要意义。蔬菜种类繁多，色彩纷呈，是色素的巨大资源库，从蔬菜中提取的天然食用色素，不仅具有较高的安全性，有的还具有一定的营养价值和保健作用。且天然色素价格昂贵，市场前景广阔，能够促使蔬菜增值，是蔬菜深加工的一个发展方向。本文将介绍几种蔬菜中的色素及其提取方法。 一、从番茄中提取番茄红素 1.番茄红素的性质及功用 番茄红素（Lycopene）是油溶性色素，对光线、氧和热都比较敏感，为类胡萝卜素的一种，也是一种强抗氧化剂，抗氧化能力是维生素E的100多倍，远远超过其他诸如。胡萝卜素、胡萝卜素的生物活性，能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化从而预防癌症的发生。目前，番茄红素作为色素少量用于番茄酱和番茄汁制品中，多用于保健食品和制药行业。 2.茄红素的提取番茄红素的提取一般分为有机溶剂提取和二氧化碳超临界萃取两种方法，二氧化碳超临界萃取在大规模生产上有难度，目前主要采取有机溶剂提取，首先将番茄加工成番茄酱或番茄粉，用乙酸乙酯、乙醇或正己烷等溶剂进行提取，后经过滤浓缩得到番茄红素粗产品-含量6%以下的含油树脂，进一步冷冻结晶可以得到纯度较高的产品。 二、从辣椒中提取辣椒红素 1.辣椒红素的性质辣椒红素（Capsanthin）又名椒红素、辣椒红，纯的辣椒红素为深胭脂红色针状晶体。用于食品添加剂等方面的辣椒红素为暗红色油膏状，有辣味。其主要成分为辣椒红素、类胡萝卜素、辣椒碱和植物油等，不溶于水，易溶于植物油和乙醇，在pH值为3-12时，色调不变化，耐光性和耐热性较好，耐酸碱，耐氧化，可用于罐头、糕点上彩装，也可用于油脂食品、调味品、果汁和冰激淋中。 2.辣椒红素的提取常见的提取辣椒红素的方法大致可分为3种油溶法、溶剂法和超临界流体萃取法。目前生产上主要采用溶剂法，用有机溶剂（二氯甲烷、三氯乙烯、丙酮、2-丙醇、甲醇、正己烷、乙醇）萃取辣椒属的果实，然后除去有机溶剂的油溶性制品，使用乳糖、阿拉伯胶等赋型剂及蔗糖脂肪酸酯可以制得水分散制品。 三、从紫苏中提取紫苏色素 1.紫苏色素的性质紫苏叶中含有的大量的花色素苷称为紫苏色素（perilla colour）,每100g干燥的紫苏叶中含有1.9g花色素苷，由紫苏素和紫苏宁组成，纯净的紫苏色素为紫色粉末，是水溶性色素，酸性时为红色，中性时呈紫色，碱性时呈绿色，由于此特性，该色素常被用作酸碱指示剂。紫苏色素作为食用红色素用于咸梅干、腌菜、粉末果汁中，除了呈色之外，它还具有一定的防腐作用。 2.紫苏色素的提取紫苏叶经夏季自然干燥后，再于90条件下干燥1h,磨成粉末。用稀盐酸-乙醇提取其色素，经过滤、减压浓缩，蒸馏出乙醇、添加赋型剂、杀菌、喷雾干燥、筛分、调整色调而成。四、从红甜菜中提取甜菜红色素 1.甜菜红色素的性质甜菜红色素（beet root red）是由红甜菜（俗称紫菜头）制取的一种天然红色素，主要成分是甜菜红苷（Betanin）,易溶于水和牛奶，在酸性和中性的条件下；呈稳定的紫红色，在碱性的条件下变成黄色，不易被氧化。在食品工业领域多用于果味水、果汁、糖果、糕点、罐头、酸奶等产品中。 3.甜菜红色素的提取用水萃取红甜菜根，在萃取前用2%亚硫酸氢钠溶液在95-98热烫10-15min灭酶，提取液经浓缩成深红色浆料，进一步干燥为红色粉末，制造过程中采用过滤、絮凝等方法除去蛋白质和糖类，在最终产品中添加一定的柠檬酸或者维生素C作为pH调节剂和稳定剂。 五、从红球甘蓝中提取卷心菜红色素 1.卷心菜红色素的性质卷心菜红色素（red cabbage pigment）又称红球甘蓝色素，主要成分由多种花色素苷复合构成，也含有少量的黄酮和单宁，溶于水，不溶于油脂，在酸性条件下呈紫红色，中性条件下呈紫至青紫色，碱性条件下呈暗绿色。耐热、耐光性良好，酸性的乳酸饮料中表现为稳定的红色，用于豆沙馅中使其呈良好的暗紫红色。2.卷心菜红色素的提取将卷心菜打浆，然后用水反复抽提，经过滤、离心等精制过程去除纤维素、蛋白质等杂质，经过浓缩、杀菌得到色素水溶液，进一步经过喷雾干燥成粉末。此外，从甘薯中可提取红色素和紫色素，菠菜、甘蓝中可提取叶绿素，紫色菜薹、茄子皮可以提取紫色色素，姜黄中可以提取姜黄素，胭脂萝卜中可以提取胭脂红色素，苋菜中也可以提取苋菜红色素等等。大量的研究与实践证实，从蔬菜中可以提取多种天然食用色素，随着人们生活水平的提高和安全意识的增强，蔬菜色素将会有更广阔的市场空间食用天然色素的提取 开发天然色素是世界食用色素业和医药等行业的发展趋势之一。我国目前还处在合成色素与天然色素并存及同时发展的状态。由于合成色素的安全性问题，不少合成色素在各国允许使用的程度被大大限制，尤其是在食品、医药和化妆品行业，所以，天然色素的提取和应用是现在和未来发展的主要方向。 天然色素的提取、纯化工艺多种多样，主要有水浸提、有机溶剂提取、碱提取、超临界流体萃取、微波及超声波处理、树脂吸附分离纯化、酶法处理和膜技术等。在天然食用色素提取与精制过程中采用各种高新技术可以大大促进天然食用色素产业的发展。 2.1 水浸提 水浸提是提取水溶性色素行之有效的手段，大多采用热水、酸水、碱水浸提。其中碱提法主要是应用了碱对多种生物物质的影响作用。其提取效率从经济角度和安全性考虑有应用价值。辣椒红色素的碱提取是以15%-40%的NaOH水溶液处理辣椒油树脂，使辣椒红色素中的脂肪成分发生皂化反应，从而将辣椒红色素游离释放出来，再分离精制可得到产品1。虾壳中的虾青素大多与蛋白质结合，应用碱液脱蛋白的原理，当用热碱液煮虾壳时，蛋白质溶出，虾青素也随着溶出，从而达到提取虾青素的目的2。因姜黄色素易溶于碱水，可用碱水对姜黄色素进行浸提，使用1%的NaOH溶液提取姜黄色素效果较好3。 由于碱提法加工过程需消耗大量酸碱，且废液较难回收，因此近几年来对碱提法的研究报道也较少。 2.2 有机溶剂提取法 对于水溶性较差，甚至不溶于水的脂溶性色素，采用有机溶剂浸提。溶剂提取法是目前从动植物中提取色素的一种普遍常用的方法。生产上普遍使用的有机溶剂为乙醇，乙醇具有无毒、安全性高、易回收利用等特点。主要采用醇浸提、酸醇浸提。将虾壳用盐酸浸泡24h后过滤，虑渣用95%乙醇浸泡，提取液经蒸馏后得到浓缩的粗制虾青素提取物2 。用碾米机剥下黑米表面层10%左右的米皮糠，先用植物油提取，去掉米皮糠中的油脂，再用乙醇水溶液浸提黑米色素，滤去杂质浓缩干燥即得到色素成品4。从辣椒中提取辣椒红素是将干辣椒磨成粉后浸泡在丙酮、乙醇、氯仿、三氯乙烷等有机溶剂中进行。用溶剂法提取辣椒红素，由于原料成分复杂，现使用的有机溶剂的选择性差，使所得产品纯度差且有异味，必须将产品浸膏进一步脱臭精制，方可应用，但由于异味物质和色素成分性质接近，用一般分离或分解方法，操作复杂且很难得到高纯度的辣椒红素1。 相对而言，有机溶剂提取法萃取剂便宜，设备简单，操作步骤简单易行，提 取率较高，但用其提取的某些产品的质量较差，纯度较低，有异味或溶剂残留，影响产品的应用范围。 2.3 超临界CO2流体萃取法 该技术最适合于提取分离亲脂性、分子量较小的热敏性物质,由于提取工艺简单，能耗低，萃取剂便宜，提取的产品具有纯度高、溶剂残留少，无毒副作用等优点，越来越受到人们的重视。近来发现该技术在天然食用色素的提取与纯化方面具有独特的优点。 赵亚平等5用超临界CO2从辣椒粉中提取辣椒红色素,在原料粒度小于1.2mm、萃取压力25 MPa、温度50、流量6 m3/h、时间1h的条件下,得到的辣椒红色素产品各项指标均好于GB10783-1996的要求。张中义等6采用该技术对传统溶剂提取方法所得到的辣椒色素进行纯化,在压力18 MPa、温度25、萃取剂流量2.0 L/min和萃取时间3 h的条件下,得到了高纯度辣椒色素,产品质量符合FAO/WHO标准的要求。用超临界CO2萃取法得到的番茄红素无异味、无溶剂残留，提取率达90%以上7。超临界CO2萃取与有机溶剂提取相比，萃取的紫草色素含杂质少，且含有更多色素组分，全过程仅需2.5-3h，产品色质好，避免了用有机溶剂萃取的溶剂残留等问题8。 超临界CO2流体萃取技术是一种新型的绿色分离技术，但因为存在技术尚不完善、设备复杂且昂贵、运行成本高等问题，使这种萃取方法在该领域的发展和应用受到了一定的限制2.4 微波萃取法 微波的频率与分子转动的频率相关联，它作用于极性分子上能促进分子的转动,导致分子之间强烈地摩擦，迅速生成大量的热能,温度快速升高。微波可穿透萃取介质，直接作用于物料内部，使内部温度迅速上升，增大目标物质在介质中的溶解度；微波可增强传质驱动力，加速目标物质由原料内部向界面层扩散,从而使萃取速率提高数倍9,10。 陈栓虎等人利用微波萃取了柿子红色素，该色素属多酚类水溶性色素，对光、热稳定性好，对大多数食品添加剂影响不大，安全性高，是一种很有开发前景的食用色素新品种，利用微波萃取柿子红色素，时间短，提取率高11。同传统的索氏提取相比,提取时间大为缩短,色价大大提高。张春兰等通过单因素和正交实验，确定了微波法萃取枸杞色素的最佳工艺条件：萃取次数为3次，时间为20 s，浸提率为89.3%，可见利用微波萃取枸杞色素具有加热速度快、受热体系温度均匀、节约时间和能量等优点12。李巧玲13采用微波强化萃取柚皮色素时,也取得了十分满意的提取效果。 微波强化萃取显示出良好的发展前景和巨大的应用潜力,不过要向规模化工业生产方向发展,还需在微波萃取的基础理论、作用机制、设备放大等方面作进一步的深入研究。微波萃取天然色素技术在实验工作中虽然已经取得一定重要成 果，但由于受它的特性的限制，应用范围受到了一定的影响。如果利用微波的促进传质作用，来克服传统浸提中存在的传质障碍，则可大大提高生产效率。目前此项工作正受许多科研工作者的重视，多项研究成果显示出微波萃取这一方法的优越性，开展微波萃取技术在天然色素提取上的应用研究具有广阔的前景。 2.5 超声波强化提取技术 超声波是一种弹性波21，它能产生并传递强大的能量，利用超声波的空化作用和它的次级效应(如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等)，可以改变物质组织结构、状态、功能或加速这些改变的过程。若将其运用在固液萃取过程中，则可使细胞周围和细胞内产生环流，从而提高了细胞壁和细胞膜的通透性圆，起到强化萃取过程的作用，有利于细胞内有效成分的提取。超声波辅助水萃取就是利用这一特点来达到加快细胞释放色素的速度、缩短提取时间、提高色素提取率的目的22。 超声波强化提取的作用主要来源于超声“空化”效应。超声“空化”效应是指存在于液体中的微小气泡核在超声波作用下被激活,它表现为泡核的生长、振荡、收缩及崩溃等一系列动力学过程。由于超声波对体系的升温作用较小,因此很适于热不稳定成分的提取。 李云雁14运用超声波技术从板栗壳中提取棕色素,得到优化的工艺参数为:提取温度为70、超声提取2次、每次1 h，在此条件下的提取率为64 mg/g,远高于常规法。在对栀子黄色素提取的研究15中发现,在150 min相同时间内，超声波(71W)作用下的栀子黄色素浸提率为搅拌(300 r/min)条件下的2.38倍。 近年来,对超声波强化提取、分离的研究取得了明显进展,并展现出良好的应用前景。利用超声波实现提取过程的强化,成为开拓高效、节能、降耗工艺过程的主要途径之一。 2.6 树脂吸附分离、富集 大孔吸附树脂多为白色的球状颗粒,粒度为20-60目,通常分为非极性和极性两大类,还可根据极性大小分为弱极性、中等极性和强极性。它的理化性质稳定,不溶于酸、碱以及有机溶剂。通常由苯乙烯、