食用天然色素的提取方法及发展趋势
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自然色素提取标题(最新版)目录1.引言:介绍自然色素提取的意义和重要性2.自然色素的种类和来源3.自然色素提取的方法和工艺4.自然色素的应用领域5.我国在自然色素提取领域的发展现状和前景正文随着人们对健康和环保意识的不断提高,越来越多的消费者开始关注食品、化妆品等日常消费品的安全性。
作为一种绿色、环保、安全的产品,自然色素受到了广泛关注。
本文将介绍自然色素的种类和来源、提取方法和工艺以及应用领域,并探讨我国在自然色素提取领域的发展现状和前景。
一、自然色素的种类和来源自然色素是指从天然植物、动物或微生物中提取的一类具有染色功能的化合物。
根据来源的不同,自然色素可分为以下几类:1.植物性色素:如胡萝卜素、叶绿素、花青素等,广泛存在于各种蔬菜和水果中。
2.动物性色素:如虾青素、角黄素等,主要来源于虾、蟹等海洋生物和家禽家畜。
3.微生物性色素:如红曲霉素等,主要来源于红曲等微生物发酵产物。
二、自然色素提取的方法和工艺自然色素的提取方法主要有以下几种:1.传统提取方法:如溶剂萃取法、水浸提法等,主要利用有机溶剂或水对色素进行提取。
2.现代提取方法:如超声波辅助提取法、微波辅助提取法、超临界流体萃取法等,采用先进的技术手段提高色素提取效率。
3.生物技术方法:如基因工程、发酵工程等,通过改造生物体基因或调控发酵过程来提高色素产量。
三、自然色素的应用领域自然色素广泛应用于食品、化妆品、药品等领域,具有以下优点:1.安全性:来源于天然物质,不含化学合成色素中的有害物质,对人体无害。
2.稳定性:自然色素在光照、高温等条件下不易褪色,保持时间长。
3.环保性:自然色素的生产过程对环境污染较小,符合绿色环保理念。
四、我国在自然色素提取领域的发展现状和前景近年来,我国在自然色素提取领域取得了显著成果。
一方面,我国政府加大了对自然色素产业的政策支持力度,鼓励企业加大研发投入,提高自主创新能力;另一方面,我国拥有丰富的自然资源和生物多样性,为自然色素提取提供了源源不断的原材料。
我国食用色素现状及对策综述摘要:本文综述了我国食用色素的现状,不足和发展前景。
随着食品工业的快速发展 ,食用色素发挥了越来越重要的作用 , 但我国食用色素工业存在的稳定性、安全性等问题制约着它的进一步发展。
本文针对我国色素工业的发展现状 ,分析了我国食用色素工业存在的问题并提出了相应的发展对策。
关键词:食用色素;工业;现状;对策食品色素是使食品着色从而改善食品色调和色泽的食品添加剂。
属于食品添加剂的一大类。
它在食品中的含量非常少,一般为产品(饮料、酒类、糖果、医药等)的千分之几、万分之几甚至是十万分之几,但是它对食品质量及品质的影响非常大,在产品中的作用以及在食品中的应用范围是任何其他食品添加剂所不可比拟的。
因此,研究食用色素的发展对我国食品工业的发展具有重要的意义。
1 我国色素工业的现状2005 年我国天然色素的产量达10680 吨,焦糖255000 吨,占80 %以上,比2004 年增长29. 6 % ,总产量将近30 万吨,这表明了我国的天然食用色素的产量正在逐年上升[1 ]。
2007 年我国国民经济继续高速发展,增速达11. 4 %。
食品工业和餐饮业以每年超过20 %的速度增长,2007 年食品工业总产值31912 亿元,比上年增长30. 07 % ,实现利润2166 亿元增长40 %。
作为食品工业和餐饮业的重要组成的食品添加剂,无疑也获得可快速的增长。
其中,仅食用着色剂就有32. 46 万吨的产量,同比增长 1. 4 %[2 ]目前,各国允许使用的合成色素几乎均是水溶性色素。
我国允许使用的食用合成色素共有10 种,包括苋菜红、胭脂红、赤藓红、新红、诱惑红、柠檬黄日落黄、亮蓝以及它们各自的铝色淀[3 ]。
近几年,由于天然色调接近、安全性比合成色素可靠以及具有一定的生理。
活性等优点而备受推崇。
西方的一些发达国家在食品使用天然色素的比例已达85 % ,并有完全取代合成色素的趋势[4 ]。
我国目前允许使用的天然食用色素有40 余种,是目前世界上批准使用天然着色剂最多的国家。
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、β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。
天然色素的提取和应用研究郭凤华 王慧(山东轻工业学院食品与生物工程学院 济南 250353)摘 要 随着科技的发展和生活水平的提高,天然色素以其健康、安全的特点,将越来越受人们的欢迎。
本文首先介绍了天然色素的几种提取方法:溶剂提取法、超临界流体萃取法、微波萃取法、酶法以及它们各自的优缺点。
然后又对几种具有代表性的色素和他们在某些方面的应用做了简要的介绍。
最后对天然色素的前景开发中存在的问题和方向做了简单的总结。
关键词 天然色素 提取 应用 开发Research of Natural PigmentGUO Fenghua WANG Hui(Shandong Institute of Light Industry,Food and Biological Engineering)Abstract: With the development of science and technology and the rising of life quality. Natural pigment which ishealthy and safe will be used more abroad than the synthetic pigment. Firstly,This paper introduces several kindsof extracting methods:supercritical fluid extraction、solvent extraction、microwave extraction、enzyme ex-traction and advantages and disadvantages of each. Secondly,give a brief introduction of several representativekinds of the natural pigments and their some applications, Finally, give a summary of the problems and develop-ment directions in the exploitation of natural pigment.Keywords: natural pigment; extracting methods; application; exploitation前 言色素分为天然色素和合成色素两大类,天然色素的应用有着悠久的历史,我国古代就有使用天然色素作纺织品染料、米饭、酿酒、化妆品等色料的记载。
浅议天然色素的提取、应用及辣椒红色素的提取方法摘要:随着科学技术的发展,人们对色素的提取及运用有着更高的要求,本文第一部分、第二部分分别对对天然色素的提取方法及运用简单的介绍。
第三部分就最近受到热议的辣椒红色素的提取展开详细的论述及展望。
关键词:天然色素萃取辣椒红色素随着经济的不断发展,人们对生活质量的要求也越来越高,对色素的要求也越来越高,从天然物质中提取无毒无害的食用色素、医用色素已经成为时代发展的潮流。
天然色素大多来自于天然物质,现在大多从植物组织中提取,小部分从动物或微生物中提取。
相对于人造色素而言,天然色素更安全、更健康,在一定程度上还具有保健功能和营养价值。
一、天然色素的提取方法1.超临界流体萃取法(sfe)在sfe技术中所普遍使用的溶剂是co2。
截止目前用二氧化碳进行萃取的历史已经有二十多年。
在使用超临界二氧化碳进行萃取时不仅具有能耗低、萃取便宜、工艺简单都能特点,而且其提取的产品的纯度较高,无毒副作用。
rozzi.nl做的一项研究表明在32~86℃的温度下、在13.7800~48.2686kpa的压力下,从番茄产品中提取番茄红素。
数据表明在86°c及34.7486kpa的条件下的提取率是最高的,高达38.8%。
虽然超临界二氧化碳流体萃取技术已经被很多行业广泛应用,但其在技术上还存在一些相对不完善的地方。
2.有机溶剂提取法目前在提取色素普遍应用的方法是溶剂提取法。
提取高粱红色素的过程为:在浓度为0.1%的盐酸水溶液中浸泡大约两小时,然后对杂质和杂色进行清理,之后在40℃的环境中用浓度为7%的乙醇水溶液进行浸提。
最后经过过滤、浓缩机干燥等步骤便可得到。
以下为几种色素提取过程:用盐酸溶液将虾壳浸泡了大约24小时后过滤,再用浓度为95%的乙醇对滤渣进行浸泡,最后蒸馏并浓缩提取液便可得到虾青素。
辗米机可以剥下黑米表层的米糠,限用植物油将米糠里的油脂提出,然后用乙醇的水溶液对米糠进行浸提,最后除去杂质并浓缩干燥即可得到色素成品。
天然色素在食品安全领域中的应用随着人们对健康食品的需求越来越高,天然色素在食品安全领域中的应用越来越受到关注。
天然色素是指从植物、动物或微生物中提取的颜料,与合成色素相比,具有无毒、无害、易吸收等优点。
本文将探讨天然色素在食品安全领域中的应用及其未来发展趋势。
天然色素在食品中的应用天然色素在食品中的应用非常广泛。
目前,常见的天然色素包括叶绿素、类胡萝卜素、花青素、胡萝卜素等,它们可以用于食品、饮料、保健品、药品等领域。
这些天然色素不仅可以为产品添加色彩,还可以增强产品的风味和营养价值。
1. 食品:天然色素不仅可以给食品增添色彩,还可以使食品更加美味和有营养。
比如,花青素可以增加葡萄酒、蓝莓酱、紫苏饭等食品的颜色和味道;叶绿素可以增加面包、饼干、糕点等食品的颜色和营养价值;胡萝卜素可以增加鲜橙汁、胡萝卜汁、番茄酱等食品的颜色和营养价值。
2. 饮料:天然色素可以增添饮料的颜色和口感。
比如,文化乳中的花青素可以使饮料更加美味和营养。
3. 保健品:天然色素可以用于保健品,如葡萄籽提取物、芦荟提取物等。
它们可以增强人体免疫力、改善肝脏功能、防止衰老和心血管疾病等。
天然色素的未来发展趋势未来,天然色素在食品安全领域中的应用还将继续扩大。
以下是未来发展趋势:1. 天然色素将成为食品加工的趋势。
随着人们对健康的需求不断增加,天然色素将逐渐取代合成色素。
2. 绿色天然色素将更受到青睐。
绿色天然色素具有抗氧化、防癌、降低血脂等功效,将逐渐成为市场的主流。
3. 生物技术将推动天然色素的发展。
随着生物技术的不断发展,天然色素的生产效率将得到大幅提升,对环境的污染也将减少。
总结天然色素在食品安全领域中有着广泛的应用前景,不仅可以增加食品的颜色和味道,还可以增强产品的营养价值。
在未来的发展趋势中,天然色素将成为食品加工的趋势,绿色天然色素将更受到青睐,生物技术也将推动天然色素的发展。
天然色素在食品中的使用与评价随着人们对健康的重视,对食品的安全和质量要求也越来越高。
天然色素作为食品添加剂的一种,被广泛应用于食品工业中,不仅能增添食品的色彩,还能改善食品的口感和口味。
本文将探讨天然色素在食品中的使用和评价。
一、天然色素的类型及来源天然色素主要来源于植物、动物和微生物。
植物色素包括花色素、叶绿素和类黄酮等,动物色素主要是昆虫的色素和鱼类的鳞片色素,微生物色素主要是由细菌、酵母、藻类等产生的色素。
这些天然色素不仅具备良好的色彩稳定性和溶解性,而且相对较为安全。
二、天然色素在食品中的应用天然色素在食品中有着广泛的应用。
在糕点行业中,可使用红曲色素、花青素等天然色素,为糕点增添丰富的色彩;在饮料行业中,可使用茶叶、紫苏叶等植物提取物,提供天然的颜色和口感;在乳制品中,天然色素的使用也很常见,例如使用胡萝卜素来为奶制品增添橙黄色等。
三、天然色素与人体健康相较于合成色素,天然色素对人体健康的影响较小。
天然色素一般被认为是相对安全且无毒副作用的,对人体几乎没有任何危害。
而合成色素中可能含有一些对人体不利的物质,长期摄入可能对健康造成一定影响。
因此,天然色素被普遍认为是一种更健康、更安全的选项。
四、天然色素的优势与不足天然色素相较于合成色素具有一定的优势和不足。
首先,天然色素能呈现出鲜艳且自然的颜色,提高食品的视觉吸引力;其次,天然色素在加工过程中较为稳定,不易退色或变质;此外,天然色素通常具有较为丰富的风味,能增添食品的口感。
然而,天然色素的不足之处在于其颜色相对较为有限,无法满足所有食品的着色需求;此外,与合成色素相比,天然色素的价格通常较高,因此在食品加工中的应用较为受限。
五、天然色素的未来发展随着人们对食品健康的需求不断增加,天然色素在食品行业中的应用前景十分广阔。
一方面,科技的进步将有助于提取和合成出更多种类的天然色素,丰富了食品中的着色选择;另一方面,相关部门应加强天然色素的监管和标准制定,确保天然色素的质量和安全性。
2024年食用天然色素市场规模分析引言食用天然色素是从天然来源中提取的可用于食品着色的物质。
随着人们对食品安全和健康的关注度增加,对食用天然色素的需求也在逐渐增加。
本文将对食用天然色素市场的规模进行分析。
市场概述食用天然色素市场是食品添加剂市场的重要组成部分。
根据市场调研公司的报告,食用天然色素市场在过去几年内保持了稳定的增长。
这主要得益于消费者对天然食品的偏好以及食品安全和可持续发展的增长需求。
市场规模分析根据研究数据,食用天然色素市场的规模在过去几年内呈现了不断增长的趋势。
预计到2025年,全球食用天然色素市场的价值将达到XX亿美元。
区域分析•北美地区是食用天然色素市场的最大消费地区。
其市场规模在过去几年内保持了稳定的增长。
•欧洲地区是食用天然色素市场的第二大消费地区,其市场规模也在逐渐增长。
•亚洲地区是食用天然色素市场增长最快的地区之一。
随着亚洲国家经济的发展和人民生活水平的提高,对食用天然色素的需求也在增加。
类型分析根据类型,食用天然色素市场可分为以下几个类别:1.红色素:主要用于食品着色的红色素市场规模较大,尤其是来自植物和水果的红色素。
2.黄色素:来自植物和动物的黄色素在某些食品中具有广泛的应用。
3.蓝色素:由于在天然来源中蓝色素较为罕见,因此其市场规模相对较小。
4.绿色素:来自植物和叶绿素的绿色素在食品中应用较多。
应用行业分析食用天然色素广泛应用于各个食品行业,包括:•饼干、糖果和巧克力•饮料和果汁•乳制品•调味料和调料•方便食品和速食品市场驱动因素食用天然色素市场规模增长的主要驱动因素包括:1.消费者对健康和天然食品的需求增加。
2.政府对食品添加剂的监管力度加大,促进了食用天然色素的市场需求。
3.企业对可持续发展的追求,选择使用天然而非合成色素。
市场挑战与机遇食用天然色素市场面临着一些挑战,如:•天然色素的稳定性和色彩的一致性问题。
•天然色素的生产成本较高。
然而,市场也面临着许多机遇:1.科技的进步使得天然色素的生产更加高效和可持续。
食品色素的提取和应用技术研究食品色素,作为食品工业中不可或缺的一部分,是赋予食物丰富色彩和外观吸引力的关键因素之一。
色彩对于我们的感官体验以及食欲的刺激起着重要的作用。
因此,对于食品色素的提取和应用技术的研究,具有重要的意义。
食品色素的提取主要有天然提取和人工合成两种方法。
天然提取是指从植物、动物和微生物等天然来源中提取色素。
相比之下,人工合成色素则是通过化学方法合成出的色素物质。
尽管二者在提取方式上有所不同,但它们都在食品加工中广泛应用。
天然提取色素有着明显的优势。
首先,天然提取的色素更加健康和安全,因为它们来自于天然的原材料,相对更容易被人体消化吸收,不会对人体健康造成负面影响。
其次,天然提取的色素具有更好的稳定性和抗氧化性能,能够保持食品的色彩更长时间。
此外,天然提取色素还经常带有特殊的香味和口感,使食物更具特色。
提取天然色素的方法多种多样。
其中,水浸提取、溶剂提取、超声波辅助提取和微波辅助提取等方法是较为常见的。
水浸提取是将食材放入水中,通过水的沸腾来释放色素成分;溶剂提取则是利用溶剂来快速分离出色素成分;超声波辅助提取和微波辅助提取则分别利用超声波和微波的特殊能量来促进提取过程,提高提取效率。
这些提取方法不仅能够高效提取色素,而且对原料的物理化学性质无明显破坏。
提取出来的色素如何应用于食品是一个关键的问题。
色素的使用要考虑到食品的特性和目标效果。
对于一些需要保持天然特征的食品,如果蔬干、果酱等,可以直接加入提取出来的天然色素。
在一些需要稳定性较好的食品中,可以将提取出来的色素通过工艺处理后,形成稳定的液态或固态产品。
与此同时,保持食品色素的稳定性也是一个挑战。
因为色素容易受光、氧化、加热等因素的影响,而导致变质。
因此,保护色素的稳定性,延长其使用寿命是非常关键的。
除了天然提取色素,在食品工业中还广泛使用人工合成色素。
人工合成色素具有色彩鲜艳、稳定性好、成本低等特点。
它们能够很好地满足一些食品产品对色彩的需求。
天然色素的生产及研究现状天然色素应用技术推广实验室aingw@食品色素分为合成色素和天然色素两大类。
近年来,欧美等发达国家开发出了许多种新型的食品天然色素。
与合成色素相比,天然色素最大的优点是相对地安全性较高,天然色素的缺点是对光、热及pH的敏感性较高,对氧化的敏感性较大,溶解度较小,色素浓度较低,而且大多数情况下,天然色素的成本远高于合成色素的成本。
1.发展历史人类为食品着色的发展历程大致可概括为:天然色素———人工合成食用色素———天然色素与人工合成食用色素并用———更加安全、稳定的天然使用色素。
自1856年英国人W.H.Perkins合成第一个人工染料苯胺紫后,人工合成染料借其特有的色艳、稳定性强、易于复配、价廉等优点很快替代了天然色素。
随着化学合成色素及其生产技术在我国的传入,食品行业中也开始用合成色素取代天然色素进行相应的产品生产。
20世纪初,毒理学和生物学研究的不断深入,发现原先曾允许使用的人工合成食用色素中,大多数种类对人体都有不同程度的伤害,尤其有致癌、致畸、致突变的后果,这一点引起人们的高度重视,大部分具有一定毒性的合成色素被淘汰使用。
近二十多年来,我国在食用天然色素资源的开发、生产技术、工艺、装备水平等方面都有很大的提高,使得天然食用色素的品种、产量、质量也都取得了很大的进步。
2.生产现状近年来,天然食用色素在国际市场上销售额的年增长率一直保持在10%以上,由于市场前景看好,需求量逐年上升,各国竞相开发生产。
而食用色素的生产是需要得到有关方面许可后方可进行,如在世界范围内食品添加剂是由FAO/WHO吸收发展中国家参加的标准化技术委员会(JECFA)来制定一个国际性的食品添加剂使用标准。
但JECFA只对极少数天然食用色素制定了ADI值,其余均未作评价,允许按需要量添加,这是由于大多数天然食用色素安全性很高的缘故。
目前各国对天然食用色素允许生产和使用的种类还存在差异。
如FAO/WHO允许使用的天然食用色素有:紫草红、安拉妥、花色苷类、辣椒红、焦糖色素、红花色素、叶绿素铜钠(钾)、β-胡萝卜素、β-阿朴-8′-胡萝卜醛、番茄红、姜黄色素、藏红花、郁金香、叶黄素等。
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食品科技中国食品质量报/2005年/03月/01日/第004版/天然食用色素的现状及发展趋势张海生2005年2月18日,英国食品标准署就食用含有添加 苏丹红色素的食品向消费者发出警告,但据专家介绍,苏丹红(一号)色素是一种红色的工业合成染色剂,在我国以及世界上多数国家都不属于食用色素。
那么,世界食用色素的现状及发展趋势是什么呢?这里我们以天然食用色素为例。
食品色素分为合成色素和天然色素两大类。
与合成色素相比,天然色素最大的优点是相对地安全性较高,具有天然和健康效应,随着生产技术和性能的提高,天然色素在明亮度和安全性等方面已经达到了合成色素的水平。
因此世界天然色素市场正在以两倍于人工合成色素的速度快速增长。
市场现状近年来,天然食用色素在国际市场上销售额的年增长率一直保持在10%以上。
我国允许生产和使用的天然色素有四十余种,生产厂逾百家,年产量超万吨。
生产和使用的主要品种是焦糖色素,约占天然食用色素总量的70%。
除焦糖色素外,产量较大的品种有:红曲红色素、辣椒红色素、姜黄色素、高粱红色素、叶绿素铜纳、玫瑰茄色素等。
由于其它天然食用色素的成本高、性能不稳定等原因,很少使用,主要用于出口。
目前我国天然食用色素的生产已经初具规模,红曲米、红曲米粉、红曲红、辣椒红、叶绿素铜钠等产品除在国内生产与销售外,还远销国外。
经过20多年的发展,国家在对食品添加剂的开发、生产、使用的法规管理等方面逐步规范和完善。
除对现有食用色素产品进行严格的卫生和质量管理外,对新的产品审批程序有严格的要求,如原料的种属名称、原料来源、去用部位、着色成分的纯度、灰分、溶剂残留、重金属残留、菌落总数、致病菌、毒理学实验及安全性级别、稳定性实验、产品使用方法及效果等方面均有严格的管理要求。
功能性及研究进展最近,天然食用色素的功能性已经越来越多地被人们认识,已经确认有营养作用的天然食用色素有类胡萝卜素和花青素苷。
在天然胡萝卜素类中有胡萝卜素、叶黄素和番茄红素等可作为抗氧化剂,预防退行性疾病。
《风味化学与食品添加剂》 课程论文
论文题目 食用天然色素的提取方法与发展趋势 学 院 食品科学与工程
专 业 食品科学与工程 毕业届别 2010级 姓 名 XXX 指导教师 梁 琪 教授 日 期 2013.6.19
食品科学与工程学院 食用天然色素的提取方法与发展趋势 XXX (甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州,730070) 摘要:食用天然色素是指从植物、动物或微生物中提取的对食品具有着色能力的物质的总称。随着世界各国相继制订法规、淘汰大部分有毒的化学合成色素, 那些不仅有染色功能, 而且还有营养和保健功效, 并能赋予食品许多新功能的天然色素将面临广阔的市场前景。文章详细地介绍了食用天然色素及其提取技术和发展趋势。
关键词: 食用天然色素 提取方法 发展趋势
前言 天然色素广泛存在于多种生物特别是动植物体中,其安全性和营养价值高,有的兼具一定的药理作用。用天然色素着色,色调自然纯正。由于传统的提取方法存在提取时间长,劳动强度大,原料预处理能耗高,热敏性组分易被破坏,生产的色素产品纯度差,有异味和溶剂残留等缺点,直接影响了天然色素的发展及应用。伴随着现代化工业技术的迅速发展以及人们安全意识的提高,一些现代化高新技术不断应用到天然色素的生产中。开发天然色素是世界食用色素业和医药等业的发展趋势之一。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, 本文就目前天然色素的提取种类、提取方法及提取物的性质研究进行综述。
1发展简史
我国使用天然色素已有悠久历史,《史记·货殖传》记载:“茜栀千亩,亦比千乘之家。”说明古代就利用了茜草科植物和黄栀子等天然色素。北魏末年(公元6世纪)农学家贾思勰所著的《齐民要术》一书中就有从植物中提取色素的记载。[1]我国古代使用天然色素,在日本近年出版的《天然着色料》一书就引证了这些文献。 公元前1500年,埃及墓碑上就绘有着色的糖果。公元前4世纪,葡萄酒就用色素着色,大不列颠的阿利克撒人就开始利用茜草色素。公元10世纪,美洲的托尔铁克人与阿芝特克族人相继栽培胭脂虫的寄生植物,繁殖胭脂虫,并提制胭脂红用于食品着色等。[2]然而,这些天然色素不论在品种上或是性能上都远不能满足食品工业发展的需要。天然色素着色力低,对光、热、氧气、pH
等稳定性差,成本高。随着科学技术的发展,特别是染料化工的发展,出现了合成色素。1856年英国W.H.珀金斯(Perkins)发明了第一个合成有机色素苯胺紫,以后,又不断合成了许多新的有机合成色素,并有一些被应用在食品上,使得合成色素在食品的应用上得到迅速发展。[3]由于合成色素具有色泽鲜艳、着色力强、稳定性好、无臭无味、易于溶解和调色、成本低等优点,几乎取代了天然色素在食品中的应用。到20世纪初,用于食品着色的合成色素已发展到近80种之多。
20世纪初,随着医学的发展,很多国家发现,许多合成色素对人体有害,除了它本身的化学性能危害人体健康,而且在合成过程中,还可能被砷、铅及其它有害化学物质所污染。专家们认为食品着色首先应当符合卫生学观点,必须对人体是无害的,尽管合成色素价格、色泽均优于天然色素,但不能提高食品的营养价值,有的甚至对人体有毒,因此,大部分国家先后制定出合成色素使用的立法条例,严格限制合成色素的应用,准许使用的数目逐年减少,1958年世界各国曾作为食用色素的品种有90余种,而现在仍在使用的仅50余种。[4]
在这种情况下,人们对天然食用色素的兴趣就大大提高了,各国政府对使用天然食用色素的限制比较少。特别是以农作物和果菜类为原料的天然色素,人们安全感更高。目前国外食品色素都是以天然色素为主,合成色素为辅。所以,食用色素的发展可以概括为这样三个阶段:最初是以使用原始型天然色素(动、植物为原料)再发展到以合成色素为主、加工天然色素为辅的阶段,目前是以精制天然色素为主、合成色素为辅的阶段。
2 提取方法 天然色素常用的制备方法,大致有萃取法、组织培养法、粉碎法、压榨法、酶反应法、微生物发酵法以及人工合成法,其中最常用的是萃取法。
2.1 溶剂提取法 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。溶剂提取法包括浸渍法、渗入法、煎煮法和回流提取法。以水为溶剂提取天然色素可用浸渍法和煎煮法, 前者适用于有效成分能溶于水, 对湿、热稳定且不易挥发的原料用有机溶剂提取可采用回流提取法。主要工艺是将采集的天然色素植物原料,通过分选、水洗去泥、晒干去水,再经粉碎机粉碎后置于溶液中浸泡提取,提取液经离心分离、浓缩、干燥、精制而得成品。工艺流程图为:
原料分选→ 水洗→ 干燥粉碎→ 溶剂萃取→过滤分离→干燥→精制→成品[5] 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。 2.2超临界CO2 流体萃取法 超临界二氧化碳流体萃取是近二十年发展起来的一种新型物质分离、精制技术。它兼备有气体低粘度、高扩散和流体的高密度、大溶解度两方面的特点。由于超临界CO2 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。Tsunc 等的专利报道中, 应用超临界CO2 从虾壳中提取虾青素, 浓度可达到8.331%。[6]宿树兰等采用正交试验优化超临界流体萃取姜黄药材中姜黄素, 得到姜黄素占萃取物量高达8.91%。[7]
2.3微波萃取法 微波萃取是在密闭容器中用微波加热样品及有机溶剂, 将待测物质组分从样品基体中提取出来的一种方法, 是由密闭容器中酸硝解样品和液固萃取有机物两种技术相结合演变出来的, 其能在短时间内完成多种样品组分的萃取。工艺流程为:
原料的预处理→ 溶剂与原料的混合→ 微波萃取→ 冷却→过滤→滤液→溶剂与萃取组分分离→萃取组分[7]
微波萃取溶剂用量少, 结果重现性好,克服了超临界萃取和溶剂萃取方法的上述缺陷, 既降低了操作费用, 又符合环境保护的要求, 表现出良好的发展前景和巨大的应用潜力。陈栓虎等[8]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。
2.4分子蒸馏技术 分子蒸馏是一种特殊的液—液分离技术, 其基本原理是基于不同物质分子在高真空下分子运动平均自由程的差别, 在远低于物质常压沸点温度的条件下将其分离出来。
该技术具有蒸馏温度低, 蒸馏压力低, 分离程度高, 受热时间短等特点, 因而能大大降低高沸点物料的分离成本, 极好地保护热敏性物料的品质, 真正保持了纯天然的特性。钟耕等[9]采用分子蒸馏法, 以冷榨甜橙油为原料, 提取其中的类胡萝卜素。结果表明, 采用分子蒸馏法, 从脱蜡的甜橙油中一步提取的色素, 不含有机溶剂, 纯度高, 色价高。
2.5 双水相萃取技术( ATPE) 双水相萃取技术是二十世纪60 年代以来研究开发的新型固—液分离技术。其基本原理是利用被提取物质在不同的两相系统间分配行为的差异进行分离。 与传统的萃取方法相比, ATPE 技术所形成的两相大部分为水,两相界面张力很小, 为有效成分的溶解和萃取提供了适宜的环境, 相际间的质量传递快, 操作方便, 时间短, 条件温和, 易于工程放大和连续操作。
2.6 液相色谱技术
2.6.1 高效液相色谱( HPLC) 技术 HPLC 是一种以液体为流动相的现代柱色谱分离分析技术。该技术具有分离效率高,分析速度快,用样量少,灵敏度高, 流出组分可收集,兼具分析和制备等优点, 适应于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物的分离分析。对于热不稳定性或极性大的天然色素来说, HPLC 是一种有效的分离分析方法。赵明波等[10]建立了菊科植物红花中的主要有效成分羟基红花黄色素A的HPLC 定量分析方法。
2.6.2 高速逆流色谱技术( HSCCC) HSCCC 是近20年发展起来的一种不用任何固态载体或支撑体的液—液分配色谱技术, 其基本原理是利用样品在两相中分配系数的不同实现分离。与传统分析方法相比,HSCCC具有分离效率高,产品纯度高,不存在载体对样品的吸附和粘染, 制备量大和溶剂消耗量少等优点。Michael S等采用HSCCC 分离分析了接骨木果汁中的花青素, 溶剂系统为正丁醇- TBME- 乙腈- 水,体积比3∶1∶1∶5, 流速5.0 mL/min。夏明等[11]用HSCCC 对提取得到的红曲色素进行分离,溶剂系统为石油醚- 甲醇- 乙酸乙酯- 水,体积比3∶6∶5∶4, 流速1.0 mL/min,将一种黄色素与一种紫红色素分离。
2.6.3 高效毛细管电泳技术( HPCE) HPCE 是二十世纪80 年代发展起来的一种新型液相分析技术,其基本原理是以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异实现分离分析的。近年来,HPCE已被广泛应用于天然色素结构分析中。吕元琦等[12]采用HPCE技术分析了密蒙花中的橙皮素、木犀素和芹菜素。HPCE技术克服了HPLC 试验成本高, 重现性差,时间长的缺点。
2.7色谱- 质谱联用技术 色谱- 质谱联用技术结合了色谱、质谱两者的优点,实现了优势互补,成为现代仪器分析的热点。
目前,联用技术在天然色素分析中的应用有一些报道,如尹佩玉等[13]利用气相色谱- 质谱(GC-MS)联用分析技术发现黑芝麻中的黑色素具有儿茶酚型黑色素的结构特征。刘良忠等[14]采用薄层色谱、高效液相色谱-质谱-质谱( HPLCMS-MS) 及