紫甘薯红色素

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日本学者从紫甘薯I pomoea batatas L.c v. A yamurasaki的块根中分离出来的一种二酰基花青素 能够通过α-葡糖苷酶的抑制作用而达到降低血糖的 作用。10mg/kg最小剂量的这种二酰基花青素即可 降低人体内的血糖水平。对心血管疾病也有一定 的作用。
作用用途------工业应用

分离提纯
• PSPC的提取
• 紫甘薯色素的提取主要有溶剂法和发酵法。实际生产中大多采用 溶剂法,所用提取剂有醋酸、盐酸、硫酸、甲酸、柠檬酸、乙醇等,由 于食品色素要求安全性高,而柠檬酸是食品工业中常用的酸性介质,故 使用柠檬酸作为提取剂比较合适。发酵法提取是将一定量的紫甘薯洗净, 蒸熟后冷却、粉碎,与一定量的米调制的一次醪混合,发酵几天,调制 二次醪,过滤二次醪,减压浓缩,可得浓缩色素液。 除了常规的萃取方法外,还可以使用微波、超声波等辅助技术, 用来提高色素的提取率。
• NaCl

分离提纯
概述
• 花青素的提取工艺主要有三大类:(1)溶 剂萃取法:用含有酒精的酸性溶液提取后, 再经过滤、浓缩等工艺得到最终的产品; (2)超滤法:将酸性溶液浸提、过滤后的 溶液用超滤膜浓缩;(3)吸附精制法:将 酸性溶液浸提、过滤后的溶液用大孔吸附树 脂吸附精制后再浓缩或喷雾干燥得到最终产 品。 以上方法各有利弊,溶剂法工艺简单,但产 品质量不理想,色素纯度低,溶解性差;超 滤法产品质量好,但是对设备要求高,成本 大,提取率低;吸附精制法工艺复杂,但是 得到产品质量好,回收率高。
稳 定 性 影 响 因 素
• 食品添加剂
• 在pH为3时,添加山梨酸钾对该色素的颜色及吸收峰均不会 造成影响,光密度变化也极小,这说明防腐剂在食品使用浓度范 围内对色素的稳定性几乎不造成影响。PSCP在氧化或还原剂存在 时,颜色变化不大,但是光密度有所变化。添加NaHSO3时,颜 色变化小,但光密度有所增加,添加还原剂H2O2时,同样,其颜 色变化不大,但光密度却有所下降。由此可见,PSCP抗氧化性性 较弱,而抗还原性较强。 由于盐可以防止新鲜原料腐烂,故在实际生产中常有使用。 研究发现,随NaCl浓度的增加,PSCP的最大吸收峰吸光强度也增 大。
作用用途------生理功能
抗突变性 • 用精制的紫番薯花色素苷对沙门氏菌 (SalmonellatyphimyriumTA98)的突变性进行了研究,发现提纯后的紫 番薯花色素苷有较强的抗突变能力。 缓解肝功能障碍 • 紫甘薯汁对大鼠和人肝功能障碍有缓解作用,通过对大鼠和人的 体内试验发现:紫甘薯汁能明显缓解由四氯化碳所引发大鼠的各种肝功 能障碍。有资料表明凡肝功能偏高,病程在五年以内的患者,通过定量 使用紫番薯汁,各项肝功能指标均有所下降,平均下降22%。
组成成分
• 紫甘薯属旋花科一年生草本植物,是由日本 培育出的一种优良甘薯品种,其肉质紫红, 其中所含色素为花色素苷,称为紫甘薯色素。

紫甘薯所含的花青素为类黄酮系化合物,以 C6—C3—C6为基本骨架,具有类黄酮的典 型结构。PSPC的主要成分为矢车菊素(Cy, Cyanidin)[R=H,R’=OH]和芍药素 (Pe,Peonidin)[R=H][2],其中芍药素是矢车菊 素的甲基化衍生物。
紫甘薯红色素
制作人:邯郸学院
简介
• 紫甘薯红色素(PSPC,purple sweet potato color)是从紫甘薯 的块根和茎叶中浸提出来的一 种天然红色素,属于花色苷类 物质,由花青素与糖发生糖苷 化反应得到。

紫甘薯红色素色泽鲜艳自然, 无毒,无特殊气味,具有抗突 变、抗氧化、缓解肝功能障碍、 抗肿瘤、抗高血糖等营养、药 理和保健功能,是一种理想的 天然食用色素资源。
组成成分
注:Caf 咖啡酸,Fer 阿魏酸;PHB对羟基苯甲酸 PSPC在紫甘薯细胞中以与糖缩合成糖苷的形式存在于液泡中,主要 呈色成分为花青素类的氰锭酰基葡糖苷及甲基花青素酰基葡糖苷。
理化性质
• 外观和色调

紫甘薯红色素的固态呈紫黑色,其稀酸液为鲜艳透亮的深红色,且产 晶中无甘蓝红色素和胡萝卜素产品中难以除尽的异昧(李浩明,高蓝,2003), 1%色素液呈红色。
• 食品行业上的应用
• 在消费者眼中,具有诱人的色泽,是食品的重要感官指标。 它可以通过刺激消化液的分泌、增加食欲来吸引消费者。但是天 然食品在加工保存的过程中极易褪色或变色,因此为了改善食品 的色泽,常常在加工的过程中添加食用色素,以改善其感官性质。 由于化学合成色素的毒副作用越来越受到重视,使得天 然色素的应用成为必然的发展趋势。PSPC在从紫甘薯直接浸提 的过程中未采用任致使色素产生有害变化的手段或药剂,为天然 无毒制品。根据联合FAO/WHO的规定,可用作安全无毒的食品 添加剂,其用量未作限量性规定,以满足所需要的着色度为限。 因其耐热性好,能够经受食品工业上的巴氏法消毒,且具有醇溶 及水溶性的特点,可用作食品的红色至紫红色着色剂而添加到水 基的食品如冰淇淋、奶制品饮料、果汁饮料、奶酪、水产品、果 冻、谷物等食品中以及用于色拉装饰等。 另外,服用天然植物提取物作为调节身体健康的补充剂已 成为时尚。紫甘薯红色素具有抗氧化、抗肿瘤等生理作用,因而 可以作为保健食品的功能配料来使用。
目 录
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1研究历史 2组成成分 3理化性质 4稳定性影响因素
▪ 温度 ▪ 光照 ▪ 金属离子对 ▪ 食品添加剂 ▪ NaCl
• 5分离提纯 • 6作用用途
▪ PSPC的提取 ▪ PSPC的纯化 ▪ 生理功能 ▪ 工业应用
• 7安全性评价
研究历史
• 国外对紫甘薯研究较早,大约始于20世纪中期。但是,紫甘薯的结构一直是 国外学者所研究的焦点,后期则更多的研窥其生理功能和抗氧化活性。日本 对PSPC的提取、鉴定和理化性质等已作了一些研究。国内学者陆国权等1996 年即开始对该色素进行系统的研究,现已取得显著进展。有资料报道,酰基 化的色素分子可以使色素的稳定性提高,而紫甘薯色素分子是酰基化的色素 分子,所以其稳定性较强,应用前景广泛。


作用用途------工业应用
制药行业中的应用
• 在生产中有时 由于某种原因,需要添 加人工色素,使得药品 更加容易识别和区分。 常用的医用药片着色剂 有芥菜红、胭脂红、靛 蓝等。虽然这些化学合 成色素经国际卫生部门 批准许可,但这些均为 合成色素,对人体有一 定的危害,长期服用, 必定产生一定的副作用。 因此,可以使用天然紫 甘薯红色素来代替合成 色素生产有色药片。
稳定性影响因素
•光照
PSPC在氧化剂或还原剂存在时,颜色变化不 大,但光密度有所变化,添加还原剂NaHSO3 光密度增加1.3%;而增加氧化剂H2O2,其光 密度则减少8.2%,可初步确定该色素抗氧化性 较弱,而抗还原性较强[3]。
•金属离子对
Fe2+、Al3+、Fe3+、K+、Cu2+、Mg2+、 Ca2+等常见金属离子对紫甘薯红色素没有显 著影响,所以在实际生产中可以不用考虑所用 容器的材质。但是,当加入Fe溶液呈紫褐色, 但是不能得出Fe可以增强PSCP颜色的结论, 因为Fe3+本身也有颜色。
作用用途--Байду номын сангаас---生理功能
• • • 抗氧化作用 脂类的过氧化作用和活性氧的自由基反应,可导致人体细胞氧化 损害、老化、致癌和动脉硬化等许多疾病,这均与体内氧化反应有关。 通过食用具有抗氧化能力的食物,可防止多种疾病发生。 花青素具有很强的抗氧化剂活性,是一种较好的氧自由基清除剂。 花色苷抗氧化作用的主要活性基团是分子中的酚羟基[8]。PSPC的结构中 有多个酚羟基,是羟基供体,同时也是一种自由基清除剂。它不仅能和 蛋白质结合防止过氧化[9],而且还能提供质子,有效清除脂类自由基, 切断脂类氧化的链式反应,起到防止脂质过氧化的作用[10]。姜平平等对 紫甘薯花色苷进行了体外抗氧化活性的研究,发现紫甘薯花色苷在体外 活性氧模型中表现出相当的还原力和清除羟自由基的能力,且与浓度呈 正比关系。另外,PSPC还具有抗Fe引发的卵磷脂脂质体过氧化、抑制由 H2O2引发的红细胞溶血作用的能力。 凌关庭等人曾比较过橙色番薯(富含β-胡萝卜素)和紫番薯两者 的榨汁成份发现紫番薯具有很强的超氧化歧化酶(SOD)活性。比较两 者的清除游离氧O2的能力,结果证明紫番薯汁具有比富含β-胡萝卜素的 橙色番薯汁更强的O2清除能力。

分 离 提 纯
• PSPC的纯化




紫甘薯色素粗提取液需经过纯化处理,将其中蛋白质、淀 粉等大分子物质以及溶液中大部分糖类、金属离子等小分子去除。 常用纯化方式主要有: 紫甘薯红色素纯化的目的是除去提取物中的杂质,诸如 糖类、淀粉、蛋白质、鞣质等。如杂质含量较高,多呈浸膏状,难 成粉末,保质期短。未去除杂质的浸膏状甘薯红色素的色价也较低。 又因其水溶性的特点,使得同样是水溶性的糖类成为PSPC纯化过 程中一个很难以除掉的杂质。因此,为了提高产品的色价,必须对 其粗体液进行纯化。 对于水溶性的色素,可采用分级醇沉法除去杂质。但醇 沉过程中会伴有吸附和包夹,致使色素有不同程度的损失。分级醇 沉要比一次醇沉所得产品纯度高。对PSPC进行精制纯化,可采用 AB28大孔吸附树脂动态过柱法[6]。此法可除去糖类等水溶性杂质 及大部分脂溶性杂质,降低PSPC的吸潮性,提高纯度。70%的酸化 乙醇洗脱后,经喷雾干燥或真空冷冻干燥即可得到紫红色固体粉 末——PSPC纯品。其中,真空冷冻干燥的方法可减少PSPC的损失 量[7]。 纯化后的PSPC色价显著提高,杂质含量大大减少,性质 也较为稳定,保质期长。国内有几家色素厂已采用陆国权的方法分 离提纯PSPC,即采用0.5%柠檬酸作提取剂,物料比1∶200,60℃ 恒温,浸提1h。浸提得到的粗制品,经减压浓缩,AB28大孔树脂 吸附,70%乙醇洗脱,喷雾干燥或真空冷冻干燥后得到紫红色固体 粉末———PSPC纯品。
稳 定 性 影 响 因 素
PSPC因其所具有的酰化基团使它较一般花色苷对光、热、 空气等的感应要小,性质也更为稳定。
• 温度

温度对PSPC的影响似乎与pH有关。当pH为3时, 该色素对热表现出相对稳定性;当 pH 为 5 时,且较长 时间高温,色素稳定性有所下降,但下降幅度并不大, 说明其耐热性较强。因此,为减少对色素的破坏,使 用时,应尽量避免高温和长时间受热。 – Oliver等人认为在花色苷的结构互变中, AH→B→C 的反应是一吸热反应,升高温度将促使反 应向 B 或 C 方向进行。研究表明当温度高于 100 ℃ 时, 单糖苷花色苷降解主要从脱糖苷反应开始,随后,脱 去单糖苷的花色苷元进行开环及以后的降解反应,最 后生成棕褐色的物质及部分沉淀物;当温度低于100℃ 时,单糖苷花色苷降解的途径很多,但可以肯定的是, 最后都将生成棕褐色的物质及部分沉淀物。这极有可 能是发生了羰氨反应,生成焦糖。
理化性质
• • 溶解性能 PSPC纯品为紫红色固体粉末,,是一种水溶性色素。因其结构中含多 个酚羟基,故易溶于水、无水乙醇、甲醇、丙酮,不溶于石油醚和菜油等。又 因PSPC所含花青素分子中的吡喃环上有一4价氧原子,具有碱性的性质,而 同时又有酚羟基,具有酸的性质,故亦能溶于稀酸和稀碱。
• •
pH的影响 pH值对PSPC的光谱特性影响很大,在不同的介质中呈现不同的光谱 特性,只在酸性条件下λ=530nm处出现特征吸收峰[3]。随着pH的升高,PSPC 的吸收峰向长波方向移动。当pH为11时,吸收峰反而向400nm方向移动,说 明介质pH对其吸收峰位有影响。只要pH值不变,其特征吸收峰也不变。

作 用 用 途 ---生 理 功 能
抗肿瘤功能


抗高血糖功能

癌症是威胁人类生命和健康的主要疾病, 人体细胞的癌变过程是一个极其复杂而且漫长的 过程,受多种内外环境和理化因子的影响,其中 关键是体内各种酶的变化。癌症之所以可怕,就 是因为它具有浸润周围组织和转移到身体的其他 部位的能力。 人类癌症的预测在一定程度上与肿瘤的生 长有关,但主要还是取决于肿瘤的入侵性和肿瘤 细胞数目的转移。一般认为,抑制胶原降解的试 剂可能起到抑制肿瘤细胞的入侵和转移作用。因 花色苷类物质可促进胶原的合成,增加胶原的抵 抗性,抑制胶原酶的活性,,而PSPC属于花色苷 物质,所以推测PSPC能起到抑制肿瘤细胞的入侵 及转移效果,具有抗肿瘤的功能。
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