紫甘薯红色素

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分 离 提 纯
• PSPC的纯化
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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
•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。
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
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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。
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。
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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。
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
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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。
作用用途------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。
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%。
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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。
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Leabharlann 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。
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。
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
• 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。
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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。