第九章 色素植物资源

第九章 色素植物资源
生命科学学院 许晶
主要内容
第一节 概述 一、 色素植物资源的概念及发展 二、 天然色素的类型及特征 三、 天然色素的提取
第二节 主要色素资源植物
是什么？
第一节 概述
一、 色素植物资源的概念 色素植物资源：是指植物体内含有丰富的天然色素，
可以提取用于各种食品、饮料的添加剂以及用作染料 的一些植物。 色素是植物在新陈代谢过程中的产物，是一些化学结 构极其复杂的有机化合物。存在于根、茎、叶、花、 果实中。
第二节 主要色素资源植物
一、玫瑰茄
【植物名】洛神花、山茄、洛 济葵，洛神葵、苏丹红，是锦 葵科木槿属植物。
【形态特征】形似草棉，直立， 高达1米余，主干多分枝，花在 夏秋间开放，花期长，花冠黄 色，萼片和副萼玫瑰红色，茎、 叶柄也常为淡玫瑰色，每当开 花季节，红、绿、黄相间，十 分美丽可爱。
【分布与生境】在中国的广东、广西、福 建、福建、台湾、云南均有分布，云南南 部有栽培。生长于热带和亚热带地区。
【利用部位】玫瑰茄色素主要用花萼提取。
【资源开发与保护】
1、玫瑰茄可以提取玫瑰茄色素，用作食品行业的食品添加剂
2、药用：花萼与种子油，对心血管、动脉硬化、高血压、骨折、儿童 发育不良、老年消化不良、胃酸缺乏等症均有疗效。
【利用部位及理化性质】姜黄色素是利用肉质地下根 茎提取的黄色色素，对各种动植物纤维进行染色。姜 黄色素还是一种很好的天然黄色食用色素，可用于对 食品的染色。成分为二酮类的姜黄素。不溶于冷水， 溶于乙醇和丙二醇，易溶于冰醋酸和碱液。酸性时呈 淡黄色，碱性时呈暗红褐色。
六、苏木
【植物名】别名戈梅芳，苏方， 苏方木，棕木，赤木，红柴。为 苏木科苏木属植物。
【植物名】鸡髻花、老来红、芦花 鸡冠、笔鸡冠、大头鸡冠、凤尾鸡 冠等。苋科，青葙属 植物。
【形态特征】 一年生草本。茎直 立，粗壮，绿色或带红色。叶互生， 卵形、卵状披针形；花序扁平，鸡 冠状，顶生；苞片、小苞片和花被 片紫色、红色、淡红色或黄色，干 膜质；雄蕊5，花丝下部合生成杯 状；子房上位，柱头2浅裂。胞果 卵形，盖裂。种子扁圆形或略呈肾 形，黑色，有光泽。花期7～10月， 果期9～11月。
灰色与黑色系的植物：菱、五倍子、盐肤木、柯 树、槲叶、漆大姑、钩吻、化香树、鸟桕等。主 要经过鞣质植物燃料在纤维上经媒染生成灰、黑 系列。
三、我国提取天然色素原料主要包括三种：
➢ 从人工种植植物中提取天然色素，如辣椒红 色素、甜菜红色素、姜黄色素、黑芝麻色素、 红甘蓝色素、黑米色素等；
➢ 从农产品副产物或废弃物中提取天然色素， 如高粱红色素、高粱壳、胡萝卜素、蚕沙、 桔皮色素、桔皮、紫草红色素、紫草根等；
八、红花
【植物名】菊科红花属植物。草 红、刺红花、杜红花、金红花
【形态特征】一年生草本，高 50～100cm。茎直立，上部多分枝。 叶互生， 卵形或卵状披针形，长 4～12cm，宽1～3cm，先端渐尖， 边缘具不规则锯齿，齿端有锐刺； 几无柄，微抱茎。头状花序顶生； 全为管状花，两性，花冠初时黄 色，渐变为橘红色。瘦果白色， 倒卵形，长约5mm，具四棱，无冠 毛。花期5～7月，果期7～9月。
二、天然色素的类型及其特性
（1）按其化学结构及其特性可分为5类 1.四吡咯衍生物类 2.类二戊二烯衍生物类 （多烯色素）
(1)胡萝卜素类 (2)叶黄素类 3.苯丙吡喃衍生物类
(1)花青素类 (2)花黄素 4.醌类衍生物类
(1)荼醌类衍生物 (2)蒽醌衍生物 (3)菲醌类衍生物 5.其他色素类
(1)吲哚衍生物 (2)酚类衍生物
【形态特征】落叶乔木。树干有 刺、幼枝细，有铁锈色短绒毛， 叶为二回偶数羽状复叶，小叶 10～20对，平滑无毛。花黄色， 蝶形花冠。荚果坚厚，偏斜扁平， 先端有尖啄。
【分布与生境】野生于海拔500-1800米的热带、亚热带地 区。多栽培于园边、地边、村前村后。
【利用部位及理化性质】苏木的根、茎。
【分布与生境】生于山坡岩石旁或沟边草丛中。主 产安徽、河北、陕西、河南、山东。
【利用部位】茜草根中提取的鲜红色茜草素，用于 染动植物性纤维，为一种媒染性天然染料，也是一 是一种天然红色食用色素。
【采收与加工】5-9月采挖其根，去除泥土晾干。 加工时，干根用酸液分离杂质，提出茜草素。
【资源开发与保护】 1、作染料 2、药用
浓缩→干燥、制成粉剂添溶媒成膏状→成品。 萃取法所用的溶剂有热水、冷水、乙醇和乙油醚； 3.酶反应法：原料→筛选水洗·干燥→萃取→酶反应→再萃
取→浓缩→溶媒添加干燥粉剂→成品； 4.培养法：培养基→接种培养→脱水分离→除去溶剂→浓
缩→喷雾干燥添加溶媒→成品包装。 5.浓缩法：原料挑选→清洗晾干→压榨果汁→浓缩→喷雾
科研人员还发现，饮用玫瑰茄花茶还可起到减肥作用，95％的病人体重 下降了1到3公斤。在夏季饮用些玫瑰茄还有清热解暑的功能。
二、栀子
【植物名】黄栀子、山枝子、 大红栀。茜草科栀子属植物。
【形态特征】常绿灌木，高达 2m。叶对生或3叶轮生，叶片 革质，长椭圆形或倒卵状披针 形，全缘；托叶2片，通常连 合成筒状包围小枝。花单生于 枝端或叶腋，白色，芳香；花 萼绿色，圆筒状；花冠高脚碟 状，裂片5或较多；子房下位。 花期5～7月，果期8～11月。
1.四吡咯衍生物类
吡咯色素一般称为叶绿素，叶绿素 是由镁和卟啉构成的化合物。研究 最多的是叶绿素a和叶绿素b。如绿
色植物。
2.类二戊二烯衍生物类 （多烯色素）
多烯色素是有异戊二烯残基为单元组成的共轭 双键相连为基础的一类色素。这类色素又称为 类胡萝卜素。1.类胡萝卜素按其结构和溶解性 分为两大类，胡萝卜素类，其结构中含有大量 共轭双键；如番茄红素和α、β、γ胡萝卜素都是 此色素。2.叶黄素类，此类色素的结构是共轭 多烯烃的加氧衍生物。玉米黄素，胭脂树橙色
枝干可提取红色染料苏木，用于染制棉、麻、线、毛等纤维 及纸料。根可提取黄色染料。
【采收与加工】四季皆收，但以秋天为好。伐取树干或粗枝， 锯成60厘米长，削去外皮和边材（白木），取中间紫红或红 黄色心材，放通风处阴子即可。采收时应注意保护资源，不 要连根挖取。
【资源开发与保护】作染料；药用。
七、鸡冠花
【采收与加工】9～11 月果实成熟呈红黄色时采收，除去果梗 及杂质，蒸至上汽或置沸水中略烫，取出，干燥
【资源开发与保护】提取色素；入药；观赏。
三、茜草（Rubia cordifolia L. ）
【植物名】四轮草、拉拉蔓、小活 血、过山藤。为茜草科茜草属植物。
【形态特征】多年生攀援草本。茎 四棱形，有的沿棱有倒刺。叶4片 轮生，其中1对较大而具长柄，卵 形或卵状披针形；叶缘和背脉有源 小倒刺。聚伞花序顶生或腋生；花 小，萼齿不明显，花冠绿色或白色， 5裂，有缘毛。果肉质，小形，熟 时紫黑色。花果期9~10月。
木包树皮黑、杨梅树皮黑等。
4.醌类衍生物类
酮醌类色素中含有酮类或者醌类结构。 散沫花、胡桃酮、白花丹素、芒果叶素 都属于此类色素。如黄姜素、大黄黄、
茜草根红、紫草紫等。
5.其他色素类
自然界中还有很多在结构上不属于上述物质， 但属于色素的化合物。即使知道属于哪一种化 学结构类型，但由于来源不同，化学结构上某 些差异表现出来的性质也不同。天然植物食用 色素管理上，也往往作为一个新品种加以研究。 例如狐一酸色素、黄柏、靓蓝、吡咯、γ-吡喃
素，臧花酸都是此类色素。
3.苯丙吡喃衍生物类 （酚类色素）
(1)花青素类 (2)花黄素
酚类色素是多元酚的衍生物，可分为如下两 类色素：1.花青素类，这类色素的基本结构 式2-苯基苯丙吡喃，即花色素基元。天竺葵 色素、矢车菊色素、飞燕草色素、黄刺玫瑰 色素等。2.花黄素类,此类色素中一般具有2苯基苯丙吡喃酮结构。高粱色素、菊花黄素、 红花素、圣草素等都属于此类色素。如石榴 根黑、槟榔子黑、棕儿茶树皮黑、栗树皮黑、
干燥添加溶媒→成品。
现阶段常用方法
现阶段对水溶性、醇溶性的花色苷、黄酮 类色素、脂溶性色素多用萃取法。该法 工艺简单,关霉和藻类色素都需先用 培养基先培养原料,再提取分离,精制。 天然果蔬汁多用压榨浓缩的方法。由于 国内酶制剂产品有限,用于天然色素生产 中酶反应法较少。
5、科技报道：
科研人员最近发现，经常饮用玫瑰茄花茶有助于降低人体血液中的总胆固 醇值和甘油三脂值，达到防治心血管疾病的功效。 据墨西哥《地方报》 报道，墨西哥社会保险协会附属医院对40名40至62岁的心血管疾病患者 进行了试验，这些病人年龄大，运动量小，吸烟成瘾或有高血压遗传病史， 因此，总胆固醇值或甘油三脂值均大大超过正常标准。 在研究人员的指 导下，上述患者每天坚持饮用玫瑰茄花茶。3个月以后，经检查发现病人 的总胆固醇值平均降低了35.4％，甘油三脂值降低了18.9％，而有“清 道夫”美称的高密度脂蛋白却增加了10％，增强了清除胆固醇的能力。
【资源开发与保护】注意资源的保护
五、姜黄
【植物名】别名毛姜黄。为 姜科姜黄属植物。
【形态特征】多年生草本。 叶2列，长椭圆形，花茎由叶 鞘内抽出，穗状花序圆柱状； 樱部苞片粉红色，下部的绿 色，内含数花；花萼绿白色； 花冠漏斗形，黄色。蒴果膜 质，球形。花期8～11月。
【分布与生境】主产四川、福建、广东、江西。
【利用部位及理化性质】根可作紫根色素的原料， 能染棉、丝织品；能作食用色素。紫根色素为玫瑰 红色，主要成分为萘醌类。不溶于水，溶于乙醇等 有机溶剂，在酸性条件下呈红色，中性和碱性时呈 紫红色到青紫色，用作饮料做色时应注意PH值
【采收与加工】种植后第二年10月中下旬 即可采收。采收时连同地上茎一起挖出， 去净泥土，切忌水洗，去掉地上茎及芦头， 捆成小把，晒干即可。一般每公顷产干药 1500～2250千克。
3、食用：玫瑰茄是新兴的食品和食品工业原料，它的花萼可制蜜饯、 果酱、高级饮料、冷饮、汽水、冰茶、热茶、冰榨、冰糕、罐头、果 酒、汽酒、香摈酒及糕点夹馅、玫瑰茄豆腐等多种食品。含有丰富的 维生素C，还是老年、儿童的营养品。
4、观赏:玫瑰茄花在夏秋间开放，花期长，花冠黄色，萼片和副萼玫 瑰红色，茎、叶柄也常为淡玫瑰色，每当开花季节，红、绿、黄相间， 十分美丽可爱
【分布与生境】全国大部分地区有栽培。南方各地有野生，生 于山坡、路旁，分布于江西、湖南、浙江、福建、四川。
【利用部位及理化性质】果实中提取栀子黄色素，应用于冷点、 糖果、面乳、水产等制品的着色，也作纤维的染色。成分主要 为藏红花素。易溶于水和酒精，不溶于脂肪，溶液呈亮黄色， 色调几乎不受PH值影响。
➢ 从野生植物野浆果内提取天然色素，如越桔 红色素、黑加仑色素、万寿菊色素、茜草色 素、桑椹色素等。
天然色素的原料处理及简要提取方法
原料采收后,首先筛选、清理、干燥,然后根据天然色素的 特点采用不同的处理和方法提取色素,提取方法大致可 分为以下五种：
1.粉碎法：原料→筛选→水洗·干燥→粉碎→成品； 2.萃取法：原料→筛选→水洗·干燥→破碎→萃取→过滤→
【分布与生境】原产非洲，美洲热带和印度，世界各地广为 栽培。喜阳光充足、湿热，不耐霜冻。不耐瘠薄，喜疏松肥 沃和排水良好的土壤。
【利用部位及理化性质】花瓣、花籽。红色素鲜艳，玫瑰红 色，适用于酸性食品的着色。
【采收与加工】秋季花盛开时、果实成熟采收，晒干。
【资源开发与保护】作染料；药用—杀菌消炎，治疗骨质疏 松；观赏。
酮等。
（2）按纤维或织物染色后的颜色进行 分类：
红色系的植物燃料：茜草、红花、苏木等。
黄色系的植物燃料：栀子、槐花、黄姜等。
蓝色系的植物燃料：蓼兰菘蓝、木蓝、马蓝等。
紫色系的植物燃料：紫草、紫檀（青龙木）、野 苋、落葵等。
绿色系植物燃料：冻绿及含叶绿素的植物。
棕色系的植物燃料：有茶叶、杨梅栎木、栗子果 皮、胡桃、冬瓜等。
四、紫草
【植物名】别名 硬紫草、大紫草、 鸦衔草，紫草根。为紫草科紫草 属植物。
【形态特征】多年生草本，有平 伏状粗毛。根粗大，圆锥形，干 时紫色。茎直立，上部分枝。叶 互生，披针形，无柄或具柄。花 萼裂片线性；花冠白色；小坚果 卵形，灰白色，光滑。花期5～6 月，果期7～8月。
【分布与生境】生于荒山田野、路边及干燥多石山 坡的灌木丛中。主产黑龙江、吉林、辽宁、河北、 河南、山西。