生物技术在天然色素生产中的应用举例

生物膜免受自由基的损伤。它可以有效地防治
因衰老、免疫力下降引起的各种疾病，并且可
能在抑制与氧化损伤相关的肿瘤促进方面起积
极的保护作用。
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样品得率为0.585%，微溶于水。这可能 是因产品杂质过多所致，有待进一步深入研 究。
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（4）功能
一、抗氧化作用
科学证明，人体内的单线态氧和氧自由基是
侵害人体自身免疫系统的罪魁祸首。番茄红素
与众多类胡萝卜素一样, 是有效的抗氧化剂, 能
淬灭单线态氧和捕捉过氧化自由基, 以物理淬灭
为主。通过淬灭单线态氧预防脂类过氧化, 保护
可观的开发利用前景。因此被
誉为“植物黄金”。
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（1）理化性质
分子式C40H56 ，相对分子质量536.88；红色 晶体；熔点174℃，可燃；易溶于氯仿、二硫化 碳、苯、油脂；可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙 酮；不溶于水；难溶于甲醇等极性有机溶剂；无 毒。番茄红素在自然界中主要以全反应式结构存 在，是一种具有11个碳碳共轭双键的多不饱和脂 肪族烯烃。如图：
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（2）吸收、分布
吸收：
番茄红素可以被完整吸收, 其吸收率受许多因
素的影响, 食物中蛋白质、藻酸盐、果胶、瓜胶、 树脂、纤维素等，人的肠道疾病和缺铁、缺锌
状态均可干扰其吸收。摄入未经加工的番茄等 富含番茄红素的食物, 血浆番茄红素浓度变化不
大, 而经加热或用较多油脂同时加热后食用, 血
浆番茄红素的浓度增加3倍。这是因为生番茄中
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番茄红素
番茄红素是植物中所含的一种 天然色素，是类胡萝卜素的一种。
它主要存在于番茄及其制品、西
瓜、石榴、秋橄榄和紫色葡萄柚
中。番茄中番茄红素72%～ 79%
存在于皮及番茄籽周围的类脂物
中, 与大分子物质紧密结合, 释放
困难。它是目前自然界中被发现
的最强抗氧化剂。它越来越受到
营养学界和医学界的关注，具有
3、在医学药理方面，有一些天然色素
具有一定的药理功能，对某些疾病有预
防和治疗作用，具有增强人体功能、保
健防病等功效。源自文库
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二、天然植物色素的种类
植物色素
分 类
按来源 动物色素
胡萝卜素
按结构
微生物色素
胡萝卜醇
异戊二烯衍生物（类胡萝卜类色素）
黄酮与黄酮醇类
胡萝卜醇的酯类
酚、酮衍生物
查耳酮类 花青素类
胡萝卜酸
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番茄红素的生物合成过程为：异戊 烯焦磷酸（IPP）与其异构体二甲基 丙烯基二磷酸（DMP）缩合生成二 甲基辛烯二甲基辛烯焦磷酸（GPP）， 在GPP合成酶的作用下，继续与IPP 缩合，生成二甲基辛烯二甲基辛烯焦 磷酸（GGPP），2个GGPP缩合为预 八氢番茄红素焦磷酸（PPPP），再 进一步转变为八氢番茄
生物技术
在 天然色素
开发中的应用
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背景介
人类使用天然色素的历史由来已
绍
久，最早可追溯到古埃及时期。
1865年，第一个合成有机色素苯胺紫被发明，合成
色素有了飞跃式的发展。
20世纪后，人们逐渐对合成色素进入身体后的转化
机理得以了解，发现合成色素对人体有较为严重的慢 性毒性。
现在，世界各国又开始重视天然色素和无毒无害 食品添加剂的开发与应用，从而使天然色素取得了巨 大的发展。而生物技术在色素生产工艺上的应用又使 色素生产的效率得以大大提高，天然色素生产涉及到 的生物技术有植物细胞和组织培养、微生物发酵和细 胞以及酶工程等方面的研究工作。
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主要内容
一、天然色素的主要特点
二、天然植物色素的种类
三、天然色素举例 ——番茄 红素
四、生物技术在其他天然色素 中的应用
五、天然植物食用色素开发利 用中的问题及对策
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一、天然色素的主要特点
１、从卫生学的观点来看，绝大多数的天然色素安全性高， 无毒、副作用。
2、在营养价值方面，天然植物色素大多为花青素类、黄 酮类、类胡萝卜类化合物，因此很多食用天然色素都含 有人体必需的营养物质或本身就是维生素或具有维生素 性质的物质。
的番茄红素可能被截留基质中, 加热后细胞壁破
裂, 减弱番茄红素与组织基质间的结合力从而使
番茄红素溶出, 增加了生物利用度。
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分布：
番茄红素是人血清中的主要类胡萝卜素,人体 血清中番茄红素含量在不同人群之间差异较大。有报 道认为，女性体内的番茄红素和B2胡萝卜素显著高 于 男性, 且番茄红素和B2胡萝卜素的浓度高度相关。在 人体胃中的酸性条件下, 全反式番茄红素异构化为顺 式结构, 这可能有助于增加小肠对它的吸收。番茄红 素主要分布在肾上腺、睾丸、前列腺中, 在人的晶状 体中不含有番茄红素和B2胡萝卜素。
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（3）番茄红素的提取。
一般采用直接粉碎法和浸提法。此外，酶反应 法也有应用。酶反应法的工艺流程为：
清洗鲜番茄
100℃热烫去皮，5~7s
用高速搅拌机打浆
加热钝化酶活
冷却到45℃，调整pH到3.5
加果胶酶和纤维酶0.05%处理4h
粗滤去核
高速离心（4000r/min,10min）
70℃干燥沉淀物的样品
醌类色素
黄素类
叶绿素
卟啉类衍生物（四吡咯衍生物）
其他天然植物色素
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血红素和胆色素
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三、生物技术在天然色素 生产中的应用举例
➢番茄红素
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我国幅员辽阔，植物资源丰富，品种多， 许多品种产地集中，从南到北都有天然食用 色素生产的原料，都可以加以开发利用。利 用生物技术选取含有植物色素的细胞，在人 工精制的条件下进行培养、增殖，可在短期 内培养出大量的色素细胞，然后用通常方法 提取。这些方法克服了许多天然食用色素生 产的不足，不受自然条件的限制，能在短期 内生产大量的色素，这就为天然食用色素的 开发提供了丰富的原料，也为农副产品深加 工开辟了新的途径。为了保持天然色素固有 的色泽、产品的稳定性和安全卫生性，生产 色素一般都采用物理方法、生物学方法，而 很少采用化学方法。其中，生物学方法主要 有组织培养法、微生物发酵法和酶处理法。
红素，在脱氢酶
作用下，脱氢生
成番茄红素。h
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番茄红素性质十分活泼, 易受氧、紫外 线、温度的影响而迅速氧化。其中，受温 度的影响最显著，在25℃以下，温度升高， 酶的活性增加，色素的转变也愈快。但当 温度升高到25℃以上，番茄红素的形成就 缓慢，如温度达到30℃以上时，番茄红素 难于形成。如果温度升高 35℃时，番茄红素不能生成， 更高温度甚至已形成的番茄红 素还会分解。