食用天然色素的提取及研究现状

食用天然色素的提取及研究现状

摘要：随着生活水平的提高和人们对食品质量安全的重视，从天然产物中提取天然色素是目前和未来天然色素发展的主要趋势。本文就天然食用天然色素的提取、纯化方法及应用存在的问题进行介绍。

关键词：天然食用色素；提取；应用

Extraction And Application Of Natural

Edible Pigment

Abstract: With the increasing of people’s living level and attentions on quality and safety problems, extracting natural pigments from natural products becomes to be the main direction now and future.This paper mainly talks about several kinds of extracting methods of the natural pigments and problems in applications.

Keywords: natural edible pigment;extraction;application

1 前言

食用色素按来源可分为天然和人造色素两大类。近年来发现人工化学合成色素有的存在致癌和致突变作用，故天然色素日益受到人们重视。食用天然色素色泽自然，种类繁多，其中很多主要成分是食物中的固有成分，许多食用天然色素对人体的多种疾病还具有非常突出的治疗、预防等药理作用和保健功能。由于食用天然色素具有安全、色泽自然鲜艳、多数不受添加剂的限制和使用范围广泛而得到迅速发展。近年来，随着人们日益增长的物质生活需求及文化素养、科学水平的不断提高，人们意识到合成色素对人体有害，甚至有致癌的危险。天然食用色素安全可靠、无毒副作用，色调自然，接近天然物质的颜色；有些天然食用色素还具有营养功效[23]和对人体的某些疾病具有预防、治疗等药理作用和保健功能。因此，寻求和开发天然色素对保障人类身体健康，促进食品工业的发展具有十分重要的意义。

我国自然资源十分丰富，如红花、栀子、紫草、玫瑰茄等广泛分布在我国新疆、江西、河南、河北、安徽等地。它们不仅是我国的传统药材，而且是提取红色、黄色、紫色等色素的优良原料。另外一些农副产品经过深加工后，可制得天然色素，如玉米色素、红米色素、辣椒色素、萝卜素，高粱红等。合理开发利用

我国的自然资源和农副产品，将为人民提供安全性高，有一定营养价值的天然色素。

2 食用天然色素的提取

开发天然色素是世界食用色素业和医药等行业的发展趋势之一。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，不少合成色素在各国允许使用的程度被大大限制，尤其是在食品、医药和化妆品行业，所以，天然色素的提取和应用是现在和未来发展的主要方向。

天然色素的提取、纯化工艺多种多样，主要有水浸提、有机溶剂提取、碱提取、超临界流体萃取、微波及超声波处理、树脂吸附分离纯化、酶法处理和膜技术等。在天然食用色素提取与精制过程中采用各种高新技术可以大大促进天然食用色素产业的发展。

2.1 水浸提

水浸提是提取水溶性色素行之有效的手段，大多采用热水、酸水、碱水浸提。其中碱提法主要是应用了碱对多种生物物质的影响作用。其提取效率从经济角度和安全性考虑有应用价值。辣椒红色素的碱提取是以15%-40%的NaOH水溶液处理辣椒油树脂，使辣椒红色素中的脂肪成分发生皂化反应，从而将辣椒红色素游离释放出来，再分离精制可得到产品[1]。虾壳中的虾青素大多与蛋白质结合，应用碱液脱蛋白的原理，当用热碱液煮虾壳时，蛋白质溶出，虾青素也随着溶出，从而达到提取虾青素的目的[2]。因姜黄色素易溶于碱水，可用碱水对姜黄色素进行浸提，使用1%的NaOH溶液提取姜黄色素效果较好[3]。

由于碱提法加工过程需消耗大量酸碱，且废液较难回收，因此近几年来对碱提法的研究报道也较少。

2.2 有机溶剂提取法

对于水溶性较差，甚至不溶于水的脂溶性色素，采用有机溶剂浸提。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。生产上普遍使用的有机溶剂为乙醇，乙醇具有无毒、安全性高、易回收利用等特点。主要采用醇浸提、酸醇浸提。将虾壳用盐酸浸泡24h后过滤，虑渣用95%乙醇浸泡，提取液经蒸馏后得到浓缩的粗制虾青素提取物[2]。用碾米机剥下黑米表面层10%左右的米皮糠，先用植物油提取，去掉米皮糠中的油脂，再用乙醇水溶液浸提黑米色素，滤去杂质浓缩干燥即得到色素成品[4]。从辣椒中提取辣椒红素是将干辣椒磨成粉后浸泡在丙酮、乙醇、氯仿、三氯乙烷等有机溶剂中进行。用溶剂法提取辣椒红素，由于原料成分复杂，现使用的有机溶剂的选择性差，使所得产品纯度差且有异味，必须将产品浸膏进一步脱臭精制，方可应用，但由于异味物质和色素成分性质接近，用一般分离或分解方法，操作复杂且很难得到高纯度的辣椒红素[1]。

相对而言，有机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。

流体萃取法

2.3 超临界CO

2

该技术最适合于提取分离亲脂性、分子量较小的热敏性物质,由于提取工艺简单，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。近来发现该技术在天然食用色素的提取与纯化方面具有独特的优点。

从辣椒粉中提取辣椒红色素,在原料粒度小于1.2mm、赵亚平等[5]用超临界CO

2

萃取压力25 MPa、温度50℃、流量6 m3/h、时间1h的条件下,得到的辣椒红色素产品各项指标均好于GB10783-1996的要求。张中义等[6]采用该技术对传统溶剂提取方法所得到的辣椒色素进行纯化,在压力18 MPa、温度25℃、萃取剂流量2.0 L/min和萃取时间3 h的条件下,得到了高纯度辣椒色素,产品质量符合FAO/WHO标

萃取法得到的番茄红素无异味、无溶剂残留，提取率达准的要求。用超临界CO

2

萃取与有机溶剂提取相比，萃取的紫草色素含杂质少，且90%以上[7]。超临界CO

2

含有更多色素组分，全过程仅需2.5-3h，产品色质好，避免了用有机溶剂萃取的溶剂残留等问题[8]。

超临界CO2流体萃取技术是一种新型的绿色分离技术，但因为存在技术尚不完善、设备复杂且昂贵、运行成本高等问题，使这种萃取方法在该领域的发展和应用受到了一定的限制。

2.4 微波萃取法

微波的频率与分子转动的频率相关联，它作用于极性分子上能促进分子的转动,导致分子之间强烈地摩擦，迅速生成大量的热能,温度快速升高。微波可穿透萃取介质，直接作用于物料内部，使内部温度迅速上升，增大目标物质在介质中的溶解度；微波可增强传质驱动力，加速目标物质由原料内部向界面层扩散,从而使萃取速率提高数倍[9,10]。

陈栓虎等人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，利用微波萃取柿子红色素，时间短，提取率高[11]。同传统的索氏提取相比,提取时间大为缩短,色价大大提高。张春兰等通过单因素和正交实验，确定了微波法萃取枸杞色素的最佳工艺条件：萃取次数为3次，时间为20 s，浸提率为89.3%，可见利用微波萃取枸杞色素具有加热速度快、受热体系温度均匀、节约时间和能量等优点[12]。李巧玲[13]采用微波强化萃取柚皮色素时,也取得了十分满意的提取效果。

微波强化萃取显示出良好的发展前景和巨大的应用潜力,不过要向规模化工业生产方向发展,还需在微波萃取的基础理论、作用机制、设备放大等方面作进一步的深入研究。微波萃取天然色素技术在实验工作中虽然已经取得一定重要成