第十章 天然花卉色素（一）（1 / 2）

第十章 天然花卉色素（一）

第一节 概述

色、香、味、型是食品的重要感官指标。Www.Pinwenba.Com 吧现代人在对食品的选择上都比较挑剔，不但要好吃、好闻，还要在感官上给人以美感，色彩斑斓的食品始终更能吸引人们的眼球，这就免不了在食品加工过程中给食品赋色，即添加色素。色素是指从植物、动物或矿物质中所获得的有色物质。一般用来染色食品的称为食品色素。从自然界中得到的色素叫天然色素，天然色素中从花卉中得到的色素叫花卉色素，通常简称花色素。

花卉色素种类多，数量大，根据色素的基本化学结构可分为黄酮类化合物、蒽醌类化合物、类胡萝卜素类和卟啉化合物类四大类。黄酮类化合物包括黄酮醇类和黄烷醇类；蒽醌类化合物包括大黄蒽醌类和茜素类；类胡萝卜素类包括胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、玉米黄素、辣椒红素、番红花素和胭脂素。

花卉色素与人工合成色素相比，安全性高，着色色调自然，而且有的天然色素本身就是一种营养素，具备一定药理作用。我国食用花卉品种多，颜色丰富多彩，利用花卉来提取天然色素是一个很有潜力的项目。当前我国批准使用的天然色素已达40多种，是世界上使用天然色素最多的国家。花卉色素的提取工艺逐步成熟，提取了各种花卉色素，例如万寿菊叶黄素、红花色素、牵牛花红色素等。色素提取工艺将在后面讲述。

随着世界经济和科技不断发展，人们的物质和精神生活水平不断提高，从前被认为是奢侈的大鱼大肉的生活，现在在寻常人家也是司空见惯的事情。然而，就是在这样优越的饮食生活模式下，人们正在为食物不够绿色以及为日渐肥胖的身躯而愁眉不展的时候，一种可以用色、香、味、新、奇、特、保健、绿色等词汇来形容的新型食品系列——花卉食品正在悄然兴起，并受到人们的大力推崇。由近年的发展趋势来看，许多人已经开始逐渐了解到食用花卉的功效，食用花卉的消费群体将越来越大，未来花卉深加工产品的市场空间会逐渐庞大起来。另一方面，对于花卉资源丰富的我国，也是一个难得的拓展花卉市场的好时机。

第二节 天然花卉色素的理化性质

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食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。到目前为止，已有许多从动植物中提取虾青素、从高粱壳中提取高粱红、从姜黄中提取姜黄素、从柿子中提取柿子红色素、从番茄中提取番茄红素、从花生中提取黄色素等等。近些年，从花卉中提取各种色素得到发展。本节主要讲述的是色素的提取方法和工艺。

一、天然色素的化学组成

花卉色素种类多，数量大，根据色素的基本化学结构可分为类胡萝卜素类、黄酮类化合物、蒽醌类化合物和卟啉化合物类。黄酮类化合物包括黄酮醇类和黄烷醇类。蒽醌类化合物包括大黄蒽醌类和茜素类。类胡萝卜素类包括胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、玉米黄素、辣椒红素、番红花素和胭脂素。卟啉化合物类如叶绿素。

1.花青素类

花青素是一类最富色彩的酚类有机化合物，曾经被归类为类黄酮，它是植物中最主要的水溶性色素之一，多以糖苷的形式存在于植物细胞液中，构成花、果实、茎和叶五彩缤纷的美丽色彩，包括蓝、紫、紫罗兰、洋红、红和橙色。

花青素具有类黄酮典型的结构是2-苯基苯并吡喃阳离子结构的衍生物。已知有20种花青素，但在食品中重要的仅6种，为天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素。与花青素成苷的糖主要有葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖及由这些单糖构成的均匀或不均匀双糖和三糖。这些糖基有时被有机酸酰化，主要的有机酸包括咖啡酸、对香豆酸、芥子酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸、丙二酸、苹果酸、琥珀酸和乙酸。

2.类胡萝卜素类

类胡萝卜素是一种脂溶性色素，广泛存在于植物叶、花、果实、根等部位，有黄、橙、红、紫几种颜色。此类色素的结构特点是由4个异戊二烯单元以共轭双键联结，两端又各由两个异戊二烯单元组成六元环结构，即共有8个异戊二烯单元构成，属四萜。各种类胡萝卜素的中间4个异戊二烯单位变化不大，而依两端的环及取代基不同可分为：烃类胡萝卜素、醇类胡萝卜素、酮类胡萝卜素、酸类胡萝卜素。由于分子中存在许多不饱和双键，因而它们对光、热、氧较为敏感，稳定性较差。一些微生物能合成类胡萝卜素，但动物体不能合成。

3.黄酮类

迄今已发现了2000多种黄酮类化合物，它们多数以苷的形式存在，少数以游离形式存在。黄酮类化合物泛指具有C6-C3-C6基本骨架的化合物，即中间的3个碳连接2个苯环，包括黄酮、黄酮醇、异黄酮、查尔酮及它们的二氢衍生物和黄烷醇等。

4.醌类

醌类化合物属酚类物质，其相对分子质量变化不定，有单体如1，4-苯醌，二聚体1，4-萘醌，三聚体9，10-蒽醌以及金丝桃蒽醌为代表的多聚体。它们广泛分布于植物中，并在树木中起呈色作用。大多数醌类物质具有苦味，对植物的呈色作用很小。它们也具有某些较深的颜色，如某些真菌和地衣的黄、橙及棕色，以及海百合和介壳虫的红、蓝和紫色。具有复杂取代基如蒽醌和萘醌的化合物存在于植物中，它们具有深紫和黑色调。在体外试验中，在碱性条件下引入羟基可使颜色产生进一步的变化。

5.卟啉化合物

卟啉是由4个吡咯核在其α位上通过-CH=所连接的大环球。

卟啉类化合物的重要代表物是叶绿素。叶绿素是绿色植物的主要色素，其分子由脱镁叶绿素母环、叶绿酸、叶绿醇、甲醇、二价镁离子等部分构成。花卉等高等植物中有2种叶绿素共存，叶绿素a和叶绿素b的含量约3∶1。它们的结构、理化性质、分布和颜色极相似，除少数情况外，可以不加区分。叶绿素不溶于水，易溶于有机溶剂，常可用极性有机溶剂从花卉等植物的匀浆中提取。叶绿素存在于植物细胞的叶绿体中，与类胡萝卜素、类脂及脂蛋白复合在一起，以此形式分布在叶绿体内碟形体的片层膜上。

二、天然色素的物理性质

1.溶解性不同的色素

在各种溶剂中的溶解性能不同，一般把能很好溶解于水的称为水溶性色素，而把不溶于水只溶解于石油醚、醋酸乙酯、丙酮、酒精等有机溶剂的称为脂溶性色素。例如栀子黄色素就是水溶性色素，β-胡萝卜素就是脂溶性色素。色素的溶解性将直接影响其作为产品的使用范围，也就可预测其在食品工业中某方向的使用价值。

2.着色性能

着色性能是表示某色素在使用中对食品的着色能力。着色力强，则使用量小而色泽不易褪；相反，则用量大易受外界影响而褪色。

3.稳定性

天然食用色素一般比合成食用色素稳定性差，作为开发天然食用色素产品来说，要求稳定性要好，在使用过程中色素的结构、色泽都不会发生变化为佳。稳定性一般包括：

对热的稳定性。许多天然色素对热的稳定性较差，在遇热时易分解，造成褪色。天然食用色素应用在食品着色时，常常需要加热食品，热稳定性差的色素在使用时就遇到困难，应尽量使用较低的加热温度或较短的加热时间以控制色素尽可能少的被破坏。

对光的稳定性。多数天然食用色素在紫外线照射下会发生褪色，有的甚至在室内受散射光照射也会褪色。不同色素对光的稳定性不一样，一般天然食用色素应置于暗处保存。

对氧的稳定性。天然食用色素的化学结构中大多含有不饱和双键及其他易氧化基团，在空气中氧的作用下会发生氧化作用而褪色，所以天然食用色素往往需要密封保存。

对金属离子的稳定性。天然食用色素对各种金属离子的稳定性不同，一般少量NaCl、CaCl2对天然食用色素的影响不大，但Cu2+、Zn2+等离子有较大影响，特别是Fe3+影响最大，在色素使用中必须注意这个问题。

4.pH的影响

绝大多数天然食用色素在溶液中的色泽和稳定性与溶液的pH有关，有的很显著，有的不那么显著。如花青素类色素在酸性溶液中呈紫红色，在碱性溶液中呈蓝色，并逐步退色。一般来说，天然食用色素在一定pH范围内保持原有色泽，且稳定性较好，由于pH改变而使色素颜色发生变化，往往会造成色素稳定性下降。所以，测定pH对某种天然食用色素的影响，实际上是确定该色素使用的pH范围，我们希望色素能在较大pH范围内使用，这样它在食品中的用途也较广。例如，玫瑰茄红色素使用的pH范围较窄，而栀子黄色素可使用的范围较广。这是由它们各自的性质决定的。

5.安全性

天然食用色素将用于食品，是关系到人民身体健康的大事，因此，对天然食用色素的安全性要求很高，要求其对人体无毒害作用，长期食用不会引起各种人体器官的任何病变。所以在选择天然食用色素时，必须要对其安全性做出科学的评价。主要包括以下几个方面。

（1）毒理实验

是评价天然食用色素安全性比较科学的一种方法，包括几个方面的内容。

毒性剂量的测定。即测定某种色素对机体造成损害的能力，毒性较高的色素，较小剂量就会造成损害；毒性较低的色素，使用较大剂量时才出现毒性作用。医学上规定使用小白鼠做试验计算出致死量，其中最常用的是半致死量，根据LD50可将物质毒性分级：毒性分级大白鼠一次口服LD50/mg·kg-1人的可能致死量/mg·kg-1剧毒1或＜10.06高毒1～504中毒50～50030低毒500～5000250实际无毒5000～150001200基本无毒15000以上＞1200天然食用色素的LD50应在基本无毒范围内。

（2）毒性试验

毒性试验是研究动物在一定时间内以一定剂量进入其机体所引起的毒性反应，包括急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验，通过这些试验可以看出试验物质在每天以一定量食用后，短期、近期、长期是否会引起动物机体器官的病变。国家对选择不同类型原料作为食品色素有不同要求的试验规定。