天然色素的研究与应用.doc

天然色素的研究与应用 摘要：本文主要论述了天然色素的特点与特性、分类、性质与作用、应用与开发，简要介绍了合成色素给人们带来的危害，倡导人们进一步研制开发出品种多样的天然色素。 关键词：色素；天然色素；花色素；应用开发； 1 天然色素的概况 100余种。中国正式批准的(1998)共47种102种，欧共体13种，英国26种 目前，我国提取天然色素的原料多为植物性原料，主要包括以下三种:(1)从人工种植的植物中提取的天然色素，如辣椒红色素、甜菜红色素、姜黄色素、红花色素、黑芝麻色素、红甘蓝色素、黑米色素等；(2)从农产品副产物或废弃物中提取的天然色素，如高粱红色素(高粱壳)、β-胡萝卜素(蚕沙)、桔皮色素(桔皮)、紫草红色素(紫草根)等；(3)从野生植物和野浆果类提取的天然色素，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。这些资源在我国取之不尽，用之不完，如能科学合理的应用，不但可以大大降低天然色素的成本，增加经济收入，而且对国家农业种植结构的调整都将具有潜在的意义[1、2]。 2 天然植物色素的特点及特性 2.1 天然色素的呈色机理 植物的花、叶、果实、皮等往往呈现出各种各样的颜色，这与植物自身内部的天然色素有关。植物体内的一些有机分子(色素)在阳光的照射下，吸收了一定频率的有色光后，使分子内电子发生振动跃迁现象。由于各种植物的有机分子(色素)中的电子成键能力不同，电子激发跃迁时所需的能量也就不一样，故对吸收光的频率就有一定的选择性。不同植物具有合成适应自身特点的有机色素分子的能力各有差异，因此，不同的植物就表现出不同的体色及花色，从而使大自然呈现出姚紫嫣红的美丽景色。 2.2 天然植物色素的特点 (1)绝大多数天然色素无毒和无副作用，安全性高； (2)天然植物色素大多为花青素类、黄酮类、类胡萝卜素类化合物，它们不但具有着色作用，而且具有增强人体功能、保健防病等功效； (3)天然色素的着色色调比较自然，更加接近天然物质的颜色； (4)天然色素对pH值变化十分敏感，色调会随之发生很大变化。如花青素在酸性时呈红色，中性时呈紫色，碱性时呈蓝色。 诚然，天然色素也并不是完美无缺的，也存在一些缺陷: (1)溶解性差，溶解度较低，使用时不易混合均匀，有时易发生沉淀，不易调色和着色[3]； (2)纯度较低。天然色素是从天然动、植物等生物体中提取出来的化合物，常共存有其它成份，纯化难度较大； (3)色调不稳定，受周围环境影响较大。大部分天然色素对光、热、氧、金属离子、pH值等的变化敏感，稳定性较差[4]； (4)天然色素种类繁多、性质复杂，就一种天然色素而言，应用时专用性较强，运用范围较窄。 2.3 天然色素的特性 2.3.1 溶解性 天然植物色素中以叶绿素为主要代表的吡咯色素，它不溶于水，而溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂中；胡萝卜素类为脂溶性色素，一般难溶于水和乙醇，而易溶于油脂、汽油或乙醚等，而胡萝卜醇类是以醇、酮、酸的形式存在，易溶于甲醇、乙醇；酚类色素是植物中水溶性或醇溶性色素的主要成分，一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。 2.3.2 在不同H值下的显色 pH值的适应性强，颜色不会因酸碱性的不同而轻易改变。类黄酮可呈现出浅黄至深黄的各种色泽，酸性越强，黄色就变得越浅，碱性越强，黄色就变得越深。花青素呈现的色泽是一个幅度较大的色域，如橙色、红色、紫色、蓝色等，它因酸碱性的改变所引起的颜色变化更大，一般酸性时呈红色，中性时呈紫色，而碱性时呈蓝色。 2.3.3 稳定性 :第一, pH值的影响：它是指色素在不同的酸碱条件下，其色泽的稳定情况或变化规律等；第二，光照的影响：一般是指在紫外线和阳光直射的条件下色泽的变化情况；第三，温度的影响：主要考察在不同的环境中色素的耐热性；第四，金属离子的影响：是指食品中常见的金属离子Na+, Ca2+,Cu2+, Mg2+, A13+,Fe3+ ,Zn2+等对色素的影响。有些金属离子可能会使色泽变色或褪色，而有些金属离子却有增色的作用；第五，色素的抗氧化和还原能力：试验中常用的抗氧化剂和还原剂有H2O2,NaClO,Vc,K2S2O8,Na2S2O3等；第六，碳水化合物的影响：在一定浓度的色素溶液中加葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉等试验色素的稳定性。 3 天然色素的分类 天然色素可根据化学结构、来源、溶解性等分类： 按来源可分为：植物色素、动物色素和微生物色素三大类； 按其溶解性质不同又可分为水溶性色素和脂溶性色素； 按其化学结构分类，可以分为以下五大类: 3.1 类胡萝卜素类 (CH2=C(CH3)-CH=CH2)残基为单元组成的共轭双键相连的一类色素，为脂溶性色素。类胡萝卜素是多烯类色素的代表，它是胡萝卜素(carotene)和胡萝卜醇(xanthophylls)的总称。