关于天然色素的研究进展
王桃云
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摘要:从天然色素的性质特点、天然色素的种类及化学结构、提取技术，色素结构鉴定与性能研究(稳定性，改性，功能性，染色性能)，分析检测与评价技术，制备技术(生物制备技术，人工合成等)，色素的安全性研究等方面介绍了我国天然食用色素的研究现状。在我国“天然、健康、多功能”已经是食品添加剂的发展方向，目前，天然又兼具有生理功能的天然色素必将是今后优先快速发展的食品添加剂之一。
关键词 天然色素，提取，性能，检测，制备，综合利用
食用色素是使食品着色或改善食品色调和色泽的食品添加剂，尽管食品中色素含量甚微，但对食品质量品质的影响却非常大。随着对食品安全问题的重视，消费者对合成色素越来越担心。天然色素是微生物、动植物物质和能量代谢物质，对人及动植物的生长、发育起着重要生理作用，据统计，世界仅含有色素的植物就有2000多种，植物成为人类获得安全可靠的食用色素的重要来源。因而天然色素的研究、开发和应用成为持续热点。本文从天然色素的性质特点、天然色素的种类及化学结构、提取技术，色素结构鉴定与性能研究(稳定性，改性，功能性，染色性能)，分析检测与评价技术，制备技术(生物制备技术，人工合成等)，色素的安全性研究与新色素资源的开发等方面介绍了我国天然食用色素的研究现状。
1、天然色素的性质特点
天然色素的性质特点：天然色素作为重要的食品添加剂，其性质特点如下：① 绝大多数天然色素无副作用、安全性高。② 很多天然色素中含有人体必需
的营养物质或其本身就是维生素或具有维生素性质的物质，如β-胡萝卜素。③ 有的具有医疗保健作用，如黄酮类色素，它对心血管系统疾病及别的许多疾病有防治作用。④天然色素色调比较自然、接近于天然物质，具有较高的实用价值和经济价值。
2、天然色素的种类及化学结构
吡咯色素：吡咯色素一般称为叶绿素，叶绿素是一原子镁和卟啉构成的化合物。研究得较多的是叶绿素A和叶绿素B。
多烯色素：多烯色素是由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。类胡萝卜素按其结构和溶解性可分为两类：①胡萝卜素类，此类色素含有大量共轭双键。如番茄红素和α、β、γ-胡萝卜素。② 叶黄素类，此类色素是共轭多烯烃的加氧衍生物。如玉米黄素、胭脂树橙色素、藏花酸等。
酚类色素：酚类色素是多元酚的衍生物。它又可分为两类色素，① 花青素，此类色素的基本结构是2-苯基苯并吡喃，即花色素基元。② 黄酮类色素（又名花黄素），此类色素一般含有2-苯基苯并吡喃酮结构，高粱红素、菊花黄素、红花素等都属于此类色素。
其他天然 色素：自然界中还有一些结构上不同于上述物质，但属于色素的化合物。即使已经知道属于那一种化学结构类型，但由于其来源不同，化学结构上某些差异，所表现出来的性质也不同，因而，把它们作为新品种加以研究。 3 提取技术
天然色素的提取通常采用在一定温度条件下，在提取罐中溶剂浸泡、沥滤、渗漉等方法。这些常规浸提法有工艺简单设备投资少，提取操作简单，便于生 产的优点，但存在浸提时间长、劳动强度大、原料预处理能耗大、产品质量不太理想(色素溶解性差、色泽变化较大等缺陷)，且有大量溶剂回收导致产品生产成 本高的问题。研究利用高新技术改进常规技术或开发新技术成为研究的热点之一。
3.1 浸提法
工艺流程： 原料采集--- 筛选---水洗 ---干燥-- - 原料处理 ---浸提 ---分离纯化--- 干燥浓缩 --- 制品化
绝大多数天然色素都可采用浸提法提取。其操作过程如下：（1）利用在一般条件下制得的色素成品，用分光光度计测得天然色素的最大吸收峰所对应的波长，以此波长为测定标准，对浸提剂种类、浸提剂浓度、浸提温度、浸提时间、浸提液pH和料液比这六个因子进行较大范围的单因子试验，得到各单因子的最佳条件。（2）以单因子最佳条件为中心，向两边扩展，选择各个因子的具有代表性的若干个水平（一般是四个水平）进行正交试验，以确定试验因子对试验结果的综合影响和各因子对色素提取影响的大小。（3）利用不同浸提次数所对应的总提取率，确定其最佳浸提次数。三者综合起来就得到该种天然色素的最佳浸提工艺。
3.2 酶反应法
通过酶反应产生所需要的颜色。如：栀子果实提取的黄色素，在食品加工中经酶处理产生栀子蓝色素、栀子红色素。 3.3 压榨法
利用挤压方法，将粉碎的新鲜材料中的天然色素成分挤压出来，此法适宜用于水溶性色素提取。如：苋菜红色素的提取。 3.4 熬煮法
将本来无色的物质或非需要色的物质，经熬煮转化成需要色的物质，如：焦糖色素。
3．5 超声提取法
有关超声强化提取姜黄色素和栀子黄色素的研究表明，浸取率比常规法提高11％～41％ ，而且时间减少。超声浸取时间、温度对色素提取率的影响 有类似趋势，随着时间、温度的增加提取率增加，但当达到一定水平后提取率反而会下降[3]。研究采用的超声浸取设备为间接作用式的超声清洗器(多为40kHz，作用时间可调)和直接作用式的变辐杆超声细胞破碎机(20kHz，输出功率和作用时间可调)，多为单频超声波。超声频率、功率变化、不同频率组合等对浸取成