1、功能性食用天然色素,天然色素的种类 天然色素的原料来源 天然色素的特性 天然色素的研究 主要功能性色素简介 食品天然色素的应用及防护措施,天然色素的种类（按颜色）,橙(黄)色系: 姜黄色素、叶黄色素、红花黄色素、胭脂样橙色素、辣椒黄色素、 - 胡萝卜色素； 红色系:甜菜红色素、花色苷色素、红色素； 绿色系:叶绿色素； 褐系:焦糖色素，麦芽色素。,已批准允许使用的食品色素 欧洲:13种 美国:26种 我国有65种，其中植物提取物48种 在国外，特别是欧美发达国家近年来开发出了许多种新型食品天然色素,如果红、姜黄、胭脂虫红、花色苷类、花色素、紫檀素、蓝绿色海藻、靛蓝植物等。,天然色素的原料来源,(
2、1)从人工种植的植物提取食用天然色素辣椒红色素、萝卜红色素、甜菜红色素、姜黄色素、红花色素、黑芝麻色素、红甘蓝色素、洋葱色素、黑米色素和红米色素等。,(2)从农产品副产物或废弃物提取食用天然色素高粱红色素(高粱壳)、- 胡萝卜素色素(蚕砂)、紫玉米色素(穗轴)、玉米黄色素(淀粉厂黄浆)、葡萄皮色素(酒渣)、桔皮色素(桔皮)、花生内衣色素(红花生果仁外衣)、紫草红色素(紫草根)。,(3)从野生植物和野浆果类提取食用天然色素越桔红色素、黑加仑色素、乌饭树果色素、兰靛果色素、桑葚色素、沙棘黄色素、茜草色素、黑樱桃色素、枫叶黑色素和万寿菊色素等。,天然色素的特性,安全性高； 有些色素具有生理活性，兼有
3、营养、保健等功能；如:- 胡萝卜素 (营养强化剂)， 可防止人体维生素的缺乏症和干眼病等。甘草色素、紫苏色素，具有镇咳、健胃、利尿、镇痛作用。姜黄色素、紫草色素、叶绿素锌等都具有营养、保健和消炎排毒作用。,天然色素与合成色素比较具有较弱的着色强度； 对光、热、pH值及氧化的敏感性较高； 在大多数情况下，天然色素的成本远高于合成色素的成本； 有些天然色素有异味、异臭，并且生产受到植物种类、地理、区域及季节的影响，供应量不稳定。,天然色素的研究,1、食品天然色素的获得或生产主要有3条途径: 是直接提取； 是人工合成； 是利用生物技术生产,2、提取色素的方法,溶剂提取法工艺主要包括：原料前处理、破碎
4、、浸取、过滤、浓缩、干燥等 。 超临界流体萃取技术,3、萃取溶剂的选择,所用的溶剂根据色素的性质、所用原料等情况有不同的选择； 常用的有:水、酸碱溶液、有机溶液，如:乙醇、丙酮、烷烯烃、苯等，油脂类及二氧化碳等。,4、天然色素稳定性的检验,pH值的影响：指明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； 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； 温度的影响：主要考察在不同的环境中色素的耐热性； 金属离子的影响； 色素的抗氧化和还原能力。,5、色素的毒理学评价或安全性研究； 6、新资源的开发（成本低廉、色素稳定、色调艳丽、无毒无害、市场需求）； 7、利用新资源开发新
5、的色素品种等方面的研究。,在十几年前，全世界仅有美国可口可乐公司拥有商品性的天然- 胡萝卜素的水溶品的国际专利技术，而且售价几万元人民币/； 近几年我国已利用发酵法生产出了 -胡萝卜素，含量为90%以上，售价为1.1万元/。 辽宁科光天然色素有限公司又从蚕砂中成功地提取了- 胡萝卜素(油溶品和水溶品)， 是食用天然色素研究的一大突破。,动态：,随着细胞学的发展，已有利用红甜菜的愈伤组织生产甜菜红色素； 用苹果的愈伤组织生产红色素； 用藏红花的细胞培养生产藏花素、藏花酸； 用葡萄细胞悬浮液培养生产花色苷等； 用紫草根组织培养生产紫草红等。,用黑芝麻提取黑芝麻色素； 用乌饭素提取的兰黑色素； 从西
6、双版纳地区找到的一种染饭花提取的红色素； 楮树果壳提取的棕色素； 从沙棘中提取的沙棘黄色素。,利用生物技术生产天然色素,微生物发酵的方法生产红曲色素、类胡萝卜素等多种天然色素已成为现实；转基因技术的应用。,主要功能性色素简介,姜黄（turmeric）系多年生草本，印度、巴基斯坦等东南亚国家均有大量栽培； 姜黄素是姜黄的根茎中提取的一种植物多酚，也是姜黄发挥药理作用最重要的活性成分。 是一种黄色略带酸性的二苯基庚烃物质的统称，是大自然中少有的二酮类有色物质。,姜黄色素,1、性质包括三种化合物： 姜黄素、脱甲氧基姜黄素、双脱甲氧基姜黄素；易溶于甲醇、乙醇、碱和冰醋酸，微溶于水、 乙醚和苯；金属离子
7、、高温及强光影响其稳定性。,2、姜黄素的生理功能,清除氧自由基 抗人类免疫缺陷病毒作用 抗纤维化作用 防癌抗癌作用 消炎、解热的作用。 对抗肿瘤有促进作用,3、姜黄素的研究重点,姜黄素的生理功能和机制深入研究 如何提高姜黄素的稳定性,有机溶剂提取法 碱水提取法 酶提取法 表面活性剂协同提取 微波、超声波提取,4、提取方法,超临界2萃取姜黄素的最佳条件:萃取压力25，萃取温度55，采用无水乙醇作为夹带剂，静态萃取4，动态萃取5，2流量3.5-1； 利用75%乙醇浸提姜黄得到姜黄素粗提物，然后分别采用吸附分离法和沉淀法对粗提物进一步分离提纯得到纯度较高的姜黄素产品； 采用法测定姜黄素含量 。,类胡
8、萝卜素, -胡萝卜素 番茄红色素 叶黄素 玉米黄质 虾青素,1、 -胡萝卜素,胡萝卜色素是食品中的正常成分，也是主要营养素之一，在人体内可转变为维生素A，大量存在于植物组织中； 用于油质食品或人造奶油、酥油着色； 用饮料及面制食品的着色； 安全性高，着色力匀衡。,反向对称的化学结构,-紫罗蓝酮环,四个异戊二烯双键,- 胡萝卜素的生理功能,的重要来源 抗氧化作用 增强免疫力 抗癌作用,从天然植物中提取（溶剂提取、微波超声波辅助提取、超临界提取等） 大面积养殖盐藻获得 通过微生物发酵生产,-胡萝卜素的生产,分析测定方法,分光光度法 红外光谱法 薄层层析法 高效液相色谱法, -胡萝卜素的发展趋势,提
9、高稳定性的研究 抗癌效果及机理的研究 在细胞水平上的调控机理 与其它抗氧化物的关系,2、番茄红素,存在于许多水果和蔬菜中，作为商品主要由成熟番茄提取而得的混合番茄色素。 21种类胡萝卜素，其中主要是番茄色素。 在新鲜番茄中番茄红素是稳定的反式异构体，约占95%，但因加热等作用而变成一个或多个顺式异构体。,番茄红素不溶于水，难溶于甲醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂； 因其末端未成环，所以不能分解成维生素，不是维生素源。,番茄红素的性质：,新疆德隆集团自主研究开发的“天然番茄红素提取技术”已获得国家专利并实施工业化生产。 国内市场上也有一定量的番茄红素制剂出售
10、，如“康比特生命红”。 世界市场上番茄红素有以色列公司的产品，日本也有一种番茄红素为50.25%的番茄红素商品，为红褐色液体 。,番茄红素产品：,番茄红素的研究热点：,经济可行的提取方法； 具体生理功能、代谢途径、对机体的毒害； 对热的稳定性、加工过程中的变化、顺反异构体生理功能的差异； 提高番茄中番茄红素含量为目的的番茄育种研究正在从常规和基因育种两方面进行。,人体对番茄红素的吸收：,人体自行不能合成番茄红素，需靠外界供给 番茄红素为脂溶性； 经过热加工的番茄汁中番茄红素比未经过加工的易吸收； 番茄红素顺式异构体较反式更容易吸收。,猝灭单线态氧作用，抗氧化能力强，具有较强的减轻组织氧化损伤作
11、用； 防癌、抗癌和抗诱变作用，抗辐射作用； 激活免疫细胞作用，提高人体免疫力； 防止心脑血管疾病； 人体内番茄红素的含量与人的寿命有关，而最新研究表明番茄红素可以治疗男性不孕症。,番茄红素的生理功能：,番茄红素的提取：,直接粉碎法 浸提法 酶反应法 超临界2流体萃取法 微生物发酵法,番茄红素的稳定性,孙庆杰等人， 番茄红素其对热、碱、氧化剂、还原剂稳定，对酸、光和氧化反应敏感，3+和2+对其破坏较大； 何碧烟等人研究了各种食品添加剂对番茄红素稳定性影响， 酸性添加剂柠檬酸会降低其稳定性；防腐剂中苯甲酸对番茄红素影响不大，而山梨酸能显著提高其稳定性；酚类抗氧化剂能显著提高番茄红素的稳定性，而-抗
12、坏血酸刚好相反。,分析方法,定量分析方法（紫外-分光光度法、色谱法、差示扫描量热法） 结晶结构的表征方法（光谱显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪、差示扫描量热仪）,虾青素是存在于某些水生动物体内的一种类胡萝卜素，是一种红橙色物质；其化学名是:3,3-二羟基-4,4-二酮基-胡萝卜素 。,3、虾青素,大多甲壳类动物如虾、龙虾、螃蟹等呈现的红色均因虾青素积累所致； 从血球藻生产虾青素发展很快， 血球藻生长快且虾青素质量浓度高； 红酵母发酵生产； 单细胞绿藻雨生红球藻生产虾青素。 从甲壳类如南极鳞虾加工副产品中提取。,虾青素的生理功能,虾青素具有抗氧化作用，能清除自由基，抑制脂质过氧化反应 虾青素能抑
13、制和杀死肿瘤细胞。,虾青素的应用,可广泛应用于饲料、食品、医药及化妆品等行业 其主要作用有:(1)作为天然色素增加营养及商品价值。 (2)作为天然激素提高繁殖能力 。(3)作为免疫增强剂改善健康状态。(4)改善皮肤和肌肉的颜色。,虾青素抗氧化性能的研究,用体外血细胞实验研究了几种类胡萝卜素淬灭单线态氧的效率，发现番茄红素最有效，虾青素次之，- 胡萝卜素第三； 虾青素清除自由基的效率与角黄质相当，比- 胡萝卜素和玉米黄质高50%。,花色素又称“花青素”，均指不带有糖苷的母体，接上各种糖苷基后则称为花色苷； 花色素属于黄酮类，也属多酚类物质； 许多水果等食用植物中都有：葡萄、草莓、树莓、蓝莓等浆果
14、；紫萝卜、红甘蓝、红萝卜及黑大米。,花色素类,常见花色素,飞燕草色素：15% 矢车菊色素：31% 牵牛花色素：8% 芍药色素：11% 锦葵色素：10% 天竺葵色素：18%,生理功能,消除自由基 抗氧化、抗脂质过氧化 抑制血压上升 抗变异源性 减轻肝功能障碍 改善视觉 抑制糖尿病,对花色素苷的研究集中于两个方面,对各类植物及其产品中的花色素苷的种类数量的定性、定量研究； 对花色素苷药理学的研究。,花色素苷的分析、鉴定,法 化学和光谱分析鉴定花色素苷结构 利用同核和异核二维核磁共振及电喷射质谱法,紫甘薯色素,卫生部2012年第6号公告批准了紫甘薯色素作为种食品添加剂。紫甘薯色素是通过以番薯属植物紫
15、甘薯的块根为原料，用柠檬酸水溶液或含柠檬酸的乙醇水溶液抽提、纯化及大孔吸附树脂进一步纯化而制得液体紫甘薯色素，经喷雾干燥制得粉状紫甘薯色素。 可以添加在冷冻饮品、糖果、糕点上彩装、果蔬汁（肉）饮料（包括发酵型产品等）以及配制酒中。其主要成分是矢车菊素-3-葡萄糖苷。,紫甘薯色素的的生理功能,抗氧化作用和清除自由基 花色苷中抗氧化作用的主要活性基团是分子中的酚羟基。紫色甘薯色素的结构中有多个酚羟基，是羟基供体，同时也是一种自由基清除剂。 特别是从紫甘薯中分离出的芍药素表现出与丁基羟基茴香醚（HBA）相当的抗氧化活性。,改善肝机能 有资料表明凡肝功能偏高，病程在5年以内的患者，通过定量使用紫番薯汁
16、，各项肝功能指标均有所下降，平均下降22。 抗突变性 用紫甘薯色素对沙门氏菌的突变性进行研究，结果发现从紫色甘薯中分离的2种花色苷矢车菊色素和芍药素有较强的抗突变能力。 抗肿瘤 由于花色苷类物质可促进胶原的合成，增加胶原的抵抗性，抑制胶原酶的活性，而紫甘薯色素属于花色苷物质，所以推测紫甘薯色素能起到抑制肿瘤细胞的入侵及转移效果，可能具有抗肿瘤的功能。,抑菌 降血糖 增强记忆力 预防心血管疾病,安全使用标准,紫甘薯色素在食品工业中的应用,着色剂紫甘薯色素耐热性好，能够经受食品工业上的巴氏法消毒的温度，且受金属离子、食品添加剂影响很小，可以溶于醇和水溶液，因此，主要用作食品的红色至紫红色着色剂而添
17、加到冰淇淋、奶制品饮料、奶酪、水产品、果汁饮料、果冻、腌渍品、饴糖制品、谷物以及色拉装饰等食品中。,抗氧化剂癌症、心血管疾病、神经性疾病等疾病与人体内多余自由基的存在有关。因此为了减少引发多种疾病的源头，需要通过抗氧化剂清除多余的自由基，而紫甘薯色素具有与丁基羟基茴香醚（HBA）等同的强大的天然抗氧化性，而且能够通过抗氧化机制达到良好的抗氧化的目的。,防腐剂根据紫甘薯色素的体外抑菌性能，尤其是对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌，可考虑将紫甘薯色素作为新型防腐剂应用于食品行业。 保健食品功能配料由于紫甘薯色素具有多种生理功能，因此可以针对其相应的某种或者某几种生理特性，作为保健食品的功能配料制
18、作保健食品。现在已有厂家开始在护肝营养保健品中应用紫甘薯色素。,蓝莓色素,原产于美国佛罗里达，1906年开始由野生种选育； 1983年由吉林农业大学在吉林长白山等地开始试种； 2001年在山东、辽宁、吉林等地建立栽培生产基地； 蓝莓属越橘科、乌饭树属，为落叶或常绿性灌木或乔木小浆果果树； 美国主要栽培种有高丛蓝莓和低丛蓝莓两大类。,蓝莓提取物中主要呈色物质为：飞燕草色素、矢车菊色素、牵牛花色素、芍药色素和锦葵色素。,蓝莓提取物制备,原料采摘后速冻贮藏 加工前解冻 打浆 压榨 过滤 果汁 真空浓缩 饼粕用盐酸乙醇液萃取 浓缩汁与提取物混合干燥或低温保存 成品,其中花色素苷以飞燕子草色素计为23%
19、-27% 主要用于饮料、果酱、果酒、果冻、发酵乳饮料等着色剂和营养强化剂 西欧有供防止视觉疲劳的蓝莓汁口服液,水溶性、油溶性、乳浊型和固体粉末型等四大类； 每类色素的制备方法有所不同，在食品中的适应范围也不一样 。,食品天然色素的应用,水溶性天然色素一般是用水、酸碱水溶液或乙醇溶剂等萃取后经过滤、浓缩后制取的。 水溶性天然色素一般用于水基类的食品中，如冰淇淋、奶制品饮料、果汁饮料、奶酪、谷物食品以及色拉装饰等。,油溶性天然色素常用植物油直接浸出或溶剂萃取的方法制备。此类色素可用于黄油、麦淇淋、起酥油、色拉油、糖果涂层、糖霜、各种饼、派类食品以及微波加工食品等。,乳浊天然色素是通过添加乳浊剂用特
20、殊的加工方法生产的。 常用的乳浊剂有丙烯二醇、多山梨醇酯以及单酸甘油酯等。 可直接将其加入水基或油基食品中，如黄油、麦淇淋、酸乳酪、果汁饮料、烘焙食品、快餐食品以及糖果食品等。,粉末天然色素是萃取后的色素经浓缩、干燥后制备的。主要用于固体含量高、不依赖于水的食品系统或需要高浓度色素的食品中，如干混食品、某些干燥食品、谷物食品、速溶食品以及烘焙食品等 。,食品天然色素在使用中的防护措施,食品天然色素的精制色素的精制提纯主要有酶法、膜分离法及离子交换法 。 近年来，超滤、反渗透、电渗析等膜分离技术，大网络树脂吸附、凝胶色谱技术的发展和应用，为天然色素的精制提供了经济有效的方法。,加入抗氧化剂抗坏血
21、酸也对天然色素具有保护作用。如类胡萝卜素与Vc、VE并用，可大大提高光稳定性。又如抗坏血酸和茶多酚能增加苋菜红色素对光、pH、温度的稳定性。,加入稳定化剂加入金属离子封锁剂 天然色素的改性 对红曲色素进行化学修饰，使色素与蛋白质、氨基酸、壳聚糖等反应，以改进该色素的性质，增加稳定性。叶绿素铜钠盐就是叶绿素的改性产物,加入某种添加剂或将天然色素混合使用也可以增加色素稳定性或溶解性。如茶色素与甜菜红色素络合成稳定性较高的色素。近年来微胶囊技术的兴起，为色素的使用提供了便利条件。,进行低温加热、流通 维持稳定的pH范围 与氧隔绝 开发专用包装材料及防光薄膜 对含有花色苷色素的食品应该用涂料罐或玻璃瓶包装等 。,
