蘿卜紅色素綜述

1、論文題目 天然食用色素蘿卜紅的研究進展作者姓名 指導(dǎo)教師學(xué)科（專業(yè)）生物技術(shù)及應(yīng)用（食品方向）所在學(xué)院提交日期二零一一年六月天然食用色素蘿卜紅的研究進展院系：生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)：生物技術(shù)及應(yīng)用（食品方向）學(xué)號：2008089510 姓名：李勇 指導(dǎo)老師：曹紅云【摘要】蘿卜紅色素是可以食用的天然色素，本文對蘿卜紅色素的結(jié)構(gòu)、以及物化性質(zhì)、以 及其它功能特性等方面進行介紹，說明了蘿卜紅色素在食品、醫(yī)藥、化妝等等領(lǐng)域里面作為 添加劑的重要性以及未來的市場潛力?！娟P(guān)鍵詞】蘿卜紅色素天然色素市場潛力【Abstract! Turnip red pigment is edible natural pigmen

2、t of radish red pigment, this paper the structure, and chemical properties, and other functional characteristics, explains the red turnip introduced in food, medicine, cosmetic etc inside the importance of as additives and future market potential.【keywords 】 Turnip red pigment natural pigment market

3、 potential前言隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，色素經(jīng)歷了天然色素到人工合成色素又到天然色素的發(fā) 展過程。色素作為一種添加劑，在食品、醫(yī)藥、化妝品行業(yè)都有著色作用。食品的顏色直接 影響人們的食欲，是商品銷售的重要因素之一。因此，為了調(diào)整不同原料的顏色，控制加工、 運輸、貯藏過程中顏色的變化，保持產(chǎn)品顏色的穩(wěn)定，就不可避免地要添加色素。蘿卜紅色 素近年來因為其耐熱性好、穩(wěn)定性較高、安全、等等因素在食品等領(lǐng)域中一直作為一種重要 的食品添加劑或者是著色劑。蘿卜的應(yīng)用價值蘿卜是人們冬季經(jīng)常食用的蔬菜。每100克蘿卜含蛋白質(zhì)0.8克、脂肪0.1克、食物纖 維0.6克、糖類4克、維生素A3微量、維生素B

4、10.03毫克、維生素B20.06毫克、維生素 E1毫克、維生素C18毫克、鉀178毫克、鈉60毫克、鈣56毫克、鐵0.3毫克、鋅0.13毫 克、磷34微克，此外還有淀粉酶和氧化酶等人所需的成分，常吃蘿卜對人體有益。蘿卜還有一定的藥用價值。明代醫(yī)藥學(xué)家李時珍的本草綱目中記載:蘿卜味甘辛、 無毒、化積滯、解酒毒、散淤血。進食蘿卜有消食、順氣、化痰、止咳、利尿、補虛等作用。 醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜具有一定的抗癌功能。蘿卜所含的纖維素可提高巨噬細胞吞噬病菌和癌 細胞的功能，增強人體的抗癌能力；蘿卜含有的淀粉酶能分解致癌物質(zhì)亞硝胺，從而起到防 癌作用；蘿卜含有的干擾素誘生劑具有抗病毒感染、激活自然殺傷的細

5、胞活性及抑制惡性腫 瘤的作用。生蘿卜汁能刺激上消化道細胞誘生干擾素，從而減少患上消化道癌癥的機會。蘿卜的種類有很多種，在我國是蘿卜栽培的起源地，自古盛行栽培，在公元前400 年的爾雅一書即已記載、全國各地都有蘿卜栽培，而且品種很多。蘿卜的種類可依據(jù)根 形、根色、用途、生長期長短及栽培等情況分類。例如依根形可分為長、圓、扁圓、卵圓、 紡錘、圓錐等形；依據(jù)皮色可分為紅、綠、白、紫等色；依用途可分為菜用、水果及加工腌 制等類；依生長期的長短可分為早熟、中熟及晚熟等類；在栽培上一般依收獲季節(jié)分為冬蘿 卜、春蘿卜、夏秋蘿卜及四季蘿卜等四類。近年來，嫩蘿卜苗也成為蘿卜栽培種類之一，受 到越來越多消費者喜愛

6、。蘿卜紅色素主要由紅心蘿卜(胭脂蘿卜)中提取。由于蘿卜價格低 廉，生產(chǎn)量大，因此大批量生產(chǎn)蘿卜紅色素的不是問題。近年來各國對蘿卜紅色素的研究和 生產(chǎn)以及應(yīng)用都非常重視。合成色素與天然色素2.1合成色素：指用人工化學(xué)合成方法所制得的有機色素。人工合成色素具有色澤鮮艷、成 本低廉、著色力強等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用。人工合成色素不僅無營養(yǎng)價值，其化學(xué)成分本 身還對人體有害。2.2天然色素：是從動、植物組織中或者微生物中提取，這類色素安全、無毒，有的還具有 一定的營養(yǎng)保健作用。但由于提取成本高、著色力差，使用并不廣泛。蘇丹紅，一種被廣泛用于汽油、地板、鞋等產(chǎn)品增色增光的人工合成工業(yè)染料，國際 癌癥研究機

7、構(gòu)IARC將其歸為三類致癌物，即動物致癌，經(jīng)常攝入含蘇丹紅的食品會增加人致 癌的危險。，隨著廣東亨氏辣椒醬、肯德基新奧爾良烤翅等食品相繼被檢出含有蘇丹紅，接 著從鴨蛋中也發(fā)現(xiàn)了這種人工合成色素，國家實施了措施嚴(yán)厲打擊這些不法商販，但是依然 有些不法的小家庭作坊的食品加工廠依然在食品中添加此類商品，因此現(xiàn)在國家也越來越重 視食品質(zhì)量檢測和加大打擊不法商販的力度。隨著近年來合成色素的危害被曝光，導(dǎo)致了未 來色素的發(fā)展趨勢必然是往天然色素方面發(fā)展。國內(nèi)外蘿卜紅色素市場現(xiàn)狀胭脂蘿卜又叫紅心蘿卜。80年代初，涪陵有關(guān)部門就開始了從胭脂蘿卜里提取紅色素的 研究，卻由于工藝不過關(guān)，項目不得不下馬。1996年

8、，日本一家企業(yè)經(jīng)中國食品添加劑協(xié)會 推薦，來涪陵考察，要購買10噸蘿卜紅色素。仍由于技術(shù)的原因，涪陵與這筆國際買賣失之 交臂。1997年開始，涪陵有關(guān)部門與天津輕工學(xué)院組成了科技攻關(guān)課題組，經(jīng)一年時間，研 制出了蘿卜紅色素粉末精制品。此后，經(jīng)過多次技術(shù)改良和設(shè)備改進，涪陵胭脂蘿卜紅色素 一炮而紅，多次在中國國際食品添加劑博覽會上，獲得歐美客商的青睞。從今年開始，胭脂 蘿卜紅色素開始正式生產(chǎn)。其實，蘿卜紅色素相當(dāng)符合現(xiàn)代人環(huán)保、健康、崇尚自然的理念， 因此目前在國際市場上相當(dāng)走俏。據(jù)開發(fā)蘿卜紅色素的重慶紫豐生物工程公司負責(zé)人介紹， 目前歐美、日本等國家和地區(qū)已嚴(yán)格禁止采用人工合成食品添加劑的食品

9、、飲料、藥品等進 口；隨著瘋牛病、口蹄疫的發(fā)生，動物源色素也逐步被許多國家禁止使用。蘿卜紅色素作為 純天然食用色素，可以安全地添加到葡萄酒、藥品、化妝品以及食品、飲料中，受到了市場 的熱烈追捧。據(jù)統(tǒng)計，歐盟、美國每年天然色素的銷售額已經(jīng)超過*億美元，每年還以8% 的速度遞增，日本每年要進口天然色素3000噸以上，國際市場每年的需求量約8000噸，我國 國內(nèi)需求的增長速度也超過了10%。蘿卜紅色素的國內(nèi)外市場總是出于供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。蘿卜紅色素的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)4.1結(jié)構(gòu)蘿卜紅色素為天竺葵素(Pelargoni-din)的葡萄糖苷衍生物，為天然葵素-3-槐二糖苷， 5-葡萄糖苷(Pelargoni-

10、din-3-sophoroside，5-glucoside)的雙?；Y(jié)構(gòu)，屬花色素苷類 (Anthocyanin)，見圖1中的B結(jié)構(gòu)式，花色素苷類是植物主要水溶性色素之一。天竺葵素為 3,5,7,4-四羥基花青素，是2-苯基苯并毗喃陽離子的衍生物，以C6-C3-C6為基本骨架，見圖 1中的A結(jié)構(gòu)式。OH3OH3點圖1蘿卜紅色素化學(xué)結(jié)構(gòu)式 天竺葵素分子式：C15H11O5X4.2理化性質(zhì)4.21外觀：蘿卜紅色看上去為暗紅色水溶性液體或粉末。因為其本身的顏色，所以作為著 色劑食用在食品中或者是醫(yī)藥、化妝品中，產(chǎn)品按含量來說，一般含量多的呈紅色。4.22 PH值穩(wěn)定性：色素的顏色隨溶液PH值的變化而

11、變化，在PH1-8范圍時，顏色相應(yīng) 由桔紅一紅紫色一紫羅蘭色一藍色，PH 1-6范圍時為紅色區(qū)，顏色穩(wěn)定，PH7時，色素 顏色變藍，穩(wěn)定性差。說明蘿卜紅色素在酸性條件下會相對比較穩(wěn)定。在酸性飲料中非常適 合添加蘿卜紅色素，蘿卜紅色素在飲料中的應(yīng)用也是非常廣的。4.23抗氧化能力：抗氧化能力是蘿卜紅色素一個非常重要的化學(xué)性質(zhì)，蘿卜紅色素作為 多酚類色素，具有高效的抗氧化物質(zhì)，在40C條件下能強烈的抑制亞油酸自動氧化，防止 氫過氧化物形成。在93C條件下能夠顯著地抑制芥菜子油對氧的吸收，從而抑制高溫條件 下油脂自動氧化，防止雙鍵的破壞和環(huán)狀過氧化物的形成。其抗氧化能力與相同濃度的而定 基羥基甲苯相

12、近，0.01%的添加量即可達到93%以上的抑制率。這說明蘿卜紅色素可以防 止油脂的酸敗，在油脂行業(yè)中有著重要的應(yīng)用價值，目前對其在我們?nèi)梭w內(nèi)是否也還具有抗 氧化的能力還在進一步的研究中。4.24光照對色素穩(wěn)定性的影響：據(jù)宋常春5在低溫和室溫下的兩個實驗（低溫：將pH=3 的色素溶液密封置于冰箱中（3Ct10C）,并在冰箱中用燈光照射，30d,色素?zé)o沉淀,吸光度 由1.05降至0.95,色素的保存率為90.5%。室溫：將色素溶液密封于玻璃試管中，放室內(nèi)朝 光處,pHN5的色素溶液半個月之后有沉淀產(chǎn)生。pH=3的酸性色素溶液較穩(wěn)定）可知蘿卜紅 色素在一定的溫度酸性介質(zhì)下還是比較耐光穩(wěn)定的，因此在實

13、際當(dāng)中蘿卜紅的貯藏和運輸不 是太大的問題。4.25各類金屬離子對色素穩(wěn)定性的影響：據(jù)彭永芳7實驗方法（準(zhǔn)備好純化的蘿卜紅色素 用于實驗和配制含不同濃度的金屬離子的色素溶液，放置一定時間后放于I cm石英比色皿 中，在400 一 6O0nm波長范圍內(nèi)掃描得出吸光譜圖，并測定最大吸收波長下的吸光度。分析 不同金屬離子以及不同金屬離子濃度對蘿卜紅色素吸收光譜和吸光度大小的影響）得出的實 驗結(jié)論可知Cu2+可加速其降解，并使之變?yōu)樗{色；Fe3+可使本品溶液變?yōu)殇P黃色；Mg2+、 Ca2+對本品影響不大；Al3+、Sn2+對它有保護作用。研究金屬離子對蘿卜紅色素穩(wěn)定性的 影響對其在食品及各行業(yè)中的運用有

14、重要理論依據(jù)。例如哪些金屬離子有增色作用，哪些有 減色，甚至哪些離子和蘿卜紅色素不能一起添加，該色素使用時避免與銅、鋁、鐵器直接接 觸。這些在工業(yè)應(yīng)用中尤其是在食品中顯的尤為重要。因此深入全面研究蘿卜紅色素的化學(xué) 性質(zhì)仍然是一個非常重要的課題。當(dāng)然。蘿卜紅色素的理化性質(zhì)還有非常多，例如易吸潮，吸潮后結(jié)塊，一般不影響使 用。易氧化。日光照射可促進其降解而退色。易溶于水及乙醇水溶液，不溶于非極性溶劑。 只有不斷的深入了解蘿卜紅色素的更多性質(zhì)，我們才能充分的最大限度的在生產(chǎn)中運用它。毒理學(xué)依據(jù)5.1LD50:大鼠、小鼠經(jīng)口大于15g/kg (bw)。致突變試驗：Ames試驗、骨髓微 核試驗、小鼠精子

15、畸變試驗均未發(fā)現(xiàn)致突變作用。蓄積性毒性試驗：積蓄系數(shù)K大于5 (雌性和雄性大、小鼠)屬弱蓄積性。5.2質(zhì)量要求：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB6718-1986)吸光度535nm N 4.0 pH值3.54.5干 燥失重/% W10灼燒殘渣/% W14砷(以As計)/% W 0.0002鉛/% W 0.00055.3用途與注意事項：著色劑。我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB2760- 1996)中規(guī)定：可按生產(chǎn)需要適量用于果汁(味)飲料類、配制酒、糖果、果醬、 調(diào)味醬、蜜餞、糕點上彩裝、糕點、雪糕、冰棍、果凍。其它實用參考：用于飲 料，為 0.002%0.07%；糖果為 0.01%0.06%；餅干、糕點為 0.

16、04%0.08%。本品 對介質(zhì)pH值、金屬離子(特別是Cu2+、Fe3+)、氧化劑、日光照射均不太穩(wěn) 定，抗壞血酸對本品有保護作用，本品適用于酸性、低溫加工的食品著色，尤其 適用于冷飲、冷食等著色。蘿卜紅色素的提取和脫味6.1提取方法以紅心蘿卜為原料，經(jīng)清洗，切絲，壓榨得紅色汁液。渣經(jīng)酸性水溶液或乙醇水溶液抽提， 得濾液。合并榨出的汁液及抽提的濾液，進行精制、干燥而得。提取蘿卜紅色素的方法主要 有2直接粉碎法，有機溶劑浸提萃取法，徽波輻射萃取法等，各種方法各有優(yōu)劣。直接粉碎法：比較早期的一種提取蘿卜紅色素的方法，利用儀器直接粉碎蘿卜的組織 后，粗略的提取出蘿卜紅色素，其優(yōu)點是生產(chǎn)投入時間少，儀

17、器使用少，缺點是提取的蘿卜 紅色素的成分不純，現(xiàn)在一般都很少用直接粉碎法提取和生產(chǎn)蘿卜紅色素。有機溶劑浸取萃取法：利用蘿卜紅色素的不溶于有些非極性溶劑的性質(zhì)，萃取過濾后 提取到精純的色素。先粗略的提取蘿卜紅色素然后利用一些非極性溶溶劑，混合過濾然后得 到含量比較高的蘿卜紅色素。此法優(yōu)點在于能夠得到含量純度高的色素，但是使用的儀器和 提取完的副產(chǎn)物多，不適合工業(yè)生產(chǎn)，適合實驗室內(nèi)研究使用的一種方法。微波輻射提取法：近年來比較流行的方法，先粗略提取出含有很多雜質(zhì)的蘿卜紅色素， 利用蘿卜紅色素在不同溶劑中最適合的PH值和功率下，溶出色素含量最多的方法。采用徽 波輻射的方法可以大大縮短提取時間，降低生

18、產(chǎn)能源、溶劑的消耗以及廢物的產(chǎn)生，從而提 高萃取效率。是適合工業(yè)大生產(chǎn)的一種很好的方法，目前很受歡迎。6.12目前國內(nèi)主要生產(chǎn)工藝流程如下：紅心蘿卜f清洗f切片f酸溶液浸提f加輔料初步處理f樹脂處理f色素液過濾f加調(diào)節(jié) 劑f真空濃縮f滅菌、液狀產(chǎn)品f噴霧干燥f粉狀產(chǎn)品6.2蘿卜紅色素脫味作為食品添加劑中的一種食用天然色素，蘿卜紅色素因耐熱性好，穩(wěn)定性高，且具有 一定的抗氧化作用和藥理特性。因此具有相當(dāng)廣闊的市場空間。蘿卜氣味已成為制約蘿卜紅 色素發(fā)展的關(guān)鍵問題，其價格也受到了較大影響。脫掉了蘿卜紅味的蘿卜紅色素，將能進入 葡萄酒類等高端市場，能帶來較大的經(jīng)濟效益。如何脫除蘿卜紅色素特異氣味，制

19、取高品質(zhì) 的無味蘿卜紅色素顯得至關(guān)重要。目前蘿卜紅色素脫味方法主要有下面五種。樹脂純化法：8利用樹脂的特異性吸附將蘿卜硫普除去。大孔吸附樹脂x 5吸附和分 離蘿卜紅色素的方法及條件結(jié)果表明，X一5樹脂對硫昔分解物質(zhì)的吸附能力很弱，用熱水 即可除去。水蒸汽蒸餾法去除蘿卜味：9萬里平采用水蒸餡法除去粗產(chǎn)品中的蘿卜異味，也得到了 較為純凈的胭脂紅色素。此方法較危險，且無法工業(yè)化膜分離法：i2Redrigueg saona采用滲透精制法，也取得了較好的脫臭效果(香度從6.6 降至5.7)。超臨界COZ脫臭法：10呂曉玲等以蘿卜紅色素為原料，比較系統(tǒng)地探討了超臨界狀態(tài)下 萃取壓力、溫度、時間對蘿卜紅色素

20、精制的影響。結(jié)果表明，萃取壓力30MPa、萃取時間 150min和萃取溫度55C可以達到精制蘿卜紅色素的效果蘿卜氣味物質(zhì)峰面積比原來降低了 85%。日本三榮源公司：ii采用一種特殊的專用脫臭技術(shù)進行脫臭，以取得臭味很少制品。經(jīng) GC 一 MS分析，經(jīng)特殊處理后，幾乎僅有一格揮發(fā)性香氣成分的內(nèi)標(biāo)峰出現(xiàn)，而過去的傳統(tǒng) 制品則有多個峰出現(xiàn)說明前者香氣己得到純化。雖然去除蘿卜異味的研究取得了一定成果，但是均不能達到令人滿意的效果。如何將蘿卜異 味去除還需進行進一步的研究。蘿卜紅色素在食品等領(lǐng)域的應(yīng)用前景蘿卜紅食用天然色素可用于酸性食品、日用品、醫(yī)藥保健食品等行列，發(fā)展前景十分 廣闊。食品應(yīng)用范圍有飲料

21、、冰淇淋、香檳、果酒、配制酒、果凍、涼果、蜜餞、山植/櫻 桃制品、果味粉、糕點、罐頭、糖果包衣、膨化食品、醬料、腐乳、火腿、燒鹵、香腸等。 其主要作用是給食品著色，有的食品還能起到抗氧化性的功能，延長食品的保質(zhì)期。蘿卜紅 色日用品有洗滌劑、牙膏、洗浴液、護膚品、防曬油、口紅、胭脂等;醫(yī)藥應(yīng)用有藥品著色 劑、保健藥、臨床治療用藥等。由于其抗氧化性的特征很突出，因此作為藥片藥粒的外衣， 不僅給藥著色，更能保證藥的良好儲藏、以及藥效的持久性。隨著研究的不斷深入，蘿卜紅 色素必將應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域中。市場方面供不應(yīng)求。因此蘿卜紅色素的大力研發(fā)和提高 生產(chǎn)力是未來迫在眉睫的一個問題。展望合成色素對人體

22、的危害已日益引起人們的重視并呈被淘汰趨勢。開發(fā)安全可靠的天然色素， 對保障人體健康和促進食品工業(yè)的發(fā)展均具有十分重要的意義。蘿卜紅色素是植物體內(nèi)的一 類主要水溶性色素，如通過微膠囊提高天色素自身的穩(wěn)定性，加強復(fù)配的研究，降低產(chǎn)品價 格，研制不同食品要求的劑型，以滿足各類食品的需要。生產(chǎn)上采用二氧化碳超臨界分離技 術(shù)、膜分離技術(shù)等，使產(chǎn)品質(zhì)量得到進一步的提高。作為食品添加劑中的一種天然食用色素， 蘿卜紅色素與同系列色素相比，耐熱性更好，穩(wěn)定性更高，且因具有一定抗氧化和藥理特性， 將會得到更大的發(fā)展空間。致謝語本課題是在曹紅云老師的悉心指導(dǎo)下完成的，曹老師對該課題從選題、構(gòu)思、資料收集 直至到最后定稿的每一個細節(jié)都給了我耐心的指引和教導(dǎo)，使我對本課題有了更深的認識， 也使本課題能夠順利完成。同時，我要感謝我的同學(xué)們