天然食用色素的生產(chǎn)工藝

天然食用色素的生產(chǎn)工藝第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五第九章天然食用色素的生產(chǎn)工藝§9.1概述§9.2天然色素分類§9.3色素的存在形式§9.4胡蘿卜素的提取§9.5葡萄紅色素的提取§9.6姜黃色素的提取§9.7辣椒紅色素的提取§9.1概述第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五§9.1概述1、色素的分類1）按來源可分為：人工合成色素、天然色素2）按結(jié)構(gòu)，人工合成色素可分為：偶氮類、氧蒽類和二苯甲烷類；天然食用色素可分為：吡咯類（葉綠素類）、多烯類（類胡蘿卜素）、酮類（紅曲素、姜黃素）、醌類（紫膠、胭脂紅、紫草醌）和多酚類（花青素、花紅素、兒茶素）3）按溶解性可分為：水溶性和脂溶性第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然色素的分類1）異戊二烯衍生物——類胡蘿卜素復(fù)烯烴類（胡蘿卜素、番茄紅素等）、復(fù)烯醇類（葉黃素、玉米黃素）、復(fù)烯酮類（辣椒黃素、辣椒紅素）、復(fù)烯烴的環(huán)氧化物、非四萜類的復(fù)烯色素類（藏紅花素、梔子色素）從淺黃到深紅色的脂溶性色素，幾乎不溶于水、乙醇，大多溶于石油醚或己烷，隨分子中含氧官能團(tuán)的增多，親脂性也隨之減弱對(duì)熱較穩(wěn)定，但含有較多雙鍵，易被氧化第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然色素的分類2）多酚衍生物——花青色素與花黃色素植物水溶性色素，分為花青色素、花黃色素和鞣質(zhì)（呈味、呈色物質(zhì)）三大部分，由苯環(huán)和γ-吡喃環(huán)聚合而成，易受氧化劑、溫度等影響而變色第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然色素的分類3）四吡咯衍生物——葉綠素和血紅素：四個(gè)吡咯環(huán)的α-碳原子通過次甲基（－CH=）相連成的復(fù)雜共軛體系，也稱卟啉類色素，廣泛存在于綠色植物的葉部和動(dòng)物的血液中4）酮類衍生物——紅曲色素有應(yīng)用價(jià)值的是醇溶性的紅曲色素、紅斑素和紅曲紅素對(duì)pH穩(wěn)定，耐熱、耐光性強(qiáng)，幾乎不受金屬離子、氧化劑和還原劑的影響5）醌類衍生物第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五食用合成色素特點(diǎn)及使用現(xiàn)狀合成色素色澤鮮艷，著色力強(qiáng)，品種多、使用方便，但有些品種具有致毒、癌、畸作用（代謝過程中產(chǎn)生有害物質(zhì)或加工合成過程中有害物質(zhì)的污染），對(duì)人體均可造成不同程度的危害。50年代全世界至少有100多種合成食用色素，現(xiàn)已證明有20多種曾經(jīng)用過的合成食用色素具有致癌性，目前國際上允許的合成食用色素僅20余種各國允許使用的食用合成色素各不相同，英國16種合成色素，而美國僅允許食用9種，我國八種，僅限于飲料、糖果、配制酒、糕點(diǎn)、青梅等，禁止用于肉、魚、水果及嬰兒代乳品。第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然食用色素及其特點(diǎn)包括植物色素、動(dòng)物色素、微生物色素及礦物色素等，除藤黃有劇毒不使用外，其余對(duì)人體健康一般無害。我國允許使用并已制定有國家標(biāo)準(zhǔn)的天然食用色素有：姜黃、紅花黃色素、辣椒紅色素、蟲膠色素、紅曲米、醬色、甜菜紅、葉綠素銅鈉鹽和β－胡蘿卜素。由于其對(duì)光、熱、酸、堿等敏感，在加工、貯存過程中很容易褪色和變色，影響了其感官性能。因此在食品中有時(shí)添加合成色素。第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然食用色素使用現(xiàn)狀目前正在研究開發(fā)的天然食用色素種類有：五味子紅色素、紫蘇色素、山楂色素、落葵紅色素、黑加侖色素、茶色素、柿皮色素、龍葵色素等，其中不少種類顯現(xiàn)出良好勢(shì)頭。天然食用色素的研究與開發(fā)存在兩大難題：一是缺乏具有商業(yè)利用價(jià)值的色素資源；二是天然食用色素本身的穩(wěn)定性問題。這樣就導(dǎo)致了天然食用色素價(jià)格昂貴，在很大程度上也限制其在應(yīng)用上的普及。第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然色素在應(yīng)用方面存在問題盡管天然食用色素具有安全性高、色調(diào)自然，兼?zhèn)錉I養(yǎng)和藥理作用等優(yōu)點(diǎn)，但目前其使用范圍仍受到局限。缺點(diǎn)：天然色素大多穩(wěn)定性較差，在加工、流通等領(lǐng)域中易受外界因素的影響而發(fā)生不同程度地劣變；還存在染著性差、難配色以及異味、異臭等問題。采用微膠囊技術(shù)對(duì)色素進(jìn)行微膠囊化，不僅可提高色素的水溶性，對(duì)熱、儲(chǔ)存時(shí)間的穩(wěn)定性，還可掩蓋色素不良風(fēng)味，如β胡蘿卜素經(jīng)微膠囊化后其溶解性得到顯著改善，其貯存穩(wěn)定性也得到了提高。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五天然食用色素穩(wěn)定性差的解決途徑將甜菜紅與茶色素結(jié)合使用穩(wěn)定性大大提高；葉綠素通過銅取代鎂，再制成鈉或鉀鹽→非常穩(wěn)定的綠色素；加入抗氧化劑：天然色素類胡蘿卜素系列由長的雙鍵鏈組成，為油溶性色素，耐熱性強(qiáng)而耐光性差→添加抗氧化劑進(jìn)行處理。當(dāng)與VＣ、VＥ或生育酚、抗壞血酸和迷迭香等天然抗氧化劑合用時(shí)，能較大程度地增強(qiáng)耐光性；使其在保存、使用過程和最終產(chǎn)品中不褪色。提高色穩(wěn)定性，還具有耐高溫、耐高濃度鹽和耐強(qiáng)光的特性。用明礬、酒石酸鈉、磷酸等作穩(wěn)定劑，與蒽醌類天然色素并用，可防止顏色變化；利用生物技術(shù)，改變天然食用色素的色調(diào)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍采用微膠囊化技術(shù)提高天然色素穩(wěn)定性第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五§9.4胡蘿卜素（Carotene）的提取以異戊二烯殘基為單元組成的共軛雙鍵長鏈為基礎(chǔ)的一類色素，總稱為類胡蘿卜素顏色從黃、橙、紅到紫色均有，不溶于水而溶于脂肪溶劑，攝入過多亦無損害→不限制用量按結(jié)構(gòu)與溶解性質(zhì)分為兩大類：1）胡蘿卜素類：共軛多烯烴，溶于石油醚，僅微溶于甲醇、乙醇2）葉黃素類：共軛多烯烴的含氧衍生物，以醇、醛、酮的形式存在，溶于甲醇、乙醇和石油醚第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五β-胡蘿卜素β胡蘿卜素也是油溶性色素，主要來源是海藻、胡蘿卜和棕櫚油。用作食品著色劑的β胡蘿卜素絕大多數(shù)是化學(xué)合成的，天然的β胡蘿卜素主要還是用在醫(yī)藥和保健品的添加劑中。合成的β胡蘿卜素已廣泛用在軟飲料和休閑食品中。天然的β胡蘿卜素可以制成含量為20－30％的懸浮體、溶解在植物油中的溶液、微溶于水的乳化液和噴霧干燥后的粉體。在歐洲，天然β胡蘿卜素的供應(yīng)量在穩(wěn)步增長，估計(jì)每年消耗純?chǔ)潞}卜素超過2噸。第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五共軛烯烴形成發(fā)色基團(tuán)→產(chǎn)生顏色大多數(shù)天然類胡蘿卜素可看為番茄紅素的衍生物，僅有β－紫羅酮環(huán)（雙鍵位置在5，6碳之間，β－胡蘿卜素）是維生素A的前體胡蘿卜素以前僅用于油質(zhì)食品的著色，近年來：將類胡蘿卜素溶于能與水混溶的介質(zhì)中將類胡蘿卜素制成極細(xì)的微晶狀將其吸附在明膠或可溶性的糖類載體如環(huán)糊精等第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五胡蘿卜素的提取工藝、檢測(cè)及用途有機(jī)溶劑提取（乙醇、乙酸乙酯、丙酮）→（蘿卜中提取時(shí)，酶解去果膠）→濃縮→干燥含量測(cè)定方法：環(huán)己烷溶液中測(cè)定OD455nm光吸收質(zhì)量指標(biāo)及檢測(cè)方法：性狀、純度試驗(yàn)、干燥失重、保存方法及特征吸光光譜抗氧化、維生素A的前體、增強(qiáng)免疫功能、預(yù)防癌癥等第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五§9.5葡萄紅色素的提取花青素類天然色素，主要成分包括：錦葵色素-3-葡糖啶、丁香啶、二甲翠雀素、甲基花青素、3‘-甲翠雀素和翠雀素等地中海沿岸國家的人們有飲用紅葡萄酒的習(xí)慣→冠心病發(fā)病率比其他國家低→紅葡萄酒中含有較多的花色苷和多酚類；白黎蘆醇（抗菌活性、防止低密度脂蛋白氧化、抑制血小板凝聚）→主要存在于葡萄皮中易溶于水，可溶于乙醇、丙二酮、甲醇，不溶于氯仿和己烷，酸性條件下對(duì)熱穩(wěn)定第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五葡萄紅色素干燥紅葡萄皮粉碎并過篩→乙醇水溶液提取→減壓濃縮→大孔吸附樹脂分離→干燥除了從葡萄和葡萄皮中提取花青苷色素外，在一些其他食品中也含有豐富的花青素，其中包括黑加侖、草莓或櫻桃果汁。這些作為色素和香料的主要原料，一般都用作為提取附加值更高的天然香料或其他食品添加劑。第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五§9.6姜黃色素的提取姜黃，中藥材，根莖中所含的黃色色素是主要成分。純姜黃素為黃色結(jié)晶性粉末。著色性強(qiáng)，特別適用于蛋白質(zhì)著色，酚性色素等組成食用色素的有效成分，主要組成：姜黃素、脫甲氧基姜黃素、雙脫甲氧基姜黃素作用：耐還原性、蛋白質(zhì)染色性較強(qiáng)，抗誘變、抗腫瘤、降血脂及抗氧化等多種生理功能第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五性質(zhì)及提取、分析方法中性、酸性為黃色，堿性時(shí)紅褐色，味香，著色能力強(qiáng)微溶于水、苯、乙醚，易溶于甲醇、乙醇、冰醋酸，耐光、熱及鐵等金屬離子能力較差提取方法：預(yù)處理→蒸餾法除去姜黃油→乙醇提取→濃縮→堿液水解，HCl調(diào)pH分離→洗滌含量分析：溶于酸性溶液中，OD540nm多年生草本植物，第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五§9.7辣椒紅色素的提取從辣椒中提取的一種天然色素，屬于類胡蘿卜素，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、高級(jí)化妝品中，及食品中的飲料、果汁、果酒、糕點(diǎn)等辣椒主要成分為：辣椒素和辣椒色素以及具有特殊香味的揮發(fā)物，產(chǎn)生辣椒味的物質(zhì)為辣椒堿辣椒紅色素和辣椒堿能溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等有機(jī)溶劑和堿溶液中，辣椒堿→辣味物質(zhì)，對(duì)人體有刺激作用第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五辣椒紅色素的作用辣椒紅色素屬于四萜類類胡蘿卜素天然色素，其主要成分為辣椒紅素、辣椒玉紅素和黃色素，黃色素的主要成分是β-胡蘿卜素和玉米黃質(zhì)，它們具有維生素A樣活性，所以辣椒紅色素不僅色澤鮮艷，而且有營養(yǎng)保健作用，還可用來治療腦血管疾病為橙紅色粉末或膏狀，辣椒紅色素不溶于水，溶于乙醇、油脂及有機(jī)溶劑。辣椒紅色素耐熱、耐光、不受環(huán)境pH值及金屬離子影響，安全性高，能夠調(diào)節(jié)生理代謝，在食品、化妝品中作為著色劑使用，生產(chǎn)時(shí)可按需要量添加。第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五§9.7辣椒紅色素的提取辣椒紅色素是從辣椒干中提取的脂溶性色素，為深紅色粘性油狀液體。通過乳化也可得微水溶性的辣椒紅乳液。在歐洲，每年消耗400噸的辣椒絕大多數(shù)作為調(diào)味品，由于提取物中辣椒堿帶辣味，且含有其它異味，作為食品著色受到一定限制如今采用超臨界萃取技術(shù)去除了辣椒堿，使其應(yīng)用不斷擴(kuò)大，除原有的肉類、水產(chǎn)品、番茄制品之外，還擴(kuò)大到桔汁飲料和調(diào)味汁等。第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五辣椒紅色素的提取工藝目前提取辣椒紅色素主要采用：有機(jī)溶劑提取、分離純化得到產(chǎn)物提取用有機(jī)溶劑有：乙醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯等分離純化方法有：柱層析（硅膠吸附柱）、石油醚重結(jié)晶、鹽析后用乙醇二次提取或酸堿處理得到沉淀第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五其它天然色素——紅曲紅曲是我國的傳統(tǒng)發(fā)酵制品，相傳有上千年的歷史，主要產(chǎn)于我國南方各省。紅曲一般用于制酒，并具有健身功效，如福建的紅曲酒等；它還可用于食品著色，如紅腐乳等。近年有食品生產(chǎn)廠家將其應(yīng)用于火腿腸的著色，以減少肉制品中發(fā)色劑亞硝酸鹽的用量。此外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)紅曲中含有抑制膽固醇產(chǎn)生的莫那克林K，這是一種調(diào)節(jié)血脂的重要物質(zhì)，具有降脂、降糖和降壓的功效。目前國內(nèi)市場(chǎng)銷售的降脂藥物，