色素植物資源

1、,第十章 色素植物資源,主要內容,第一節(jié) 概述一、 色素植物資源的概念及發(fā)展二、 天然色素的類型及特征三、 天然色素的提取 四、天然色素植物開發(fā)中存在的問題 第二節(jié) 主要色素資源植物,第一節(jié) 概述,一、 色素植物資源的概念 色素植物資源：是指植物體內含有豐富的天然色素，可以提取用于各種食品、飲料的添加劑以及用作染料的一些植物。 色素是植物在新陳代謝過程中的產物，是一些化學結構極其復雜的有機化合物。存在于根、莖、葉、花、果實中。,有機染料深藍色用蓼藍以及菘藍、木藍、馬藍等植物葉子發(fā)酵制成也有人工合成的（古籍中曰：凡藍五種、皆可為靛宋應星.天工開物）。用來染布顏色經久不退。通稱藍靛，有的地區(qū)叫靛青

2、。 靛藍，是一種具有三千多年歷史的還原染料。戰(zhàn)國時期荀況的千古名句“青，出于藍而勝于藍”就源于當時的染藍技術。這里的“青”是指青色，“藍”則指制取靛藍的藍草。,一種藍色，近乎青色。原本的“紅橙黃綠青藍紫”已被換成“紅橙黃綠藍靛紫”,蓼藍,菘藍,十字花科,蓼科,豆科木藍,爵床科馬藍,1856年英國人珀金合成出第一種人工色素-苯胺紫之后，合成色素也登臺上場，扮演著改善食品色澤的角色。,由含有甲苯胺的不純苯胺經硫酸和重鉻酸鉀氧化制得,日落黃，由對氨基苯磺酸重氮化，與2-萘酚-6-磺酸偶合，經精制而得。主要用于食品和藥物的著色，也可用于制造鋁鹽色淀顏料。,過多食用日落黃、檸檬黃能導致皮下肉瘤、肝癌、腸

3、癌和惡性淋巴癌等疾病。,檸檬黃又稱酒石黃、酸性淡黃、肼黃。,過去用于人造奶油著色的奶油黃，早已被證實可以導致人和動物患上肝癌。,醫(yī)學界的研究結果顯示，人造色素有可能引起正常孩子行為改變。,菠菜卷的綠色并不是菜汁，而是人造色素。,偶氮染料(偶氮基兩端連接芳基的一類有機化合物)是紡織品服裝在印染工藝中應用最廣泛的一類合成染料，用于多種天然和合成纖維的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡膠等的著色。在特殊條件下，它能分解產生20多種致癌芳香胺，經過活化作用改變人體的dna結構引起病變和誘發(fā)癌癥。,天然色素 著色力低，對光、熱、氧氣、ph等穩(wěn)定性差、提取成本高； 大多數無毒無害、對皮膚無過敏性、無致癌性、

4、具有較好的生物降解性和環(huán)境兼容性。有些具有營養(yǎng)保健的功能。 合成色素 色澤鮮艷、性質穩(wěn)定、著色力強、成本低廉； 在人體內都有不同程度的毒性，有些甚至是致癌物質。含有重金屬污染及其有害物質。,二、 天然色素的類型及特征,（一）植物色素(phytochromes)按溶解性分為脂溶性色素與水溶性色素兩類。 脂溶性色素多為四萜類衍生物，這類色素不溶于水，難溶于甲醇，易溶于乙醇、乙醚和氯仿等溶劑。常見的脂溶性植物色素有葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素、番紅花素和辣椒紅素等。其中胡蘿卜素不溶于乙醇。有些色素有一定的生物活性，如葉綠素有一定的抑菌作用。 水溶性色素主要為花色甙類，又稱花青素，普遍存在于花中?？扇苡谒?/p>

5、與乙醇，不溶于乙醚與氯仿等有機溶劑，其色澤隨ph的不同而改變。,（二）天然色素按其化學結構及其特性可分為5類 1、四吡咯衍生物類色素：該色素是以四個吡咯環(huán)構成的卟吩為結構基礎的天然色素，普遍存在于植物體幼嫩莖及葉片中，主要為葉綠素。 2、類二戊二烯衍生物（多烯色素）：該類色素是以異戊二烯殘基為單元組成的共軛雙鍵長鏈為基礎，因最早發(fā)現的是胡蘿卜色，所以又稱為類胡蘿卜素，已知的類胡蘿卜素有300多種，按結構及其溶解性可分為兩類： （1）胡蘿卜素類 （2）葉黃素類,3、苯并吡喃衍生物類（酚類色素） 此類色素可分為花青素、花黃素兩類，它們是多元酚的衍生物。但由于單寧具有澀味，不宜用于食品著色。 （1）

6、花青素類： （2）花黃素類： 4、醌類衍生物類：又稱醌類色素，是一類含醌類化合物的色素。有苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌等類型。 5、其他色素類： （1）吲哚衍生物 （2）酚類衍生物,三、天然色素的提取,1、粉碎法： 原料 篩選 水洗 干燥 粉碎 成品 此法可用于可可類植物色素的提取。 2、萃取法 原料 篩選 水洗 干燥 破碎 萃取 過濾 濃縮 干燥 成品 此法宜用冷、熱水，乙醇、乙醚等有機溶劑。適用范圍較廣，但要注意不同種類色素要采用與之溶解性相適應的溶劑。,3、酶反應法 原料 篩選 水洗 干燥 萃取 酶反應 再萃取 濃縮 干燥 成品 花瓣 紅色液體 紅色清液 色素精制液 色素濃縮液,溶劑浸提,過濾

7、,超濾,樹脂吸附,解吸,減壓濃縮,4、培養(yǎng)法 培養(yǎng)基 接種培養(yǎng) 脫水分離 除去溶劑 濃縮 噴霧干燥 成品 5、濃縮法 原料 清洗晾干 壓榨果汁 濃縮 噴霧干燥 成品,6、超臨界流體萃取法 超臨界流體萃取是國際上最先進的物理萃取技術。在較低溫度下，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉化成液體，當溫度增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質而言總存在一個臨界溫度（tc）和臨界壓力（pc），高于臨界溫度和臨界壓力后，物質不會成為液體或氣體，這一點就是臨界點。再臨界點以上的范圍內，物質狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個范圍之內的流體成為超臨界流體（sf）。超臨界流體具有類似氣體的較強穿透力和類似于液體的較大密度

8、和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進行萃取、分離單體。,7、組織培養(yǎng)法 用植物組織細胞在人工培養(yǎng)基條件上，進行培養(yǎng)增殖，短期內培養(yǎng)出大量有色素的細胞，然后再用通常上面的常用方法提取。不受自然條件限制，短期內可生產大量的色素細胞。,四、天然色素植物開發(fā)中存在的問題,1.國內現在加工的大部分天然色素，因含有蛋白質等雜質影響天然色素的色價、穩(wěn)定性和著色度。需改變傳統(tǒng)加工方式。 2.為提高天然色素附加值，通過資源開發(fā)利用，發(fā)掘新的利用方向，在加工天然食用色素的同時，從其副產品中開發(fā)新產品。 3.增強國內產品競爭能力，還需要進行精加工。 4.加強科技立法，進一步限制合成色素的應用范圍。 5.加強市

9、場調研，開發(fā)產品要因地制宜。,第二節(jié) 主要色素資源植物,一、玫瑰茄,【植物名】洛神花、山茄、洛濟葵，洛神葵、蘇丹紅，原產于非洲，是熱帶和亞熱帶干旱地區(qū)的錦葵科木槿屬植物。 【形態(tài)特征】形似草棉，直立，高達1米余，主干多分枝，花在夏秋間開放，花期長，花冠黃色，萼片和副萼玫瑰紅色，莖、葉柄也常為淡玫瑰色，每當開花季節(jié)，紅、綠、黃相間，十分美麗可愛。,【分布與生境】在中國的廣東、廣西、福建、福建、臺灣、云南均有分布，云南南部有栽培。生長于熱帶和亞熱帶地區(qū)。 【利用部位及理化性質】玫瑰茄色素主要用花萼提取。應用于飲料、果汁。莖皮纖維可造紙。色素成分主要是飛燕草素、矢車菊素。玫瑰茄色素溶于水、乙醇，不溶

10、于有機溶劑。不同ph顏色不同，ph4為鮮紅色，ph5-6為橙色。 【采收與加工】11月中旬采收，采收花果，先曬1天，失水脫萼，萼片及時曬干，加工時干花萼用10倍的1.5%鹽酸浸泡4小時，過濾濃縮，加乙醇冷凍，去果膠質，回收酒精，即得固體紅色色素。,【資源開發(fā)與保護】 1、玫瑰茄可以提取玫瑰茄色素，用作食品行業(yè)的食品添加劑 2、藥用：花萼與種子油，對心血管、動脈硬化、高血壓、骨折、兒童發(fā)育不良、老年消化不良、胃酸缺乏等癥均有療效。 3、食用：玫瑰茄是新興的食品和食品工業(yè)原料，它的花萼可制蜜餞、果醬、高級飲料、冷飲、汽水、冰茶、熱茶、冰榨、冰糕、罐頭、果酒、汽酒、香擯酒及糕點夾餡、玫瑰茄豆腐等多種

11、食品。含有豐富的維生素c，還是老年、兒童的營養(yǎng)品。 4、觀賞:玫瑰茄花在夏秋間開放，花期長，花冠黃色，萼片和副萼玫瑰紅色，莖、葉柄也常為淡玫瑰色，每當開花季節(jié)，紅、綠、黃相間，十分美麗可愛,5、科技報道： 科研人員最近發(fā)現，經常飲用玫瑰茄花茶有助于降低人體血液中的總膽固醇值和甘油三脂值，達到防治心血管疾病的功效。 據墨西哥地方報報道，墨西哥社會保險協會附屬醫(yī)院對40名40至62歲的心血管疾病患者進行了試驗，這些病人年齡大，運動量小，吸煙成癮或有高血壓遺傳病史，因此，總膽固醇值或甘油三脂值均大大超過正常標準。 在研究人員的指導下，上述患者每天堅持飲用玫瑰茄花茶。3個月以后，經檢查發(fā)現病人的總膽固

12、醇值平均降低了35.4，甘油三脂值降低了18.9，而有“清道夫”美稱的高密度脂蛋白卻增加了10，增強了清除膽固醇的能力。 科研人員還發(fā)現，飲用玫瑰茄花茶還可起到減肥作用，95的病人體重下降了1到3公斤。在夏季飲用些玫瑰茄還有清熱解暑的功能。,蘇丹當地市場銷售的“蘇丹紅”有4種，分別是干花瓣、袋裝茶包、速溶“蘇丹紅”和速溶混合飲料?！疤K丹紅”口感酸甜。不喜歡酸味的人，可以在“蘇丹紅”中放適量食糖。冰鎮(zhèn)“蘇丹紅”非常好喝。,阿拉伯人把“蘇丹紅”稱為“卡爾卡迪”,“蘇丹紅” 化學染色劑，并非食品添加劑。含有一種叫萘的化合物，該物質具有偶氮結構，由于這種化學結構的性質決定了它具有致癌性，對人體的肝腎器

13、官具有明顯的毒性作用。,二、梔子,【植物名】黃梔子、山枝子、大紅梔。茜草科梔子屬植物。 【形態(tài)特征】常綠灌木，高達2m。葉對生或3葉輪生，葉片革質，長橢圓形或倒卵狀披針形，全緣；托葉2片，通常連合成筒狀包圍小枝。花單生于枝端或葉腋，白色，芳香；花萼綠色，圓筒狀；花冠高腳碟狀，裂片5或較多；子房下位。花期57月，果期811月。,【分布與生境】全國大部分地區(qū)有栽培。南方各地有野生，生于山坡、路旁，分布于江西、湖南、浙江、福建、四川。 【利用部位及理化性質】果實中提取梔子黃色素，應用于冷點、糖果、面乳、水產等制品的著色，也作纖維的染色。成分主要為藏紅花素。易溶于水和酒精，不溶于脂肪，溶液呈亮黃色，色

14、調幾乎不受ph值影響。 【采收與加工】911 月果實成熟呈紅黃色時采收，除去果梗及雜質，蒸至上汽或置沸水中略燙，取出，干燥 【資源開發(fā)與保護】提取色素；入藥；觀賞。,三、茜草（rubia cordifolia l. ）,【植物名】四輪草、拉拉蔓、小活血、過山藤。為茜草科茜草屬植物。 【形態(tài)特征】多年生攀援草本。莖四棱形，有的沿棱有倒刺。葉4片輪生，其中1對較大而具長柄，卵形或卵狀披針形；葉緣和背脈有源小倒刺。聚傘花序頂生或腋生；花小，萼齒不明顯，花冠綠色或白色，5裂，有緣毛。果肉質，小形，熟時紫黑色。花果期910月。,【分布與生境】生于山坡巖石旁或溝邊草叢中。主產安徽、河北、陜西、河南、山東。

15、 【利用部位】茜草根中提取的鮮紅色茜草素，用于染動植物性纖維，為一種媒染性天然染料，也是一是一種天然紅色食用色素。 【采收與加工】5-9月采挖其根，去除泥土晾干。加工時，干根用酸液分離雜質，提出茜草素。 【資源開發(fā)與保護】 1、作染料 2、藥用,四、紫草,【植物名】別名 硬紫草、大紫草、鴉銜草，紫草根。為紫草科紫草屬植物。 【形態(tài)特征】多年生草本，有平伏狀粗毛。根粗大，圓錐形，干時紫色。莖直立，上部分枝。葉互生，披針形，無柄或具柄。花萼裂片線性；花冠白色；小堅果卵形，灰白色，光滑。花期56月，果期78月。,【分布與生境】生于荒山田野、路邊及干燥多石山坡的灌木叢中。主產黑龍江、吉林、遼寧、河北、

16、河南、山西。 【利用部位及理化性質】根可作紫根色素的原料，能染棉、絲織品；能作食用色素。紫根色素為玫瑰紅色，主要成分為萘醌類。不溶于水，溶于乙醇等有機溶劑，在酸性條件下呈紅色，中性和堿性時呈紫紅色到青紫色，用作飲料做色時應注意ph值,【采收與加工】種植后第二年10月中下旬即可采收。采收時連同地上莖一起挖出，去凈泥土，切忌水洗，去掉地上莖及蘆頭，捆成小把，曬干即可。一般每公頃產干藥15002250千克。 【資源開發(fā)與保護】注意資源的保護,五、姜黃,【植物名】別名毛姜黃。為姜科姜黃屬植物。 【形態(tài)特征】多年生草本。葉2列，長橢圓形，花莖由葉鞘內抽出，穗狀花序圓柱狀；櫻部苞片粉紅色，下部的綠色，內含

17、數花；花萼綠白色；花冠漏斗形，黃色。蒴果膜質，球形?；ㄆ?11月。,【分布與生境】主產四川、福建、廣東、江西。 【利用部位及理化性質】姜黃色素是利用肉質地下根莖提取的黃色色素，對各種動植物纖維進行染色。姜黃色素還是一種很好的天然黃色食用色素，可用于對食品的染色。成分為二酮類的姜黃素。不溶于冷水，溶于乙醇和丙二醇，易溶于冰醋酸和堿液。酸性時呈淡黃色，堿性時呈暗紅褐色。,六、蘇木,【植物名】別名戈梅芳，蘇方，蘇方木，棕木，赤木，紅柴。為蘇木科蘇木屬植物。 【形態(tài)特征】落葉喬木。樹干有刺、幼枝細，有鐵銹色短絨毛，葉為二回偶數羽狀復葉，小葉1020對，平滑無毛?；S色，蝶形花冠。莢果堅厚，偏斜扁平，先

18、端有尖啄。,【分布與生境】野生于海拔500-1800米的熱帶、亞熱帶地區(qū)。多栽培于園邊、地邊、村前村后。 【利用部位及理化性質】蘇木的根、莖。 枝干可提取紅色染料蘇木，用于染制棉、麻、線、毛等纖維及紙料。根可提取黃色染料。 【采收與加工】四季皆收，但以秋天為好。伐取樹干或粗枝，鋸成60厘米長，削去外皮和邊材（白木），取中間紫紅或紅黃色心材，放通風處陰子即可。采收時應注意保護資源，不要連根挖取。 【資源開發(fā)與保護】作染料；藥用。,七、雞冠花,【植物名】雞髻花、老來紅、蘆花雞冠、筆雞冠、大頭雞冠、鳳尾雞冠等。莧科，青葙屬 植物。 【形態(tài)特征】一年生草本。莖直立，粗壯，綠色或帶紅色。葉互生，卵形、卵

19、狀披針形；花序扁平，雞冠狀，頂生；苞片、小苞片和花被片紫色、紅色、淡紅色或黃色，干膜質；雄蕊5，花絲下部合生成杯狀；子房上位，柱頭2淺裂。胞果卵形，蓋裂。種子扁圓形或略呈腎形，黑色，有光澤。花期710月，果期911月。,【分布與生境】原產非洲，美洲熱帶和印度，世界各地廣為栽培。喜陽光充足、濕熱，不耐霜凍。不耐瘠薄，喜疏松肥沃和排水良好的土壤。 【利用部位及理化性質】花瓣、花籽。紅色素鮮艷，玫瑰紅色，適用于酸性食品的著色。 【采收與加工】秋季花盛開時、果實成熟采收，曬干。 【資源開發(fā)與保護】作染料；藥用殺菌消炎，治療骨質疏松；觀賞。,八、紅花,【植物名】菊科紅花屬植物。草紅、刺紅花、杜紅花、金紅

20、花 【形態(tài)特征】一年生草本，高50100cm。莖直立，上部多分枝。葉互生， 卵形或卵狀披針形，長412cm，寬13cm，先端漸尖，邊緣具不規(guī)則鋸齒，齒端有銳刺；幾無柄，微抱莖。頭狀花序頂生；全為管狀花，兩性，花冠初時黃色，漸變?yōu)殚偌t色。瘦果白色，倒卵形，長約5mm，具四棱，無冠毛。花期57月，果期79月。,【分布與生境】我國東北、華北、西北及山東、浙江、貴州、四川、西藏等地廣泛栽培。 【利用部位及理化性質】從紅花的花中提取紅花黃色素。紅花（又名紅藍草）可直接在纖維上染色，故在紅色染料中占有極為重要的地位。紅色曾是隋唐時期的流行色，唐代李白的詩句“紅花顏色掩千花，任是猩猩血未加”形象地概況了紅花

21、非同凡響的艷麗效果。根據現代科學分析，紅花中含有黃色和紅色兩種色素，其中黃色素溶于水和酸性溶液，無染料價值；而紅色素易溶解于堿性水溶液，在中性或弱酸性溶液中可產生沉淀，形成鮮紅的色淀。 【綜合利用】提取色素；藥用，可通經活血。,九、凍綠,【植物名】凍綠（rhamnus utilis decne）鼠李科（rhamnaceae）鼠李屬植物。別名紅凍、黑狗丹。 【形態(tài)特征】落葉灌木或小喬木，高達4m。小枝無毛，枝端刺狀，腋芽小。葉長圓形、橢圓形或倒卵狀橢圓形；花單性異株，黃綠色；雄花數朵至30余朵簇生，雌花26朵簇生。果近球形，黑色。種子背側基部有短縱溝?；ㄆ?6月；果期51 0月。,【分布與生境】

22、安徽、浙江、江西、福建、湖南、湖北、廣東、廣西、陜西、甘肅、云南、四川、貴州。生于海拔1400米以下的灌木叢中。稍耐蔭，不擇土壤。適應性強，耐寒，耐蔭，耐干旱、瘠薄。 【利用部位及理化性質】莖皮含綠色素，可作綠色染料，此種染料稱“凍綠”。用于染棉及絲織品。明清時期，中國所產的凍綠已聞名國外，被稱為中國綠。 【綜合利用】 1、庭園觀賞。 2、提取染料。 3、種子油可作潤滑油用。 4、果肉入藥，能解熱，治瀉等。 5、莖皮和葉可提取栲膠。,十、密蒙花,【植物名】馬錢科 （loganiaceae）醉魚草屬 植物。蒙花、蒙花珠、老蒙花、羊耳朵、水錦花、黃花醉魚草 【形態(tài)特征】落葉灌木，高13m。小枝微具四棱，密被灰白色絨毛。葉對生，紙質，葉片長圓狀披針形、寬披針形或線狀披針形，長512cm，寬14.5cm，先端漸尖，基部楔形或寬楔形，全緣或有不明顯的疏生小鋸齒。聚傘圓錐花序頂生及腋生，長512cm，密被灰白色柔毛，花梗長約6mm，均密被茸毛?；ǚ枷悖ㄝ噻姞?，先端4裂，裂片卵圓形，長約1mm，被茸毛；花冠淡紫色，略帶黃色，先端4裂。蒴果卵形，長56mm，2瓣裂，基部具宿存的花萼和花冠。,【分布與生境】分布在陜西、甘肅、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、貴州、云南等省區(qū)。 【利用部位及理化性質】花提取染料?；ㄖ泻忻苊苫S堿