萝卜红色素综述

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1、论文题目 天然食用色素萝卜红的研究进展作者姓名指导教师学科传业）生物技术及应用（食品方向）所在学院提交日期二零年六月天然食用色素萝卜红的研究进展院系：生命科学学院 专业：生物技术及应用（食品方向）学号：2008089510 姓名：李勇 指导老师：曹红云【摘要】萝卜红色素是可以食用的天然色素，本文对萝卜红色素的结构、以及物化性质、以 及其它功能特性等方面进行介绍，说明了萝卜红色素在食品、医药、化妆等等领域里面作为 添加剂的重要性以及未来的市场潜力。【关键词】萝卜红色素 天然色素 市场潜力【Abstract】Turnip red pigment is edible natural pigment

2、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 p

3、otential前言随着社会生产力的不断发展，色素经历了天然色素到人工合成色素又到天然色素的发 展过程。色素作为一种添加剂，在食品、医药、化妆品行业都有着色作用。食品的颜色直接 影响人们的食欲，是商品销售的重要因素之一。因此，为了调整不同原料的颜色，控制加工、 运输、贮藏过程中颜色的变化，保持产品颜色的稳定，就不可避免地要添加色素。萝卜红色 素近年来因为其耐热性好、稳定性较高、安全、等等因素在食品等领域中一直作为一种重要 的食品添加剂或者是着色剂。1. 萝卜的应用价值萝卜是人们冬季经常食用的蔬菜。每 100克萝卜含蛋白质0.8克、脂肪0.1克、食物纤 维 0.6 克、糖类 4 克、维生素 A3

4、 微量、维生素 B10.03 毫克、维生素 B20.06 毫克、维生素 El毫克、维生素C18毫克、钾178毫克、钠60毫克、钙56毫克、铁0.3毫克、锌0.13毫 克、磷34 微克，此外还有淀粉酶和氧化酶等人所需的成分，常吃萝卜对人体有益。萝卜还有一定的药用价值。明代医药学家李时珍的本草纲目中记载：萝卜味甘 辛、 无毒、化积滞、解酒毒、散淤血。进食萝卜有消食、顺气、化痰、止咳、利尿、补虚等作用 医学研究发现，萝卜具有一定的抗癌功能。萝卜所含的纤维素可提高巨噬细胞吞噬病菌和癌 细胞的功能，增强人体的抗癌能力；萝卜含有的淀粉酶能分解致癌物质亚硝胺，从而起到防 癌作用；萝卜含有的干扰素诱生剂具有抗

5、病毒感染、激活自然杀伤的细胞活性及抑制恶性肿 瘤的作用。生萝卜汁能刺激上消化道细胞诱生干扰素，从而减少患上消化道癌症的机会。萝卜的种类有很多种，在我国是萝卜栽培的起源地，自古盛行栽培，在公元前400 年的尔雅一书即已记载、全国各地都有萝卜栽培，而且品种很多。萝卜的种类可依据根 形、根色、用途、生长期长短及栽培等情况分类。例如依根形可分为长、圆、扁圆、卵圆、 纺锤、圆锥等形；依据皮色可分为红、绿、白、紫等色；依用途可分为菜用、水果及加工腌 制等类；依生长期的长短可分为早熟、中熟及晚熟等类；在栽培上一般依收获季节分为冬萝 卜、春萝卜、夏秋萝卜及四季萝卜等四类。近年来，嫩萝卜苗也成为萝卜栽培种类之一

6、，受 到越来越多消费者喜爱。萝卜红色素主要由红心萝卜(胭脂萝卜)中提取。由于萝卜价格低 廉，生产量大，因此大批量生产萝卜红色素的不是问题。近年来各国对萝卜红色素的研究和 生产以及应用都非常重视。2. 合成色素与天然色素2.1 合成色素：指用人工化学合成方法所制得的有机色素。人工合成色素具有色泽鲜艳、成 本低廉、着色力强等优点，因而被广泛应用。人工合成色素不仅无营养价值，其化学成分本 身还对人体有害。2.2 天然色素：是从动、植物组织中或者微生物中提取，这类色素安全、无毒，有的还具有 一定的营养保健作用。但由于提取成本高、着色力差，使用并不广泛。苏丹红，一种被广泛用于汽油、地板、鞋等产品增色增光

7、的人工合成工业染料，国际 癌症研究机构IARC将其归为三类致癌物，即动物致癌，经常摄入含苏丹红的食品会增加人致 癌的危险。，随着广东亨氏辣椒酱、肯德基新奥尔良烤翅等食品相继被检出含有苏丹红，接 着从鸭蛋中也发现了这种人工合成色素，国家实施了措施严厉打击这些不法商贩，但是依然 有些不法的小家庭作坊的食品加工厂依然在食品中添加此类商品，因此现在国家也越来越重 视食品质量检测和加大打击不法商贩的力度。随着近年来合成色素的危害被曝光，导致了未 来色素的发展趋势必然是往天然色素方面发展。3. 国内外萝卜红色素市场现状胭脂萝卜又叫红心萝卜。80年代初，涪陵有关部门就开始了从胭脂萝卜里提取红色素的 研究，却

8、由于工艺不过关，项目不得不下马。1996年，日本一家企业经中国食品添加剂协会 推荐，来涪陵考察，要购买10吨萝卜红色素。仍由于技术的原因，涪陵与这笔国际买卖失之 交臂。1997年开始，涪陵有关部门与天津轻工学院组成了科技攻关课题组，经一年时间，研 制出了萝卜红色素粉末精制品。此后，经过多次技术改良和设备改进，涪陵胭脂萝卜红色素 一炮而红，多次在中国国际食品添加剂博览会上，获得欧美客商的青睐。从今年开始，胭脂 萝卜红色素开始正式生产。其实，萝卜红色素相当符合现代人环保、健康、崇尚自然的理念， 因此目前在国际市场上相当走俏。据开发萝卜红色素的重庆紫丰生物工程公司负责人介绍， 目前欧美、日本等国家和

9、地区已严格禁止采用人工合成食品添加剂的食品、饮料、药品等进 口；随着疯牛病、口蹄疫的发生，动物源色素也逐步被许多国家禁止使用。萝卜红色素作为 纯天然食用色素，可以安全地添加到葡萄酒、药品、化妆品以及食品、饮料中，受到了市场 的热烈追捧。据统计，欧盟、美国每年天然色素的销售额已经超过了4亿美元，每年还以8 的速度递增，日本每年要进口天然色素3000吨以上，国际市场每年的需求量约8000吨，我国 国内需求的增长速度也超过了10。萝卜红色素的国内外市场总是出于供不应求的现状。4. 萝卜红色素的结构和理化性质4.1 结构萝卜红色素为天竺葵素(Pelargoni-din)的葡萄糖苷衍生物，为天然葵素-3

10、-槐二糖苷，5-葡萄糖苷(Pelargoni-din-3-sophoroside, 5-glucoside)的双酰基结构，属花色素苷类 (Anthocyanin),见图1中的B结构式，花色素苷类是植物主要水溶性色素之一。天竺葵素为 3,5,7,4-四羟基花青素，是2-苯基苯并吡喃阳离子的衍生物，以C6-C3-C6为基本骨架，见图 1中的A结构式。AB图1萝卜红色素化学结构式 天竺葵素分子式：C15H11O5X4.2理化性质4.21外观：萝卜红色看上去为暗红色水溶性液体或粉末。因为其本身的颜色，所以作为着 色剂食用在食品中或者是医药、化妆品中，产品按含量来说，一般含量多的呈红色。4.22 PH值

11、稳定性：色素的颜色随溶液PH值的变化而变化，在PH1-8范围时，颜色相应 由桔红一红紫色一紫罗兰色一蓝色，PH 1-6范围时为红色区，颜色稳定，PH7时，色素 颜色变蓝，稳定性差。说明萝卜红色素在酸性条件下会相对比较稳定。在酸性饮料中非常适 合添加萝卜红色素，萝卜红色素在饮料中的应用也是非常广的。4.23抗氧化能力：抗氧化能力是萝卜红色素一个非常重要的化学性质，萝卜红色素作为 多酚类色素，具有高效的抗氧化物质，在40C条件下能强烈的抑制亚油酸自动氧化，防止 氢过氧化物形成。在93C条件下能够显著地抑制芥菜子油对氧的吸收，从而抑制高温条件 下油脂自动氧化，防止双键的破坏和环状过氧化物的形成。其抗

12、氧化能力与相同浓度的而定 基羟基甲苯相近，0.01%的添加量即可达到93%以上的抑制率。这说明萝卜红色素可以防 止油脂的酸败，在油脂行业中有着重要的应用价值，目前对其在我们人体内是否也还具有抗 氧化的能力还在进一步的研究中。4.24光照对色素稳定性的影响：据宋常春5在低温和室温下的两个实验（低温：将pH=3 的色素溶液密封置于冰箱中（3Ct10C）,并在冰箱中用灯光照射,30d,色素无沉淀,吸光度 由1.05降至0.95,色素的保存率为90.5%。室温：将色素溶液密封于玻璃试管中，放室内朝 光处,pH25的色素溶液半个月之后有沉淀产生。pH=3的酸性色素溶液较稳定）可知萝卜红 色素在一定的温度

13、酸性介质下还是比较耐光稳定的，因此在实际当中萝卜红的贮藏和运输不 是太大的问题。4.25各类金属离子对色素稳定性的影响：据彭永芳7实验方法（准备好纯化的萝卜红色素 用于实验和配制含不同浓度的金属离子的色素溶液，放置一定时间后放于I cm石英比色皿 中，在400 600nm波长范围内扫描得出吸光谱图，并测定最大吸收波长下的吸光度。分析 不同金属离子以及不同金属离子浓度对萝卜红色素吸收光谱和吸光度大小的影响）得出的实 验结论可知Cu2+可加速其降解，并使之变为蓝色；Fe3+可使本品溶液变为锈黄色；Mg2+、 Ca2+对本品影响不大；A13+、Sn2+对它有保护作用。研究金属离子对萝卜红色素稳定性的

14、 影响对其在食品及各行业中的运用有重要理论依据。例如哪些金属离子有增色作用，哪些有 减色，甚至哪些离子和萝卜红色素不能一起添加，该色素使用时避免与铜、铝、铁器直接接 触。这些在工业应用中尤其是在食品中显的尤为重要。因此深入全面研究萝卜红色素的化学 性质仍然是一个非常重要的课题。当然。萝卜红色素的理化性质还有非常多，例如易吸潮，吸潮后结块，一般不影响使 用。易氧化。日光照射可促进其降解而退色。易溶于水及乙醇水溶液，不溶于非极性溶剂。 只有不断的深入了解萝卜红色素的更多性质，我们才能充分的最大限度的在生产中运用它。 5毒理学依据5.1LD50:大鼠、小鼠经口大于15g/kg (bw)。致突变试验：

15、Ames试验、骨髓微核试验、小鼠精子畸变试验均未发现致突变作用。蓄积性毒性试验：积蓄系数K大于5 (雌性和雄性大、小鼠)属弱蓄积性。5.2质量要求：质量标准(GB67181986)吸光度535nm三4.0 pH值3.54.5干燥失重/% W10灼烧残渣/% W14砷(以As计)/% W 0.0002铅/% W 0.00055.3用途与注意事项：着色剂。我国食品添加剂使用卫生标准(GB2760 1996)中规定：可按生产需要适量用于果汁(味)饮料类、配制酒、糖果、果酱、 调味酱、蜜饯、糕点上彩装、糕点、雪糕、冰棍、果冻。其它实用参考：用于饮 料，为0.002%0.07%；糖果为0.01%0.06

16、%；饼干、糕点为0.04%0.08%。本品 对介质pH值、金属离子(特别是Cu2+、Fe3+)、氧化剂、日光照射均不太稳 定，抗坏血酸对本品有保护作用，本品适用于酸性、低温加工的食品着色，尤其 适用于冷饮、冷食等着色。6. 萝卜红色素的提取和脱味6.1提取方法 以红心萝卜为原料，经清洗，切丝，压榨得红色汁液。渣经酸性水溶液或乙醇水溶液抽提， 得滤液。合并榨出的汁液及抽提的滤液，进行精制、干燥而得。提取萝卜红色素的方法主要 有2直 接粉碎法，有机溶剂浸提萃取法，徽波辐射萃取法等，各种方法各有优劣。(1) 直接粉碎法：比较早期的一种提取萝卜红色素的方法，利用仪器直接粉碎萝卜的组织 后，粗略的提取出

17、萝卜红色素，其优点是生产投入时间少，仪器使用少，缺点是提取的萝卜 红色素的成分不纯，现在一般都很少用直接粉碎法提取和生产萝卜红色素。(2) 有机溶剂浸取萃取法：利用萝卜红色素的不溶于有些非极性溶剂的性质，萃取过滤后 提取到精纯的色素。先粗略的提取萝卜红色素然后利用一些非极性溶溶剂，混合过滤然后得 到含量比较高的萝卜红色素。此法优点在于能够得到含量纯度高的色素，但是使用的仪器和 提取完的副产物多，不适合工业生产，适合实验室内研究使用的一种方法。(3) 微波辐射提取法：近年来比较流行的方法，先粗略提取出含有很多杂质的萝卜红色素， 利用萝卜红色素在不同溶剂中最适合的PH值和功率下，溶出色素含量最多的

18、方法。采用徽 波辐射的方法可以大大缩短提取时间，降低生产能源、溶剂的消耗以及废物的产生，从而提 高萃取效率。是适合工业大生产的一种很好的方法，目前很受欢迎。6.12目前国内主要生产工艺流程如下：红心萝卜f清洗f切片f酸溶液浸提f加辅料初步处理f树脂处理f色素液过滤f加调节 剂真空浓缩灭菌、液状产品喷雾干燥粉状产品6.2萝卜红色素脱味 作为食品添加剂中的一种食用天然色素，萝卜红色素因耐热性好，稳定性高，且具有一定的抗氧化作用和药理特性。因此具有相当广阔的市场空间。萝卜气味已成为制约萝卜红 色素发展的关键问题，其价格也受到了较大影响。脱掉了萝卜红味的萝卜红色素，将能进入 葡萄酒类等高端市场，能带来

19、较大的经济效益。如何脱除萝卜红色素特异气味，制取高品质 的无味萝卜红色素显得至关重要。目前萝卜红色素脱味方法主要有下面五种。树脂纯化法：8利用树脂的特异性吸附将萝卜硫普除去。大孔吸附树脂X 5吸附和分 离萝卜红色素的方法及条件结果表明，X一5树脂对硫昔分解物质的吸附能力很弱，用热水 即可除去。(2) 水蒸汽蒸馏法去除萝卜味：9万里平采用水蒸馏法除去粗产品中的萝卜异味，也得到了 较为纯净的胭脂红色素。此方法较危险，且无法工业化(3) 膜分离法：i2Redrigueg saona采用渗透精制法，也取得了较好的脱臭效果(香度从6.6 降至 5.7)。(4) 超临界COZ脱臭法：io吕晓玲等以萝卜红色

20、素为原料，比较系统地探讨了超临界状态下 萃取压力、温度、时间对萝卜红色素精制的影响。结果表明，萃取压力30MPa、萃取时间 150min和萃取温度55C可以达到精制萝卜红色素的效果萝卜气味物质峰面积比原来降低了 85%。(5) 日本三荣源公司： 11采用一种特殊的专用脱臭技术进行脱臭，以取得臭味很少制品。经 GC 一 MS 分析，经特殊处理后，几乎仅有一格挥发性香气成分的内标峰出现，而过去的传统 制品则有多个峰出现说明前者香气己得到纯化。虽然去除萝卜异味的研究取得了一定成果，但是均不能达到令人满意的效果。如何将萝卜异 味去除还需进行进一步的研究。7. 萝卜红色素在食品等领域的应用前景萝卜红食用

21、天然色素可用于酸性食品、日用品、医药保健食品等行列，发展前景十分 广阔。食品应用范围有饮料、冰淇淋、香槟、果酒、配制酒、果冻、凉果、蜜饯、山植/樱 桃制品、果味粉、糕点、罐头、糖果包衣、膨化食品、酱料、腐乳、火腿、烧卤、香肠等。 其主要作用是给食品着色，有的食品还能起到抗氧化性的功能，延长食品的保质期。萝卜红 色日用品有洗涤剂、牙膏、洗浴液、护肤品、防晒油、口红、胭脂等;医药应用有药品着色 剂、保健药、临床治疗用药等。由于其抗氧化性的特征很突出，因此作为药片药粒的外衣， 不仅给药着色，更能保证药的良好储藏、以及药效的持久性。随着研究的不断深入，萝卜红 色素必将应用于越来越多的领域中。市场方面供

22、不应求。因此萝卜红色素的大力研发和提高 生产力是未来迫在眉睫的一个问题。8. 展望合成色素对人体的危害已日益引起人们的重视并呈被淘汰趋势。开发安全可靠的天然色素， 对保障人体健康和促进食品工业的发展均具有十分重要的意义。萝卜红色素是植物体内的一 类主要水溶性色素，如通过微胶囊提高天色素自身的稳定性，加强复配的研究，降低产品价 格，研制不同食品要求的剂型，以满足各类食品的需要。生产上采用二氧化碳超临界分离技 术、膜分离技术等，使产品质量得到进一步的提高。作为食品添加剂中的一种天然食用色素， 萝卜红色素与同系列色素相比，耐热性更好，稳定性更高，且因具有一定抗氧化和药理特性， 将会得到更大的发展空间

23、。致谢语本课题是在曹红云老师的悉心指导下完成的，曹老师对该课题从选题、构思、资料收集 直至到最后定稿的每一个细节都给了我耐心的指引和教导，使我对本课题有了更深的认识 也使本课题能够顺利完成。同时，我要感谢我的同学们，他们是“益友”，也是“良师” 我们互相鼓励，互通信息，共同面对学习、研究中的挑战。参考文献1 吕晓玲，龚鹏飞.萝卜红色素异味产生原因及脱味进展J.现代食品科技，2007,(02).2 张志红，陈清轩.萝卜色素的提取及其性质J.食品科学，1992,(07).3 刘咏秋，曾政权.一种优质的天然食用色素一一精制萝卜红性能研究J重庆大学学报 (自然科学版)， 1999，(02) .4 李月

24、秀，康云川，王吉华，高玉梅，林松贵.萝卜红天然食用色素生产新工艺研究J.精 细化工， 2000，(10) .5 宋常春，王晓鹏,陈忠平，张万山.萝卜红色素及其稳定性研究J.安徽农业技术师范学 院学报， 2000，(04) .6 李浩明.萝卜红色素的提取与性质研究J.广州食品工业科技，1999,(03)7 彭永芳，马银海，闫孝金，杨昌红.常见金属离子对萝卜红色素稳定性影响J.昆明 师范高等专科学校学报， 1997，(S2)8 权清转，党蕊叶，李同生.x 5树脂吸附和分离萝卜红色素z.西北植物学报，2001， 21(6):1218一1222.9 从胭脂萝卜中提取食用红色素的探讨J1.重庆三峡学院学报.2002,18(2):117 120.10 吕晓玲，龚鹏飞，王冀，王朝臣超临界C02精制萝卜红色素的研究J食品发酵工业 2006， 32(9):94一97.11 三荣源公司赤夕才”夕色素J.FFIIJPn.Zool, 11(9):85 一 8612 L.E.Rodiguegsaona.etal.DeveloPmentandprocessoPtationofredradishextractasPot entialnatoralredeolorJ.FoodProcessingandPreservation, 2001， (3):165 179