天然食用色素—花青素的研究現狀及發展趨勢

◎烏日罕，付艷茹，張 燁

（1.呼和浩特職業學院，內蒙古 呼和浩特 010058；2.內蒙古農業大學食品科學與工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018）

花青素（Anthocyanidin）是自然界中廣泛存在于植物中的天然水溶性色素，屬于黃酮類化合物的一種[1-4]，也是植物花瓣中的主要呈色物質之一，包括花卉、植物及果蔬的呈色，大部分與其有密切聯系。花青素在不同的pH值條件下，可以使花瓣呈現不同的顏色[2，3]。分開來講，其在酸性條件下呈紅色，在堿性條件下呈藍色。當然，其呈色的深淺程度與花青素的含量呈正相關性，可用分光光度計快速測定。此外，花青素的顏色亦受許多其他因素，如溫度、氧氣含量和磷等的影響[5-7]。

縱觀食品添加劑行業，目前食品工業所用的色素大多是合成色素，相較于天然色素，合成色素幾乎都有不同程度的毒性，長期食用必定危及健康。因此，天然色素的提取與純化及其穩定性的相關研究，越來越受到重視。而高純度花青素的提取工藝研究對花色苷類色素的深入研究與開發提供必備的表征條件和理論依據[8]。

1 花青素的植物來源

花青素廣泛存在于被子植物中。當然，其含量隨品種、氣候、季節、成熟度等不同而呈現較大差異。據統計，在被子植物的27個科73個屬植物中均檢測出一定含量的花青素，如紫甘薯、葡萄、紅球甘藍、藍莓、血橙、紅莓、草莓、茄子、櫻桃、桑葚、山楂和牽牛花等植物的組織中均含有一定量的花青素。最早提取的花青素為葡萄皮紅色素，其可從葡萄酒發酵之后剩余的葡萄皮渣中提取。接骨木漿果（Elderberries）中含有大量的矢車菊素，每百克中的凈重在200～1 000 mg[1]。而在高粱、大麥及豆科植物中也含有一定量的花青素。

2 花青素的提取工藝

2.1 有機溶劑萃取法

這是目前國內最常見的天然色素提取方法。目前，有機溶劑萃取法廣泛應用于葡萄籽、藍莓、石榴皮等果實中花青素的提取與分離。利用有機溶劑萃取法的重點是有效溶劑的選擇。所選溶劑必須能夠較大程度地溶解材料中的有效成分，并且不溶解其他雜質[1]。

2.2 水溶液提取法

花青素的有機溶劑萃取過程多有毒性殘留，而且生產過程易造成環境污染，因此水溶液提取法應運而生。具體方法是，將植物材料在常壓或加壓條件下用熱水浸泡，然后通過大孔樹脂吸附提取，亦可直接用脫氧熱水提取，然后通過超濾膜或反滲透膜，濃縮收集粗提物。此方法在1998年由是Duncan和Gilmour發明的[1]，此方法操作簡便，設備要求低，但產品純度較差。

2.3 超臨界流體萃取法

利用不同壓力和溫度影響超臨界流體的溶解能力從而進行提取的一種方法。用這種方法處理材料，提取率高，但與此同時設備成本也會大幅提高。孫傳經采用超臨界CO2萃取法對銀杏葉、黑加侖籽及葡萄籽中花青素進行提取，并做了工藝優化研究[1-4]。研究指出，方法中的CO2和改性劑可以循環使用，對環境無污染。

2.4 微生物發酵法

微生物發酵法是生命科學與化工生產兩學科的有效結合。微生物發酵法是利用微生物或微生物生長過程中所代謝的酶類的催化作用，讓原料中含花青素的細胞壁進行降解與分離，促使胞體內的花青素充分溶入到提取液中，從而加速提取效率與速率。有研究利用微生物和纖維素酶的作用降解大花葵細胞壁成功提取得到大量花青素，其優點在于操作穩定，可靠且對環境無污染。

2.5 加壓溶劑萃取法

該方法主要通過施壓來提高溶劑的沸點，進而提高被提取物的溶解度，然后獲得較高的萃取效率。有相關研究采用此技術建立了紫甘藍中花青素的高效提取工藝[1，2]。加壓溶劑萃取的優點在于提取率高，但與此同時，其經濟成本相應增加。

2.6 亞臨界水提取技術

相較于上述方法，該技術屬于新成果，其主要原理是，通過適當加壓，將水加熱到100 ℃以上，臨界溫度374 ℃以下，促使水的極性隨著溫度改變，從而提取原料中的花青素。

2.7 聯合提取法

通過上述總結可以看出，每一種單一方法均有缺點。因此，近期許多研究者嘗試將不同的提取方法進行有機結合，提高提取效果，避免常見弊端。

3 展望

花青素作為一種天然著色劑，有著較高的生理及保健功能，是一種不可多得的食品添加劑。但在國內，有關花青素的研究起步較晚，并且沒有較成熟的提取與純化體系。同時，關于花青素的實際生產應用目前僅限于某些保健品和化妝品領域，在食品工業中的生產及應用方面幾乎處于空白。

參考文獻：

[1]魏 蕾，呂佳飛，李志洲.花青素的提取純化、抗氧化能力及功用方面的研究進展[J].氨基酸和生物資源，2009，31（4）：12-15.

[2]魏 蕾，呂佳飛，李志洲.花青素的提取、分離與純化方法的研究進展[J].化工科技市場，2010，33（2）：2-12.

[3]溫普紅，王曉玲.紫外法測定葡萄籽中花青素的含量[J].西北藥學雜志，2000，15（4）：155.

[4]王日為，張麗霞，高吉剛.茶葉中花青素類物質研究展望[J].茶葉科學技術，2002，43（4）：4-8.

[5]方忠祥，倪元穎.花青素生理功能研究進展[J].廣州食品工業科技，2001，17（3）：60-62.

[6]Saure MC，鄧西民.蘋果花青素形成的外部調控[J].國外農學果樹，1990，10（1）：1.

[7]于曉南.植物葉片中花青素的分析與研究[J].現代儀器，2000，6（4）：37-38.

[8]高愛紅，童華榮.天然食用色素——花青素研究進展[J].保鮮與加工，2001，1（3）：25-27.