色素植物與植物色素的應用探析

葉水英

摘要 本文論述了色素植物和植物色素的概念、色素植物的類型、色素植物中含植物色素的部位以及植物色素的類型和應用方式。通過比較植物色素和化學合成色素特性，提出了植物色素的開發利用方式，以期為植物色素資源的充分利用提供借鑒。

關鍵詞 色素植物；類型；植物色素；開發；利用

中圖分類號 TS264.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）14-0236-03

Abstract In this paper，the concept of pigment plants and plant pigments，the types of pigment plants，the site of plant pigments in pigment plants，the types and the application of plant pigments were discussed. By comparing the characteristics of plant pigments and chemical synthetic pig-ments，the development and utilization of plant pigments were put forward，so as to provide references for the full utilization of plant pigment resources.

Key words pigment plant；type；plant pigment；development；utilization

色素植物是指植物體內含有的天然色素，可用于各種食品、飲料的添加劑以及用作藥品、染料的一類植物。從色素植物中提取無毒害、無副作用植物色素，并在食品、化妝品、醫藥、染料工業等方面應用已成為廣大消費者的主要需求方向，有著廣闊的發展前景[1]。

1 色素植物的類型

按生物學性狀劃分，分為草本色素植物和木本色素植物。草本色素植物的莖為草質，較軟，主要有玫瑰茄、茜草、紫草、姜黃等。木本色素植物的莖為木質，較硬，主要有黃梔子、蘇木、凍綠等。按用途劃分，分為食用色素植物、藥用色素植物、染料色素植物和多用色素植物。玫瑰茄為食用色素植物，其色素可作食品添加劑。紅花檵木為藥用色素植物，其含黃酮類物質色素，對心血管系統疾病有防治作用。蘇木為染料色素植物，其枝干可用于提取紅色染料色素，用于染制棉、麻、線、毛等纖維及紙料；菘藍是染料色素植物，其葉可用于提取藍靛染料，是一種直接性染料。多用色素植物如梔子黃色素，可用于冷點、糖果、水產等制品的著色，也可作纖維染色[2-3]。

2 色素植物可提取植物色素的部位

2.1 根

有些植物色素可從根中提取，如茜草色素。5—9月采挖茜草根，洗凈晾干。加工時，干根用酸液分離雜質，提出茜草素。此外，紫草根可用于提取紫草色素，蘇木根可用于提取黃色染料。

2.2 莖

姜黃色素是利用肉質地下根狀莖提取的色素；蘇木枝干可提取色素用作紅色染料；甜菜莖中可提取紅色色素用于食品染料；凍綠莖皮含綠色素，可用作綠色染料。

2.3 葉

菘藍葉可用于提取藍靛，是一種直接性染料；日本紅葉小檗葉片中含有紅色、黃色、綠色等多種色素物質，但以紅色素含量最高。

2.4 花

很多植物色素由花中提取，如玫瑰茄色素主要從花萼中提取。雞冠花花瓣、花籽可用于提取紅色素，密蒙花可用于提取密蒙花黃堿素。

2.5 果實

從梔子果實中可提取梔子黃色素；從香蕉果皮中可提取出黃色素；從南瓜果實中可提取黃色素；葡萄果皮可用于提取紫紅色素作食品染料。

2.6 種子

雞冠花種子可用于提取紅色素；絲瓜種子可用于提取綠色素作工業染料；石榴種子可用于提取紅色素作食品染料。

2.7 全株

主要是草本色素植物，如菠菜全株可用于提取綠色色素，蕎麥全株可用于提取紅色色素，以上都可用于食品染料；蓼藍全株可用于提取藍色色素，作工業染料；石松全草可用于提取藍色色素；芒萁全草可用于提取綠色染液[4]。

3 植物色素的類型

3.1 按溶解性劃分

3.1.1 水溶性。這類色素可溶于水和乙醇，不能溶于乙醚和氯仿等有機溶劑。其顏色隨pH值的不同而改變，普遍存在于花中，如牽牛花色素、菊芋花色素等。

3.1.2 脂溶性。這類色素不能溶于水，易溶于乙醇、乙醚和氯仿等溶劑。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，葉綠素有一定的抑菌作用。

3.2 按化學結構和特性劃分

3.2.1 吡咯色素。該類色素是以4個吡咯環構成的卟吩為結構基礎的植物色素，普遍存在于植物體幼嫩莖及葉片中，主要為葉綠素A和葉綠素B。

3.2.2 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，因最早發現的是胡蘿卜色，所以又稱為類胡蘿卜素。多烯色素主要有胡蘿卜素類和葉黃素類兩大類，玉米黃素、胭脂樹橙色素、藏花酸等都是此類色素。

3.2.3 酚類色素。該類色素是多元酚的衍生物，可分為黃酮類、花青素類和單寧三大類。單寧具有澀味，不宜用于食品著色。天竺葵色素、矢車菊色素、高梁色素、菊花黃素、紅花素、圣草素等都屬于此類色素。

3.2.4 醌類衍生物類。醌類衍生物類色素又稱醌類色素，是一類含醌類化合物的色素，有苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌等類型。白花丹素、芒果葉素都屬于此類色素。

3.2.5 吲哚衍生物和酚類衍生物類。如狐衣酸色素、黃柏、靛藍、吡咯、γ- 吡喃酮類等。

3.3 按顏色劃分

3.3.1 紅色系色素。有茜草、紅花、蘇木等植物色素。

3.3.2 黃色系色素。有香蕉、甘草、南瓜、山礬等植物色素。

3.3.3 藍色系色素。有矢車菊、蓼藍、木藍、石松等植物色素。

3.3.4 紫色系色素。有葡萄、紫檀（青龍木）、紫蘇、櫻桃、蘋果等植物色素。

3.3.5 綠色系色素。有菠菜、芒萁、凍綠等植物色素。

3.3.6 棕色系色素。有茶葉、高梁、金櫻子、胡桃、冬瓜等植物色素。

3.3.7 灰色與黑色系色素。有云實、合歡、柯樹、牡荊、烏桕、山杜英、化香樹、烏飯樹等植物色素，主要利用鞣質植物染料在纖維上經媒染生成灰、黑色系。

4 植物色素的開發利用

植物色素有營養、保鍵、藥用、著色作用等功能，對人體健康起著重要的保護作用，食用安全，不含毒素或含量極少。大部分的植物色素耐熱、耐光、耐金屬性能差，隨pH值的不同而變化，可利用這些特性將植物色素用于酸堿指示劑和檢測金屬離子。

4.1 食用

在工業食品加工方面經常要使用食品著色劑，由于合成的色素有潛在毒性，在用量方面受到嚴格制約。因此，采取植物色素作為食品著色劑無毒害、無副作用、色澤鮮艷、風味好、營養價值高，被人們普遍認可。對人體越橘紅色素含有豐富的糖、酸和VC，用越橘紅色素作食品添加劑，食品的風味、營養價值都比合成色素或提純精制的單一色素好。梔子黃色素可用于糕點、糖果、冷飲以及牛奶制品等蛋白類和淀粉類食品的著色，但鐵離子易使梔子黃色素發生變性，故不宜使用鐵制品盛裝梔子黃色素。玫瑰茄可提取玫瑰茄色素，用作食品行業的食品添加劑。鮮紅色茜草素是一種天然紅色食用色素。

4.2 藥用

莧菜全草可用于提取莧菜紅素，用于醫藥工業。葡萄果皮、果汁可用于提取紫紅色素，主要成分為花青素類、仙客來甙，用于食品、化妝品、醫藥工業。番茄果實可用于提取類胡蘿卜素色素、番茄紅素以及核黃素，用于醫藥工業。從枸杞果實中可提取枸杞色素，用于醫藥工業。桑樹果實可用于提取紫紅色素用于食品、醫藥。小連翹地上部分可用于提取紅色金絲桃素，用于艾滋病、癌癥的光化學治療及甲型、乙型肝炎的治療，并具抗抑郁功能。姜黃素具有降壓活血化瘀、通經理氣和抵抗細菌等功效。此外，姜黃素的結構在抵抗誘變機理和抵抗癌癥方面影響較大，還能夠抑制脂質的過度氧化，預防酒精肝損傷肝臟。辣椒紅素可作藥片糖衣著色，其具有優異的抗氧化性。辣椒紅素可用來預防和治療腦血管硬化癥。

4.3 化妝品

商陸漿果可用于提取紅色素，用于化妝品。鳳仙花的花可用于提取花青素類，如類黃酮槲皮素、山柰酚、指甲花醌等，用于化妝品工業。紫草素可用于唇彩、腮紅和眼影等化妝品。植物色素除了用作著色劑，同時還兼具消除炎癥、抵抗細菌和收斂毛孔等諸多對皮膚有益的功效。

4.4 染發劑

從植物中萃取的色素較安全，不刺激頭皮，又不污染環境，而且有些植物本身還具有藥理特性，染發的發色較化學染劑更自然。從何首烏根莖中提取出的蒽醌衍生物可用于黑色染發劑和洗發水。五倍子是蚜科昆蟲寄生在鹽膚木上形成的蟲癭，提取五倍子單寧可用作黑色染發劑。從茶葉中提取的茶葉色素可用作黑色染發劑和洗發水。從金縷梅中提取的金縷梅鞣質可用于頭發或睫毛黑色染色劑。從檳榔種子中提取的檳榔色素可用作紅色染發劑。從梔子果實中提取的桅子黃色素用作黃色染發劑。從甘菊中提取的花甘菊蘭也可用于染發劑。

4.5 紡織染料

從梔子果實中提取梔子黃色素，可用作纖維的染色。鮮紅色茜草素可用于植物纖維的染色，為一種媒染性天然染料。紫草色素能染棉、絲織品。蘇木染料可用于染制棉、麻、線、毛等纖維及紙料。雞冠花色素也可作染料。從紅花中提取的紅花黃色素可作染料。從凍綠莖皮中提取的綠色素可作綠色染料。桑樹的樹皮可用于提取棕褐色素用作染料。

4.6 酸堿指示劑

有些植物色素在不同的pH值下，顏色有所不同。紫草色素在pH值1～7時為紅棕色，在pH值8～9時為藍紫色，在pH值10～14時 為藍色。蘇木色素在pH值1～4時為黃色，在pH值5～6時為橙黃色，在pH值7時為橙紅色，在pH值8～11時為粉紅色，在pH值12～14時為暗紅色。玫瑰茄色素在pH值1～6時為粉色漸淺，在pH值7～8時為紫紅色，在pH值9時為藍灰色，在pH值10～12時為灰黑色，在pH值13～14時為綠色，矮牽牛花色素在pH值1～6時為粉色漸淺色，在pH值7～8時為紫色；在pH值9～10時為藍色，在pH值11～13時為綠色，在pH值14時為黃色。甘草色素在pH值1～5時為無色，在pH值6～14時為黃色漸深。洋蔥色素在pH值1～8時為無色，在pH值9～14時為黃色漸深。一串紅色素在pH值1～3時為粉紅漸淺，在pH值 4～11時為無色，在pH值12～14時為黃色。羽衣甘藍橙黃色素在pH值為4時顯示粉紅，在pH值為5時顯示淺粉紅，在pH值 6～7時為淺黃，在pH值為8時顯示淺黃綠，在pH值9～10時為黃綠色。由此可見，可利用植物色素作為酸堿指示劑[5-7]。

4.7 檢測金屬離子

不同的植物色素對不同的金屬離子有不同的顏色變化，可通過其顏色變化，對金屬離子進行快速簡捷地檢測。紫卷心菜色素對重金屬離子Cu2+、Pb2+、Hg2+、Fe3+有較好的識別效果，遇CuSO4呈深紅紫色、遇Pb（CH3COO）2呈草綠色、遇Hg（NO3）2呈桃紅色、遇FeCl3呈黑色。白茶花色素對Ag+、Pb2+、Hg2+、Fe3+有較好的識別效果，遇AgNO3呈淺紅色、遇Pb（CH3COO）2呈褐色、遇Hg（NO3）2呈桃紅色、遇FeCl3呈黑色。洋蔥色素對重金屬離子Ag+、Pb2+、Hg2+、Fe3+也有較好的識別效果，遇AgNO3呈淺黃色、遇Pb（CH3COO）2呈橘黃色、遇Hg（NO3）2呈蛋黃色、遇FeCl3呈黑色[8-9]。

5 結語

目前，植物色素應用已初步發展起來，從營養品、化妝品、醫藥品、工業用品到食品添加劑，植物色素都取得可喜成果，展現出廣闊的應用前景。

6 參考文獻

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