精品《食品添加剂论文》课程论文-天然色素在食品着色剂中的应用-定.

精品《食品添加剂论文》课程论文-天然色素在食品着色剂中的应用-定. 《食品添加剂论文》 论文 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 天然色素在食品着色剂中的应用 学 院 食品科学与工程 专 业 食品质量与安全 学 号 姓 名 指导教师 日 期 2012.11.6 题目——天然色素在食品着色剂中的应用 (甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州，730070) 【摘要】:颜色是评价食品外观质量的重要 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 之一，人们在判断食物的好坏时往往先观察其色泽，自然、柔和、令人赏心悦目的颜色可以激起人们的食欲，增加消费者的购买欲望;反之，如果食品在生产、加工、运输过程中变色或者退色，食品的质量就会大打折扣。通常情况下，我们在食品中加入食品着色剂加以调色，以适应广大消费者的需要。 从天然色素的性质特点、天然色素的种类及化学结构、提取技术，色素结构鉴定与性能研究(稳定性，改性，功能性，染色性能)， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 检测与评价技术，制备技术(生物制备技术，人工合成等)，色素的安全性研究等方面介绍了我国天然食用色素的研究现状。在我国“天然、健康、多功能”已经是食品添加剂的发展方向，目前，天然又兼具有生理功能的天然色素必将是今后优先快速发展的食品添加剂之一。 【关键词】 天然色素 葡萄皮 紫苏色素 叶黄素 提取 性能 检测 制备 综合利用 1 食品着色剂的发展概况 食品着色剂的添加最早可追溯到古埃及，大约在公元前1500年，当地的糖果制造商利用天然提取物给糖果着色;古印度也曾用高梁所含的色素来漂染物品;公元4世纪，大不列颠的阿利克人就开始利用茜草色素对葡萄酒进行着色，而调味品至少早在500年前就开始着色了;我国早在《食经》、《齐民要术》等书中就有利用天然色素给食品着色的记录了。到了19世纪，英国人w(H(perkins合成了世界上第一种有机着色剂——苯胺紫，之后许多合成着色剂相继合成，由于合成着色剂具有色泽鲜艳、价格便宜等众多优点被广泛使用。但合成着色剂大多是以焦油衍生物为主要原料合成的三苯甲烷的芳烃化合物或偶氮化合物，这些化合物大多对人体有害。随着毒理学和分析化学的深入发展，人们逐渐认识到合成着色剂存在一定的安全隐患，“回归自然，崇尚绿色”的呼声也越来越高，因此，天然着色剂再次受到人们的欢迎 2 天然色素的性质特点 天然色素的性质特点:天然色素作为重要的食品添加剂，其性质特点如下:?绝大多数天然色素无副作用、安全性高。?很多天然色素中含有人体必需的营养物质或其本身就是维生素或具有维生素性质的物质，如β-胡萝卜素。?有的具有医疗保健作用，如黄酮类色素，它对心血管系统疾病及别的许多疾病有防治作用。?天然色素色调比较自然、接近于天然物质，具有较高的实用价值和经济价值。 3 我国主要的天然做色剂及其应用 现在我国，许多天然产品有着悠久的历史并一直为人们所喜爱。当前，开发应用天然食品添加剂正在成为国际趋势，研制开发这些传统产品将使国内企业在全球市场占领独特的领先优势。其中主要的天然着色剂有以下几种。 3.1 天然着色剂叶黄素 2 3.1.1叶黄素的结构与性质 类胡萝卜素( Carotenoids ) 是指胡萝卜素(Carotene) 和叶黄素(Xanthophylls) 两大类色素的总称。其中最主要的有黄体素(Lutein) 、玉米黄素(Zeaxanthin) 。其中黄体素和玉米黄素组成的树脂被习惯成为叶黄素。 叶黄素是一种无维生素A 活性的类胡萝卜醇,其分子式为C40H56O2 ,易溶于氯仿、二氯化碳,可溶于正己烷,微溶于醇、醚。其稳定性受物理、化学及生物因素的影响较大,例如光辐射、高温、酸、碱、游离卤素、水分状况等,但氧是影响其稳定性的主要因素, 特别是纯的结晶产品更易被氧化破坏[3 ] ;因而在保存时要将黄体素结晶纯品或含黄体素的材料密闭真空或充入惰性气体包装,避免光照并且低温保存。 黄体素和玉米黄素互为结构同分异构体,同属于脂环族叶黄素。它们分别是α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的3 ,3-二羟基衍生物,其结构式分别如图1所示: 图1 黄体素及玉米黄素结构式 3.1.2 叶黄素的分布与来源 叶黄素广泛存在于菠菜、甘蓝以及 格桃、芒果和木瓜中。叶黄素和玉米黄均属胡萝卜素系，在人体血浆中也能测出来。它在疾病预防中具有抗氧化作用。据了解，叶黄素有8种异构体，难以人工合成，所以至今只能从植物中提取而获得。德国NUTRACEUTICALS公司指出， 叶黄素现在多由金盏花提取，因为金盏花中所 3 含的叶黄素比菠菜高20倍。金盏花花瓣中所含的叶黄素主要是叶黄素酯形式，能在人体内代谢生成叶黄素。研究表明，摄入叶黄素能减轻退行性老年斑的形成，并有利于保护眼睛的健康。美国KEMIN公司为满足市场对叶 毒黄素的需求，2000年将叶黄素的生产 擎能力提高了1倍。我国目前年产叶黄素为20t左右。经过人们长期的寻找发现,万寿菊花中黄体素和玉米黄素的含量极高,其它类胡萝卜素杂质少,易于分离纯化,可作为工业生产的良好来源。万寿菊花(Marigold. Tageteserectal) ,又名金盏草(或金盏花) ,一年生草本,粗壮直立,高约60cm ,叶对生,羽状深裂,裂片矩圆形或极针形。头状花序单生,黄色至橙色,直径5,10cm。种子繁殖,夏秋连续采摘。采摘后,在闭光发酵池中在发酵菌群的作用下发酵,再经压榨、干燥、粉碎、制粒等加工工序,可使总类胡萝卜素的含量达到15 —25 克/公斤,成为提取叶黄素的最佳原料。我国是一个发展中的农业大国,万寿菊花更适合于我国东北、西部地区等地种植,我国具有廉价的农村劳动力,且万寿菊花的种植成本相对较低,具有国际市场竞争力。 3.1.3 叶黄素的着色作用 叶黄素突出生理作用是其卓越的着色能力。人们主要把含叶黄素的材料作为饲料添加剂,用在家禽、水产动物和鸟的蛋黄、皮肤、羽毛以及肉的着色上。在世界许多国家和地区,特别是美国和许多亚洲国家的消费者,由于习惯和心理作用,多数人偏爱金黄色或橙红色的蛋黄,喜欢金黄色皮肤的禽类、软红的肉质,并且往往从蛋黄的色泽判断蛋品的营养价值和新鲜程度。消费者根据经验将黄色的皮肤视为肉质和风味较好的肉鸡的标志,直接影响产品的售价。因此在现代养禽业中,饲料公司为了迎合市场的需要,往往在饲料中添加超常量的合成商品着色剂,不仅使成本大大增加,且对人类健康不利。因此,生物来源的含叶黄素和玉米黄素的材料就成为天然饲料着色剂的主要来源,其研究日益受到关注。在以此为饲料的家禽中,禽蛋上有70%的色素为叶黄素,而且当禽蛋煮熟后其着色效果并无变化。因为其良好的着色能力和稳定安全等特性,在欧美等国家已经把叶黄素列为食品着色剂,赋予食品美丽的金黄色。 3.2 红曲色素 红曲是我国的传统发酵制品，相传有1 000多年的历史，主要产于我国福建、浙江、广东等南方省区。红曲一般用于制酒，具有健身功效，目前有福建的红曲酒、台湾的江露酒等;它还可用于食品着色，如制作红腐乳等;近年来有食品厂家将其应用于火腿肠的着色，以减少肉制品中发色剂亚硝酸盐的使用量，因为亚硝酸盐食用超量会引发癌症。此外，科学家发现红曲中含有抑制胆固醇产生的莫那克林K，这是调节血脂的一种重要物质，因此引起了有关方面对红曲的极大重视。中国中医研究院进行的I临床试验证实，红曲具有降脂、降糖及降压的功效。目前国内市场销售的降脂药物，有很多是红曲制剂。据了解，经过有关单位的研究开发，我国已能生产出含洛佛他丁0(4, 以上的红曲，有的达到0(8,以上，称为功能红曲。据悉，美国已开始从中国进口功能红曲，作为食物补充剂推向市场，欧洲国家则以食品配料从中国进口红曲，用于火腿肠生产。据了解， 目前我国红曲的年出口量已经达到4000t左右，生产企业有10多家，总产量约为5000t，大部分采取传统固态发酵法。 3.3(紫苏提取物 紫苏是我国传统药用植物。紫苏全草含有的色素属花青素，含量为2,,3,，主要成分为紫苏素和紫苏宁。紫苏具有特殊的芳香， 主要成分为紫苏醛。紫苏具有解毒、散寒和胃的功效。鲜紫苏叶经提取得到的色素有较好的耐热、耐光性能， 4 在pH值低于4时还具有较好的稳定性，因而适合作酸陛饮料和食品的着色剂。我国山东胶东半岛种植了大量紫苏，紫苏叶主要出口日本，是日本菜肴中重要的调味配料，日本市场上现在已有健康饮料——紫苏水。据统计，仅在日本年消费色价为60的液体紫苏色素就已达10t，因而开发紫苏色素大有可为。 3.4(葡萄红 葡萄红为葡萄皮提取物，主要成分有锦葵素、芍药素、翠雀素、花青素配糖体等。我国卫生标准规定其最高用量为1g/kg，可用于配制酒、饮料、冰棍等。众所周知，地中海沿岸国家的人们有饮用红葡萄酒的习惯，冠心病的发病率也低于其他国家。德国MARCUS公司研究认为， 人们从食物中摄取到的花色苷和多酚，其主要来源之一是红葡萄酒。该公司的专有技术是从压榨葡萄汁后的渣子中分出葡萄皮，用水萃取获得红葡萄提取物，其中含有较高的花色苷和多酚类。据介绍，法国SEPPIC公司曾于2000年德国法兰克福健康食品配料展览会上，展出了名称为PROVINOLS的葡萄抗氧剂。其广告上是一个从红葡萄酒瓶中倒出来的紫红色粉末的图案，说明是从红葡萄酒中提炼出来的抗氧化剂，含有不少于95,的红葡萄酒多酚，不含酒精和任何溶剂及载体，为水溶性物质，适合作为健康食品和膳食补充剂。近年来国内外研究均发现， 红葡萄酒中含有一近年来国内外研究均发现， 红葡萄酒中含有一种白黎芦醇，有抗菌活性， 具有防止低密度脂蛋白氧化、抑制血小板凝集的作用，它主要分布在葡萄皮中。 总之，葡萄所含的抗氧化物质主要存在于葡萄皮中，而葡萄皮在葡萄酒和葡萄汁 。我国有丰富的生产中均是废弃物。一般在压榨后的渣子中，葡萄皮占到45, 的葡萄资源，年产葡萄酒在30万t左右， 我国人民也比较喜爱饮用红葡萄酒，所以从葡萄皮中提取葡萄红抗氧化物的发展潜力巨大。 3.5(紫草红素 紫草红是从东北硬紫草根中提取的食用着色剂，在我国可用于果味饮料、雪糕、 硬紫草是传统中药材，主要功能为凉血、活血、抗菌消炎等。冰棍和果酒的调色。 该产品虽为濒于灭绝的野生中草药，但在20世纪90年代东北地区 互人工培育成功， 1994年由国家科委以“紫草生产方法”评定为填补国内空白的重大科技成果。国内目前已建有种植基地，并完成了从紫草种籽中提取紫草 互红及紫草油技术的开发。据了解，紫草红是用二氧化碳超临盖界萃取法从紫草根皮中提取的萘醌类色素，主要成分是紫草素及其衍生物。紫草红色泽鲜艳、纯正、着色力强、渗透力强、物理化学性能稳定，具有抗菌、消炎、促进肉芽组织生长等多种生理和药用功效，在食品、保健品、医药等行业具有广阔的应用前景 4 提取技术 天然色素的提取通常采用在一定温度条件下，在提取罐中溶剂浸泡、沥滤、渗漉等方法。这些常规浸提法有工艺简单设备投资少，提取操作简单，便于生产的优点，但存在浸提时间长、劳动强度大、原料预处理能耗大、产品质量不太理想(色素溶解性差、色泽变化较大等缺陷)，且有大量溶剂回收导致产品生产成本高的问题。研究利用高新技术改进常规技术或开发新技术成为研究的热点之一。 4.1 浸提法 工艺流程:原料采集---筛选---水洗---干燥---原料处理---浸提---分离纯化---干燥浓缩---制品化 绝大多数天然色素都可采用浸提法提取。其操作过程如下:(1)利用在一般条件下制得的色素成品，用分光光度计测得天然色素的最大吸收峰所对应的波长，以此波长为测定标准，对浸提剂种类、浸提剂浓度、浸提温度、浸提时间、浸提 5 液pH和料液比这六个因子进行较大范围的单因子试验，得到各单因子的最佳条件。(2)以单因子最佳条件为中心，向两边扩展，选择各个因子的具有代表性的若干个水平(一般是四个水平)进行正交试验，以确定试验因子对试验结果的综合影响和各因子对色素提取影响的大小。(3)利用不同浸提次数所对应的总提取率，确定其最佳浸提次数。三者综合起来就得到该种天然色素的最佳浸提工艺。 4.2 酶反应法 通过酶反应产生所需要的颜色。如:栀子果实提取的黄色素，在食品加工中经酶处理产生栀子蓝色素、栀子红色素。 4.3 压榨法 利用挤压方法，将粉碎的新鲜材料中的天然色素成分挤压出来，此法适宜用于水溶性色素提取。如，苋菜红色素的提取。 4.4 熬煮法 将本来无色的物质或非需要色的物质，经熬煮转化成需要色的物质，如:焦糖色素。 4.5 超声提取法 有关超声强化提取姜黄色素和栀子黄色素的研究表明，浸取率比常规法提高11,,41, ，而且时间减少。超声浸取时间、温度对色素提取率的影响有类似趋势，随着时间、温度的增加提取率增加，但当达到一定水平后提取率反而会下 多为40kHz，作用时间降。研究采用的超声浸取设备为间接作用式的超声清洗器( 可调)和直接作用式的变辐杆超声细胞破碎机(20kHz，输出功率和作用时间可调)，多为单频超声波。超声频率、功率变化、不同频率组合等对浸取成分和浸取效果的影响很少有人研究，超声浸取能量消耗大等工业化问题也很少有人涉及。 4.6 微波提取法 微波法提取的高效率已被证实，微波浸取柚皮中天然食用色素的时间仅是传统方法的1?30 E 。研究还发现，色素浓度和浸取率并不是随微波功率和处理时间的增加一直增加的;微波处理使表面组织变得更为松散，细胞内原生物质已经很少，收缩成为层状，细胞间的间隙数量更多。研究微波、超声波对植物结构的影响是不多见的。微波提取的选择性主要取决于目标物质和溶剂的性质。介质吸收微波的能力主要取决于其介电常数、介质损失因子、比热和形状等。极性较大的目标成分或溶剂，其吸收微波的能力强，能迅速升温。利用不同的物质的介电性质差异可以实现选择性提取。但是，这方面研究不多。人们已经注意到微波和超声波处理过度会引起色素结构变化，但是深入的研究还未开展。多数研究采用家用微波炉，不易控制，没有可测参数。微波浸取工业化设备早已开发成功，但尚未见用于食用色素工业化生产的报道。 4.7 超临界萃取法 利用临界状态流体的高渗透、高溶解能力的超临界萃取法一直是人们研究的热点。番茄红色素、辣椒红色素等超临界流体萃取技术研究表明，浸取率和色价是常规法的数倍，显示出该技术的优势。但是设备投资高和能耗高导致的高成本，限制了该技术的工业应用。 4.8 多级或连续浸取技术 多级浸取，特别是连续浸取技术在技术原理上比间歇浸取技术有无可比拟的优势。不仅可以同时实现高浓度、高浸取率、高浸取效率，而且能耗低，工人劳动 6 强度低，易于实现自动控制。多级浸取叶绿素和B一胡萝卜素 J得率比单罐间歇提取提高16,,56,，技术优势明显。 4.9 高压提取技术 研究发现在100-250 MPa范围内，高压预处理的压力越高天然植物色素浸取效果越好，处理次数越多浸取效果越好，l5,45 min高压处理时间的影响不明显，以乙酸乙醋为溶剂从番茄中提取番茄红素的前3次提取量是未经高压处理时的4.8倍，用高压预处理可有效地提高天然色素的提取效率 。但是高压处理影响天然植物色素提取的机理研究尚未开展，设备投入和操作费用可能成为工业化应用的障碍。 4.10 酶法辅助提取技术 植物色素多处于细胞内，纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶可以使其细胞壁及细胞间质中的纤维素、果胶等物质降解，使细胞壁及细胞间质结构发生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减小胞内有效成分(即色素)向溶剂扩散的阻力，提高了色素提取率。自然界中虾青素主要以酯的形式大量存在于虾、蟹等，甲壳纲动物的壳内，在外表皮、卵巢、下皮等组织中与蛋白质亚基以非共价键结合，或简单地分散在脂蛋白亚基中的脂部分，木瓜蛋白酶可选择性降解甲壳素的GleNAe—GleN糖苷键提高色素提取率 。而酶法与其他提取技术的联用可以获得更好的效果,先用纤维素酶处理，再超声提取，花色苷提取率比单独酶法高6.0,，比超声波法高65.9, 。适当的物理场可以强化酶的作用，但尚无用于色素提取的报道。 5 色素结构与性能研究 5.1 色素稳定性研究 色素稳定性研究包括:温度、酸碱性、金属离子、光照、氧化还原剂，糖、淀粉、盐、柠檬酸和小苏打等食品配料和食品添加剂[ ]的影响。仅仅研究人体所需的 、Mg、M1、Zn和Fe” ，而没有研究多个金属离子微量元素，如Ca2 、Na 、Fe 同时对色素的影响是不够的。另外，研究多采用单因素模型(温度、酸碱性、光照等是各自进行)，少数也仅采用温度一pH和光照一pH双因素模型，与实际应用条件相差非常大，研究结论对色素直接使用的参考价值降低。 5.2 改性研究 对脂熔性色素进行改性，增加色素水溶性，稳定性和染着力，扩大其使用范围及提高其使用价值，以减少其包装、运输和保存中的困难，但目前有关这 方面的研究不多。 5.3 功能性研究 在药典和本草上记载的天然色素植物有红花、栀子、蓼蓝、姜黄、苏木、五加皮、紫草、郁金、茜草、皂荚、大血藤、光叶菝葜、葡萄、橘红、金缨子等品种。这植物色素大多具有消炎杀菌的功效，来源也很广泛。在现代研究中，食品色素的功能性一直是热点，但很少研究功能构效关系。 5.4 染色性能研究 食品中原料众多，性质各异，对染色性能影响差异很大，极性、电荷间的库仑力等弱作用力都是影响染色性的原因。有关食品色素染色性能的研究并不多。焦糖的染着性及色泽的稳定性与色率及色调无直接关系，而与焦糖的制造工艺有关，染着性好的焦糖上色快，色泽稳定性好。 6 分析检测与评价技术 6.1 分析检测 纸色谱法、薄层色谱法及柱层析法通常作为分析前的样品制备，也可使用标准品 7 或洗脱后依靠特征吸收峰进行定性分析，分离迅速、效率高、灵敏度高的薄层色谱可以用于制备和定量分析。紫外分光光度法利用特征吸收峰进行定量测定是目前应用最普遍的方法。但是，许多结构、性质相似的色素共生于同一生物体中，如类胡萝b素的番茄红素、a--胡萝b素、β--胡萝卜素，红曲红中红曲红色素、红曲黄色素、红曲蓝色素等，在浸取、分离过程中准确测定含量是工艺研究、技术开发、生产控制中需要解决的问题，研究避免其他色素干扰的检测技术是有实际价值的。差示扫描量热法(DSC)是简便、快速、准确的产品纯度检验方法。HPLC 法可以实现同时将多种色素准确定量，且有分析速度快、样品用量少等优点，尽管费用较高但已经成为色素研究的主要分析手段。与HPLC相比，超临界C02色谱法具有分析时间短、定量准确、测定结果重复性、平行性好等优点， 已经用于色素的分析 。 6.2 色素色调与染色评价 在稳定性研究中色调的评价多采用语言描述，很少采用色差计测量。我国对食品色素产品的质量指标通常以特定吸收峰的吸光值，即色价来评价。由于产品纯度问题带来的色调差异和变化，在色差计应用不普遍的情况下，在实际应用中很难用色价对色素品质进行精确评价。使用红色指数[37]和黄色指数[35]的评价焦糖色素的红色调和黄色调，使常规比色法评价色素色调成为可能，为建立色素色调评价方法提供了可行途径。由于食品品质的特殊性，色调的不均匀性并不受到特别关注。但是，有些食品色调的不均匀已经成为食品品质缺陷的重要成因，目前尚没有这方面研究的报道。 6.3 天然色素的安全性研究 研究天然色素开发的目的主要就是为了用于食品着色。因此,天然色素的安全与否,关系到人们的身体健康。天然色素安全性研究一般分为三个方面的研究。 .3.1 天然色素安全性毒理学评价 6 通过研究动物在一定时间内以一定剂量天然色素进入体内所引起的反应，来作为天然色素安全性的一个判断标准。它一般分为急性毒性试验、遗传性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验(包括致癌试验)这四个阶段。 6.3.2 有害微量天然色素检验 天然色素在生产、贮存和运输过程中，可能会有一些有毒微量元素带入，因此必须对一些常见有害微量元素进行检测。国家规定的常见几种微量元素在天然色素中的含量标准如下:砷(As)是2mg/kg，铜(Cu)应在30mg/kg以下，汞(Hg)含量应在0.3mg/kg以下，铅(Pb)含量应在10mg/kg以下。 6.3.3 卫生检验 在完成前面两项检验合格后，还要对天然色素进行卫生检验。主要检验一些致病微生物和农药残留。一般对食用天然色素的要求是致病菌阳性、DDT、六六六、菌曲霉未检出。 7 我国天然食品着色剂的发展前景 我国自然资源十分丰富。据考察，浙江的乌饭树叶中黑色素含量高达18(7,;云南西双版纳槠树果鞘中棕色素含量很高;海南仙人掌果实中紫红色素较高。另外，还有很多种类有待研究开发，仅四川天然的食用着色剂品种就有35类，绝大多数具有开发价值。我国地大物博，动植物品种多样，可供开发的资源很多。目前，广大消费者对天然绿色食品需求量日益增加，也使得天然食品着色剂在市场 8 上的份额逐年扩大。食品着色剂的发展大致经历了天然着色剂、人工合成着色剂、天然与人工合成着色剂并用、天然着色剂四个阶段。现在很多国家部分禁止甚至一些国家全部禁止使用合成着色剂 ，而天然着色剂以其独有的特性，日益受到人们的欢迎。 8 结束语 食品着色剂作为一种不可或缺的食品添加剂，时刻影响着我们的生活。我国地域辽阔，天然着色剂资源的开发潜力巨大，开发天然着色剂，除了改进生产工艺，增加收率外还应考虑多向发展，综合利用。有节奏地开发合成着色剂，将正在使用的合成着色剂进行各种各样的毒理学和分析化学研究，同时加强综合治理，防治着色剂在生产、加工、运输、贮藏过程中受到污染。 参考文献: [1] 王统一，樊静，赵兵(天然色素的提取和精制研究进展[J](中国食品添加剂，2008，(S1):198—201( [2] 刘志皋(食用色素发展概况[J](食品工业科技，1987，(2):61—62([3]刘志皋(食用天然色素开发利用中的一些问题[J](天然产物研究与开发，1990，(1):93—97( [3] 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