题目：紫甘薯色素的特性及应用前景学院：农业与食品科学学院班级：食品科学与工程101姓名：何诗瑾学号： 201016020121指导老师：霍艳荣时间： 2013年5月4日摘要：紫甘薯色素作为一种新型天然色素，具有色泽鲜亮，无毒，无异味以及兼具多种营养、药理和保健功能等特点，适合现代人对健康、安全理念的要求。
本文主要论述了紫甘薯色素结构特点、生物学特性及应用前景关键词：紫甘薯；天然色素；结构；生物学特性，应用前景引言随着经济发展，人们对食品色、香、味的高要求以及绿色消费的盛行和推崇，从植物中提取天然色素作为着色剂已成为一大研究热点。
其主要原因是天然色素直接来源于动植物和微生物，不仅仅是食品、药品、化妆品等的着色剂，而且自身还含有多种营养成分，有的对某些疾病还有疗效作用，对人体有保健功能。
紫甘薯红色素（PSPC, purple sweet potato color）是从紫甘薯的块根和茎叶中浸提出来的一种天然红色素；色泽鲜亮自然，无毒，无特殊气味；具有多种营养、药理和保健功能，是一种理想的天然食用色素资源。
另外紫甘薯色素分子是酰基化的色素分子，有资料报道酰基化的色素分子可以使色素的稳定性提高，所以其稳定性较强，应用前景广泛。
紫甘薯红色素属于花色苷类物质，由花青素与糖发生糖苷化反应得到。
其稀酸液为鲜艳透亮的深红色，且产品中无甘蓝红色素和胡萝卜素产品中难以除尽的异味。
紫甘薯红色素是一种水溶性色素，不溶于石油醚等有机溶剂，可用于饮料、果酒、花色奶等食品生产。
1 紫甘薯色素的结构特点紫甘薯是甘薯的一个特殊品种类型。
甘薯属旋花科一年生植物，是我国的主要粮食作物之一。
据本草纲目记载，甘薯有“补虚乏、益气力、健脾胃、强肾阴”的功效。
而紫甘薯块根除含有普通甘薯的各种营养成分外，还富含具有显著天然抗氧化和清除自由基等生理活性作用的天然红色素——花青素类( 与糖结合称为花色苷)色素，从而显示出它独特的一些生理活性。
紫甘薯色素成分复杂，主要成分为氰定酰基葡糖和甲基花青素酰基葡糖苷，经分析现已发现的化学结构包括以下10种：3-O-{6-O-(E)-咖啡酰-2-［6-O-(E)-阿魏酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-［5-O-(β-D-吡喃葡糖苷)]矢车菊素和芍药素，3-O-(6-O-反式-咖啡酰-2-O-β-D-吡喃葡糖基-β-吡喃葡糖苷)-5-O-β-葡糖苷矢车菊素和芍药素，3-O-{6-O-(E)-咖啡-2-O-［6-O-(E)-咖啡酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-［5-O-(8-D-吡喃葡糖苷)]矢车菊素和芍药素，3-O-{6-O-(E)-咖啡酰-2-O-［6-O-(E)-对羟基苯甲酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-［5-O-(β-D-吡喃葡糖苷)]矢车菊素和芍药素，3-O-槐糖苷-5-O-葡糖苷矢车菊素和3-O-{2-O-［6-O-(E)-p-香豆酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-5-O-β-吡喃葡糖苷矢车菊素等。
因为其吡喃环上有四价氧原子，具有碱的性质，而同时又有酚羟基，具有酸的性质，所以该色素的色泽对pH值十分敏感，在酸性条件下，呈深红色，结构稳定[7]；碱性条件能加速紫色甘薯色素的损失，通常当pH<5时，呈稳定的红色，pH>5时，则由红色变成紫色再变成蓝色，故其在酸性下呈鲜红色，中性时呈红至红紫色，碱性时呈紫蓝色。
食品加工的pH值多在3～5范围内，所以食品工业中使用呈稳定的红色。
2生理功能紫甘薯红色素除可作为一种天然的着色剂之外，还具有一定的生理功能。
2.1.1抗氧化作用脂类的过氧化作用和活性氧的自由基反应，可导致人体细胞氧化损害、老化、致癌和动脉硬化等许多疾病，这均与体内氧化反应有关。
通过食用具有抗氧化能力的食物，可防止多种疾病发生。
花青素具有很强的抗氧化剂活性，是一种较好的氧自由基清除剂。
花色苷的抗氧化作用的主要活性基团是分子中的酚羟基。
PSPC的结构中有多个酚羟基，是酚羟基供体，同时也是一种自由基清除剂。
它不仅能和蛋白质结合防止过氧化，而且还能提供质子，有效清除脂类自由基，切断脂类氧化的链式反应，起到防止脂质过氧化的作用[1-3]。
姜平平等人对紫甘薯花色苷进行了体外抗氧化活性的研究，发现紫甘薯花色苷在体外活性氧模型中表现出相当的还原力和清除羟自由基的能力，并且随着浓度的增加而增加。
另外，姜平平[4]还对紫心甘薯花色苷对由溶血反应的影响进行了试验，结果表明：在较高的浓度（样品质量浓度为2.61mg/ml）时，紫心甘薯花色苷对由H2O2引起的溶血反应有明显的抑制。
凌关庭[5]等人曾比较过橙色番薯（富含β－胡萝卜素）和紫番薯两者的榨汁成份发现紫番薯具有很强的超氧化歧化酶（SOD）活性。
比较两者的清除游离氧O2－的能力，结果证明紫番薯汁具有比富含β-胡萝卜素的橙色番薯汁更强的O2－清除能力。
2.1.2 抗突变性用精制的紫番薯花色素苷对沙门氏菌（Salmonella typhimyrium TA98）的突变性进行了研究，发现提纯后的紫番薯花色素苷有较强的抗突变能力[5-6]。
2.1.3 缓解肝功能障碍紫甘薯汁对大鼠和人肝功能障碍有缓解作用，通过对大鼠和人的体内试验发现：紫甘薯汁能明显缓解由四氯化碳所引发大鼠的各种肝功能障碍[9]。
有资料表明凡肝功能偏高，病程在五年以内的患者，通过定量使用紫番薯汁，各项肝功能指标均有所下降，平均下降22％。
2.1.4 抗肿瘤功能癌症是威胁人类生命和健康的主要疾病，人体细胞的癌变过程是一个极其复杂而且漫长的过程，受多种内外环境和理化因子的影响，其中关键是体内各种酶的变化。
癌症之所以可怕，就是因为它具有浸润周围组织和转移到身体的其他部位的能力，因此人类癌症的预防在一定程度上取决于抑制肿瘤的入侵和肿瘤细胞数目的转移。
一般认为，抑制胶原降解的试剂可能起到抑制肿瘤细胞的入侵和转移作用。
因花色苷类物质可促进胶原的合成，增加胶原的抵抗性，抑制胶原酶的活性，而PSPC属于花色苷物质，所以推测PSPC能起到抑制肿瘤细胞的入侵及转移效果，具有抗肿瘤的功能[1]。
2.1.5调节血压研究表明，紫甘薯色素具有抑制血管紧张素转换酶(ACE)活性，ACE具有血管末稍收缩功能，降低血管外周阻力，从而起到降低血压功效。
在对45名志愿者服用紫甘薯提取液的试验中，其中有12名收缩压>18.7 kPa(140 mmHg)、舒张压>12.0 kPa(90 mmHg)者，经饮用44d、每天120 ml 后，收缩压平均下降10～20mmHg，舒张压平均下降约5 mmHg，降压效果明显。
2.1.6抗高血糖用从紫甘薯提取出的3-O-{6-O-(E)-咖啡酰-2-O-［6-O-(E)-阿魏酰-β-D-吡喃葡糖基]-β-D-吡喃葡糖苷}-［5-O-(β-D-吡喃葡糖苷)]-芍药素及麦芽糖对雄性小鼠进行的试验，30min后小鼠体内的血糖浓度下降16.5％，即便是l0mg／kg最小剂量的二酰基花色素苷都可降低体内的血糖水平[1]。
紫甘薯色素具有降低血糖的作用，分析原因可能是紫甘薯色素通过对α-葡糖苷酶产生抑制作用，导致血糖浓度的降低。
2.1.7 高安全性有人将紫甘薯色素按饲料量0.06％、1.23％和5.0％比例混入饲料，对大鼠实验结果在13周内无可见影响，即其无影响量可达饲料量的5.0％，故其安全性较高[8]。
2.2. 稳定性[9]2.2.1 对光及金属离子的稳定性紫甘薯色素耐热耐光性较强。
在室外自然光，室内折射光，紫外光直接照射下，均无明显的变化。
在100℃加热 0.5 h ，吸光度有所下降，但下降非常缓慢，持续5.5h,吸光度仅下降了5％。
对金属离子也有较好的稳定性。
在添加 Fe 2+、Fe 3+、Cu 2+、 Zn2+、Mg2+．A13+和K1+的色素溶液中,处理72h后，并未改变花色苷的特征吸收峰，因而稳定性较好。
用抗坏血酸、亚硫酸钠、过氧化氢处理表明，紫甘薯红色素具有较好的耐还原性和抗氧化性。
2.2.2对pH的稳定性pH的变化对此色素的影响较明显，在 pH3.0以下，为鲜艳的深红色，随着p H值的升高，溶液颜色渐渐由浅红向紫红、紫色、紫蓝色、蓝色过渡。
但只要维持在酸陛条件下就可以得到较为理想的鲜艳红色。
2.2.3对温度的稳定性温度对色素的影响与pH值有关。
pH值为3时，色素对热表现出相当的稳定性；当p值为5且经长时间高温处理后，色素的色价稍微有所下降，说明其耐热性较强[9]。
3 紫甘薯色素的应用及前景3.1 食品行业上的应用紫甘薯红色素耐热性好，能够经受食品工业上的巴氏法消毒，可以溶于醇和水溶液，因此主要用作食品的红色至紫红色着色剂而添加到冰淇淋、奶制品饮料、奶酪、水产品、果汁饮料、果冻、谷物等食品中。
因属于天然无毒制品，故用量未作限量性规定，以满足所需要的着色度为限。
陆国权等人曾将PSPC直接加入市售的"孔府家酒"白酒，"西湖"啤酒，"太一"矿泉水和"雪碧"碳酸饮料中，其稳定性良好；2002年日本学者三枝敬明等人以番薯块根为原料试作发酵酒。
将原料汽蒸1h，去皮后打成糊状，或将生原料打成粉状，取80g作为发酵原料。
虽然需要进一步改进和研究，但是以番薯块为原料制作发酵酒是其中一个发展趋势。
当前，服用天然植物提取物作为调节身体健康的补充剂已成为时尚。
紫甘薯红色素有抗氧化、抗肿瘤等生理作用，因此可以作为保健食品的功能配料来使用[10]。
3.2 药物中的应用在生产中有时由于某种原因，需要添加人工色素，使得药品更加容易识别和区分。
常用的医用药片着色剂有芥菜红、胭脂红、靛蓝等。
但这些均为合成色素，对人体有一定的危害，长期服用，必定产生一定的副作用。
因此，可以使用天然紫甘薯红色素来代替合成色素生产有色药片3.3 化妆品行业上的应用由于面部皮肤受环境影响较大，又处于血液循环末端，营养供应不足，因而是人体最先老化的组织。
造成皮肤老化、弹性下降以及干燥的主要原因是自由基及过量蛋白酶、弹性酶、透明质酸酶攻击或分解生物分子，使皮肤的支撑能力、保水能力大大下降。
由于紫甘薯红色素具有抗氧化、清除自由基能力等作用，因此含紫甘薯红色素的护肤品可抑制由于紫外线照射产生的氧自由基引起过氧化物的生成，对改善皮肤炎症、抗氧化等有一定的作用。
此外，它可代替工业中现在使用的合成色素，广泛应用于口红、胭脂、洗发水等化妆品。
4 展望中国花色苷类植物资源非常丰富，其中许多是属于人们习惯于食用和药用的浆果、小核果或植物的茎、叶、花和块根，不乏有开发利用价值的食用天然色素苷，关键是筛选出颜色鲜艳，稳定性好，着色力强，原料蕴藏丰富和加工工艺简易的产品，具有较大的市场竞争力。