文献综述生物技术天然色素及其提取方法的研究现状摘要：天然色素比合成色素安全性更高，副作用更少，是食品，化妆品工业所青睐的染色剂。
关键词：色素；有机溶剂萃取；超临界CO2流体萃取；色素提取1 前言色素的食品中添加必不可少的要素，各种色彩鲜艳的色素，一方面可以提高食欲，另一方面能提高商品价值。
色素分为天然色素和人工合成两种，目前食品中的大部分色素仍然是通过人工合成的。
近几年来，苏丹红、孔雀绿等合成色素事件引起了人们对合成色素的安全性疑虑。
随着现在生物学和医学的发展发现，大部分人工合成色素都有不同程度的毒性，严重的有致癌、致畸和致突变作用，而天然色素不仅安全可靠，而且种类繁多[1]。
因此发展天然色素是食用色素的必然趋势。
2 色素研究现状天然色素主要是从植物、动物和微生物中提取。
植物中提取的天然色素的原料主要是甜菜红、姜黄素、红花黄素、叶黄素、叶绿素铜钠、辣椒红色素、高粱红色素和玉米黄色素等[2]。
近年来，随着对天然色素的研究越来越广泛，所利用的原材料也更加丰富。
如朱彩燕[3]以常见的中药材决明子为原料，成功分离纯化大黄素，适用于大量制备高纯度的大黄素以及含量测定。
周岩[4]从中药红花中提取红花红色素，研究了红花红色素的分离纯化条件，并且对红花红色素的体外抗氧化活性进行了研究。
孙明奇[5]利用柑橘果皮为原料提取类胡萝卜素，并且采用超声波和机械搅拌辅助，优化了类胡萝卜素的提取最佳工艺条件为9.3h，选定提取转速为2400r/min，提取料液比为1:80，获得提取率为82.1%。
唐琳[6]以迎春花为原料提取黄色素，确定了色素提取条件，分析了该黄色素组分。
朱洪梅[7]以玉米糁为原料提取黄色素优化了黄色素提取条件，并研究了玉米黄色素抗氧化活性。
赵丹青等[8]利用向日葵花瓣提取黄色素，并研究了该色素的稳定性。
蔡璇[9]等以四季桂为原料提取类胡萝卜素色素。
但从植物中提取天然色素存在两个缺点，一是其不稳定性，价格昂贵；二是植物生长受土地气候等条件制约，严重影响其广泛应用[10]。
由微生物产生的天然色素主要有红曲菌(Monascus spp.)和红酵母(Rhodotorula glutinis )生产的红曲色素和类胡萝卜素(如番茄红素、β-胡萝卜素)等[11]。
从微生物提取的天然色素，安全可靠，且种类繁多，有些还具有很高的营养价值和药理功能。
例如：魏跃胜[12]研究发现类胡萝卜素和多酚素类色素物质，除了着色外，还具有抗氧化、抗突变、抑制肿瘤细胞生长、调节人体脂肪代谢和预防心血管疾病等作用。
采用微生物发酵技术生产食用色素，不仅可以大大降低成本，可以按需要随意确定规模，产品质量也容易控制。
3 色素提取方法3.1超临界CO2流体萃取法超临界CO2流体萃取是近几十年发展起来的一种新型物质分离的精制技术。
它具有气体低粘度、高扩散和流体的高密度、大溶解度两方面的特点[13]。
超临界CO2提取能耗低，工艺简单，萃取剂便宜，提取物具有纯度高、溶剂残留少，无毒副作用等优点，受到人们的重视。
Tsuneco等[14]的专利报道中，应用超临界CO2从虾壳中提取虾青素，浓度可达到8.331%。
宿树兰等[15]采用正交试验优化超临界流体萃取姜黄药材中姜黄素的最佳工艺条件为：采用无水乙醇作为夹带剂，萃取温度55℃，萃取压力25MPa，静态萃取4h，动态萃取5h，CO2为流量3.5L/min，得到姜黄素萃取物量高达8.91%。
分别用有机溶剂萃取法与超临界CO2萃取法对通辽市开鲁县盛产的红辣椒进行了辣椒红色素的提取分离，分别得到了色价为68.4与289.3的油状辣椒红色素，产品的色价均符合国际要求(色价≥50)。
对比发现，相比有机溶剂萃取，超临界CO2萃取法得到的辣椒红色素回收率更大(平均为83.1%)，产率高，且产品色价高。
由于色价与辣度呈现负相关性，说明超临界CO2萃取法具有更好的脱辣效果，但由于该方法一次性设备费用投入较大，因此建议先用有机溶剂法粗提，再用超临界CO2萃取法精制辣椒红素[16]。
如邵伟等[17]人通过实验，得到了超临界CO2萃取红曲米中色素较佳的操作条件。
用超临界CO2萃取法得到的番茄红素无异味、无溶剂残留，提取率达90%以上[18]。
超临界CO2萃取与有机溶剂提取相比，萃取的紫草色素含杂质少，且含有更多色素组分，全过程仅需2.5~3h，产品色质好，避免了用有机溶剂萃取的溶剂残留等问题[13]。
超临界CO2流体萃取技术是一种新型的分离技术，其绿色环保，但是因为目前尚存在技术不完善、设备复杂且昂贵、成本高等问题，使这种方法在色素提取领域的发展和应用受到了一定程度的限制。
3.2 有机溶剂提取法有机溶剂萃取法是提取色素的一种普遍常用的方法。
如提取高梁红色素一般是用0.1%的盐酸水浸泡2h，然后除去杂质和杂色，再用7%的乙醇水溶液在40℃下浸提，然后过滤、浓缩、干燥[19]。
利用有机溶剂如甲醇、丙酮、乙醇、乙酸乙酯等提取姜黄中得姜黄色素[20]。
首先将虾壳用盐酸浸泡24h，过滤，滤渣用95％乙醇溶液浸泡，提取液经蒸馏后得到浓缩的粗制虾青素提取物[21]。
用碾米机剥下黑米表面层10%左右的米皮糠，先用植物油提取，去掉米皮糠中的油脂，再用乙醇水溶液浸提黑米色素，滤去杂质浓缩干燥即得到色素成品[22]。
紫薯中花青素用1%盐酸的甲醇溶液浸提后，再经过滤、浓缩等工艺得到最终产品[23]。
从辣椒中提取辣椒红素是将干辣椒磨成粉后浸泡在丙酮、乙醇、氯仿、三氯乙烷等有机溶剂中进行。
用溶剂法提取辣椒红素，由于原料成分复杂，现使用的有机溶剂的选择性差，使所得产品纯度差且有异味，必须将产品浸膏进一步脱臭精制，方可应用，但由于异味物质和色素成分性质接近，用一般分离或分解方法，操作复杂且很难得到高纯度的辣椒红素[24]。
用有机溶剂萃取新疆紫草中的萘醌色素时，试验条件为用乙酸乙酯作为提取剂，固液比10:1，提取温度60℃，提取时间为3h提取紫草素得率最佳[25]。
有机溶剂提取法设备简单，萃取剂便宜，操作步骤简单易行，提取率较高，但是由于用该方法提取的有些产品的质量较差，纯度较低，有异味、溶剂等残留，影响产品的应用范围。
有机溶剂萃取法目前已发展的比较成熟，适合本实验的需求，又由于本实验一次性提取的色素量并不多，所以从节能角度考虑，采用有机溶剂萃取法为本实验提取类胡萝卜素的方法。
4 展望我国是动植物资源大国，有丰富的色素资源，如许多植物的花、叶、果实等，这些色素除了用作食品添加剂，有美观作用外，有些还有不同的功效。
如朱彩燕可以从中药决明子中提取色素，其色素具有一定的药理功效[26]。
相信随着食品科学的研究进展，发展满足不同人群需要的功能性天然色素具有广阔的应用前景。
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