文献检索与利用考查方案
班级：09化学工程与工艺（2）班
姓名：潘武兵
学号：P092013695
指导老师：康淑荷
西北民族大学 化工学院 学院（部）期末考试
文献检索与利用考查方案 方案（ A ）
专业:09化学工程与工艺（2）班 课程代码: 19020027 学号: P092013695 姓 名: 潘武兵
每位学生自选题目，查阅文献,写一篇综述性论文，字数不少于3000字（要求： 1.中文摘要,关键词,英文摘要,keyword,参考文献写全;2.参考文献不少于20篇，其中外文文献不少于5篇，并附引用外文文献的Abstract 及出处）。
一．中文摘要及关键词、英文摘要及keyword （40分 ）
二．正文部分（40分）
三．参考文献（20分）
色素提取方法的研究进展
09级化学工程与工艺（2）班潘武兵P092013695
( 西北民族大学兰州市甘肃省 730124)
流体萃取法、微波技术辅助萃摘要:主要从有机溶剂法、碱提取法、超临界CO
2
取法、酶法提取法、膜分离法等方面综述了色素提取的方法及其特点。
关键词:色素; 提取方法; 进展
Study on Extraction Methods of Pigment Class２of Chemical Engineering and Technology，Pan Wubing，P092013695．（Northwest University for Nationalities，LanZhou，GanShu province，730124）Abstract：Gave much emphasis on the methods and their characteristics of pigment extraction primarilyfrom organic solvents，alkaline extraction，supercritical fluid extraction，microwave extraction，enzymaticextraction，membrane separation．Key words：pigment；extraction methods；progress．
目前随着各种行业的发展，对色素的需求量不断增加，但由于传统的色素提取方法比较落后，影响了色素的发展及应用。针对不同性质的色素，选用适当的提取方法以及对色素的提取方法不断进行改进，提高提取率及产物纯度，对色素在生产和生活中的应用具有重要的实际意义。
1 色素的分类及性能简介
1．1 色素的分类色素按来源可分为人工合成色素和天然色素，而其中按结构，人工合成色素又可分为偶氮类、氧蒽类和二苯甲烷类等; 天然色素又可分为吡咯类、多烯类、酮类、醌类和多酚类等。按色素的溶解性可分为脂溶性色素和水溶性色素。
1．2 色素的性能简介
色素广泛存在于生活之中，对人类的生活生产有着重要的贡献。食用色素使食品具有悦目的色泽。而天然色素营养价值高，除色泽鲜艳外，有的兼具一定的药理作用。如将一定量的叶黄素添加到食品中可防止人体因器官衰老引起的一系列疾病，并有保护视觉，预防白内障、动脉硬化，增强免疫力等功效; 叶绿素也具有改善便秘，降低胆固醇，抗突变等生理功能。
2 色素的提取方法
2．1 有机溶剂提取法
对于水溶性较差、甚至不溶于水的脂溶性色素采用有机溶剂如乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯等浸提。如提取橡子壳色素提取剂可用40% 乙醇［1］。提取银杏叶黄色素可用乙酸乙酯对石油醚的体积分数为70%的混合溶剂［2］。相对而言，有机溶剂提取法萃取剂便宜，设备简单，操作简单易行，提取率较高。但由于通过该法提取的某些产品存在纯度较低及溶剂残留等缺点，影响了其应用范围。
2．2 碱提取法
碱提取法主要是应用碱对多种生物物质的影响作用来进行提取[3]。畅功民等［4］以15% ～ 40% 的NaOH 水溶液可提取辣椒油树脂中的辣椒红色素。王学增等［5］利用碱溶酸沉法可提取黑米天然色素。碱提法由于提取过程需消耗大量酸碱，且废液较难回收，因此近几年来对碱提法的研究报道较少。
2．3 超临界二氧化碳流体萃取法
超临界二氧化碳流体萃取是近二十年发展起来的一种新型物质分离、精制技术[6]。李敏等就超临界CO
2
技术在天然色素提取中的应用专门做了综述［7］。罗金
岳等［8］以超临界CO
2从箬竹叶中提取叶绿素。时海香等［9］以超临界CO
2
从常山胡
柚外果皮中提取天然色素。超临界二氧化碳流体萃取所得产品无毒性、无溶剂残留、价廉易得，对人与环境无害，保证了被提取物的纯天然特性与自然风味[10]。近年来，该方法在色素提取中得到了广泛的应用。
2．4 微波技术辅助萃取法
微波萃取通过微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离出来并进入溶剂[11]。微波萃取由于萃取时间短，萃取效率高等优点，在色素提取中的应用发展迅速。许正虹等［12］以紫甘薯粉为原料，在微波条件下萃取其色素，通过响应面法确定了最佳萃取工艺。张卫强等［13］研究了微波法提取番茄红素的工艺条件，确定了最佳提取工艺条件。温志英等［14］利用微波萃取技术对花生壳黄色素的最佳提取工艺进行了研究。目前微波萃取基本上还停留在实验室小样品的提取及分析，一旦应用于大生产，必将大大促进色素提取的工业化革命[15]。
2．5 超声波技术辅助萃取法
超声提取法具有省时、节能、提取率高等优点。向洪平等［16］近期专门就超声波辅助萃取功能性天然色素作了综述。黄丹等［17］对红曲霉液态发酵的菌体内红曲色素采用超声波辅助法进行了提取，得到了较好的提取效果。薛敏敏等［18］研究了微波－超声波协同提取法对野生毛葡萄皮色素提取效果的影响。微波－超声波协同提取的效果优于传统水浴提取法，提取时间由70 min 缩短为2 min，总花色苷含量提高了41%。
2．6 分子蒸馏技术
分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，可以在高真空度下进行连续操作。该技术能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物料的品质，真正保持了纯天然的特性。分子蒸馏技术适合于把粗产品中高附加值的成分进行分离和提纯，并且这种分离是其它常用分离手段难以完成的。曾凡坤等［19］采用分子蒸馏法，以冷榨甜橙油为原料，提取其中的类胡萝卜素。王芳芳等［20］应用刮膜式分子蒸馏装置对辣椒红色素的提纯进行研究。分子蒸馏技术在制备天然色素方面具有独特优势，制得的色素产品质量、外观、得率都高于真空蒸馏的产品，克服了传统分离提取法的种种缺陷，必将在天然色素的制备方面起到巨大的推动作用。
2．7 双水相萃取技术
与传统的萃取方法相比，该技术所形成的两相大部分为水，不会影响色素的生物活性，且操作方便、分离时间短，易于工程放大和连续操作。刘晶晶等［21］采用酸性水溶液从甜菜块根中浸泡提取甜菜红色素，得到色素粗提液，然后调整pH 值，加入聚乙二醇和硫酸铵形成双水相系统，进行充分的混合萃取，静置后形成两相，甜菜红色素进入聚乙二醇上相，糖类杂质进入硫酸铵下相。上相采用超滤膜法将甜菜红色素和聚乙二醇分离开，甜菜红色素采用反渗透或纳滤膜进行浓缩，然后再真空浓缩至固含量20%以上，最后采用喷雾干燥的方法得到甜菜红色素产品。
2．8 酶法提取法
对于一些被细胞壁包围不易提取的原料可用酶法提取。如薛伟明等［22］采用
纤维素酶法提取工艺提取红花中的红花黄色素，与传统水浸提取工艺相比，提取率大大提高。孙晓侠等［23］研究了黑豆皮色素的酶法提取工艺。与未加纤维素酶的工艺相比，提取率提高了8.2%。赵玉红等［24］采用超声波辅助纤维素酶提取榛子壳色素，实验结果表明超声波辅助酶法能更好地提取榛子壳色素。
2．9 膜分离法
膜分离技术是近年来在全球迅速崛起的一项新技术，近半个世纪以来，膜分离技术得到了迅速的发展。与传统的分离操作相比，具有能耗低、分离效果高、无二次污染、工艺简单的特点。刘志强等［25］以花生衣的原花色素提取液为原料，研究不同孔径的膜组件纯化原花色素提取液的效果。张小曼等［26］以山竺果皮为原料，对山竺红色素提取、纯化工艺进行研究，应用膜分离技术对山竺红色素提取液进行除杂纯化，超滤液经蒸发、干燥可得到纯度较高的山竺红色素，其色价达22.15，为未经超滤提取色素色价的3.5 倍。
3 结束语
由于近年来不断出现合成色素的食品安全问题，色素的提取和应用主要集中在天然色素方面。我国幅员辽阔，大自然产生的各种天然色素种类繁多，开发利用的潜力巨大，如何提取并加以应用，是广大科研工作者需要不断深入研究的一个课题。随着各种提取方法的有效应用，各种天然色素的应用也会越来越广泛，我们的生活也将会变得更加丰富多彩。
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附录
1.[3]
2.[6]
3.[10]
Abstract：W ith the rising of science level and life quality,safety problem of the synthetic pigments is also present gradually,SO the extracting natural pigments from natural products is main direction from now and in the future．This paper introduces mainly sever~ kinds of
extracting methods of the natural pigments an d their characteristics，as well as some applications of the natural pigments．
4.[11]
Abstract: O n the base of the op tim ization of p rocess flow, the orthogonal experim ent was designed for the extraction p rocess of capsanthin, w ith color value, overallyield and totalenergy consump tion as indexes1And theop tim um reactive condition of extracting p rocess was determ ined: capsicum powder∶acetone =1(g) ∶9(mL) , the extraction tim e 180m in, temperature 90℃, overall yield 11115%, average energy consump tion 0126yuan/g1 Toenhance the color value, the elim ination of capsaicin and rem oval of the esters in capsicum oleoresin were also studied, and the results showed that the color value of the extract capsanthin could achieve 250～320.
5.[15]
实验五薄层色谱和天然色素的提取（7学时） 一、实验目的 1．了解薄层色谱的一般原理和意义，学习薄层色谱的操作方法。 2．掌握液体有机化合物的干燥。 3．掌握天然色素的提取方法。 二、实验原理 绿色植物如菠菜叶中含有叶绿素（绿）、胡萝卜素（橙）和叶黄素（黄）等多种天然色素。其结构如下： 叶绿素中a的含量通常是b的3倍。尽管叶绿素分子含有一个极性基团，但大的烃基结构使它易溶于醚、石油醚等一些非极性的溶剂。 胡萝卜素是具有长链结构的共轭多烯，它有三种异构体，即α或-、β-和γ-异构体，其中β-异构体含量最多，也最重要。生长期较长的绿色植物中，异构体β-体的含量多达90%。β-体具有维生素A的生理活性，其结构是两分子维生素A在链端失去两分子水结合而成的。在生物体内，β-体受酶催化即形成维生素A。目前β-体已可进行工业生产，可作为维生素A使用，也可作为食品工业中的色素。 叶黄素是胡萝卜素的羟基衍生物，它在绿叶中的含量通常是胡萝卜素的两倍。与胡萝卜素相比，叶黄素较易溶于醇而在石油醚中溶解度较小。故本实验采用甲醇——石油醚的混合溶剂提取以上三种色素。 薄层色谱又称为薄层层析,属于固-液吸附色谱。其基本原理是利用混合物各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（分配）的不同，或其亲和性的差异，使混合物的溶液流经该种物质进行反复的吸附或分配作用，从而使各组分分离。 当流动相（展开剂）带着混合物组分以不同的速率沿板移动，即组分被吸附
剂不断地吸附，又被流动相不断地溶解——解吸而向前移动。由于吸附剂对不同组分有不同的吸附能力，流动相也有不同的解吸能力。因此，在流动相向前移动的过程中，不同的组分移动不同的距离而形成了互相分离的斑点。在给定条件下（吸附剂、展开剂的选择，薄层厚度及均匀度等），化合物移动的距离与展开剂前沿移动的距离之比值（Rf 值）是给定化合物特有的常数。即： 沿的距离样品原点中心到溶剂前心的距离 样品原点中心到斑点中 Rf 影响Rf 值的因素很多，如样品的结构、吸附剂和展开剂的性质、温度以及薄层板的质量等。当这些条件都固定时，化合物的比移值R f 是一个特性常数。 但由于实验条件容易改变而不易固定，因此在鉴定一个具体化合物时，经常采用与已知标准样品对照的方法。 利用薄层色谱进行分离及鉴定工作，在灵敏、快连、准确方面比纸色谱优越。薄层色谱的特点是：（1）设备简单，操作容易；（2）分离时间短，只需数分钟到几小时即可得到结果，因而常用来跟踪有机反应监测有机反应完成的程度；（3）分离能小虽，斑点集中，特别适用于挥发性小，或在高温下易发生变化而不能用气相色谱分离的物质；（4）可采用腐蚀性的显色剂如浓硫酸，且可在较高温度下显色；（5）不仅适用于小量样品（几毫克）的分离，也适用于较大量样品的精制（可达500毫克）。应该指出，薄层色谱是否成功，与样品、使用的吸附剂、展开剂以及薄层的厚度等因素有关。 三、试剂及器材 1．器材：剪刀、研钵、布氏漏斗、圆底烧瓶、直形冷凝管、层析缸、玻棒、洒精灯、石棉网、载玻片(2.5 cm ×7.5 cm ，6块)。 2．试剂：硅胶G ，羧甲基纤维素钠、中性氧化铝(150～160目)、甲醇、95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯、石油醚、菠菜叶。 四、主要试剂及产品的物理常数 未完，请自己查 五、实验内容与基本操作 1．薄层色谱 （1）吸附剂与展开剂： 吸附剂（固定相）：用于与样品发生吸附作用的固定不动的物质。在混合物样品流经吸附剂（固定相）的过程中，由于各组分与吸附剂（固定相）吸附力的不同，就产生了速度的差异，从而将混合物中的各组分分开。一般常用的吸附剂为氧化铝和硅胶。硅胶可分为硅胶H （不含黏合剂）、硅胶G （含黏合剂）和硅胶HF （含荧光物质，可在紫外光下观察）等。氧化铝同样也可分为以上几种类型。
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
让天然色素提取的杂质分离和浓缩的压力作为动力，依靠传输介质膜选择实现物质分离和提纯浓缩，分离过程不涉及相变的使用。 膜分离包括微滤MF、超滤UF、纳滤NF、反渗透RO四种主要的交叉流膜工艺，各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。膜过滤技术在西方发达国家已经很广泛地用于医药、染料、食品果汁处理工业了，将膜过滤技术应用在天然色素的生产，可以提高天然色素的生产收率、去除副染料及小分子杂质、降低生产成本，无疑膜技术为巩固其在天然色素工业中的地位起了致关重要的作用，并在国内某天然色素的生产企业中得以成功应用。
在天然色素工业中应用的膜过滤技术主要有超滤和纳滤：超滤用于发酵生产色素的澄清，替代了传统澄清方法，其典型操作压为4~10bar，它能将大分子悬浮物及蛋白进行有效截留而让澄清的色素提取液渗透通过膜进入渗透液侧。
过程中料液通过泵的加压，料液沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质、分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。在超滤过程中，浓缩液中的悬浮物及大分子物质会吸附一些色素，通过加水进行透析可将有效的色素洗涤出来，提高生产收率，在纳滤过程中，通过加水透析可将浓缩液中的小分子杂质及无机盐透析出来，提高产品的纯度。 膜与原工艺结合：应用膜工艺可回收上清夜中的剩余色素，提高收率20%以上，同时离心分离液经超滤后滤液澄清透明，杂质少，纳滤膜在常温的条件下进行预浓缩避免了升温蒸发对色素的破坏提高成品质量，浓缩液浓度可达20-30%，节省纳滤浓缩的除水成本在20-30元/吨水，喷雾干燥除水成本在80-100元/吨水。该工艺的应用色素的效价提炼收率将接近100%，且由于副产品的脱除成品色阶将比原工艺提高15-30%。 此外，研究表明，去除杂质后，浓缩天然色素提取的分子量在200 - 300之间，通过选择特定的小型纳滤试验设备的截留分子量可以透析的一部分，橘霉素能减少可接受的水平，完全解决质量问题的。 注：以上资料由莱特莱德提供
蔬菜中天然色素的提取、分离和测定 一、目的与要求 1．进一步熟悉和掌握薄层色谱的原理。 2．掌握薄层层析法分离微量组分的操作技术。 3．了解蔬菜中主要色素的基本性质，通过色素的提取和分离，了解天然物质分离提纯方法 及原理。 二、基本原理 （一）菠菜中的色素简介 菠菜叶中富含多种色素成分，如叶绿素（绿色）、胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色） 等多种天然色素。 叶绿素存在两种结构相似的形式即叶绿素a(C 55H 72O 5N 4Mg) 和叶绿素 b(C 55H 7O 6N 4Mg)，结构见图1。二者差别仅是 a 中一个甲基被 b 中的甲酰基所取代。它们 都是吡咯衍生物与金属镁的络合物，是植物进行光合作用所必需的催化剂。 N N N N H 3C CH CH 2 R CH 2CH 3CH 3 H 3C O CO 2CH 3 CH 2CH 2O O CH 3CH 3 CH 3CH 3CH 3Mg 图1 叶绿素a 和叶绿素b 的结构（叶绿素a ：R=CH 3， 叶绿素b ：R=CHO ） H 3C CH 3R CH 3H 3C R H 3C CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3 图2 β-胡萝卜素和叶黄素的结构（β-胡萝卜素：R =H ，叶黄素：R = OH ） 胡萝卜素（C 40H 56，见图2）是具有长链结构的共轭多烯。它有三种异构体，即 α-, β - 和 γ - 胡萝卜素，其中β - 异构体含量最多，也最重要。在生物体内，β - 体受酶催化氧化即形 成维生素 A 。目前β - 胡萝卜素已可进行工业生产，可作为维生素 A 使用，也可作为食 品工业中的色素。 叶黄素（C 40H 56O 2，见图2）是胡萝卜素的羟基衍生物，它在绿叶中的含
《风味化学与食品添加剂》 课程论文 学 专 姓 日期2013.6.19 食品科学与工程学院
食用天然色素的提取方法与发展趋势 XXX （甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州，730070） 摘要：食用天然色素是指从植物、动物或微生物中提取的对食品具有着色能 力的物质的总称。随着世界各国相继制订法规、淘汰大部分有毒的化学合成 色素, 那些不仅有染色功能, 而且还有营养和保健功效, 并能赋予食品许 多新功能的天然色素将面临广阔的市场前景。文章详细地介绍了食用天然色 素及其提取技术和发展趋势。 关键词：食用天然色素提取方法发展趋势 前言 天然色素广泛存在于多种生物特别是动植物体中,其安全性和营养价值高,有的兼具一定的药理作用。用天然色素着色,色调自然纯正。由于传统的提取方法存在提取时间长,劳动强度大,原料预处理能耗高,热敏性组分易被破坏,生产的色素产品纯度差,有异味和溶剂残留等缺点,直接影响了天然色素的发展及应用。伴随着现代化工业技术的迅速发展以及人们安全意识的提高,一些现代化高新技术不断应用到天然色素的生产中。开发天然色素是世界食用色素业和医药等业的发展趋势之一。我国目前还处在合成色素与天然色素并存及同时发展的状态。由于合成色素的安全性问题, 本文就目前天然色素的提取种类、提取方法及提取物的性质研究进行综述。 1发展简史 我国使用天然色素已有悠久历史，《史记·货殖传》记载：“茜栀千亩，亦比千乘之家。”说明古代就利用了茜草科植物和黄栀子等天然色素。北魏末年（公元6世纪）农学家贾思勰所著的《齐民要术》一书中就有从植物中提取色素的记载。［1］我国古代使用天然色素，在日本近年出版的《天然着色料》一书就引证了这些文献。公元前1500年，埃及墓碑上就绘有着色的糖果。公元前4世纪，葡萄酒就用色素着色，大不列颠的阿利克撒人就开始利用茜草色素。公元10世纪，美洲的托尔铁克人与阿芝特克族人相继栽培胭脂虫的寄生植物，繁殖胭脂虫，并提制胭脂红用于食品着色等。［2］然而，这些天然色素不论在品种上或是性能上都远不能满足食品工业发展的需要。天然色素着色力低，对光、热、氧气、pH 等稳定性差，成本高。随着科学技术的发展，特别是染料化工的发展，出现了合成色素。1856年英国W.H．珀金斯(Perkins)发明了第一个合成有机色素苯胺紫，
周又红 从中草药中提取天然色素 一．问题的提出 当你吃五颜六色的食品时，你注意到或关心过这些食品的颜色是从哪里来的？你是不是很担心食品中色素是否有毒？原来食品颜色可以分成自然色彩和人工着色，苹果红、橘子黄、大米白、菠菜绿都是这些植物自然的颜色，我们不必担心它们有毒。但是一些饮料、加工食品等需要加入食品着色剂，用以改善食品的色泽，这应当引起我们的高度重视。 二．适用对象 本活动适合12-18岁青少年 三．活动目的 希望青少年通过从中草药或天然植物中提取天然色素，了解食用色素知识，研究天然色素。 四．活动准备 1．样品：从中药房购买5~10种不同的中草药各1克。例如：栀子、黄柏、鸡血藤、紫草、茜草、大青叶、玫瑰花苞、姜黄、桑葚、鸡冠花、草红花、木槿花、金银花、荆芥、紫苏等，可以在活动前将它们分别浸泡在酒精里。收集橘子皮、西红柿汁、西瓜汁等， 2．用具：烧杯、试管、试管夹、胶头滴管、玻璃棒、酒精灯、量筒等 3．药品：药用酒精、酸、碱 4．信息：查阅关于食用色素的相关知识，了解人工色素对人体健康的影响，调查人们对食品天然色素知识掌握的程度。 四．活动内容 1．取少量紫草样品于两只小烧杯（各约0、1克）中，分别加入10毫升蒸馏水和10毫升药用酒精（最好在活动前将它浸泡在酒精里）。 2．将装有紫草水浸液的试管放在酒精灯上加热，促进其中色素的溶解。 3．除去紫草渣，将液体分成两份于三只试管中，其中一只试管中加入酸液，一只试管中加入碱液，一只试管作对照。将实验结果记录。 4．取紫草的酒精浸液于三只试管中，同上操作，记录实验结果。 5．选取多种实验样品同紫草一样的操作，将实验结果填入下表
化学与制药工程学院 综合与设计性化学实验实验类型：综合 实验题目：菠菜中天然色素的提取和分离
蔬菜中天然色素的提取和分离 一、目的与要求 1.了解叶绿素的基本性质及提取方法。 2.掌握薄层层析法分离微量组分的操作技术。 二、基本原理 叶绿素是一种十分重要的植物色素。它的存在确保了植物能够进行光合作用。即在太阳光能的作用下，植物将所吸收的二氧化碳和水变成糖类并释放氧气的过程：6CO2+6H2O---→ C6H12O6+6O2 绿色植物的叶片时进行光合作用的主体，而叶绿素是光合作用的重要细胞器官，在进行光合作用时，叶绿体的光合色素将光能转变成化学能，提供了植物生长所必需的养分。 叶绿体色素包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素等组分，其中叶绿素的吸光能力极强。叶绿素a和叶绿素b的化学式如下： 叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。它们的吸收光谱如图所示 从图中可以看出，叶绿素a、叶绿素b的强吸收带有两个，一个在波长为630-680nm的红光区，另一个在波长为400-460nm的蓝紫光区。 从叶绿素a和叶绿素b的化学式可以看出，叶绿素是叶绿酸的脂。叶绿酸是双脂酸，其2个羧基分别被甲醇和叶绿醇(C20H39OH)所醇化。 叶绿素a，叶绿素b的分子结构如下图所示：
叶绿素a（R′=CH3）叶绿素b（R′=CHO） 图1.1 叶绿素a和叶绿素b的化学结构式 可以看出，叶绿素分子含有4个吡咯环，它们和4个次甲基（=CH-）连接成一个大环，称为卟啉。镁原子居于卟啉环的中央。另外有一只含碳原子的副环（Ⅴ），在环上连接有一个羰基和羧基，羧基与甲醇结合生成酯。叶绿醇则和第Ⅳ吡咯环侧链上的丙酸生成酯。各种叶绿素之间的差别在于和吡咯环相连接的侧链结构有所不同。叶绿素a和叶绿素b的区别， 在于第Ⅱ吡咯环上第三碳位上的取代基R′的不同。叶绿素a的R′为甲基，而叶绿素b的R′则为一个羰基。 在第Ⅳ吡咯环上的叶绿醇侧链是相对高分子质量的碳氢化合物，这是叶绿素分子的亲脂部分，使其具有亲脂性；叶绿素分子的上端金属卟啉环中，镁原子偏向于带正电荷，而氮原子带负电荷，呈极性，因而具有亲水性。但叶绿素不溶于水，而溶于乙醇、丙酮、和石油醚等有机溶剂。大多数植物体中叶绿素a的含量比叶绿素b的含量多2～3倍。 由于叶绿素卟啉环中的镁可被氢离子置换形成脱镁叶绿素，在脱镁叶绿素中引入其它金属离子（如Zn2+、Cu2+、Co2+、Ni2+等）则生成各种改性叶绿素。但只有离子半径与Mg2+半径（0.065nm）相近的离子才易引入卟啉环的空腔，并形成足够稳定的络合物。 2.薄层层析法的基本原理 薄层层析是一种分离、鉴定微量组分的常用方法。这种方法把固定相吸附剂（或载体）均匀地铺在一块玻璃板上形成薄层，在此薄层上进行层析。待分离的
天然色素的研究与应用 摘要：本文主要论述了天然色素的特点与特性、分类、性质与作用、应用与开发，简要介绍了合成色素给人们带来的危害，倡导人们进一步研制开发出品种多样的天然色素。 关键词：色素；天然色素；花色素；应用开发； 1天然色素的概况 随着社会的进步，天然色素在食品业和化妆行业的使用逐渐普及，使用技术逐渐提高，天然色素逐渐成为美化社会生活不可缺少的一部分。天然色素的研究与开发受到世界各国的重视。目前国际上已开发的食用天然色素共100余种。中国正式批准的(1998)共47种，日本列为允许使用的共102种，欧共体13种，英国26种。 目前，我国提取天然色素的原料多为植物性原料，主要包括以下三种:(1)从人工种植的植物中提取的天然色素，如辣椒红色素、甜菜红色素、姜黄色素、红花色素、黑芝麻色素、红甘蓝色素、黑米色素等；(2)从农产品副产物或废弃物中提取的天然色素，如高粱红色素(高粱壳)、β-胡萝卜素(蚕沙)、桔皮色素(桔皮)、紫草红色素(紫草根)等；(3)从野生植物和野浆果类提取的天然色素，如越桔红色素、黑加仑色素、万寿菊色素、茜草色素、桑椹色素等。这些资源在我国取之不尽，用之不完，如能科学合理的应用，不但可以大大降低天然色素的成本，增加经济收入，而且对国家农业种植结构的调整都将具有潜在的意义[1、2]。 2天然植物色素的特点及特性 2.1天然色素的呈色机理 植物的花、叶、果实、皮等往往呈现出各种各样的颜色，这与植物自身内部的天然色素有关。植物体内的一些有机分子(色素)在阳光的照射下，吸收了一定频率的有色光后，使分子内电子发生振动跃迁现象。由于各种植物的有机分子(色素)中的电子成键能力不同，电子激发跃迁时所需的能量也就不一样，故对吸收光的频率就有一定的选择性。不同植物具有合成适应自身特点的有机色素分子的能力各有差异，因此，不同的植物就表现出不同的体色及花色，从而使大自然呈现出姚紫嫣红的美丽景色。 2.2天然植物色素的特点 (1)绝大多数天然色素无毒和无副作用，安全性高； (2)天然植物色素大多为花青素类、黄酮类、类胡萝卜素类化合物，它们不但具有着色作用，而且具有增强人体功能、保健防病等功效； (3)天然色素的着色色调比较自然，更加接近天然物质的颜色； (4)天然色素对pH值变化十分敏感，色调会随之发生很大变化。如花青素在酸性时呈红色，中性时呈紫色，碱性时呈蓝色。 诚然，天然色素也并不是完美无缺的，也存在一些缺陷: (1)溶解性差，溶解度较低，使用时不易混合均匀，有时易发生沉淀，不易调色和着色[3]； (2)纯度较低。天然色素是从天然动、植物等生物体中提取出来的化合物，常共存有其它成份，纯化难度较大； (3)色调不稳定，受周围环境影响较大。大部分天然色素对光、热、氧、金属离子、pH值等的变化敏感，稳定性较差[4]； (4)天然色素种类繁多、性质复杂，就一种天然色素而言，应用时专用性较强，运用范围较窄。 2.3天然色素的特性 2.3.1溶解性
食用天然色素的提取及研究现状 摘要：随着生活水平的提高和人们对食品质量安全的重视，从天然产物中提取天然色素是目前和未来天然色素发展的主要趋势。本文就天然食用天然色素的提取、纯化方法及应用存在的问题进行介绍。 关键词：天然食用色素；提取；应用 Extraction And Application Of Natural Edible Pigment Abstract: With the increasing of people’s living level and attentions on quality and safety problems, extracting natural pigments from natural products becomes to be the main direction now and future.This paper mainly talks about several kinds of extracting methods of the natural pigments and problems in applications. Keywords: natural edible pigment;extraction;application 1 前言 食用色素按来源可分为天然和人造色素两大类。近年来发现人工化学合成色素有的存在致癌和致突变作用，故天然色素日益受到人们重视。食用天然色素色泽自然，种类繁多，其中很多主要成分是食物中的固有成分，许多食用天然色素对人体的多种疾病还具有非常突出的治疗、预防等药理作用和保健功能。由于食用天然色素具有安全、色泽自然鲜艳、多数不受添加剂的限制和使用范围广泛而得到迅速发展。近年来，随着人们日益增长的物质生活需求及文化素养、科学水平的不断提高，人们意识到合成色素对人体有害，甚至有致癌的危险。天然食用色素安全可靠、无毒副作用，色调自然，接近天然物质的颜色；有些天然食用色素还具有营养功效[23]和对人体的某些疾病具有预防、治疗等药理作用和保健功能。因此，寻求和开发天然色素对保障人类身体健康，促进食品工业的发展具有十分重要的意义。 我国自然资源十分丰富，如红花、栀子、紫草、玫瑰茄等广泛分布在我国新疆、江西、河南、河北、安徽等地。它们不仅是我国的传统药材，而且是提取红色、黄色、紫色等色素的优良原料。另外一些农副产品经过深加工后，可制得天然色素，如玉米色素、红米色素、辣椒色素、萝卜素，高粱红等。合理开发利用
菠菜中天然色素的提取和分离 一、实验目的 （1）了解叶绿素的基本性质 （2）掌握薄层层柱法和柱层层柱法分离微量组分的操作技术 二、实验原理 （1）叶绿素的性质 叶绿素是一种非常重要的植物色素，它的存在确保了植物能够进行光合作用。叶绿体色素包括叶绿素a，叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素等成分，其中叶绿素的吸光能力极强。叶绿素a、叶绿素b的结构式如下： 叶绿素是绿色植物的主要色素，分子由脱镁叶绿素母环、叶绿酸、叶绿醇、甲醇、二价镁离子等部分构成。高等植物中有两种叶绿素即叶绿素a和叶绿素b 共存，它们的含量约3：1，叶绿素a为一蓝黑色固体粉末，在乙醇溶液中为蓝绿色，并有深红色荧光，而叶绿素b为暗绿色固体粉末，其乙醇溶液为黄绿色，并有红色荧光。叶绿素不溶于水，易溶于有机溶剂，常可用极性有机溶剂（例如丙酮、乙醇、乙酸乙酯等）从植物匀浆中提取它。叶绿素存在于植物细胞的叶绿体中，与类胡萝卜素、类脂物质及脂蛋白复合在一起，分布在叶绿体内的蝶形体的片层膜上。叶绿素a和叶绿素b及衍生物在600~700mm（红光）和400~500mm （蓝光）有尖锐的吸收峰，可借助这一特性来鉴定它们。游离叶绿素很不稳定，
对光和热都较敏感。 胡萝卜素是一种橙色的天然色素，属于四萜，为一长链共轭多烯，有α、β、γ三种异构体，，其中β异构体最多。在植物组织中，它们可能以固态微粒或者以与蛋白质、脂质、或者糖类复合的形式存在，特别是在有色体中存在。其为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚，、乙醚而难溶于乙醇。如遇氧化条件，易受氧化和光化学氧化形成加氧产物或者进一步分解为更小的分子，在受强热时可分解为多种挥发性小分子化合物。 叶黄素是一种黄色色素，与叶绿素同存在与植物体内，是胡萝卜素的羟基衍生物，较易溶于乙醇，在石油醚中溶解度较小。 、 色素所呈现的颜色和在叶绿体中的含量见下表： 高等植物体内叶绿体色素的种类、颜色及含量比例 项目 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b β-胡萝卜素 叶黄素 颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄 叶绿体内各色素的含量 56 19 17 8 （2）色谱法的原理 色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能的不同，或和其它亲和作用性能的差异，使混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组份分开。 薄层层析是一种微量、快速和简便的色谱方法。由于各种化合物的极性不同，吸附能力不相同，在展开剂上移动，进行不同程度的解析，根据原点至斑点中心 及展开剂前沿的距离，计算比移值（R f ）： 展开剂移动的距离化合物移动的距离 f R 化合物的吸附能力与它们的极性成正比，具有较大极性的化合物吸附较强，因此Rf 值 较 小。在给定的条件下（吸附剂、展开剂、板层厚度等），化合物移动的距离和展开剂移动的距离之比是一定的，即R f 值是化合物的物理常数，其大小只与化合物本身的结构有关，因此可以根据R f 值鉴别化合物。 吸附柱层析法是分离、纯化和鉴定有机物的重要方法。它是根据混合物中各
收稿日期:2005-03-29 作者简介:徐清海(1968-),男,吉林长春人,沈阳农业大学副教授,学士,从事天然产物的提取与开发研制工作。电话: (024)88493096,E -mail :xqh81069686@https://www.doczj.com/doc/a513009155.html, 天然色素的提取及其生理功能 徐清海,明 霞 (沈阳农业大学基础部,辽宁沈阳 110161) 摘 要:介绍了天然色素的提取和精制方法,讨论了溶剂萃取法、超临界CO 2萃取法、微波辐射提取法、酶法、吸附解吸法、膜分离法的特点。针对天然色素不稳定的特点,介绍了天然色素的稳定化方法。综述了天然色素的生理功能,对类胡萝卜素、叶黄素类、黄酮类、花色苷类等色素的抗氧化活性、抗菌活性及保健功能进行了介绍。开发功能性的天然色素具有广阔的应用前景。关键词:天然色素;天然色素提取;生理功能 中图分类号:T S 202.3 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2005)05-0268-03 Extraction on natural pigment and its physiological functions X U Qing -hai ,MING X ia (Department of Basic Science ,Sheny ang Ag riculture University ,Shenyang 110161,China ) A bstract :The extracting and purifying technologies on natural pig ments were introduced .The charac -teristics of every kind of prog ress such as solvent ex traction ,supercritical CO 2extraction ,microw ave radiation extraction ,enzy matic extraction ,adso rbent separation technology and membrane separation technology w ere discussed .The stabilization technologies of natural pigments w ere introduced based on its characteristics of lability .The phy siological functions of some natural pigments w ere reviewed ,some natural pigments such as caro tenoid ,xanthophy lls ,flavano nes and anthocyanin w ere introduced on an -tio xidant activities ,antibacterial activities and health protection .It showed wide application prospect to exploit functional natural pigments . Key words :natural pigment ;natural pigment extraction ;phy siolog ical functions 食用色素是食品添加剂的一个重要分支,广泛应用于食品、日化、医药等行业。国际上对食品安全问题日益重视,回归天然、崇尚绿色成为发展的潮流。随着医学毒理学和生物学试验工作的进展,陆续发现化学合成色素中不少品种具有严重的慢性毒性和致癌性,而逐渐被天然色素替代 [1] 。天然色素 作为食品添加剂,具有安全性高、色泽自然鲜艳的特点,而且有些天然色素对人体的多种疾病还具有治疗、预防等药理作用和保健功能。现对天然色素的提取和生理功能介绍如下。 1 天然色素的提取、精制及稳定化 1.1 天然色素的提取1.1.1 溶剂萃取法 对水溶性、醇溶性的花色苷类、黄酮类、脂溶性色素的生产多采用有机溶剂浸提,再经过滤、减压浓缩、真空干燥的工艺。花色苷 在中性或弱碱性溶液中不太稳定,提取过程中通常采用酸化乙醇。溶剂萃取法的缺点是溶剂需回收、 产品质量差、纯度低、有异味和溶剂残留。1.1.2 超临界CO 2萃取法 此法特别适于萃取挥发性、热敏性或脂溶性色素,如辣椒红素、β-胡萝卜素、胭脂树橙、叶黄素和番茄红素[2] 。与溶剂萃取法相比,无化学溶剂的消耗、残留和污染,并可避免萃取物在高温下分解,保护生理活性物质的活性及保持萃取物的天然风味。1.1.3 微波辐射提取法 借助微波提取天然色素是近年来发展的新技术[3]。对番茄红素等脂溶性色素,有机溶剂不易渗透细胞壁和细胞膜,不能很好地将提取物从细胞器中溶出,使提取时间延长。而采用微波辐射萃取可大大缩短时间,降低生产能源,溶剂的消耗以及废物的产生,从而可以提高萃取效 第34卷第5期2005年5月 应 用 化 工Applied Chemical I ndustry Vol .34No .5M ay .2005
123401班 天然染料的提取及染色 天然染料一般来源于植物、动物和矿物质,以植物染料为主。植物染料是从植物的根、茎、叶及果实中提取出来。如:靛蓝、茜草、紫草、红花、桑、茶等。动物染料数目较少,主要取自贝壳类动物和胭脂虫体内,如:虫(紫)胶、胭脂虫红、虫胭脂等。矿物染料是从矿物中提取的有色无机物质,如铬黄、群青、锰棕等。近年来人们发现细菌、真菌、霉菌等微生物产生的色素也可作为天然染料的来源 染料的染色方法： 由于天然染料分子结构各不相同,染色方法也不相同,大概有以下4种染色方法。 直接染色法 某些植物染料的天然色素对水的溶解度好,染液能直接吸附到纤维上,就可以采用直接染色法,如栀子、姜黄等 媒染法 某些植物染料天然色素对水的溶解度颇好,染液成分虽然能直接吸附到纤维上,但为提高染色牢度,要求采用媒染法进行染色。媒染的过程一般分为先染色再媒染、先媒染再染色或先媒染再染色再媒染等方法。 一: 先染色再媒染
天然色素对水基本不溶解,但其配糖体能溶解于水,并与纤维吸附,要求采用后媒染使之固着,如栀子、槐花。其染色步骤如下: 1.染色:被染织物在染液中沸染20~30分钟。 2.媒染:在室温条件下进行,依色泽的不同采用不同的媒染剂, 媒染剂一般可用含铝、铁、锡等金属离子的化学品。即把煮染 过的织物或服饰放在含有媒染剂溶液中浸渍30~40分钟,就完 成了媒染过程。 3.水洗:媒染后需要把染色物再投入水中再清洗一下,取出即 可。 还原法 植物中已存在形成天然色素化合物,而在染色过程中最终生成水不溶解的色素,如蓝草。 其他染色方法 利用植物染料中天然色素对酸碱性的溶解度不同,使之在纤维上固着染色,如红花、郁金. 植物染料的染色（一）染色方法及工艺流程植物染料分子结构各不相同，染色方法也不同，蛋白质纤维和纤维素纤维，染色方法有无媒染染色（桅子黄、桅子蓝）、先染后媒染法染色和先媒后染法染色。对合成纤维有常压染色和高温高压染色。一般染色工艺流程是：染液制备（植物与水混合煮沸1h左右，提取染液）→染色（染液加热，浸入织物15～30min）→媒染（染色织物浸入媒染浴中30～40min）