色素提取的原理是色素能溶解与有机溶剂。色素提取的步骤是先取绿色叶片的叶肉部分,然后加无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅,之后研磨,最后过滤并取滤液。
色素分离的原理是不同种类的色素在层析液中的溶解度不同,在滤纸条上的扩散速度不同。色素分离的步骤是先画滤液细线,之后在纸上层析。
植物色素包括脂溶性的叶绿体色素和水溶性的细胞液色素,前者存在于叶绿体,与光合作用有关,如叶绿素;后者存在于液泡中,特别与花朵的颜色有关,如花青素属黄酮类物质。了解它们的性质有助于对其生理功能的理解。
用木本植物的花、叶、茎、果实、树皮和木材提取的能使其他物料着色的有色物质。提取色素方法有压榨法、浸渍法、渗滤法和溶剂萃取法。也可将植物晾干后直接磨碎成粉加以应用。木本植物色素一般无毒,使用安全,但对光、热、空气、酸、碱等极为敏感,在加工、贮存过程中易褪色或变色。为改善植物色素这些性质,使用时可配用添加剂。如类胡萝卜素色素,耐光性差,与维生素C合用能大幅度地提高对光的稳定性;蒽醌类色素接触蛋白质后色调易变,如加稳定剂(酒石酸、磷酸)可防止变色。
简史
中国利用木本植物色素历史悠久。黄帝时代已有“玄冠黄裳”,说明有了黑色和黄色的染料。公元6世纪,北魏贾思勰《齐民要术》中记载了从植物中提取色素的方法。1856年英国人珀金(W.H.Perkin)首次人工合成苯胺紫以来,各国先后合成了多种色素。由于合成色素具有色泽鲜艳、着色力强、稳定性好、易于配色和价格低廉等优点,一度出现有取代天然色素的趋势。但到20世纪70年代,研究结果表明,合成色素存在不同程度毒性,有的已被证明为致癌物质,已从许可使用表上除名。到80年代末,世界公认并许可应用的合成色素只限于8种。基于人们对合成色素不安全感的增加,因此对天然色素的开发和研究又重新得到重视。
种类
木本植物色素,按化学成分可分为类胡萝卜色素、黄酮类色素、叶绿素、花青素类色素和其他杂色素等五大类;按溶解性能可分为水溶性色素、醇溶性色素和脂溶性色素;按酸碱度显色性能可分为碱性色素和酸性色素。被开发应用的木本植物色素品种很多,最重要的有芦丁黄色素、栀子黄色素、胭脂树橙色素、越橘色素、可可色素等。
芦丁黄色素
从槐树的花蕾、桉树的叶子及芸香科等植物中提取的黄色物质。槐树花蕾含芦丁18~20%;大叶桉叶含10~24%;尤曼桉叶含6~11%;大桉叶含4~6%。芦丁色素为淡黄至淡黄绿色结晶体,分子式C27H30O16·3H2O,分子量664.58,熔点316~317℃,无气味或稍有特异气味,易溶于热酒精、碱溶液、吡啶中,微溶于冷水,不溶于丙酮、乙醚和氯仿。在弱酸至中性条件下对热和光比较稳定,在强酸性或碱性溶液中,易水解成槲皮素。在医药上芦丁可治疗毛细血管异常引起的各种疾病,常用作治疗冠心病或高血压病的辅助药物;在食品工业中是防止油脂氧化的良好抗氧化剂;在酒类饮料中作为黄色素添加剂。
栀子黄色素
由茜草科黄栀子属植物的果实提制而成。属类胡萝卜素的藏红素。分子式C44H66O24,分子量976。果实中还含有栀子苷、栀子素、番红花素等,是自然界中珍贵的水溶性胡萝卜素。栀子黄色素吸水性强,有特定的香味,着色性能好。但耐光、耐酸较差。用于饼干、蛋卷等食品着色。
胭脂树橙色素
存在于胭脂树的果实和枝条中,是一种多烯二酸甲脂,主要成分为红木素。不溶于水,溶于氯仿、热乙醇及油脂中(其皂化水解物去甲基胭脂树橙的钾钠盐可溶于水)。对热和氧的稳定性较好,对pH值变化和微生物作用也很稳定,但耐光性差。胭脂树橙色素,广泛用于油脂、奶酪、人造奶油、饼干、调味品、冰淇淋、色拉、香肠肠衣等食品的着色。乳化分散剂型的胭脂树橙色素则用于面包、豆酱和水产制品。
越橘色素
由野生灌木笃斯越橘或越橘的浆果、果皮及果汁提制而成,呈红色。主要成分是3-半乳糖苷基矢车菊素、3-半乳糖苷芍药色素和3-葡萄糖苷基矢车菊素。生产上将果榨汁,直接应用。榨饼用含0.03%盐酸的甲醇溶液提取,再经离子交换柱层析纯化,制得高纯度的色素,用于饮料、酒类等食品的着色。
可可色素
从可可树的种子及果壳中提取出的巧克力颜色的天然色素。是黄酮类的儿茶素、无色花青素、花青素以及依达因、黄烷-3,4-二醇等在焙炒过程中经氧化缩聚而成的多酚类聚合物。可可色素具有安全性高、耐光、耐热、着色性好等优点,在pH值4~11稳定性高,用于糕点、冷饮、糖果、药物或肉鱼食品的着色。
苏木色素
由苏木心材中的苏木精(含9~12%),经氧化而得苏木色素。分子式为C16H12O6,是优良的黑色染料,常用于丝绢、羊毛或毛皮的染色,也用于生物染色剂。
黄栌色素
漆树属黄栌心材的一种黄色素。分子式C15H10O6,化学名称3,7,3′,4′-四羟基黄酮。黄色菱形结晶体,熔点348℃,黄栌色素能自行分解为儿茶酸和树脂酚。应用范围较窄,民间仅用于竹器、丝织品染色。市售黄栌精是用碱溶液抽提黄栌木材制得的产品。
紫檀色素
得自豆科檀属紫檀的心材。紫檀心材约含16%紫檀色素。此色素熔点104℃,极难溶于水,易溶于酒精,呈血红色,属于一种酸类化合物,分子式C34H28O10。紫檀色素常用作蓝色的底染,用在裱糊纸、油漆、化妆品、酒类和食品等的染色。
桑色素
得自黄桑、染楮的心材。桑色素分子式C15H10O7·2H2O,分子量338.28,化学名称3,5,7,2′,4′-五羟基黄酮,淡黄色针状结晶,熔点200℃,难溶于水,易溶于碱溶液,呈黄色。此色素可染黄色、褐色、橄榄色,与苏木色素混用可染黑色,与儿茶素混用可染褐色。
蓝靛果玫瑰红色素
得自忍冬科野生灌木蓝靛果的果实。系紫红色粘稠膏状物,不溶于90%乙醇,溶于10%乙酸水溶液。用于糖果、果酒和果冻的调色。
木本植物色素是天然食用色素的重要来源之一,广泛用于食品、化妆、饮料、医药、染料等方面。由于原料可以再生,使用安全,广泛受到人们重视,今后将进一步开发利用。
绿叶中色素的提取和分离实验:1、提取:绿叶中的色素——研磨法。称取、剪碎5g叶片,放入研钵中。加入少许二氧化硅、碳酸钙、5mL丙酮。快速、充分研磨。
根据叶绿体中的色素在有机溶剂(乙醇、丙酮等)中溶解的特性,用丙酮可将色素从叶片中提取出来(若用95%的酒精作溶剂,则应向色素提取液中加入无水碳酸钠,除去色素提取液中的水分。
若用丙酮作溶剂,则用量不宜过多,以2~5mL为宜,过多会影响色素浓度,过少不易过滤),过滤后收集滤液,将滤液收集到小试管中,及时用棉塞将试管塞紧备用。
2、分离:制备滤纸条,将干燥过的定性滤纸剪成6cm×lcm的条,一端剪去两角,距该端lcm处用铅笔画一条极细的横线。用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔线均匀画一条细而直的滤液线,待干燥后再重复画2~3次(次数越多色素越多)。
实验原理:
1、色素提取原理:色素溶于有机溶剂而不溶于水,可用95%的乙醇、丙酮等有机溶剂来溶解色素,从而提取绿叶中的色素。色素提取也可用水浴加热法,即把叶片剪碎后放在95%的乙醇中,进行隔水加热来提取。一般地说,叶片加热到变成黄白色,叶片中的色素基本上被提取出来了。
2、色素分离原理:各种色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散速度比较快,反之则比较慢,从而使各种色素相互分离开来。