天然植物色素在大健康產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用進展

胡玉莉+駱驕陽+胡淑榮+付航+楊世海+楊美華

[摘要] 天然植物色素資源豐富，色彩自然，環(huán)境友好，有著廣闊的開發(fā)空間和市場前景。為了進一步開發(fā)和利用天然植物色素，該文主要介紹了天然植物色素在食品、化妝品和醫(yī)療保健品等方面的歷史發(fā)展進程及其應(yīng)用，并總結(jié)和歸納了具有代表性的天然植物色素的應(yīng)用情況，進而展望了天然植物色素的市場和發(fā)展前景，以期為天然植物色素在我國大健康產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展應(yīng)用提供參考。

[關(guān)鍵詞] 天然植物色素；環(huán)境友好；開發(fā)應(yīng)用

[Abstract] Natural plant pigment is rich in resources， with the features of natural color and environment friendly， which has a broad space for development and market prospects. In order to further develop and utilize of natural plant pigment， this paper mainly introduces the natural plant dyes in the domains of food， cosmetics and health care products on the historical development process and their application. In addition，this paper summarizes the application of representative natural plant pigment， dyes， and prospects the market of natural plant pigment， so as to provide reference for the development of natural plant pigment in the enlarged health industry of China.

[Key words] natural plant pigment；environment friendly；development and application

天然色素主要包括天然植物色素、天然動物色素和天然礦物色素三大類[1]，其中天然植物色素應(yīng)用最為廣泛，涉及食品、紡織品、化妝品、醫(yī)藥、制革工業(yè)、印染等各個行業(yè)[2]。天然植物色素是指存在于植物的根、莖、葉、花、果實和樹皮中的色素成分，如姜黃、蘇木、靛藍、紅花、黑豆、青核桃皮等，其綠色環(huán)保的特點成為目前新型色素染料開發(fā)的重點。人類應(yīng)用天然色素的歷史較悠久，在古代的法國南部、西班牙北部和非洲北部人們就已經(jīng)開始使用木炭、赭石和錳棕色粘土用來粉刷墻壁和物體[3-4]；在韓國歷史上天然無機染料在壁畫和木質(zhì)結(jié)構(gòu)品中的應(yīng)用達到繁盛[5]。我國早在黃帝時期（公元前2697年—公元前2599年），人類就已經(jīng)開始懂得從野草、樹葉和樹枝中擠出汁液用于衣服染色或者繪制各種圖案[6]。夏商西周時期，我國染織工藝已得到快速發(fā)展[7]。根據(jù)《禮記》記載楚國（公元前209年）還設(shè)有主持生產(chǎn)靛藍的“藍尹”工官[8]。19世紀以前紡織印染的大多數(shù)染料來自于植物，自從1856年英國Perkin W H 發(fā)明了第一種合成有機色素苯胺紫以來[9]，價格低廉的化學(xué)合成染料逐漸代替了天然植物色素在印染界的地位，從而天然色素逐漸淡出歷史的舞臺。合成色素主要是利用人工化學(xué)合成的方法從石油、煤焦油及其副產(chǎn)品中分離出來的苯胺染料為原料而制得的有機色素，具有一定的毒性。

大健康產(chǎn)業(yè)是根據(jù)時代的發(fā)展、社會的需求和疾病譜的改變而新興的一種“朝陽產(chǎn)業(yè)”?！按蠼】怠笔且粋€廣泛的概念，主要是圍繞人的衣食住行、生老病死，對生命實施全程、全面、全要素呵護的一種理念，既追求個體生理、身體健康，也追求心理、精神以及社會、環(huán)境、家庭等各個方面的健康。主要包含兩方面的內(nèi)容：一是指與人體健康緊密相關(guān)的產(chǎn)品，比如保健食品、健康飲品、藥妝和健康家居用品等；另一方面是指與健康體檢、預(yù)防保健、醫(yī)療康復(fù)及社區(qū)教育等醫(yī)療服務(wù)[10]。在大健康產(chǎn)業(yè)中，天然植物源健康產(chǎn)品是核心，也是關(guān)鍵的物質(zhì)基礎(chǔ)。本文主要對天然植物色素在大健康產(chǎn)業(yè)中的功能應(yīng)用進行了綜述。近年來，隨著健康環(huán)保、綠色生態(tài)意識的增強，天然植物色素重新受到人們的重視，再一次回到大眾視野。從環(huán)保角度來看，天然植物色素取之于大自然，原料可再生，與環(huán)境友好，可生物降解，毒性低危害小，符合當(dāng)今“回歸自然，綠色環(huán)保”的主題[11]。從安全角度來看，大部分天然植物色素本身屬于中草藥或藥食兩用的材料，絕大部分無害，不會導(dǎo)致過敏或致癌；少數(shù)天然植物色素還具有較強的抗菌、消炎等保健功能[12]。從染色效果來看，天然植物色素呈色古樸自然，色調(diào)高雅柔和，一般都具有其特殊的芳香氣味，也可體現(xiàn)地方/民族特色。

1 天然植物色素在食品方面的應(yīng)用

在傳統(tǒng)飲食中，人們比較注重色、香、味的搭配，喜歡食用感官較好的事物[13]。食用色素可改善食品色澤，作為一種重要的食品添加劑被廣泛應(yīng)用于食品加工生產(chǎn)和研究中，主要分為人工合成食用色素和天然食用色素兩種類型[14]。人工合成色素如莧菜紅、胭脂紅、檸檬黃等，成本低、色調(diào)多樣且呈色鮮艷亮麗[15]；天然食用色素如花青素類、番茄紅素、類胡蘿卜素、胭脂蟲紅等。然而，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展和對健康的關(guān)注，人們逐漸意識到合成食用色素的潛在風(fēng)險，濫用的合成色素被陸續(xù)證明有不同程度的毒性，部分具有致癌、致畸和引發(fā)兒童多動癥的風(fēng)險[14，16-17]。為此，人們開始重視天然食用色素的技術(shù)開發(fā)及推廣[15]。國內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，植物源天然食用色素不僅安全性高、來源豐富、色調(diào)柔和，某些色素還具有一定的生理活性，如保健、營養(yǎng)、抗衰老等，提高了消費者對食品安全的信賴度[18-19]。目前，世界許多國家正大力研究、開發(fā)和利用食用天然色素，日本是開發(fā)天然食用色素最先進的國家，其次是美國[20]。近年來，天然食用色素在國際市場上銷售額的年增長率一直保持在10%以上。我國天然食用色素的生產(chǎn)己初具規(guī)模，允許生產(chǎn)和使用的天然色素有40余種，年產(chǎn)量超萬噸[20-21]。現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展，需要更多天然食用色素來美化食品、增進食欲、提高商品價值[22]。根據(jù)色素顏色的不同分為綠色、紅色、黃色和黑色等應(yīng)用最多的色素，并對一些代表性植物來源的天然食用色素的最新應(yīng)用情況進行歸納總結(jié)，見表1。從表格中可以看出，含有紅色素和黃色素的植物較多且應(yīng)用較為廣泛，主要用于一些副食品如飲料、雪糕、糖果、餅干、罐頭等；綠色素和黑色素的來源較少，主要用于主食如面點和烘烤類食品。這些植物色素不僅具有豐富的色彩以改善食品的色澤還能作為調(diào)味品來滿足人們對食物的需求。隨著天然色素提取工藝的改進和成本的降低，天然色素有著非常廣闊的前景和發(fā)展?jié)摿?，必將成為今后?yōu)先發(fā)展的食品添加劑之一，并有完全取代合成色素的趨勢[23]。

2 天然植物色素在化妝品中的應(yīng)用

“愛美之心，人皆有之”，自有人類文明以來，人們就開始使用天然植物作為美容護膚用的化妝品[24]。在原始社會，一些氏族部落在進行各種圖騰崇拜儀式時，便將從自然界采集到的各種顏色涂抹在臉上，畫成圖騰的模樣以示接近于神。在公元前5世紀到公元7世紀，各國也有不少關(guān)于制作和使用化妝品的傳說和記載，如古埃及皇后用銅綠描畫眼圈，古希臘美人亞斯巴齊用魚膠掩蓋皺紋等。中國古代喜好用胭脂抹腮，襯托容顏的美麗和魅力。胭脂、鴨蛋粉、頭油、香囊此4大物件是中國古代化妝品的代表。據(jù)《中華古今注》記載：“燕脂起自封，以紅蘭花汁凝作之，調(diào)脂飾女面，產(chǎn)于燕處，故稱燕脂”。我國自古代殷商之末，人們利用原始植物已發(fā)明胭脂用于女子抹腮；魏晉南北朝時期，晉葛洪編著的《肘備急方》已有大量抗衰老，美容護膚的配方；唐朝時期化妝品得到空前的發(fā)展，孫思邈編著的《千金翼方》和《備急千金方》中均收載了大量可用作美容的植物以及美容配方；清代李時珍《本草綱

目》中記載了許多中草藥祛皺、淡斑、抗衰老、防脫發(fā)、美白等護膚養(yǎng)顏的方法[25]。隨著石油工業(yè)的迅猛發(fā)展，為了滿足人們對美的追求與渴望，以礦物油為主要成分，添加香料、合成色素等其他化學(xué)添加物的合成化妝品誕生了。由于合成類化妝品可以大規(guī)模的批量生產(chǎn)，價格更低廉，供求穩(wěn)定，在當(dāng)時社會上迅速普及開來。然而由于合成類化妝品是由品種繁多化工原料和合成色素組成的大雜燴，添加了具有潛在危害的化學(xué)添加物，長期使用對會對皮膚造成傷害，進而對人體產(chǎn)生慢性毒害作用[26-27]。 這一現(xiàn)象已經(jīng)引起了愛美人士的高度關(guān)注，當(dāng)今人們在選擇化妝品特別是口紅、唇彩、眼影、粉底、腮紅、胭脂及染發(fā)劑等產(chǎn)品時除了要求色彩亮麗之外，更加注重安全無害[28]。隨著社會的進步與經(jīng)濟的發(fā)展，人們追求天然、健康與安全的意識日益增強，化妝品不再是少數(shù)人的奢侈品，越來越多的消費者開始重視對皮膚和毛發(fā)的護理與保養(yǎng)，美容化妝幾乎成為現(xiàn)代人日常生活中必不可少的組成部分[29-30]。本文對目前在化妝品中應(yīng)用較多的一些天然植物色素做了總結(jié)歸納見表2。隨著現(xiàn)代提取分離技術(shù)的不斷提高，天然植物色素在化妝品中的應(yīng)用前景十分廣闊。

3 天然植物色素在醫(yī)療保健中的應(yīng)用

隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和人們對健康意識的加強，很多人已經(jīng)認識到疾病預(yù)防是促進和保障健康的有效手段，而一些天然植物色素由于同時含有中藥材特有的有效成分，對人體的多種疾病如高血壓、糖尿病等慢性非傳染性疾病不僅具有治療效果，還具有預(yù)防和保健的功能[33]。在《醫(yī)學(xué)科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中，首次提出傳統(tǒng)養(yǎng)生保健的理念“治未病”，“上醫(yī)治未病”最早源自于《黃帝內(nèi)經(jīng)》中提出來的防病養(yǎng)生謀略，是我國中醫(yī)藥文化的重要組成部分，是至今我國醫(yī)療衛(wèi)生界所遵守的“預(yù)防為主”的思想[34]。近年來，通過對天然植物色素的不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)植物色素具有廣泛的生物活性，包括抗氧化、抗衰老、抗輻射、清除自由基、抗癌、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、預(yù)防冠心病、保護心血管功能、增強免疫力等生理功能，在疾病預(yù)防和養(yǎng)生保健方面具有廣闊的開發(fā)與應(yīng)用前景[35]。

王威[36]對花青素類、黃酮類、類胡蘿卜素類和醌類等14種常用天然色素的抗氧活性研究表明，姜黃色素、高粱色素、葡萄皮色素、洋蔥色素等具有二酮結(jié)構(gòu)、黃酮結(jié)構(gòu)和花青素結(jié)構(gòu)的天然色素可開發(fā)成為抗氧化劑和抗衰老保健品。黑米色素中黃酮類物質(zhì)花色素苷類化合物不僅具有較強的清除氧自由基和抗氧化的功能，還能明顯抑制卵黃脂蛋白的過氧化[37]。目前，在醫(yī)療保健中應(yīng)用較廣泛的還有天然黑色素、紅色素等，其中辣椒紅色素是目前世界上銷售量最大的天然食用色素，其既可以作為藥品糖衣的著色劑又具有保健功效[26]。高翔[38]對國內(nèi)外辣椒保健食品進行了研究，總結(jié)出辣椒不僅可以用于開發(fā)減肥保健食品，還能開發(fā)抗輻射的保健食品。同時，辣椒紅素對癌癥和腫瘤的發(fā)生也具有一定的抑制作用[39]，許多嗜辣民族和國家罹患癌癥的幾率均低于西方國家[26]。紫草素屬于萘醌類化合物，研究表明具有抗炎、抗腫瘤的作用，其抗腫瘤作用不僅可以直接對腫瘤細胞產(chǎn)生毒害，還可以通過抑制腫瘤血管新生從而阻礙后期養(yǎng)分來達到抑制腫瘤生長的目的[40-42]。因此，天然植物色素的開發(fā)與應(yīng)用勢在必行，不僅來源豐富、色澤自然，而且具有多種生物活性，滿足了現(xiàn)代人們對健康的向往。根據(jù)植物色素的不同藥理作用將天然植物色素分為7類，總結(jié)并歸納了天然植物色素在醫(yī)療保健中的應(yīng)用情況，見表3。從表中可以看出清除自由基、抗氧化和抗衰老功能活性的植物色素最多，與目前人們所關(guān)注的預(yù)防衰老、養(yǎng)生保健的理念不謀而合；抗癌和降“三高”的植物色素也相對較多；抗輻射和緩解視覺疲勞的植物色素相對較少，卻與人體健康息息相關(guān)。天然植物色素的大力開發(fā)為我國醫(yī)療保健事業(yè)和大眾健康提供了支撐和保障。

4 天然植物色素在其他方面的應(yīng)用

天然植物色素在紡織品、飼料、造紙業(yè)和制革工業(yè)中的應(yīng)用也較為廣泛。目前市場上已有大量的天然染料紡織品，不僅色澤自然，還具有一定的功能性如防紫外線的功能[49]。

日本、韓國和印度等都相繼成立了植物染料研究機構(gòu)，其研究表明用茜草、靛藍、郁金香和紅花提取色素染色的真絲內(nèi)衣、睡衣既能防蟲殺菌又能保護皮膚[12]；在飼料中，天然植物色素具有極高的應(yīng)用價值，如辣椒紅色素對動物產(chǎn)品外觀和風(fēng)味的改善具有重要的作用，可對動物皮膚、蛋黃、魚類、貝類等著色和增色[50]。目前辣椒紅色素對于改善虹鱒魚肉色和風(fēng)味等功效在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用[51-52]；在造紙中，天然植物色素的應(yīng)用舉足輕重。白色紙張長時間使用容易引起視覺疲勞，降低工作效率，人們也在廣泛使用彩色紙張，但長期使用合成染料染色的紙張會對人體造成一定的傷害，因此營造一個多彩安全的紙張使用環(huán)境尤為重要。目前已有天然色素染料用于紙張染色，如天然紫荊花色素不僅著色能力好而且符合環(huán)境對包裝材料的要求[49]；在制革工業(yè)中，天然植物色素既能賦予皮革豐富的顏色、飽滿的色澤又能滿足市場的各種需求和人們對美的追求。其綠色環(huán)保、可再生的優(yōu)勢使天然色素應(yīng)用更加廣泛，如厚皮香、木麻黃、紅花、茜草、楊梅等已被用于制革染色。這些天然染料不僅可作為制革染料，同時還可以作為皮革殺菌劑使用，如植物色素姜黃、大黃等都具有較好的抗菌活性。因此，天然植物色素的開發(fā)將成為一個生態(tài)環(huán)境友好，益于人類健康發(fā)展的重要組成部分，市場前景廣闊[53]。

5 展望

我國地大物博具有豐富的植物資源，為天然植物染料的進一步開發(fā)、利用與研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。天然植物色素較化學(xué)合成色素有著獨特的優(yōu)勢，在色素行業(yè)也越來越受到大家的關(guān)注，特別是隨著現(xiàn)在人們對健康、安全生活理念認識的不斷深入，天然植物色素將會逐步取代具有毒副作用的合成色素而成為未來國內(nèi)色素行業(yè)發(fā)展的新方向。然而，目前天然色素的研究卻停滯不前，主要原因是由于天然植物色素一般都是植物的次級代謝產(chǎn)物，色素成分復(fù)雜、提取率低且難以分離、色素含量較低且穩(wěn)定性差。因此，高效的提取分離技術(shù)、開發(fā)穩(wěn)定性高的植物色素來源是目前急需要解決的問題。筆者認為可主要從以下幾個方面考慮：一是改進提取工藝，天然色素的提取受諸多因素的影響，比如溫度、時間和pH等都可能影響色素的提取率，結(jié)合傳統(tǒng)水煮提取方法，配合新的提取方法研究出既高效又經(jīng)濟的提取分離技術(shù)是關(guān)鍵。二是加強對對天然植物色素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生理活性的研究，為開發(fā)高品質(zhì)的植物色素提供保障，提高色素綜合利用率。三是改進生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量，積極采納先進的生產(chǎn)工藝技術(shù)來提高產(chǎn)品競爭力也是天然色素開發(fā)的重點。四是拓寬天然色素的應(yīng)用領(lǐng)域，立足于國內(nèi)市場進一步拓展國際市場，充分利用我國植物資源豐富的優(yōu)勢，配合高新技術(shù)不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量。相信在未來的開發(fā)應(yīng)用中，天然植物色素憑借其天然的特性、較高的安全性、保健性、較低的成本更好的服務(wù)于人類，將會在食品、化妝品、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

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[責(zé)任編輯 丁廣治]