桑椹紅色素的開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

張荷蘭，陸鴻奎

（楚雄醫(yī)藥高等?？茖W校，云南楚雄 675000）

0 引言

桑樹在我國的大部分地區(qū)都有載種，其中桑椹是?？浦参锷＃∕orus alba L.） 的果實，是老百姓比較喜歡的一種水果，不僅味道可口，而且具有一定的保健功效，是原國家衛(wèi)生部認定為“藥食同源”的農(nóng)產(chǎn)品之一。桑椹性味甘、酸、寒，具有滋陰補血、生津潤燥的功效，用于肝腎陰虛、眩暈耳鳴、心悸失眠、須發(fā)早白、津傷口渴、內(nèi)熱消渴、腸燥便秘[1]，可以增強機體免疫力、降血脂、降血糖、抗氧化，有很好的藥用價值。有研究表明，桑椹中含有多種功能性成分，如蘆丁、花青素、白黎蘆醇等，以及具有生理活性的礦物質(zhì)元素，一般有鉀、鈣、鎂、鐵、鋅等微量元素[2]，而其中的花青素更是一種具有保健作用的天然色素，又稱桑椹紅色素，但是由于其穩(wěn)定性差限制了使用范圍。目前，國內(nèi)主要針對桑椹紅色素的提取方法和穩(wěn)定性方面的研究進行綜述，為桑椹紅色素的穩(wěn)定性提出一些思路和方法。

1 桑椹紅色素的保健作用及應(yīng)用

食用色素分為天然色素和人工合成色素，天然色素具有合成色素所不具備的優(yōu)點，安全、色澤淺淡，符合人們的心理需求，有些天然色素還具有一定的營養(yǎng)價值或藥理作用，作為食品的添加劑，不但能改善食品的外觀色澤，還具有營養(yǎng)強化劑的作用，所以天然色素逐漸成為色素市場的主流?；ㄇ嗨赜置ㄉ剀眨亲匀唤缰幸活悘V泛存在于植物當中安全無毒的水溶性天然色素，不僅使植物呈現(xiàn)美麗的顏色，而且有些植物所含的花青素具有豐富的營養(yǎng)價值和一定的保健功效。有文獻報道花色苷具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)血脂、改善胰島素抵抗、改善夜間視力、抗菌、抗衰老等多種功效[3]，其中花青素的抗氧化作用是目前保健食品研究的熱點。

桑椹紅色素是從天然桑椹果實中提取而得，屬花青類色素，水溶性強，其提取物中富含糖類、氨基酸、維生素、胡蘿卜素和微量元素，具有補血、潤肺、利肝、利尿、抗氧化及清除自由基等作用[4]，其中桑椹紅色素的抗氧化作用更是目前研究的一個熱點，研究表明自由基與100 多種疾病有關(guān)，在影響人類健康長壽的因素中，有85%來自于自由基的侵害[5]，桑椹紅色素能較好地清除人體自由基。

1989 年，經(jīng)全國食品添加劑標準委員會審查批準，桑椹紅色素被列入我國食品添加劑使用衛(wèi)生標準（GB 2760—1996） 中48 種天然色素之一[6]。由于桑椹紅色素著色性好、安全無毒，目前廣泛應(yīng)用于飲料、冷飲、焙烤制品、口香糖、果凍、固體清涼飲料及果酒中，也可作為化妝品、保健食品、藥品中的著色劑和酸堿指示劑。

2 桑椹紅色素的提取工藝研究

桑椹紅色素屬花青類色素中的矢車菊素（Cynadini）[7]，在自然狀態(tài)下以糖苷的形式存在，即花色苷，不同品種桑椹中的花色苷含量及單體組成有所不同，但均含有矢車菊素- 3 - O -葡萄糖苷。花色苷的提取方法主要采取溶劑提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、液態(tài)靜高壓輔助提取法、超臨界萃取法等。微波輔助提取法的優(yōu)點是細胞內(nèi)的極性物質(zhì)吸收微波能后產(chǎn)生大量熱量，水汽化產(chǎn)生的巨大壓力沖破細胞膜及細胞壁，從而使細胞內(nèi)外物質(zhì)更快地進行交換。超聲波輔助提取法的優(yōu)點是超聲波空化時產(chǎn)生局部高溫和極大壓力，使細胞壁通透性提高，或者使細胞壁及整個生物體瞬間破裂，快速釋放細胞中有效成分，有利于有效成分提取完全?；ㄉ盏募兓椒ㄓ蟹旨壋恋矸ā⒛し蛛x法、柱層析法，其中柱層析法是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，柱層析填料主要有大孔樹脂、離子交換樹脂和凝膠樹脂。

2.1 提取工藝研究成果

目前，國內(nèi)對于桑椹紅色素提取工藝的研究已有報道：①牛天羽等人[8]以桑椹凍干粉為試樣，在單因素試驗的基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面分析法確定4 種桑椹花色苷的最佳超聲提取條件，采用AB-8 型大孔樹脂對花色苷進行純化，測定4 種桑椹花色苷的氧自由基清除能力和還原能力，并與同等質(zhì)量濃度的維C進行比較；②張國棟等人[9]對桑椹鮮果紅色素進行微波輔助提取，單因素試驗確定微波處理時間、提取溶劑乙醇濃度、提取料液比為主要影響因素，然后正交試驗優(yōu)化確定了桑椹紅色素提取的最優(yōu)方案為采用40%的乙醇-1%鹽酸為溶劑，料液比為1∶20，微波功率800 W，處理桑椹10 min，于波長512 nm處測得吸光值達0.662；③蔡榮榮等人[10]以浙江省的10 個品種的桑椹為原料，利用正交試驗，優(yōu)化了桑椹花青素的最佳提取工藝，還用優(yōu)化的工藝對這10 種桑椹果汁和果渣花青素進行了提取純化，并用pH 值示差法測定了不同品種桑椹果汁和果渣純化物中總花青素的含量；④彭永芳，劉樹興等人[11-12]對桑椹紅色素的純化進行了初步研究，認為采用吸附樹脂純化桑椹紅色素是可行的；⑤徐建國[13]以桑椹渣為原料對桑椹紅色素進行了較系統(tǒng)的研究，并研究了提取、分離和純化桑椹紅色素的工藝參數(shù)，對其穩(wěn)定性和抗氧化能力進行了探討。

2.2 提取工藝研究歸納

歸納以上桑椹紅色素的提取工藝研究成果，能夠工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要是溶劑提取法、輔助超聲波和微波提取法，后2 種方法有利于有效成分的充分溶出。這些提取方法的基本原理是利用各種溶劑萃取天然色素原料，使色素溶解而進入溶液，提取所用溶劑有不同濃度的乙醇、無水乙醇、乙醇-鹽酸、酸化甲醇等溶劑，考慮到甲醇的毒性，食品工業(yè)上更適合用乙醇進行提取，其工藝流程為：取桑椹新果搗碎或干燥的桑椹粉碎→加入溶劑低溫進行提取→離心分離除去果渣→上清液抽濾除去雜質(zhì)→真空減壓濃縮→樹脂吸附、洗脫→洗脫液真空濃縮→濃縮液冷凍干燥→桑椹紅色素粉末。

3 桑椹紅色素穩(wěn)定性研究

桑椹紅色素穩(wěn)定性差，對堿、光、熱、金屬離子、氧化劑等十分敏感，大大限制了其使用范圍，如徐玉娟等人[14]報道pH 值對桑椹紅色素的影響顯著。陳小全等人[15]報道溫度、外加試劑能夠較大地影響桑椹紅色素的穩(wěn)定性。因此，采用一些新的技術(shù)提高桑椹紅色素的穩(wěn)定性，促進其功能的發(fā)揮是桑椹紅色素研究的重點之一。但如何提高桑椹紅色素的穩(wěn)定性，目前國內(nèi)有少量研究報告，主要研究采用微型包囊技術(shù)將桑椹紅色素微膠囊化。

3.1 微膠囊在食品工業(yè)中的應(yīng)用

微膠囊作為一種新型的生產(chǎn)技術(shù)在食品工業(yè)、制藥等領(lǐng)域逐步得到廣泛應(yīng)用。對于食品工業(yè)，可以讓純天然的風味配料、生理活性物質(zhì)融入食品體系，并能保持生理活性。微膠囊化可以改變物質(zhì)的色澤、形狀、質(zhì)量、體積、溶解性、反應(yīng)性、耐熱性和貯藏性等，讓許多采用常規(guī)制劑技術(shù)無法解決的工藝問題得到改善，使得微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中發(fā)揮了重要作用。目前，微膠囊技術(shù)作為食品加工中的新技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到酶制劑、香精、香料、色素、食用油脂、維生素、營養(yǎng)強化劑和生理活性物質(zhì)等食品工業(yè)中。將桑椹紅色素進行微膠囊包埋，使其封閉在囊膜內(nèi)與外界環(huán)境隔離，可以提高其在功能性產(chǎn)品中的可用性，促進其生理功能的發(fā)揮，增加其在環(huán)境中的穩(wěn)定性[16]。

3.2 微膠囊技術(shù)

微膠囊技術(shù)是采用成膜材料將固體或液體物料包封形成微小粒子，這些微小粒子稱為微膠囊，其粒徑大小一般為1～250 μm。成膜材料主要有[17]：①天然的高分子材料，如明膠、阿拉伯膠、桃膠、果膠、杏膠、海藻酸鈉、殼聚糖、淀粉等；②半合成高分子材料，如羧甲基纖維素鈉、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素等；③合成高分子材料，如聚酯類、聚酰胺、聚酸酐。制備微膠囊的方法分為化學方法、物理方法和物理化學方法3 類。化學法主要包括界面縮聚法、化學輻射法、銳孔法等；物理法主要包括噴霧干燥法、真空蒸發(fā)沉積法、空氣懸浮法、靜電結(jié)合法、擠壓法等；物理化學法主要包括凝聚法、溶劑-非溶劑法、改變溫度法、液中干燥法等。目前，在食品工業(yè)中應(yīng)用較成熟的方法有噴霧干燥法、空氣懸浮法、噴霧凍凝法、分子包埋法、物理吸附法、凝聚法等[18]。

3.3 桑椹紅色素微膠囊化的研究成果

微膠囊在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，目前國內(nèi)將桑椹紅色素進行微膠囊化的研究主要有：①李琴等人[19]采用銳孔法對桑椹紅色素的微膠囊化工藝進行了研究，其工藝流程為：海藻酸鈉→用緩沖液加熱溶解→冷卻→加色素溶液攪拌→制珠→固定化→抽濾→珠體→洗珠→干燥；②劉云海等人[20]以麥芽糊精、β -環(huán)狀糊精、阿拉伯膠為壁材，采用噴霧干燥法制備天然花青素的微膠囊，得到高包埋率的微膠囊；③唐榕等人[21]同樣采用噴霧干燥法制備桑椹花色苷微膠囊，最佳工藝條件為：以麥芽糊精和阿拉伯膠為壁材，兩者質(zhì)量比8.58∶1，壁芯比9.62%，進風溫度145.68 ℃，包埋率預測值為92.59%。

4 討論

分析歸納文獻報道，目前國內(nèi)對桑椹紅色素的提取工藝研究已經(jīng)很深入，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但是針對其穩(wěn)定性的研究內(nèi)容不多，主要是將桑椹紅色素進行微膠囊化，以增加其穩(wěn)定性。作為天然色素的穩(wěn)定化方法，微膠囊化只是其中的一種方法，還可以借鑒其他天然色素穩(wěn)定化的成果，采取以下幾種方法。

（1） 加入穩(wěn)定劑。如抗氧化劑β - 胡蘿卜素、抗壞血酸、異抗壞血酸可以延緩天然色素的褪色，提高天然色素的穩(wěn)定性。

（2） 分子結(jié)構(gòu)修飾。色素的穩(wěn)定性和色素的化學結(jié)構(gòu)存在密切的關(guān)系，通過將色素分子中不穩(wěn)定的基團進行結(jié)構(gòu)修飾，可以提高其穩(wěn)定性。

（3） 完善生產(chǎn)工藝條件和包裝材料。桑椹紅色素受堿、光、熱、金屬離子等影響，在提取和純化桑椹紅色素中應(yīng)注意溶劑的pH 值和加熱的溫度，選用不帶入金屬離子材料制成的提取設(shè)備，采取避光密閉的真空包裝材料等措施。

（4） 通過試驗研究，可采用滴丸劑的制備工藝，利用攪拌機的剪切分割，將桑椹紅色素滴丸制成所需直徑的微小膠囊，這種方法生產(chǎn)工藝簡單，容易成型，桑椹紅色素的包合率較高，適合于企業(yè)大量生產(chǎn)。

5 結(jié)語

由于桑椹紅色素是一種具有保健作用、安全無毒的天然色素，在藥品、食品領(lǐng)域逐漸得到人們的認識和推廣應(yīng)用，具有廣泛的開發(fā)前景。采用一些新的技術(shù)提高桑椹紅色素的穩(wěn)定性，促進其功能的發(fā)揮是桑椹紅色素研究的主要方向，尤其是微膠囊化的研究是增加桑椹紅色素穩(wěn)定性的主要手段，但是需要不斷地優(yōu)化其工藝過程，能適應(yīng)大量生產(chǎn)的條件，從而使桑椹紅色素的應(yīng)用更加廣泛、穩(wěn)定有效，充分發(fā)揮桑椹的經(jīng)濟價值。