食品着色剂
红曲色素
类胡萝卜素
红曲色素
红曲色素是红曲霉的菌丝体分泌的色素，作为食品着色剂和药物成分已应用了上百年，50多项专利已在日、美、法公布。红曲霉在食品工业中可作为天然色素的产生菌 。
红曲色素的制造方法
固体培养法
液体培养法
液体、固体两步法
以面包粉、大米为培养基进行培养
采用液体发酵法，具有色素含量高、杂质少、应用范围广、节约工业用粮等优点。
红曲霉菌种经过液体培养成种子，再移植到固体大米上繁殖成红曲，其色素含量比传统工艺的提高了约45％。
工艺流程如下：
原料米→浸泡→蒸米饭→制曲→出曲→固体发酵→提取(液体发酵)→过滤→液体红曲红→真空浓缩→喷雾干燥→粉末红曲红
红曲色素的化学组成
红曲色素主要有6种成分，其中红色色素、黄色色素和紫色色素各两种 。
红曲色素的特性
对pH值稳定
耐热性强
耐光性
随着pH值的增加和时间的延长，色素的稳定性下降。但当加入抗氧化剂时，其稳定性显著提高。
中性条件下，100℃加热60s，其色素的残存率为88％，加热8h后其色素的残存率为45%。在130℃的中性条件下，色素变成褐色，也不再溶于乙醇。
红色成分在阳光下直照5h会变为橙色，在室内存放40 d就开始褪色，光下50 d，其色素的残存率仅为20%，若避光保存则很稳定，数月也不会变色。
几乎不受食品中常见金属离子的影响
在Ca2+、Mg2+、fe2+、Cu2+的存在下，其色素的残存率均大于97%。
几乎不受氧化剂和还原剂的影响
％的过氧化氢、抗坏血酸、亚硫酸钠等物质存在下，其色素的残存率均为95％以上。50但次亚氯酸钠则对其有较大影响，当它存在时，其色素的残存率在50％左右。
红曲色素的特性
红曲色素的特性
对蛋白质的着色性好
一旦着色后经水洗也不褪色。
兼具抗菌性
在红曲霉的生长代谢过程中，能产生某些杀菌和抑菌的生理活性物质。
红曲色素在食品中的应用
红曲黄酒
香肠着色
酱
腐乳
粉蒸肉着色
糕点
禽类
火腿
糖果
药片
在肉制品中的应用
加入红曲色素的产品随着添加量的增加，风味也有所改善。
将红曲色素加入香肠中，在4℃下保存3个月、其稳定性介于92-98%。
感官评定表明红曲色素可代替传统上的食品添加剂如亚硝酸盐和胭脂红。
在面包生产中的应用
在面包中添加红曲水浸提液，面包色、香、味、口感各方面均有改善，尤其在香味方面，品香清新独特。
在其他食品中的应用
辣椒酱
%~1%
甜酱
%~3%
腐乳
%
酱鸡、酱鸭
％
果酒
%~1%
水产品
%~1%
糕点
%~2%
红曲色素不宜用于豆制品、新鲜蔬菜、水果、鲜鱼和海带等食品中。
类胡萝卜素
类胡萝卜素是人类最早知道的食品着色剂，且是自然界产量最大的色素之一，其存在非常广泛，自然界每年可产1亿吨以上的类胡萝卜素。
岩藻黄质
叶黄素
紫黄质
新叶黄质素
番茄红素
辣椒红素
胭脂树素
β-胡萝卜素
类胡萝卜素于自然界中存在的状态
在溶液或脂质的介质中以晶体或无定型的固体形式存在
以脂肪酸酯的形式(如辣椒中辣椒红素的月桂酸酯)存在
与糖结合(如藏红花酸的龙胆二糖)
与蛋白质结合，此类的类胡萝卜素的分子结构稳定
类胡萝卜素结构
β-胡萝卜素是类胡萝卜素结构的一种，它具有在分子的每个末端连接一个共扼双键系统的紫罗兰酮的结构
类胡萝卜素的颜色
分子中共轭双键数量决定类胡萝卜素的颜色
六氢番茄红素
5个共轭双键
浅色
δ-胡萝卜素
7个共轭双键
黄色
四氢番茄红素
9个共轭双键
桔黄色
番茄红素
11个共轭双键
红色
类胡萝卜素的颜色
共轭系统延伸到环状结构上影响其颜色
番茄红素
β-胡萝卜素
角黄素
红色
桔黄色
红色
天然食用类胡萝卜素的来源制备及其应用
胭脂树籽红
秘鲁和巴西
热带植物灌木（胭脂树）的种籽外层
胭脂树素
降胭脂树素
食品
化妆品
纺织品
降胭脂树素是皂化的形式，是一种类似类胡萝卜素二羧酸衍生物。
结构
胭脂树素是一种单甲基二羧酸类胡萝卜素的酯。
结构与性质
顺式
加热
少量的反式
稳定
顺式比反式红
羧酸部分起溶解于水的作用
脂的形式起溶解于油的作用
溶解于水和油中的液体和粉状的胭脂树籽红
稳定性
溶于油中的形式有时在氧化条件下不稳定、暴露于光照和金属催化将增加其降解速率。
添加抗氧化剂如抗坏血酸、生育酚和酚类，有助于延缓氧化降解。
加热时有中等程度的稳定性
随pH的改变其颜色稍有改变
粉红色
藏红花
藏红花是一种非常古老的着色剂，由于它价格高，最早作为食用香料。它主要生长在南非、西班牙、瑞士、澳大利亚、希腊和法国。其价格是高，因为取其15000朵花才能生产1Kg的着色剂。
藏红花结构与性质
藏红花酸
龙胆酸酯藏红花素
藏红花是一种很好的具有高着色强度的着色剂。
性质
当暴露于空气、氧气、微生物作用时和pH改变时，藏红花制取很难稳定。
藏红花中的色素化学上类似于胭脂树籽红
红辣椒
红辣椒是深红色的。在世界各地许多温暖的国家和地区都发展了这种特殊的产品。如匈牙利和西班牙红辣椒。
红辣椒和红辣椒浸提香精油可添加到需颜色和风味的产品中去。
肉产品
汤和调味汁
色拉调味品
休闲食品
加工的奶酪
糖果
焙烤食品
结构
辣椒红素
辣椒玉红素
月桂酸酯
20种微量的类胡萝卜素
万寿菊花
草本植物
粉状的花瓣
精油浸提物
精油浸提物
饲料
食品
黄色至桔黄色
结构
叶黄素
80％
玉米黄质
稳黄质
β-胡萝卜素
14种
叶黄素的成分以二棕榈酸-硬脂酸和二硬脂酸酯的形式存在。
当着色剂暴露于加热、光、pH变化和SO2时，显示出很好的稳定性。它对氧化是敏感的，这可通过胶丸化或添加抗氧化剂如乙氧基喹、抗坏血酸、生育酚或BHA和BHT来防止。
稳定性
番茄红素
番茄红素
番茄中
85-90％
β-胡萝卜素
10-15％
其它
％
番茄红素受氧和光的作用而降解
提取番茄红素
碱皂化
混合溶剂萃取
水洗
真空处理
番茄红素保健功能
清除自由基
营养物和食品着色剂
丙酮和已烷
除去丙酮
除去已烷
混合类胡萝卜素的提取物
棕榈树的果子中获得红油
叶黄素糊状物包括百菇、等麻、花茎甘蓝的提取物
柑桔皮提取物，大约有115种类胡萝卜素
红色酶母浓缩提取物
南极磷虾、小球藻、虾、海藻、细菌、霉菌和各种植物
β-胡萝卜素
色素
营养强化剂
用于VA缺乏症和光敏感患者的治疗
防癌抗癌方面
预防心血管疾病方面
清除氧自由基的作用
提高人体免疫功能
抗氧化剂
目前的市场概况
作为食品、化妆品的天然色素产品
作为维生素A的前体产品
作为β-胡萝卜素具有刺激免疫、防止癌变、防止心血管疾病的生理功能产品
由胡萝卜中提取β-胡萝卜素
沉淀法萃取β-胡萝卜素
胡萝卜
洗净
榨汁
胡萝卜汁
CaCl2
橙红色沉淀
有机溶剂
黄色透明的醚层萃取液
蒸馏
橙红色的胡萝卜素油
萃取
80%
冷冻干燥法提取β-胡萝卜素
胡萝卜
冷冻干燥
磨粉
胡萝卜粉
氯仿
罐组逆流
萃取
萃取液
真空浓缩
浓缩液
丙酮
结晶
胡萝卜素晶体
洗涤
重结晶
真空干燥
纯净的胡萝卜素晶体
80~90%β-胡萝卜素晶体
天然油脂悬浮液的直接制取法
胡萝卜
捣碎
甲醇
萃取
55℃
提取杂色素或脂溶性杂质
胡萝卜渣
正己烷
75℃
萃取液
蒸馏
正己烷
菜籽油
红色的β-胡萝卜素溶液
1%
萃取
由藻类物质提取β-胡萝卜素
β-胡萝卜素在藻类中的存在很丰富，其中盐藻中的天然β-胡萝卜素含量最高，是水果和蔬菜的几百倍，螺旋藻中β-胡萝卜素的含量比胡萝卜的含量则高出倍。
由盐藻提取β-胡萝卜素
用石油醚从湿盐藻粉中提取
用植物油从干盐藻粉中提取
从藻糊中提取
氧化镁柱层析法生产
皂化盐藻粉
提取液
氧化镁柱
浓缩
萃取
石油醚丙酮
洗脱液
膏状物
浓缩
真空干燥
粗品
二次提纯
精品
氧化镁柱层析法
洗脱
发酵法生产β-胡萝卜素
布拉克须霉菌
三孢布拉霉菌
粘红酵母
红酵母
布拉克须霉菌
这种菌通过诱变比较容易获得β-胡萝卜素生物合成途径不同阶段的酶缺失突变株，因此是研究β-胡萝卜素生物合成基因表达、代谢调控等方面的好材料。
该菌β-胡萝卜素的产量低，培养72h的生物量为4-5g／L，β-胡萝卜素仅／L，没有经济价值。
三孢布拉霉菌
生长十分迅速，生物量高。
生产β-胡萝卜素的能力比较强
80-90%是β-胡萝卜素
江苏省微生物研究所
以淀粉为碳源培养产生β-胡萝卜素，发酵6d，总胡萝L素产量／L，其中β-胡萝卜素产量／L。
培养48h的生物量为50g ／L
叶绿素铜钠
治疗传染性肝炎、胃及十二指肠溃疡、慢性肾炎及急性胰腺炎，它还能增进造血机能及促进放射线损害机体的康复，外科上用于治疗灼伤、痔疮及子宫疾患等。
叶绿素
食品
化妆品
着色剂
脱臭剂
医药
叶绿素铜钠盐作为一种安全着色剂，可用于汽水、糖果、果味粉、果子露、配制酒、罐头、糕点等食品的着色，也可用于牙膏的着色等。
叶绿素铜钠
叶绿素
叶绿素铜钠
不稳定
难溶于水
稳定
溶于水
叶绿素铜钠的制备工艺
鲜叶→沸水中烫漂1min →冷却→压干→捣碎→浸提→皂化→减压浓缩→洗涤→调酸(至中性)→置铜→调酸(至pH为2-3)→过滤→洗涤→60℃烘干→纯化→丙酮溶解→成盐→过滤→60℃烘干→成品(叶绿素铜钠盐)
原理与制备工艺说明
用95％的乙醇提取，浸提在40℃水浴中进行，不断搅拌，每次浸提lh，每批原料浸提3次。
烫漂
使鲜叶中含有的能破坏和分解叶绿素的酶失活，提高叶绿素铜钠的得率。
浸提
皂化
叶绿素分子核中的镁原子和四个吡咯环上的氮原子相结合，环上是双羧酸的酯，一个被甲基所酯化，另一个被叶醇基所酯化，故可以发生皂化反应生成钠盐。
C5H72O5N4Mg + 2NaOH → C34H30O5N4MgNa2 + CH3OH + C20H39OH
浓缩与洗涤
完全皂化后，于60℃减压浓缩至原体积的一半。并用等量沸程为60~90℃的石油醚萃取，除去皂化液中存在的脂溶性杂质。
置铜
在酸性介质中，叶绿素钠盐分子中的镁极易被氢原子取代生成褐色的叶绿素酸。
置铜前应将溶液的pH值用HCl调至7
C34H30O5N4MgNa2+4H+→ C34H30O5N4 + Mg2+ + 2Na+
加入10%CuSO4溶液后，再调pH为2~3
置铜
叶绿素酸可与铜盐在加热条件下生成叶绿素铜酸析出
C34H30O5N4 + Cu2+ → C34H30O5N4Cu + 2H+
60℃水浴中保温1h
黑色粘稠物
过滤
洗涤
烘干
成盐
将叶绿素铜酸溶于丙酮，再与碱反应，即生成叶绿素铜钠盐。
C34H30O5N4Cu + 2NaOH → C34H30O5N4CuNa2 + 2H2O
倍丙酮溶解
滴加5%NaOH乙醇溶液
过滤
60℃条件下烘干
成品
性状与性能
黑绿色粉末
易溶于水
略溶于醇
水溶液呈蓝绿色
透明
无沉淀
若有钙离子存在，则有沉淀析出。
不宜加入酸性饮料中，否则易沉淀析出。
毒性
动物实验表明安全性高，除美国外，世界其他各国普遍许可使用。日本按化学合成对待。
ADI为0~15mg/kg
