桑椹紅色素的開發與應用現狀分析

張荷蘭，陸鴻奎

（楚雄醫藥高等?？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，是原國家衛生部認定為“藥食同源”的農產品之一。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、須發早白、津傷口渴、內熱消渴、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，但是由于其穩定性差限制了使用范圍。目前，國內主要針對桑椹紅色素的提取方法和穩定性方面的研究進行綜述，為桑椹紅色素的穩定性提出一些思路和方法。

1 桑椹紅色素的保健作用及應用

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?，是自然界中一類廣泛存在于植物當中安全無毒的水溶性天然色素，不僅使植物呈現美麗的顏色，而且有些植物所含的花青素具有豐富的營養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、調節血脂、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，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?；ㄉ盏奶崛》椒ㄖ饕扇∪軇┨崛》?、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、液態靜高壓輔助提取法、超臨界萃取法等。微波輔助提取法的優點是細胞內的極性物質吸收微波能后產生大量熱量，水汽化產生的巨大壓力沖破細胞膜及細胞壁，從而使細胞內外物質更快地進行交換。超聲波輔助提取法的優點是超聲波空化時產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?、膜分離法、柱層析法，其中柱層析法是應用最廣泛的技術，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上利用響應面分析法確定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，然后正交試驗優化確定了桑椹紅色素提取的最優方案為采用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，優化了桑椹花青素的最佳提取工藝，還用優化的工藝對這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的研究，并研究了提取、分離和純化桑椹紅色素的工藝參數，對其穩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，能夠工業化生產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→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 桑椹紅色素穩定性研究

桑椹紅色素穩定性差，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定性。因此，采用一些新的技術提高桑椹紅色素的穩定性，促進其功能的發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定性，目前國內有少量研究報告，主要研究采用微型包囊技術將桑椹紅色素微膠囊化。

3.1 微膠囊在食品工業中的應用

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

3.2 微膠囊技術

微膠囊技術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?；瘜W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、真空蒸發沉積法、空氣懸浮法、靜電結合法、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，在食品工業中應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

微膠囊在國外已經廣泛應用于食品工業中，目前國內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，目前國內對桑椹紅色素的提取工藝研究已經很深入，實現了產業化，但是針對其穩定性的研究內容不多，主要是將桑椹紅色素進行微膠囊化，以增加其穩定性。作為天然色素的穩定化方法，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定化的成果，采取以下幾種方法。

（1） 加入穩定劑。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，提高天然色素的穩定性。

（2） 分子結構修飾。色素的穩定性和色素的化學結構存在密切的關系，通過將色素分子中不穩定的基團進行結構修飾，可以提高其穩定性。

（3） 完善生產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，這種方法生產工藝簡單，容易成型，桑椹紅色素的包合率較高，適合于企業大量生產。

5 結語

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、食品領域逐漸得到人們的認識和推廣應用，具有廣泛的開發前景。采用一些新的技術提高桑椹紅色素的穩定性，促進其功能的發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定性的主要手段，但是需要不斷地優化其工藝過程，能適應大量生產的條件，從而使桑椹紅色素的應用更加廣泛、穩定有效，充分發揮桑椹的經濟價值。