天然动植物色素的特性及其提取技术概况.pdf

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1、林业科学研究，（）：ForstRsOrC文章编号：（）天然动植物色素的特性及其提取技术概况!郑华，张弘，张忠和（中国林业科学研究院资源昆虫研究所，云南昆明）摘要：综述了天然生物色素在动植物体中的分布和特定生理功能。概括了动植物色素的主要提取方法及其发展状况：直接破碎原料、溶剂浸提、物理技术辅助浸提和现代仪器提取分离等；指出超临界流体萃取（）是较具发展潜力的高效萃取方法，有利于提高色素产品质量。关键词：天然动植物色素；浸提；超临界流体萃取中图分类号：文献标识码：天然色素广泛存在于多种生物及非生物体中，根据其来源划分，主要包括植物色素、动

2、物色素、微生物色素、矿物色素等［］，颜色包括红、绿、黄、蓝、黑、棕等多种类型。目前，各类天然色素已为人类研究利用的情况不同，对生物色素的开发利用研究多于矿物色素，而在生物色素中又以对各种植物色素的化学成分及性质、提取分离及精制、综合利用及加工为重点，所涉及的植物种类遍及众多科属；有关微生物色素的研究已在细菌分类和鉴定等传统技术上得到应用［］；在动物色素的研究方面，重点集中在某些大型哺乳动物色素的提取和直接利用上，如从家畜中提取胆红素、食用血红素等，对于动物界中种类最丰富的昆虫资源，则开发利用甚少，其中紫胶色素和胭脂虫红色素的提取及应用

3、较具前景［］，尤其后者，目前是化妆品色素中涉及的唯一昆虫色素，市场供不应求，价格昂贵［］。天然动植物色素虽可广泛利用，但其产生却并非为了人类的需要，而是动植物体生长、代谢等过程的结果，因此具有某些与生物学相关的特性。同时，天然色素大多具有独特的理化性质及对环境的绿色性，不可能用人工合成色素完全替代，而其加工往往不如合成色素快捷、经济、批量大，所以，天然动植物色素的提取加工技术水平在很大程度上决定了其产业化的成本规模和效益，对现代色素工艺的发展至关重要。天然动植物色素与生物学特性天然动植物色素由动植物体的某些器官产生，具有各种功能。目前

4、，国内外文献从化学结构类型方面大量探讨天然动植物色素的性质，而对其与生物学相关的特性尚无系统报道。收稿日期：基金项目：云南省自然科学基金项目“胭脂虫寄主选择性研究”（）和中国林业科学研究院资源昆虫研究所科研院所企业横向合作课题“胭脂虫色素提取技术研究”（—年）的内容之一作者简介：郑华（—），男，重庆荣昌人，助理研究员，博士后!陈晓鸣研究员审阅全文并提出指导性建议，冯颖研究员提供有关日本昆虫色素的技术信息，特此致谢！第期郑华等：天然动植物色素的特性及其提取技术概况!"!动物色素特性研究发现，动物色素主要分布于肌肉、循环系统、视觉器官及体

5、表等部位，多由神经信号引起内分泌系统作用产生，具有特定的生理功能。部分大型哺乳动物体内的血红素是肌肉和血液颜色的主要物质，存在于肌肉、血液的红血球中，分别称肌红蛋白和血红蛋白。在适当的值和温度条件下，肌红蛋白的氧化还原反应对于肉类的色泽及其稳定性具有重要意义［］。胆绿素等血液色素常与蛋白质形成复合体，影响动物体循环和代谢等作用；此外，对海产动物及昆虫色素的研究也表明，很多动物体内的色素成分都与蛋白质形成特殊的复合体。视觉器官中的色素细胞是角膜、虹膜、网膜的重要构成物质，对感光、成像、辨色、调节视觉分辨力等功能均有重要作用。体表色素一般

6、与体壁的硬化、黑化过程有关，如黑色素、类胡萝卜素等，伴随动物的生长发育或取食行为逐渐在体内积累及转化，对动物体壁保护功能的产生具有重要作用；而荧光色素等体表色素则赋予动物体美丽的外观［］。以昆虫色素为例，昆虫的脑神经分泌细胞产生脑激素，引起咽侧体分泌保幼激素（），该激素通过性腺和皮细胞层，促进多种色素（非黑色素）的形成。昆虫的血液色素一般与蛋白质分子相结合，种类较多，如!胡萝卜素、核黄素、叶绿素、叶绿素、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等。过去认为植食性昆虫血液颜色源于其吞食植物色素，此类提法现已被证实为有误或无根据，而昆虫表皮色素中的类胡萝

7、卜素则需由植物食料中摄取获得，常以颗粒形式存在于昆虫体壁的皮细胞中，其产生和移动受激素控制［］。紫胶色素可见于紫胶虫体血液中，在虫体所分泌的紫胶体树脂中也有少量存在，前者受内分泌系统调控形成，后者与体壁上具有向外泌胶功能的紫胶腺作用有关。胭脂虫是同翅目（）胭蚧科（）胭蚧属（）昆虫，该属昆虫区别于其它科属蚧虫的主要特征之一是血液中含有红色素，反映出动物血液色素在分类学上具有实际意义［］。!"#植物色素特性天然色素在植物体中大量分布，并广泛参与植物体的生理活动。植物的根、叶、茎、花、果实、种子中均发现有色素存在。从细胞水平看，色素主要存在

8、于质体、液泡等细胞器及细胞壁内，分别称质体色素、胞液色素和膜色素，如叶绿体中的叶绿素、液泡细胞液中的花青素是形成植物界万紫千红缤纷色彩的关键要素［］。研究发现，植物色素往往与蛋白质、糖类等物质产生较稳定的结合。一直以来，