涪陵胭脂萝卜红色素的提取、分离及精制研究进展*

时建伟，腾晓旭，曹团武

(长江师范学院化学化工学院，重庆　408100)



涪陵胭脂萝卜红色素的提取、分离及精制研究进展*

时建伟，腾晓旭，曹团武

(长江师范学院化学化工学院，重庆408100)

随着人们对食品安全要求的不断提高，从涪陵特产胭脂萝卜中提取得到的胭脂萝卜红色素成为具有广泛用途的一种天然红色素。介绍了胭脂萝卜红色素提取工艺的发展过程；对提取分离方法进行了归纳总结，对以后提取方法的发展方向进行了展望；对提高胭脂萝卜色素稳定性和脱除萝卜味两方面的精制技术进行了论述，并对胭脂萝卜色素的最新应用进行了概述。

涪陵胭脂萝卜；红色素；提取分离；精制

萝卜红色素从胭脂萝卜肉质膨大根中提取得到，天竺葵素葡萄糖苷衍生物是其主要着色物质，属花青素类色素，具有化学稳定性较好、呈现红色的范围较宽等优点。涪陵是胭脂萝卜公认的原产地，因其心皮全红，在所有红色萝卜中红色素含量最高[1]。20世纪80年代初，涪陵相关部门就开始研究从当地胭脂萝卜里提取红色素，经过众多学者三十多年努力，胭脂萝卜色素提取的方法多样化，技术水平不断改进完善，基本解决了色素脱糖、脱胶的问题，初步解决了去除特有萝卜味的问题，色素产品的品质得到极大提高，产品色价超过国家标准，并已开始规模化生产。

因胭脂萝卜红色素安全、无毒，其原材料资源丰富、产品价格低廉，且具有一定营养和药理作用，经国家添加剂标准委员会认可作为天然色素使用，它还具有抗氧化性，使用后对人体具有一定的保健功能，可作各种食品、饮料和化妆品等的着色剂和添加剂[2]，还在化妆品、印染、试剂等行业得到应用。

1　胭脂萝卜红色素的提取分离工艺发展概述

1983年，涪陵酿造厂开始进行胭脂萝卜红色素提取的初步研究，主要是将胭脂萝卜经浸提浓缩干燥, 得到萝卜红色素粗制品，由于条件所限，得到的产品中含有大量的杂质, 易吸潮、结块并带有很浓的萝卜异味，直接影响到它的使用、贮存和销售[3]。1985年，吕晓玲[4]对涪陵胭脂萝卜红色素主要组分进行了研究分析，结果表明在新鲜胭脂萝卜中色素平均含量为0.538%, 色素的主成份为天竺葵素-3-槐二糖苷和5-葡萄糖苷的衍生物。1987年，方才君[5]采用食用酸作稳定剂的水作浸提溶剂，对从涪陵引种到眉山市的胭脂萝卜采用L16(45)正交试验方法对色素提取过程中的温度、时间、料液配比等参数进行了优选，结果发现温度在75 ℃，浸提溶剂与胭脂萝卜原料配比为5:1～7.5:1的情况下浸提3 h，色素的提取率可达90%以上。1989年，刘咏秋[3]在胭脂萝卜色素提取过程中引入吸附解吸精制工艺，不仅提高色素中有效成分含量；而且可除去90%以上的糖和果胶等杂质, 使特有的萝卜气味也大大降低，极大地改善萝卜红色素的性能。1991年，钱永忠[6]针对胭脂萝卜色素存在大量果胶及浓重的萝卜味进行了研究和试验，优化了浸提工艺，可有效去除果胶和产生萝卜气味的芥子甙等，在得到萝卜红色素的同时也可制得果胶。1994年，李晓燕[7]研究了乐山市引种变异的胭脂萝卜(文献里名称：半截红萝卜)红色素在不同pH值条件下的可见光谱, 以及光照和温度对可见光谱的影响, 讨论了萝卜红色素用作食品色素的使用条件。1995年，周小华[8]以腌渍萝卜废水为研究对象，用D61树脂吸附和分离废水中的萝卜红色素，分离萝卜红色素的效果良好，有效做到了废物利用。

1996年，经中国食品添加剂协会推荐，日本企业来涪陵考察，拟购买萝卜红色素，由于技术的原因，这笔国际买卖未能达成[9]。主要是当时的研究并不深入全面，产品的有些关键性指标有待改进，同时胭脂萝卜色素未被国家相关部门正式认定作为一种食用天然色素进行生产。针对此种情况，1997年涪陵市科委将“利用红心萝卜提取红色素”的课题列入科技开发计划, 并与当时的天津轻工学院组成了科技攻关课题组，经过多次技术改良和设备改进，研制出了萝卜红色素粉末精制品。这种天然萝卜色素溶解性强, 无明显萝卜味, 其色价高于国家标准10倍以上, 经天津市食品卫生监督检验所检验, 各项理化指标均符合《萝卜红国家标准》，通过了由天津市科委、教委组织的由全国知名专家参加的鉴定, 胭脂萝卜红色素由此作为一种可广泛使用天然色素被正式认定，这是我国在天然色素领域中又一重大突破[10]。

1998年，就上述的研究工作，重庆涪陵蔬菜副食批发交易市场王正堂等[11]以“一种利用红心萝卜提取天然食用萝卜红色素的方法”为名申请了专利。2001年，天津轻工业学院武彦文等[12]对合作研究工作的成果进行了系统总结，特别是就精制过程中一些理化性质对萝卜红色素品质的影响进行了深入研究，从科学理论角度为以后色素的大规模生产及应用提供了必要依据。

此后又有很多人对涪陵胭脂萝卜色素的提取工艺做了进一步研究，从最初的水浸提取法[12]，到有机溶剂提取法[13]、大孔吸附树脂法[8]，目前研究采用的还有超临界CO2萃取法[14]、超声波辅助法[15]和微波提取法[16]。结合其它植物色素提取的经验，我们认为以后涪陵胭脂萝卜色素还可以采用酶工程技术法、高速分离法等提取方法[17]进行提取。通过上述提取分离方法的不断优化，达到简化工艺流程、提高色素产品的品质，降低生产成本的目的。

2　胭脂萝卜色素的精制

胭脂萝卜红色素属天然色素，虽然有很多优点，但萝卜红色素性质不稳定，且产生萝卜气味的芥子甙在常规的提取分离过程中较难除去，由此限制了胭脂萝卜红色素的广泛应用。为此，很多人对胭脂萝卜红色素的稳定性和脱萝卜味进行了深入研究。

2.1稳定性方面的研究

武彦文等[18]就时间、温度、酸碱度、日光等因素对胭脂萝卜色素的稳定性影响进行了研究。在常温及低温条件，经长时间保存性质依然稳定性；但对日光照射敏感；在pH值6.0以下的酸性环境中可长时间保持鲜艳的红色，但随pH值的升高色素的稳定性下降；温度超过60 ℃时，胭脂萝卜色素的稳定性即迅速降低。

董楠[19]以测定在不同光照体系、温度、金属离子环境中添加了咖啡酸的胭脂萝卜红色素溶液吸光度为基础，研究了咖啡酸对胭脂萝卜红色素稳定性的影响。结果表明，咖啡酸添加到胭脂萝卜红色素中，可以提高其稳定性，有效地缓解光、热等因素在食品加工和保存过程中对色素的影响。

芮春梅[20]选择常用的5种稳定剂，对色素稳定性进行了研究。结果发现：维生素C、谷氨酸、柠檬酸都能明显地延缓萝卜红色素颜色变化, 其中以维生素C+柠檬酸的混合稳定剂对该色素的稳定效果最佳。

除上述添加酸性物质提高胭脂萝卜色素的稳定性外，很多人通过对胭脂萝卜色素结构修饰来提高其稳定性。赵佳丽[21]等就通过引入金属离子形成金属络合物的方法对萝卜红色素进行化学结构修饰，实验结果表明，形成金属络合物后色素的光稳定性和酸碱稳定性显著提高，热稳定性在一定程度也有了提高。卢晓蕊等[22]则采用了丁二酸酐对其进行酯化修饰。在实验过程中用SAS软件对反应条件进行优化, 分析得出了酯化修饰提高稳定性的最佳条件。赵佳丽等[23]对萝卜红色素进行醚化分子修饰，采用正交实验确定了最佳的反应条件和色价，萝卜红色素经过化学修饰后，热稳定性虽基本保持不变，但酸碱稳定性有一定提高，特别是光稳定性有显著的提高。张媛媛等[24]通过乙酰水杨酸酯化对胭脂萝卜色素进行修饰，并且对色素的抗氧化活性采用ABTS(2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐)法和邻二氮菲法进行测定。实验结果表明，经乙酰水杨酸酯化修饰后的萝卜红色素在保持了较高的抗氧化活性的情况下，稳定性得到明显提高。

2.2脱除萝卜味方面的研究

萝卜特有的硫化物异味是由于萝卜中含有萝卜苷，可被萝卜酶酶解或非酶解成小分子含硫化合物，因此使萝卜红色素在食品中的应用受到了限制，去除萝卜中特有异味是生产高品质胭脂萝卜色素急需解决的问题。简单的去除可采用水蒸汽蒸馏法和高压锅法，目前还可采用渗透精制法和改进现有工艺制得脱味萝卜红色素等[25]。

罗合春等[26]先将胭脂萝卜破碎，然后经灭酶和渣液分离，再采用壳聚糖做絮凝剂对胭脂萝卜液进行絮凝沉降，实验结果表明，壳聚糖可有效去除萝卜渣微粒使溶液澄清，并且去除了部分生物大分子，同时有效抑制了萝卜苷分解，澄清液异味大大降低。

朱诗优等[27]以涪陵胭脂萝卜为原料，以柠檬酸为提取剂，对超临界二氧化碳提取方法的异味脱除效果及对萝卜红色素提取液的影响进行了研究。结果表明：在温度为40 ℃、时间90 min、压力25 MPa时超临界提取的脱臭效果最显著，并且此条件下对色素提取液的影响相对较小。

大蒜用途广泛，但大蒜的气味对很多人来说难以接受，对大蒜脱除臭味的研究也非常多，脱除大蒜臭味的法有多种[28]，钝化蒜氨酸酶是一种有效的方法。由于萝卜中含有S-甲基-L-半胱氨酸-亚砜，其化学结构类似于大蒜中大蒜素的前体-大蒜氨酸。因此还可以考虑与钝化蒜氨酸酶类似的方法，先钝化萝卜中S-甲基-L-半胱氨酸-亚砜裂解酶活性，再制取萝卜红色素。

3　结　论

经过三十多年的发展，涪陵胭脂萝卜色素的提取工艺已较为成熟，目前存在的主要问题是如何提高胭脂萝卜色素的稳定性和更彻底脱除萝卜味，进而制得高品质的萝卜红色素。从现有研究分析，对萝卜红色素进行结构修饰是提高稳定性有效的方法，先钝化S-甲基-L-半胱氨酸-亚砜裂解酶活性再提取萝卜红色素是彻底脱除萝卜味的有效途径。涪陵胭脂萝卜色素作为原料成本低廉、安全无毒的一种天然色素，应用范围正在不断扩大，具有良好的发展前景。

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The Red Pigmen Extraction Separation and Refined Research Progress from Fuling Specialty Rouge Radish*

SHIJian-wei,TENGXiao-xu,CAOTuan-wu

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Yangtze Normal University, Chongqing 408100, China)

Specialty rouge radish red pigment extracted from Fuling is a natural red pigment with a very wide range of applications. The red pigment extraction and separation processes and its development process were summarized. The improving stability and pigment removal refining technology of radish flavor were both discussed, also the latest application of rouge radish pigment was overviewed.

carmine radish; red pigment; extraction and separation; refined

重庆市自然科学基金(cstc2012jja50025)；长江师范学院校级科研项目(2012xjyb002)。

时建伟(1979-)，男，工程师，主要从事天然产物开发和应用。

腾晓旭(1978-)，女，副教授。

TS210.1

A

1001-9677(2016)02-0006-03