色素植物与植物色素的应用探析

叶水英

摘要 本文论述了色素植物和植物色素的概念、色素植物的类型、色素植物中含植物色素的部位以及植物色素的类型和应用方式。通过比较植物色素和化学合成色素特性，提出了植物色素的开发利用方式，以期为植物色素资源的充分利用提供借鉴。

关键词 色素植物；类型；植物色素；开发；利用

中图分类号 TS264.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）14-0236-03

Abstract In this paper，the concept of pigment plants and plant pigments，the types of pigment plants，the site of plant pigments in pigment plants，the types and the application of plant pigments were discussed. By comparing the characteristics of plant pigments and chemical synthetic pig-ments，the development and utilization of plant pigments were put forward，so as to provide references for the full utilization of plant pigment resources.

Key words pigment plant；type；plant pigment；development；utilization

色素植物是指植物体内含有的天然色素，可用于各种食品、饮料的添加剂以及用作药品、染料的一类植物。从色素植物中提取无毒害、无副作用植物色素，并在食品、化妆品、医药、染料工业等方面应用已成为广大消费者的主要需求方向，有着广阔的发展前景[1]。

1 色素植物的类型

按生物学性状划分，分为草本色素植物和木本色素植物。草本色素植物的茎为草质，较软，主要有玫瑰茄、茜草、紫草、姜黄等。木本色素植物的茎为木质，较硬，主要有黄栀子、苏木、冻绿等。按用途划分，分为食用色素植物、药用色素植物、染料色素植物和多用色素植物。玫瑰茄为食用色素植物，其色素可作食品添加剂。红花檵木为药用色素植物，其含黄酮类物质色素，对心血管系统疾病有防治作用。苏木为染料色素植物，其枝干可用于提取红色染料色素，用于染制棉、麻、线、毛等纤维及纸料；菘蓝是染料色素植物，其叶可用于提取蓝靛染料，是一种直接性染料。多用色素植物如栀子黄色素，可用于冷点、糖果、水产等制品的着色，也可作纤维染色[2-3]。

2 色素植物可提取植物色素的部位

2.1 根

有些植物色素可从根中提取，如茜草色素。5—9月采挖茜草根，洗净晾干。加工时，干根用酸液分离杂质，提出茜草素。此外，紫草根可用于提取紫草色素，苏木根可用于提取黄色染料。

2.2 茎

姜黄色素是利用肉质地下根状茎提取的色素；苏木枝干可提取色素用作红色染料；甜菜茎中可提取红色色素用于食品染料；冻绿茎皮含绿色素，可用作绿色染料。

2.3 葉

菘蓝叶可用于提取蓝靛，是一种直接性染料；日本红叶小檗叶片中含有红色、黄色、绿色等多种色素物质，但以红色素含量最高。

2.4 花

很多植物色素由花中提取，如玫瑰茄色素主要从花萼中提取。鸡冠花花瓣、花籽可用于提取红色素，密蒙花可用于提取密蒙花黄碱素。

2.5 果实

从栀子果实中可提取栀子黄色素；从香蕉果皮中可提取出黄色素；从南瓜果实中可提取黄色素；葡萄果皮可用于提取紫红色素作食品染料。

2.6 种子

鸡冠花种子可用于提取红色素；丝瓜种子可用于提取绿色素作工业染料；石榴种子可用于提取红色素作食品染料。

2.7 全株

主要是草本色素植物，如菠菜全株可用于提取绿色色素，荞麦全株可用于提取红色色素，以上都可用于食品染料；蓼蓝全株可用于提取蓝色色素，作工业染料；石松全草可用于提取蓝色色素；芒萁全草可用于提取绿色染液[4]。

3 植物色素的类型

3.1 按溶解性划分

3.1.1 水溶性。这类色素可溶于水和乙醇，不能溶于乙醚和氯仿等有机溶剂。其颜色随pH值的不同而改变，普遍存在于花中，如牵牛花色素、菊芋花色素等。

3.1.2 脂溶性。这类色素不能溶于水，易溶于乙醇、乙醚和氯仿等溶剂。脂溶性植物色素有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素、番红花素和辣椒红素等。其中，胡萝卜素不溶于乙醇，叶绿素有一定的抑菌作用。

3.2 按化学结构和特性划分

3.2.1 吡咯色素。该类色素是以4个吡咯环构成的卟吩为结构基础的植物色素，普遍存在于植物体幼嫩茎及叶片中，主要为叶绿素A和叶绿素B。

3.2.2 多烯色素。该类色素是以异戊二烯残基为单元组成的共轭双键长链，因最早发现的是胡萝卜色，所以又称为类胡萝卜素。多烯色素主要有胡萝卜素类和叶黄素类两大类，玉米黄素、胭脂树橙色素、藏花酸等都是此类色素。

3.2.3 酚类色素。该类色素是多元酚的衍生物，可分为黄酮类、花青素类和单宁三大类。单宁具有涩味，不宜用于食品着色。天竺葵色素、矢车菊色素、高梁色素、菊花黄素、红花素、圣草素等都属于此类色素。

3.2.4 醌类衍生物类。醌类衍生物类色素又称醌类色素，是一类含醌类化合物的色素，有苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌等类型。白花丹素、芒果叶素都属于此类色素。

3.2.5 吲哚衍生物和酚类衍生物类。如狐衣酸色素、黄柏、靛蓝、吡咯、γ- 吡喃酮类等。

3.3 按颜色划分

3.3.1 红色系色素。有茜草、红花、苏木等植物色素。

3.3.2 黄色系色素。有香蕉、甘草、南瓜、山矾等植物色素。

3.3.3 蓝色系色素。有矢车菊、蓼蓝、木蓝、石松等植物色素。

3.3.4 紫色系色素。有葡萄、紫檀（青龙木）、紫苏、樱桃、苹果等植物色素。

3.3.5 绿色系色素。有菠菜、芒萁、冻绿等植物色素。

3.3.6 棕色系色素。有茶叶、高梁、金樱子、胡桃、冬瓜等植物色素。

3.3.7 灰色与黑色系色素。有云实、合欢、柯树、牡荆、乌桕、山杜英、化香树、乌饭树等植物色素，主要利用鞣质植物染料在纤维上经媒染生成灰、黑色系。

4 植物色素的开发利用

植物色素有营养、保键、药用、着色作用等功能，对人体健康起着重要的保护作用，食用安全，不含毒素或含量极少。大部分的植物色素耐热、耐光、耐金属性能差，随pH值的不同而变化，可利用这些特性将植物色素用于酸碱指示剂和检测金属离子。

4.1 食用

在工业食品加工方面经常要使用食品着色剂，由于合成的色素有潜在毒性，在用量方面受到严格制约。因此，采取植物色素作为食品着色剂无毒害、无副作用、色泽鲜艳、风味好、营养价值高，被人们普遍认可。对人体越橘红色素含有丰富的糖、酸和VC，用越橘红色素作食品添加剂，食品的风味、营养价值都比合成色素或提纯精制的单一色素好。栀子黄色素可用于糕点、糖果、冷饮以及牛奶制品等蛋白类和淀粉类食品的着色，但铁离子易使栀子黄色素发生变性，故不宜使用铁制品盛装栀子黄色素。玫瑰茄可提取玫瑰茄色素，用作食品行业的食品添加剂。鲜红色茜草素是一种天然红色食用色素。

4.2 药用

苋菜全草可用于提取苋菜红素，用于医药工业。葡萄果皮、果汁可用于提取紫红色素，主要成分为花青素类、仙客来甙，用于食品、化妆品、医药工业。番茄果实可用于提取类胡萝卜素色素、番茄红素以及核黄素，用于医药工业。从枸杞果实中可提取枸杞色素，用于医药工业。桑树果实可用于提取紫红色素用于食品、医药。小连翘地上部分可用于提取红色金丝桃素，用于艾滋病、癌症的光化学治疗及甲型、乙型肝炎的治疗，并具抗抑郁功能。姜黄素具有降压活血化瘀、通经理气和抵抗细菌等功效。此外，姜黄素的结构在抵抗诱变机理和抵抗癌症方面影响较大，还能够抑制脂质的过度氧化，预防酒精肝损伤肝脏。辣椒红素可作药片糖衣着色，其具有优异的抗氧化性。辣椒红素可用来预防和治疗脑血管硬化症。

4.3 化妆品

商陆浆果可用于提取红色素，用于化妆品。凤仙花的花可用于提取花青素类，如类黄酮槲皮素、山柰酚、指甲花醌等，用于化妆品工业。紫草素可用于唇彩、腮红和眼影等化妆品。植物色素除了用作着色剂，同时还兼具消除炎症、抵抗细菌和收敛毛孔等诸多对皮肤有益的功效。

4.4 染发剂

从植物中萃取的色素较安全，不刺激头皮，又不污染环境，而且有些植物本身还具有药理特性，染发的发色较化学染剂更自然。从何首乌根茎中提取出的蒽醌衍生物可用于黑色染发剂和洗发水。五倍子是蚜科昆虫寄生在盐肤木上形成的虫瘿，提取五倍子单宁可用作黑色染发剂。从茶叶中提取的茶叶色素可用作黑色染发剂和洗发水。从金缕梅中提取的金缕梅鞣质可用于头发或睫毛黑色染色剂。从槟榔种子中提取的槟榔色素可用作红色染发剂。从栀子果实中提取的桅子黄色素用作黄色染发剂。从甘菊中提取的花甘菊兰也可用于染发剂。

4.5 纺织染料

从栀子果实中提取栀子黄色素，可用作纤维的染色。鲜红色茜草素可用于植物纤维的染色，为一种媒染性天然染料。紫草色素能染棉、丝织品。苏木染料可用于染制棉、麻、线、毛等纤维及纸料。鸡冠花色素也可作染料。从红花中提取的红花黄色素可作染料。从冻绿茎皮中提取的绿色素可作绿色染料。桑树的树皮可用于提取棕褐色素用作染料。

4.6 酸碱指示剂

有些植物色素在不同的pH值下，颜色有所不同。紫草色素在pH值1～7时为红棕色，在pH值8～9时为蓝紫色，在pH值10～14时 为蓝色。苏木色素在pH值1～4时为黄色，在pH值5～6时为橙黄色，在pH值7时为橙红色，在pH值8～11时为粉红色，在pH值12～14时为暗红色。玫瑰茄色素在pH值1～6时为粉色渐浅，在pH值7～8时为紫红色，在pH值9时为蓝灰色，在pH值10～12时为灰黑色，在pH值13～14时为绿色，矮牵牛花色素在pH值1～6时为粉色渐浅色，在pH值7～8时为紫色；在pH值9～10时为蓝色，在pH值11～13时为绿色，在pH值14时为黄色。甘草色素在pH值1～5时为无色，在pH值6～14时为黄色渐深。洋葱色素在pH值1～8时为无色，在pH值9～14时为黄色渐深。一串红色素在pH值1～3时为粉红渐浅，在pH值 4～11时为无色，在pH值12～14时为黄色。羽衣甘蓝橙黄色素在pH值为4时显示粉红，在pH值为5时显示浅粉红，在pH值 6～7时为浅黄，在pH值为8时显示浅黄绿，在pH值9～10时为黄绿色。由此可见，可利用植物色素作为酸碱指示剂[5-7]。

4.7 检测金属离子

不同的植物色素对不同的金属离子有不同的颜色变化，可通过其颜色变化，对金属离子进行快速简捷地检测。紫卷心菜色素对重金属离子Cu2+、Pb2+、Hg2+、Fe3+有较好的识别效果，遇CuSO4呈深红紫色、遇Pb（CH3COO）2呈草绿色、遇Hg（NO3）2呈桃红色、遇FeCl3呈黑色。白茶花色素对Ag+、Pb2+、Hg2+、Fe3+有较好的识别效果，遇AgNO3呈浅红色、遇Pb（CH3COO）2呈褐色、遇Hg（NO3）2呈桃红色、遇FeCl3呈黑色。洋蔥色素对重金属离子Ag+、Pb2+、Hg2+、Fe3+也有较好的识别效果，遇AgNO3呈浅黄色、遇Pb（CH3COO）2呈橘黄色、遇Hg（NO3）2呈蛋黄色、遇FeCl3呈黑色[8-9]。

5 结语

目前，植物色素应用已初步发展起来，从营养品、化妆品、医药品、工业用品到食品添加剂，植物色素都取得可喜成果，展现出广阔的应用前景。

6 参考文献

[1] 王桃云，万承永，王飞.我国天然植物色素研究与开发初探[J].浙江林业科技，2001，21（2）：71-73.

[2] 杜建中，张东凯，刘济明，等.贵州省常见天然色素植物资源初探[J].贵州林业科技，2010，38（4）：40-43.

[3] 孙胜男.天然植物色素的应用研究[J].黑龙江农业科学，2014（3）：142-143.

[4] 胡玉莉，骆骄阳，赵鸿峥，等.天然植物色素染料在染发剂中的应用[J].中国中药杂志，2016，41（17）：3226-3231.

[5] 王寿红.几种植物色素作为酸碱指示剂的研究[J].北京教育学院学报（自然科学版），2008，3（3）：29-33.

[6] 刘玲，肖怡琳，王彤文，等.用植物色素制取代用酸碱指示剂[J].云南师范大学学报，2000，20（5）：62-66.

[7] 张庆云，杨华.重庆地区植物色素用作酸碱指示剂的研究[J].教学仪器与实验，2007，23（3）：11-13.

[8] 李才猛，薛芸蓉.用常见植衿色费睑测全龎离子的初步研究[J].中学化学教学参考，2016（7）：52-53.

[9] 魏开炬，林敏，陈发好，等.尤溪县染料植物资源及开发利用[J].中国林副特产，2017，146（1）：70-73.