桑椹红色素的开发与应用现状分析

张荷兰，陆鸿奎

（楚雄医药高等专科学校，云南楚雄 675000）

0 引言

桑树在我国的大部分地区都有载种，其中桑椹是桑科植物桑（Morus alba L.） 的果实，是老百姓比较喜欢的一种水果，不仅味道可口，而且具有一定的保健功效，是原国家卫生部认定为“药食同源”的农产品之一。桑椹性味甘、酸、寒，具有滋阴补血、生津润燥的功效，用于肝肾阴虚、眩晕耳鸣、心悸失眠、须发早白、津伤口渴、内热消渴、肠燥便秘[1]，可以增强机体免疫力、降血脂、降血糖、抗氧化，有很好的药用价值。有研究表明，桑椹中含有多种功能性成分，如芦丁、花青素、白黎芦醇等，以及具有生理活性的矿物质元素，一般有钾、钙、镁、铁、锌等微量元素[2]，而其中的花青素更是一种具有保健作用的天然色素，又称桑椹红色素，但是由于其稳定性差限制了使用范围。目前，国内主要针对桑椹红色素的提取方法和稳定性方面的研究进行综述，为桑椹红色素的稳定性提出一些思路和方法。

1 桑椹红色素的保健作用及应用

食用色素分为天然色素和人工合成色素，天然色素具有合成色素所不具备的优点，安全、色泽浅淡，符合人们的心理需求，有些天然色素还具有一定的营养价值或药理作用，作为食品的添加剂，不但能改善食品的外观色泽，还具有营养强化剂的作用，所以天然色素逐渐成为色素市场的主流。花青素又名花色素苷，是自然界中一类广泛存在于植物当中安全无毒的水溶性天然色素，不仅使植物呈现美丽的颜色，而且有些植物所含的花青素具有丰富的营养价值和一定的保健功效。有文献报道花色苷具有抗氧化、抗炎、调节血脂、改善胰岛素抵抗、改善夜间视力、抗菌、抗衰老等多种功效[3]，其中花青素的抗氧化作用是目前保健食品研究的热点。

桑椹红色素是从天然桑椹果实中提取而得，属花青类色素，水溶性强，其提取物中富含糖类、氨基酸、维生素、胡萝卜素和微量元素，具有补血、润肺、利肝、利尿、抗氧化及清除自由基等作用[4]，其中桑椹红色素的抗氧化作用更是目前研究的一个热点，研究表明自由基与100 多种疾病有关，在影响人类健康长寿的因素中，有85%来自于自由基的侵害[5]，桑椹红色素能较好地清除人体自由基。

1989 年，经全国食品添加剂标准委员会审查批准，桑椹红色素被列入我国食品添加剂使用卫生标准（GB 2760—1996） 中48 种天然色素之一[6]。由于桑椹红色素着色性好、安全无毒，目前广泛应用于饮料、冷饮、焙烤制品、口香糖、果冻、固体清凉饮料及果酒中，也可作为化妆品、保健食品、药品中的着色剂和酸碱指示剂。

2 桑椹红色素的提取工艺研究

桑椹红色素属花青类色素中的矢车菊素（Cynadini）[7]，在自然状态下以糖苷的形式存在，即花色苷，不同品种桑椹中的花色苷含量及单体组成有所不同，但均含有矢车菊素- 3 - O -葡萄糖苷。花色苷的提取方法主要采取溶剂提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、液态静高压辅助提取法、超临界萃取法等。微波辅助提取法的优点是细胞内的极性物质吸收微波能后产生大量热量，水汽化产生的巨大压力冲破细胞膜及细胞壁，从而使细胞内外物质更快地进行交换。超声波辅助提取法的优点是超声波空化时产生局部高温和极大压力，使细胞壁通透性提高，或者使细胞壁及整个生物体瞬间破裂，快速释放细胞中有效成分，有利于有效成分提取完全。花色苷的纯化方法有分级沉淀法、膜分离法、柱层析法，其中柱层析法是应用最广泛的技术，柱层析填料主要有大孔树脂、离子交换树脂和凝胶树脂。

2.1 提取工艺研究成果

目前，国内对于桑椹红色素提取工艺的研究已有报道：①牛天羽等人[8]以桑椹冻干粉为试样，在单因素试验的基础上利用响应面分析法确定4 种桑椹花色苷的最佳超声提取条件，采用AB-8 型大孔树脂对花色苷进行纯化，测定4 种桑椹花色苷的氧自由基清除能力和还原能力，并与同等质量浓度的维C进行比较；②张国栋等人[9]对桑椹鲜果红色素进行微波辅助提取，单因素试验确定微波处理时间、提取溶剂乙醇浓度、提取料液比为主要影响因素，然后正交试验优化确定了桑椹红色素提取的最优方案为采用40%的乙醇-1%盐酸为溶剂，料液比为1∶20，微波功率800 W，处理桑椹10 min，于波长512 nm处测得吸光值达0.662；③蔡荣荣等人[10]以浙江省的10 个品种的桑椹为原料，利用正交试验，优化了桑椹花青素的最佳提取工艺，还用优化的工艺对这10 种桑椹果汁和果渣花青素进行了提取纯化，并用pH 值示差法测定了不同品种桑椹果汁和果渣纯化物中总花青素的含量；④彭永芳，刘树兴等人[11-12]对桑椹红色素的纯化进行了初步研究，认为采用吸附树脂纯化桑椹红色素是可行的；⑤徐建国[13]以桑椹渣为原料对桑椹红色素进行了较系统的研究，并研究了提取、分离和纯化桑椹红色素的工艺参数，对其稳定性和抗氧化能力进行了探讨。

2.2 提取工艺研究归纳

归纳以上桑椹红色素的提取工艺研究成果，能够工业化生产的方法主要是溶剂提取法、辅助超声波和微波提取法，后2 种方法有利于有效成分的充分溶出。这些提取方法的基本原理是利用各种溶剂萃取天然色素原料，使色素溶解而进入溶液，提取所用溶剂有不同浓度的乙醇、无水乙醇、乙醇-盐酸、酸化甲醇等溶剂，考虑到甲醇的毒性，食品工业上更适合用乙醇进行提取，其工艺流程为：取桑椹新果捣碎或干燥的桑椹粉碎→加入溶剂低温进行提取→离心分离除去果渣→上清液抽滤除去杂质→真空减压浓缩→树脂吸附、洗脱→洗脱液真空浓缩→浓缩液冷冻干燥→桑椹红色素粉末。

3 桑椹红色素稳定性研究

桑椹红色素稳定性差，对碱、光、热、金属离子、氧化剂等十分敏感，大大限制了其使用范围，如徐玉娟等人[14]报道pH 值对桑椹红色素的影响显著。陈小全等人[15]报道温度、外加试剂能够较大地影响桑椹红色素的稳定性。因此，采用一些新的技术提高桑椹红色素的稳定性，促进其功能的发挥是桑椹红色素研究的重点之一。但如何提高桑椹红色素的稳定性，目前国内有少量研究报告，主要研究采用微型包囊技术将桑椹红色素微胶囊化。

3.1 微胶囊在食品工业中的应用

微胶囊作为一种新型的生产技术在食品工业、制药等领域逐步得到广泛应用。对于食品工业，可以让纯天然的风味配料、生理活性物质融入食品体系，并能保持生理活性。微胶囊化可以改变物质的色泽、形状、质量、体积、溶解性、反应性、耐热性和贮藏性等，让许多采用常规制剂技术无法解决的工艺问题得到改善，使得微胶囊技术在食品工业中发挥了重要作用。目前，微胶囊技术作为食品加工中的新技术已经被应用到酶制剂、香精、香料、色素、食用油脂、维生素、营养强化剂和生理活性物质等食品工业中。将桑椹红色素进行微胶囊包埋，使其封闭在囊膜内与外界环境隔离，可以提高其在功能性产品中的可用性，促进其生理功能的发挥，增加其在环境中的稳定性[16]。

3.2 微胶囊技术

微胶囊技术是采用成膜材料将固体或液体物料包封形成微小粒子，这些微小粒子称为微胶囊，其粒径大小一般为1～250 μm。成膜材料主要有[17]：①天然的高分子材料，如明胶、阿拉伯胶、桃胶、果胶、杏胶、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉等；②半合成高分子材料，如羧甲基纤维素钠、邻苯二甲酸醋酸纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等；③合成高分子材料，如聚酯类、聚酰胺、聚酸酐。制备微胶囊的方法分为化学方法、物理方法和物理化学方法3 类。化学法主要包括界面缩聚法、化学辐射法、锐孔法等；物理法主要包括喷雾干燥法、真空蒸发沉积法、空气悬浮法、静电结合法、挤压法等；物理化学法主要包括凝聚法、溶剂-非溶剂法、改变温度法、液中干燥法等。目前，在食品工业中应用较成熟的方法有喷雾干燥法、空气悬浮法、喷雾冻凝法、分子包埋法、物理吸附法、凝聚法等[18]。

3.3 桑椹红色素微胶囊化的研究成果

微胶囊在国外已经广泛应用于食品工业中，目前国内将桑椹红色素进行微胶囊化的研究主要有：①李琴等人[19]采用锐孔法对桑椹红色素的微胶囊化工艺进行了研究，其工艺流程为：海藻酸钠→用缓冲液加热溶解→冷却→加色素溶液搅拌→制珠→固定化→抽滤→珠体→洗珠→干燥；②刘云海等人[20]以麦芽糊精、β -环状糊精、阿拉伯胶为壁材，采用喷雾干燥法制备天然花青素的微胶囊，得到高包埋率的微胶囊；③唐榕等人[21]同样采用喷雾干燥法制备桑椹花色苷微胶囊，最佳工艺条件为：以麦芽糊精和阿拉伯胶为壁材，两者质量比8.58∶1，壁芯比9.62%，进风温度145.68 ℃，包埋率预测值为92.59%。

4 讨论

分析归纳文献报道，目前国内对桑椹红色素的提取工艺研究已经很深入，实现了产业化，但是针对其稳定性的研究内容不多，主要是将桑椹红色素进行微胶囊化，以增加其稳定性。作为天然色素的稳定化方法，微胶囊化只是其中的一种方法，还可以借鉴其他天然色素稳定化的成果，采取以下几种方法。

（1） 加入稳定剂。如抗氧化剂β - 胡萝卜素、抗坏血酸、异抗坏血酸可以延缓天然色素的褪色，提高天然色素的稳定性。

（2） 分子结构修饰。色素的稳定性和色素的化学结构存在密切的关系，通过将色素分子中不稳定的基团进行结构修饰，可以提高其稳定性。

（3） 完善生产工艺条件和包装材料。桑椹红色素受碱、光、热、金属离子等影响，在提取和纯化桑椹红色素中应注意溶剂的pH 值和加热的温度，选用不带入金属离子材料制成的提取设备，采取避光密闭的真空包装材料等措施。

（4） 通过试验研究，可采用滴丸剂的制备工艺，利用搅拌机的剪切分割，将桑椹红色素滴丸制成所需直径的微小胶囊，这种方法生产工艺简单，容易成型，桑椹红色素的包合率较高，适合于企业大量生产。

5 结语

由于桑椹红色素是一种具有保健作用、安全无毒的天然色素，在药品、食品领域逐渐得到人们的认识和推广应用，具有广泛的开发前景。采用一些新的技术提高桑椹红色素的稳定性，促进其功能的发挥是桑椹红色素研究的主要方向，尤其是微胶囊化的研究是增加桑椹红色素稳定性的主要手段，但是需要不断地优化其工艺过程，能适应大量生产的条件，从而使桑椹红色素的应用更加广泛、稳定有效，充分发挥桑椹的经济价值。