天然蓝色素的提取与精制

2026/10/2 8:00:51 作者:南星

天然色素具有安全、营养、多功能性的特点.天然蓝色素是天然色素中的稀缺色素.植物和微生物是生产天然蓝色素的主要原料来源.植物天然蓝色素主要有靛蓝、栀子蓝、藻蓝蛋白色素等.链霉菌、假单胞菌、假交替单胞菌、杜檊氏菌、黄杆菌、出芽短梗霉、光合细菌、基因工程菌株等微生物中的某些种类能够产生天然蓝色素,其中放线菌紫(红)素、绿脓菌素、紫色杆菌素为兼具抗生素作用的蓝色素.超声波破碎、柱层析和高速逆流色谱、超临界流体法、微滤和超滤等先进技术应用于天然蓝色素的提取分离及精制纯化,微胶囊化、酯化、醚化、酰化等促进色素稳定的反应技术也被应用于改善天然蓝色素的稳定性及色素的其它性能.

天然蓝色素

自然来源

天然色素中天然蓝色素很少,自然来源也非常有限。有机天然蓝色素则主要来源于植物和微生物材料。蓼蓝、茶蓝、马蓝、吴蓝、菘蓝等木蓝属植物的叶子可以用于制取靛蓝染料。栀子蓝色素是用茜草科植物栀子(Gardenia jasmi-noides)的果实中的栀子苷制备的。麦冬(Ophiopogogon japonicus)果实、爵床科植物山蓝(Peristrophe baphica)、紫甘蓝(Brassicaoleracea)、蓝粒小麦(purple and blue - grainedwheat)种子等植物来源材料都用于制取相应的蓝色素。虽然有研究报道转基因棉花和转基因玫瑰能够产生蓝色素,但这类转基因植物材料因来源珍稀,目前尚不能用于生产天然蓝色索。螺旋藻、蓝藻、念珠藻等藻类可用于制取藻蓝蛋白色素。牡蛎舟形藻(Haslea os-trearia)能产生提高牡蛎经济价值的蓝色马雷讷索。大蒜(Allium sativum)经醋浸制后能发生绿变,其中可以分离出蓝色素。有些微生物如链猕菌(Streptomyces sp.)、假单胞菌(Pseudo-monas sp.)、假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.)、杜槲氏菌(Duganellasp.)、出芽短梗霉(Aureobasidium sp.)、紫色非硫细菌等可利用培养基质在生长过程中产生各不相同的蓝色素,另有一些基因工程菌株可以产生靛蓝色素[1]。

提取分离与处理

栀子蓝色素和藻蓝色素是食用天然色素市场上占绝对优势的两种蓝色素。蓝藻和红藻是两类主要的藻蓝色素原料来源,其中螺旋藻是生产藻蓝色素经济而有效的首选原料。从藻体中释放藻蓝色素的处理工艺多为调配缓蚀剂经(超)低温冻融继而匀质或者采用酵溶一一高压匀质相结合的方法破碎藻体细胞,超声波处理能够加速藻体细胞的破碎。对于藻体较大的念珠藻则先用高速组织捣碎机匀浆,然后进行酶溶(通过微生物发酵和藻体自溶实现)匀质。细胞匀质液中的藻蓝色素可采用硅胶柱层析法分离纯化[或用超临界CO2,流体法先提取其中的黄色素然后再用水基提取剂分离纯化藻蓝色素。对精制后的藻蓝色素进行真空浓缩,然后冷冻干燥或喷雾干燥得到色素干粉。干燥前采用微胶囊包埋处理可提高色素的耐热性能。

以栀子果粉为原料制备栀子蓝色素目前有两种工艺,一是栀子果粉水浸液经接种产酶菌株一次发酵产生栀子蓝色素的一步法工艺,二是先行从栀子果粉水浸液中分离浓缩栀子苷,然后经酶促反应产生栀子蓝色素的二步法工艺。第一种工艺制得的栀子蓝色素色泽暗淡,色价低,后期分离精制难且制得率低,第二种工艺则较好地解决了这些问题。栀子苷存在于将栀子果粉水浸液过大孔吸附树脂(如HPD100)柱制取栀子黄色素后剩余的废液中,之后对废液采用膜过滤(微滤(0.1um)澄清和纳滤(100 Dalton)浓缩)、双水相萃取、高速逆流色谱(HSCCC)等技术浓缩富集栀子苷用于制备高品质的栀子蓝色素。制得的色素经超滤、壳聚糖衍生物柱层析或(D301)大孔吸附树脂柱层析等技术进行纯化精制[1]。

由于天然色索普遍存在稳定性差、易降解的缺点,因此旨在提高天然色素稳定性的研究日益增多。水溶性栀子蓝色素经乙酸酐酯化后得到了憎水性栀子蓝色素,拓展了其应用范围,也在一定程度上改善了其稳定性;紫甘蓝色素经阿魏酸和水杨酸酰基化处理后,其耐热性和耐光性显著改善川],但总的来说天然蓝色素的改性研究还很少。

参考文献

[1]毛得奖,朱亚玲. 我国食用天然蓝色素研究进展[J]. 中国食品添加剂,2011(4):149-155. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2011.04.023.

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