甜菜红色素的研究进展
摘要：本文结合国内外研究的最新进展，介绍了甜菜红色素的组成、理化性质、提取与纯化、检测方法、应用及其展望，为甜菜红色素的进一步开发利用提供一定的参考依据。
关键词：甜菜红 理化性质 提取纯化 应用
1 引言
食品中使用到的色素分为合成色素和天然色素两类。近年来由于合成色素在安全性方面尚有争议，人们对安全性高、无毒副作用且兼有营养保健功效的天然色素颇为青睐，天然色素顺势成为色素行业发展的主要方向。甜菜红色素以其安全，无毒副作用且具有改善肝功能、促进消化吸收的作用，成为取代合成红色素最理想的天然红色素之一。
2 色素来源及组分
甜菜红色素广泛存在于藜科、苋科、仙人掌科、商陆科等多种植物中，其中藜科最为人们熟悉的是红甜菜。甜菜红色素就是从藜科植物红甜菜中提取的水溶性天然食用色素，属于吡啶类衍生物，基本发色团为1,7-二偶氮庚甲碱。是红甜菜中所有的有色化合物的总称，由红色的甜菜花青和黄色的甜菜黄素所组成。甜菜花青的主要成分为甜菜苷(Beranin)，占红色素的75％～95％，其余尚有异甜菜苷、前甜菜苷和异前甜菜苷。甜菜黄素包括甜菜黄素Ｉ和甜菜黄素Ⅱ。
3 理化性质
3.1 溶解性
甜菜红色素易溶于水和含水溶剂，为水溶性色素，难溶于醋酸、丙二醇，不溶于无水乙醇、甘油、丙酮、氯仿、油脂、乙醚等有机溶剂。
3.2 酸碱环境反应特性
甜菜红色素呈红色或深紫色液体、块或粉末或糊状物，色泽鲜艳，但其色调受pH值影响，当pH在3.0～7.0时为红色，且较稳定；pH在4.0～5.0时最稳定；当pH＜4.0和pH＞7.0时，颜色有红色变成紫色；当pH＞10.0时，甜菜红色素中的甜菜色苷转化为甜菜黄质，溶液颜色迅速变黄。由此说明甜菜红色素在酸性和中性条件下较稳定。由于绝大多数食品的pH值都在3.0～7.0之间，而甜菜苷的颜色在此pH范围内不会发生变化，故含有甜菜苷的食品，其颜色一般不会受pH值影响。
3.3 光对色素稳定性的影响
卢秉福等研究发现自然光对甜菜红水溶液的稳定性会有所影响，长时间在自然光下放置，颜色会变淡，直至黄色。而自然光对甜菜红色素的50％乙醇溶液影响较小；武成荣等将甜菜红色素配成一定浓度，在40W的紫外光下分别照射1h、3h、4h、6h、10h，对其吸光度比的残存量进行统计，发现甜菜红色素的损失率很小，说明紫外光对甜菜红色素稳定性影响较小。
3.4 热对色素稳定性的影响
甜菜红在pH4.5时热稳定性最好，同时总体上甜菜红热稳定性较差，耐热性随温度的升高而降低。浸提时为减少色素损失，同时达到充分的提取效果，一般选取25℃左右进行。
3.5 金属离子对色素稳定性的影响
金属离子对甜菜苷稳定性有定的影响。过多的Fe3+、Cu2+、Mn2+、Ca2+等可促使甜菜苷的降解，降低甜菜红的色调。故应用中，必要时加入适当的金属螯合剂来去除金属离子。
3.6 食品添加剂对色素稳定性的影响
采用H2O2对甜菜红色素进行耐氧化性实验，随着H2O2添加量的增加和作用时间的延长，甜菜红色素损失率加快，说明甜菜红色素易被氧化，用不同浓度的亚硫酸钠对甜菜红色素进行耐还原性实验，实验表明高浓度的还原剂对甜菜红色素影响较大，得出甜菜红色素耐还原性较差，因此在生产及应用时应避免与氧化剂和还原剂接触Ⅲ。另外葡萄糖、柠檬酸、苯甲酸钠等添加剂对甜菜红色素稳定性及颜色的影响较小，可以在食品中同时使用。Vc对甜菜红色素具有降解作用，因此在使用不同食品添加剂时应区分使用。
4 提取及纯化
4.1 提取
目前比较普及的工艺方法是应用含水有机溶剂或水提取，经硅藻土过滤纯化，进步精制浓缩得到甜菜红色素。卢秉福、武成荣等研究对清洗后的红甜菜原料在90℃条件下热烫15min，切丝后加水在室温下萃取。该过程采用热烫工艺钝化甜菜中的多酚氧化酶及食用甜菜花青褪色酶，减少加工过程中的氧化，增加甜菜红色素的稳定性，同时在室温条件下浸提，克服了以往高温提取过程中甜菜红色素的损失。陈连文等人研究提出红甜菜在室温下用稀酸溶液作为提取剂或在60℃用水作为提取剂提取效果较好。另外有部分实验及生产中采用纯水配置的柠檬酸溶液对红甜菜浸提，同样能达到理想的浸提效果。王长泉等发现如果甜菜中含有叶绿素，可用含水的甲醇预提，能有效的纯化甜菜素，同时为增加色素的稳定性和防止多酚氧化酶对色素的氧化，可在提取液中添加适量的抗坏血酸。
国外近年来甜菜红提取有了些新的技术，利用低压直流电场和高压脉>中电场进行提取实验。Zvitov等人在场强为40V/cm的直流电场中进行甜菜红色素的提取；Mustafa Fincan等人用脉冲电场进行提取试验并建立提取的数学模型。以上两种提取方法在常温下进行，减少了高温工艺下的损失，但因脉冲提取对脉冲波及发生器的要求较高，设备投入及维护成本较高，限制了其在生产中的拓宽应用。
4.2 纯化
天然色素由天然有机物提取所得，成分复杂，除含有发色物质外，还有胶质、淀粉、糖类、脂肪、无机盐和重金属等。甜菜红色素纯化的目的就是为去除影响色素溶解性和透明度的果胶、蛋白等大分子，提高色素色价和色素品质，滤除溶液中部分的糖类、金属离子等。一般国内外采取的纯化方法有酶法纯化、微生物发酵法纯化、膜分离纯化、离子交换树脂纯化和吸附解析纯化等。
国内赫崇岩等人采用超滤一纳滤两次膜分离对色素进行分离、浓缩，超滤截留了大部分的蛋白质等大分子，纳滤将溶液浓缩三倍左右，糖分等杂质滤除率达36％，金属离子滤除率达95％左右，无机盐离子全部滤除，改善了色素品质。龚敏等用S-8型、AB-8型、NKA-9型、D3520型和X-5型五种大孔吸附树脂对色素纯化进行研究，最终确定用S-8型树脂对粗提液去杂，经盐酸化乙醇交换和浓缩制得色素成品，提高了色素回收率，同时降低了纯化工艺的能耗，避免了色素的降解和变性。
郑同安等介绍用聚酰胺吡咯烷酮类多孔树脂进行吸附，再用烯酸和多糖酸的铝盐或镁盐解析，该方法中阳离子交换树脂具有独特的选择性，达到了浓缩、分离、纯化的目的，去除了糖及其杂质，提高了色素的稳定性，增强了产品品质。另外利用吸附解析来精制甜菜红色素。将调好pH值的萃取液通过装有吸附剂的固定柱，然后用洗脱液淋洗树脂柱，实验研究发现用80％的水和20％异丙醇组成洗脱液从树脂中解析色素最为有效。另外采用微生物发酵法同样能够有效