研究报告天然色素一胭脂虫红色素

研究报告天然色素一胭脂虫红色素 天然色素-胭脂虫红色素 Natural pigment- cochineal red pigment 1汪志明 1WANG zhi-ming (生命科学学院，大连民族学院，大连，辽宁，116600) (College of Life Science, Dalian Nationalities University,Dalian,Liaoning) 摘要:胭脂虫红色素在国外已广泛应用于食品、化妆品、药品及纺织品等领域，在我国有着很好的发展前景。文章综述了胭脂虫红色素的种类、制备及应用方面的研究，为胭脂虫红色素的进一步研究和利用提供了参考 Abstract: The cochineal red pigment in foreign countries has been widely used in food, cosmetics, pharmaceuticals and textiles and other fields, has a very good development in our country before King. This paper reviews the types of red pigment from cochineal, preparation and applied research, cochineal red pigment for the further study andutilization reference 关键词:胭脂虫红色素;种类;制备;应用 Keywords:cochineal red pigment; species; preparation; application 前言:胭脂虫红色素是蒽醌类的天然红色素，广泛应用于食品、化妆品、药品及纺织品等领域，且被视为最安全的天然色素之一，用于眼部化妆品中。寄生在仙人掌类植物上的雌性胭脂虫(眈哟肋?船oo眦龉唧缸)是提取胭脂虫红色素的原料，原产于中南美洲、墨西哥等地。年，我国农业部成功1997引种了墨西哥的米邦塔仙人掌，并在北京、海南等地建立了较大规模的生产基地。胭脂虫的大规模养殖为有关胭脂虫红色素的研究提供了有利条件。文章对近年胭脂虫红色素的研究进展作一简要综10 述，为胭脂虫红色素的进一步利用提供参考。 1. 种类介绍. 1.1商品胭脂虫红色素的种类 胭脂虫红色素又名天然红 4 号和太阳红 1 号(Natural red 4)[ Sun Red ,是指一类利用胭脂虫生产的天然红色素 ,主要包括以下几种商品形式:111 胭脂虫提取(No. 1) ] 液 又名胭脂红酸提取液 ,是用稀乙醇萃取胭脂虫或胭脂虫( Cochineal ext ract , Carminic acid extract) 粉 ,然后除去乙醇得到的浓缩液 ,主要成分为胭脂红酸。胭脂虫提取液呈酸性,,其颜色随(pH 55. 5) 升高由橙色变成红色 ,对热、 光非常稳定。胭脂虫提取液的染色强度较低 ,应用范围较小 ,主pH 要添加在酸奶、 软饮料和酒精饮料中。 2.胭脂虫红色素的制备 2.1胭脂虫的收集和处理 雌虫快产卵时 ,虫体变成亮红色 ,此时胭脂红酸含量最高 ,适宜收集。胭脂虫的收集一直采用手工方式 ,一般用刷子将虫体刷下。胭脂虫活体不能直接出售 ,需进一步的杀死和干燥处理。先用热水或蒸汽处理胭脂虫 ,有效去除腊质和脂肪 ,然后在太阳下爆晒或烘烤 ,可得到质量较好的 “紫黑色胭脂虫” 。这是最常用的制备干胭脂虫的方法。干燥处理使胭脂虫失重达70 %左右 ,7-10万只胭脂虫能获得约 1kg干胭脂虫。除采集时间和干燥过程之外 ,虫的类型和大小也决定了干胭脂虫的质量和商业价值。一般养殖的胭脂虫个头大且胭脂红酸含量高达干重的21 %,22 % ,而野生的胭脂红酸含量较低 ,仅占干重的16 %。大小对胭脂虫等级的影响也很大 ,有些地方胭脂虫的等级就是根据胭脂虫的大小划分的 ,如一等胭脂虫能被10,14目筛截留。 2.2胭脂虫红色素的生产 干胭脂虫中除了主要成分胭脂红酸外 ,还含有蛋白质、 蜡质和脂类 ,这些非呈色成分的存在会降低产品的呈色能力 ,影响产品品质;而且虫体蛋白质还会引起某些敏感个体的 过敏反应。将胭脂红酸提取出来 ,制成一定纯度和一定形式的制剂是非常重要的。 目前工业化生产是在传统方法的基础上进行的 ,作为商业秘密被各自的生产商严加保密。根据加拿大国际发展研究中心( IDRC)的标准 ,胭脂红的工业化生产包括以下多个环节:(1)有机溶剂处理 ,除去蜡和脂质;(2)粉碎;(3)碱提;(4)固液分离;(5)与铝和钙盐形成不溶性沉淀;(6)沉淀的回收;(7)沉淀的溶解;(8)浓缩;(9)加工制剂。实际工业化生产的生产率非常低 ,产品质量较差 ,最终产品经常结合有毒性重金属离子和过敏性蛋白;而且生产的重现性差 ,不同批次的产品质量不同。 3.胭脂虫红色素提取工艺优化研究 实验采用热回流带搅拌提取工艺。实验中首先进行了温度、溶剂体积分数、提取时间、液料比(体 积:质量)、提取次数等单因素实验，以确定相关因素及各因素的合适范围。各单因素初始条件:温度65?，体积分数65,，提取时间lh，液料比(2:1)mL,g，提取次数3次。 根据单因素实验结果，采用响应面设计实验，运用根据Box—Behnken的中心组合实验设计原理，选择对胭脂红色素提取效果有显著影响的提取温度、溶剂体积分数、提取时间做了三水平共17个实验点的响应面分析实验。 4.应用方面的研究 目前 ,许多国家都允许将胭脂虫红色素用于食品和药品中 ,此外 ,胭脂红还被允许用于化妆品中 ,特别是眼部化妆品中。现今 ,对胭脂虫红色素的应用研究主要集中在毒性、 用量、 过敏反应等方面。 4.1胭脂虫的饲养与利用 胭脂虫是泛指雌虫能生产胭脂红色素的蚧虫,主要种类有明胭粉蚧(Dactylopius cac t i Cos ta)及苔粉蚧(D. coccus Costa)。原产于墨西哥和中美洲,寄主为仙人掌类植物。胭脂虫为卵胎生, 世代重叠,生活史不整齐, 根据气温不同, 生长期从 40 天到160 天不等,人工培育宜采取室外栽培寄主、 室内 繁养胭脂虫的方式。 饲养胭脂虫的寄主植物主要为茎节扁平的仙人掌,如印榕仙人掌(Opunt ia ficus- indica)和甜仙 人掌(Opuntia coccinell ifera) ,饲养的虫种主要为苔粉蚧。传统的胭脂虫饲养是在野外生长的仙人掌 植株上露天放养的,每年可收3)4次,但露天放养只能在雨量稀少、 分布较均匀地区进行(如加那利 群岛,年雨量200~ 400mm)。为避免雨淋, 80年代中期人们开始搭棚饲养,并于90 年代投入生产, 搭 棚饲养是把接种幼虫后的成熟仙人掌节片悬挂在棚内繁育,雌虫约经3个月(夏季)至5 个月(冬季) 成熟,待雌虫成熟后收集并净化虫体。留下一些雌虫繁殖后代, 繁殖的幼虫则再次接种于新鲜的成熟 2仙人掌节片上饲养。此法每90m棚可年产干雌虫约75kg,每公顷仙人掌的节片可供3、4个饲养棚饲养。我国李志国等对从南美引进的胭脂虫开展了繁养试验。 4.2胭脂虫的利用与商业价值 墨西哥人很早就利用野生胭脂虫提取胭脂虫红,并已饲养了数百年, 十五世纪西班牙人开始在本土及加那利群岛栽种仙人掌饲养胭脂虫,以提取胭脂虫红色素。天然的胭脂虫红也称洋红酸,属蒽醌类色素,色泽亮红鲜艳,可进一步制备成洋红,广泛地用于食品、 化妆品、 药品等多种行业。目前,原产地传统的胭脂虫饲养大多是在野外生长的仙人掌植株上露天放养。露天放养有严格的地理区域与气候环境要求,尤其是降雨量,要求雨量稀少、 分布均匀。因此, 至今胭脂虫及胭脂虫红酸90%以上出自秘鲁, 据秘鲁农业研究机构统计显示, 1999年秘鲁向国际市场出口了800 吨胭脂虫(包括胭脂虫红) , 占世界胭脂虫及其加工产品总出口量的90%以上, 其中,美国、 法国、 西班牙和德国是秘鲁胭脂虫的主要进口国,其进口量占秘鲁胭脂虫出口量的60%以上。 5.展望 5.1胭脂虫前景展望 随着人类社会的发展，人们对色素特别是天然色素的利用越来越多，胭脂虫的需求量不断增加。据估计，市场需求量将会以每年3,,5,的速度增加，欧洲各国正对食品工业中的色素和其 它添加剂制订规范条例，合成色素有可能在大范围内被禁止使用，因此，胭脂红色素将有很广阔的发展前景。 20世纪90年代我国大量引种食用仙人掌，同时引入了胭脂虫。食用仙人掌富含黄酮类物 质，被认为是一种具有降血糖、降血脂、活血、抗氧化、美容等多种功能的营养保健蔬菜。然而，由于 我国公众的饮食习惯和口感嗜好等原因，目前食用仙人掌还未能搬上普通百姓的餐桌。因此，食 用仙人掌的深加工和利用是我国农业急需解决的问题，而加强以此类仙人掌为寄主的胭脂虫的综 合开发应用的研究，将成为更加可行和具有经济意义的工作。 我国有广大的亚热带半干旱地区，分布着大面积的干热河谷，如金沙江、元江、澜沧江等流域 的许多地区，生态环境十分脆弱，不适于发展农业，但却适于仙人掌生长。而我国目前无胭脂虫及胭脂红色素的生产，每年需花大量外汇进口胭脂红用于食品和医药等。因此，在这些地方推广种植仙人掌并饲养胭脂虫，一方面可以绿化荒山，改善生态环境，另一方面能增加农民收入，还可解决农村大量闲散劳动力问题。所以，在当今煤焦油类的合成染料Et暮穷途，天然胭脂红日益走俏的情况下，研究饲养胭脂虫和提取分离胭脂虫红色素的生产，利用我国土地资源和种植设施，发展仙人掌种植业，既可填补我国胭脂虫饲养业和胭脂红色素的生产技术和产品方面的空白，又可促进农村经济和食品工业的发展。 胭脂虫的开发和应用目前多集中于胭脂红色素的应用研究，但要更加经济高效的进行综合利 用，尚需加强基础性研究工作，如胭脂虫的生殖规律、滞育习性、人工规模化繁养技术、胭脂红色素 的高效提取及胭脂红色素的颜色调节技术等。以打破其滞育习性，实现以设施栽培仙人掌为手段 的胭脂虫终年繁养，扩大繁养规模，加快其繁殖速度，寻求更加有效的色素提取方法，提高色素提取 效率和纯度，通过pH值和溶剂的筛选，调节胭脂红色素的颜色，开发色素的系列应用产品等，将会 使胭脂虫综合利用具有更加广阔的前景。 参考文献 [1]高蓝,李浩明.胭脂虫红色素资源及其利用[J].中国食品添加剂.2004(04). [2]汤定明.胭脂虫红色素和红曲红色素稳定性的比较[J].肉类工业.2005(01). [3]陈俊成.食用天然色素简介胭脂虫红及胭脂虫红素[N].食品添加剂周刊,中国食品质量报.2004,05,15,007. [4]余启洪.吴巧玲.胭脂虫红色素提取方法的研究进展[J].农产品加工?学刊.2008(9). [5]方晓春,汪财生,王忠华.高效液相色谱法测定胭脂红酸的研究[J].分析试验室.2008(7). [6]王素芳,俞超,王忠华.天然色素-胭脂虫红色素[J].药物生物技术.2007(2). [7]张弘,郑华,郭元亨等.胭脂虫红色素加工技术与应用研究进展[J].大连工业大学学报.2010(6). [8]张建云,李志国,赵杰军等.杨时宇中国胭脂虫发展现状概述[J].西南农业学报,2007(3). [9]张忠和,陈晓鸣,石雷等.基于生命表技术的胭脂虫适生性研究[J].林业科学究,2004,17(4):484. [10]陈晓菲.胭脂虫在人工可控条件下的生物生态学研究[D].山东农业大学硕士学位论文,2004 :3. [11]王素芳,俞超,王忠华.天然色素—胭脂虫红色素[J].药物生物技术.2007,14(2):153-156. [12]刁毅,李勇,郑毅.温湿度对胭脂虫生长的影响[J].安徽农业科学.2010,38(15)7884，7955. [13]陈晓菲,刘玉升,贝绍国等.温度对胭脂虫雌虫生长发育和生殖的影响.2004(2). [14]郑勇湿度对胭脂虫生长发育影响的探讨.2007(6). [15]张忠和,石雷,徐珑峰等.世界胭脂虫的研究和利用概况.2002(6). 赵杰军等.中国胭脂虫发展现状概述.2007(3). [16]张建云,李志国, [17]王文亮,王守经,孙守义等.脂虫资源的开发与利用研究[J].农产品加工?学刊 2008(5). [18]郑勇.湿度对胭脂虫生长发育影响的探讨[N].思茅师范高等专科学校学报.2007(6). [19]张艳峰,谢映平,黄健.胭脂蚧的形态特征及蜡泌物超微结构的研究[J].植物检疫.2006(2). [20]刘志红,李桂亭,吴振廷等.胭脂虫开发利用的研究及前景展望[N].经济动物学报.2006(1). [21]张弘,郑华,郭元亨等.胭脂虫红色素加工技术与应用研究进展[N].大连工业大学学报.2010(6). [22]张忠和,石雷,徐涛等.胭脂虫与寄主仙人掌的关系[ J].林业科学研究,2004 ,17(3):321.