色素植物课件

第3章 色素植物 第一节 概述 n一、概念 n色素植物指植物哦某些器官内含有丰富的具有 着色能力的化学衍生物。我们称这些具有着色 能力的植物成分为植物色素。这是一类天然色 素；可用作食品、饮料的添加剂或作工业染料 。 二、种类及化学结构 n许多植物含有丰富的色素成分。植物色素按溶 解性可分为脂溶性色素和水溶性色素。按化学 结构可分为四吡咯衍生物类色素、多烯色素、 酚类色素、吡啶色素、醌类衍生物色素和其他 类色素。 n天然色素和合成色素 1、四吡咯衍生物类色素 n该类色素是以4个吡咯环构成的卟吩（带有侧链的 卟吩称为卟啉）为结构基础的天然色素，普遍存 在于植物体幼嫩茎和叶片，此类色素以叶绿素为 主。 n叶绿素是二氢卟酚（chlorin）色素，结构上和卟 啉（porphyrin）色素例如血红素类似。在二氢卟 酚环的中央有一个镁原子。叶绿素有多个侧链， 通常包括一个长的植基（phytyl chain）。 叶绿素对人体的作用 n造血功能 诺贝尔奖得奖人Dr. Richard Willstatter 和Dr. Hans Fisher发现，叶绿素的分子与人体的红 血球分子在结构上很是相似，唯一的分别就是各 自的核心为镁原子与铁原子。因此，饮用叶绿素 对产妇与因意外失血者会有很大的帮助。 n帮助解除体内杀虫剂与药物残渣。营养学家 Bernard Jensen博士指出，叶绿素能除去杀虫剂 与药物残渣的毒素，并能与辐射性物质结合而 将之排出体外。此外，他也发现一般上健康的 人会比病患者拥有较高的血球计数，但通过吸 收大量的叶绿素之后，病患者的血球计数就会 增加，健康状况也会有所改善。 n养颜美肤 新英国医药期刊曾经做过这样的报 导：叶绿素有助于克制内部感染与皮肤问题。 美国外科杂志报导：Temple大学在1200名病人 身上，尝试以叶绿素医治各种病症，效果极佳 。 2、多烯色素 n该类色素是以异戊二烯残基为单元组成的共轭 双键长链为基础，因最早发现的是胡萝卜素， 所以又称类胡萝卜素。 n大多数天然的罗胡萝卜素看作是番茄红素的衍 生物，按期结构与溶解性分为两大类：胡萝卜 素类和叶黄素类。 （1）胡萝卜素类色素 n胡萝卜中含有大量的-胡萝卜素，摄入人体消化 器官后，可以转化成维生素A，是目前最安全补充 维生素A的产品 (单纯补充化学合成维生素A，过 量时会使人中毒)。它可以维持眼睛和皮肤的健康 ，改善夜盲症、皮肤粗糙的状况，有助于身体免 受自由基的伤害。不宜与醋等酸性物质同时服用 。微溶于甲醇、乙醇。 n胡萝卜、番茄、桃、火棘等植物汇总普遍含之。 n1、维持皮肤粘膜层的完整性，防止皮肤干燥，粗 糙； n2、构成视觉细胞内的感光物质； n3、促进生长发育，有效促进健康及细胞发育，预 防先天不足。促进骨骼及牙齿健康成长； n4、维护生殖功能； n5、维持和促进免疫功能。数据介绍，胡萝卜具有 预防和抑制肺癌的作用。胡萝卜所含的胡萝卜素 进入人体后，会转化成维生素A。每一个胡萝卜 分子可以转化成2 个维生素A 分子。 （2）叶黄素类 n此多为共轭多烯烃的加氧衍生物，有些是番茄 红素和胡萝卜素的加氧衍生物；在绿叶中的含 量是叶绿素的2倍。 n脂溶性色素；易溶于甲醇与乙醇。 n叶黄素又名“植物黄体素”，在自然界中与玉米 黄素（Zeaxanthin）共同存在。叶黄素与玉米 黄素是构成玉米、蔬菜、水果、花卉等植物色 素的主要组分，也是构成人眼视网膜黄斑区域 的主要色素。人的眼睛含有高量的叶黄素和玉 米黄素，但这两种元素是人体无法制造的，必 须靠含叶黄素和玉米黄素的食物来补充，若缺 乏这两种元素，眼睛就会失明。 3、酚类色素 n也称为苯并吡喃衍生物类色素，可分为花青素 、花黄素和单宁3类，是多元酚的衍生物。 n（1）花青素 n花青素是一种水溶性色素，可以随着细胞液的 酸碱改变颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液 呈碱性则偏蓝。花青素(anthocyanins)是构成花 瓣和果实颜色的主要色素之一。 n经由苯基丙酸类合成路径(phenylpropanoid pathway)和类黄酮生合成途径(flavonoids biosynthetic pathway)生成。 n花青素为植物二级代谢产物，在生理上扮演重 要的角色。花瓣和果实的颜色可吸引动物进行 授粉和种子传播 (Stintzing and Carle, 2004)。常 见于花、果实的组织中及茎叶的表皮细胞与下 表皮层。 n以天竺葵色素(pelargonidin)、矢车菊素(cyanidin) 、花翠素(delphinidin)、芍药花苷配基(peonidin)、 矮牵牛苷配基 (petunidin)及锦葵色素(malvidin)等 六种非配醣体(aglycone)为主。 n自然界有超过300种不同的花青素，它们来源于不 同种水果和蔬菜如紫甘薯、越橘、酸果蔓、蓝莓 、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡罗卜和红甘蓝 、颜色从红到蓝。这些花青素主要包含飞燕草素 （Delchindin）、矢车菊素（Cyanidin）、 牵牛花 色素（Petunidin）、芍药花色素（Peonidin） n紫甘薯花青素在不同PH值下的颜色变化 n花青素类色素广泛存在于紫甘薯、葡萄、血橙、 红球甘蓝、蓝莓、茄子皮、樱桃、红橙、红莓、 草莓、桑葚、山楂皮、紫苏、 黑(红)米、牵牛花 等植物的组织中。 n花青素为人体带来多种益处。从根本上讲，花青 素是一种强有力的抗氧化剂，它能够保护人体免 受一种叫做自由基的有害物质的损伤。花青素还 能够增强血管弹性，改善循环系统和增进皮肤的 光滑度，抑制炎症和过敏，改善关节的柔韧性。 （2）花黄素类色素 n普遍存在于植物界，通常指黄酮及其衍生物，也 称黄酮类色素。具有活化和降低血管通透性等作 用，是维生素P的组成成分。广泛应用于糕点、糖 果等的着色 n在花瓣的细胞液的水溶性的黄色色素中，与碱反 应呈橙红-紫红色，遇浓硫酸呈红色的加酸显色现 象（halochromy）的色素群 。遇铁离子成蓝绿色 n构成黄花波斯菊、天竺牡丹、金鸡菊、金鱼草等 黄色花瓣的黄色色素的主体。 天竺牡丹：大丽花 4、醌类衍生物类色素 n醌类色素是一类含醌类色素化合物的色素，有 苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌等类型。 n醌类在植物中的分布非常广泛： n1 蓼科的大黄，何首乌，虎杖 n2 茜草科的茜草、栀子 n3 豆科的决明子，番泻叶 n4 鼠李科的鼠李 n5 百合科的芦荟 n6 唇形科的丹参 n7 紫草科的紫草 n醌类在一些低等植物（如藻类）中也有存在. 三、 色素的简要提取方法 n（1）提取方法 n粉碎法 n萃取法 n酶反应法 n培养法 n浓缩法 n一种紫玉米色素提取方法，属天然色素制备，主 要用于饮料酒类调色和食品、化妆品添加剂。 n其特征是以紫玉米为原料经制粉、萃取、沉淀、 过滤、煮沸、澄清制成液态紫玉米色素或再浓缩 、干燥制成浓缩液态或固体粉状紫玉米色素。具 有原料易得丰富价低，工艺流程短，设备少，无 工业污染，产品无毒无味，色调可随值不同 而变化，可液态可固态，既可作饮料调色剂，又 可作食品、化妆品的添加剂, 成本低、经济效益 高等优点。 n一种紫玉米色素提取方法，由粉碎、萃取、浓缩工艺流程 组成，本发明的特征在于所述的紫玉米色素提取方法。包 括如下步骤：（）将经过筛选去除杂质和变异品种的纯 紫色玉米加工成粉状；（）将上述（）加工后的紫玉 米粉浸入 净水中，搅拌萃取分钟， 紫玉米粉与水的比例为 ，此步可重复 次；（）将上述（）的萃取液经沉淀、过滤所得紫 红色滤液煮沸分钟，再澄清、过滤制得透明的紫 红色溶液；（）将上述（）所得透明的紫红色溶液经 蒸发脱除的水份，浓缩为深红紫色浓缩溶； （）将上述（）浓缩液经喷雾真空干燥，制成红色粉 状固体色素。 色素的鉴定：特定的物理或化学性质 n溶解性 n不同酸碱度下的颜色变化 n吸收光谱的特征峰值 n金属离子的定性反应 n层析 第二节 我国主要色素植物 n火棘（Pyracantha fortuneana (Maxin.) Li.）常 绿灌木，侧枝短刺状；叶倒卵形，长1.66厘 米，复伞房花序，有花1022朵，花直径1厘 米，白色；花期34月；果近球形，直径8 10毫米，成穗状，每穗有果1020余个，桔红 色至深红色，甚受人们喜爱。9月底开始变红 n作为天然色素提取的方便原料，从火棘中提取的 水溶性红色素可用于饮料、软糖、色酒、过冬、 蛋糕等食品的着色。 n果：消积止痢，活血止血。用于消化不良，肠炎 ，痢疾，小儿疳积，崩漏，白带，产后腹痛。 n根：清热凉血。用于虚痨骨蒸潮热，肝炎，跌打 损伤，筋骨疼痛，腰痛，崩漏，白带，月经不调 ，吐血，便血。 n叶：清热解毒。外敷治疮疡肿毒。 蓼蓝（Polygonum tinctorium Ait.） nChinese indigo; 称为蓝或靛青，一年生的蓼 科草本植物。蓼蓝亦有在欧洲生长，是当 地的主要蓝色植物染料。 n明 宋应星 天工开物蓝淀：“凡蓝五种 ，皆可为淀。茶蓝即菘蓝，插根活。蓼蓝 、马蓝、吴蓝等皆撒子生。近又出蓼蓝小 叶者，俗名苋蓝，种更佳。” n叶经浸泡加石灰水后，可提取的干燥色素称青 黛，可做画工着色的染料，也可入药，可治疗 湿毒发斑、鹅口疮、咽炎、扁桃体炎等。 n一年生草本，高5080厘米。须根细，多数。茎 圆柱形，具显明的节，单叶互生；叶柄长510毫 米；基部有鞘状膜质托叶，边缘有毛；叶片椭圆 形或卵圆形，长28厘米，宽1.55.5厘米，先端 钝，基部下延，全缘，干后两面均蓝绿色。穗状 花序，顶生或腋生；总花梗长48厘米；苞片有 纤毛；花小，红色，花被5裂，裂片卵圆形；雄蕊 68，着生于花被基部，药黄色，卵圆形；雌蕊1 ，花柱不伸出，柱头3歧。瘦果，具3棱，褐色， 有光泽。花期7月。果期89月。 玫瑰茄（Hibiscus sabdariffa L.） n洛神花、山茄、洛济葵，洛神葵 (台湾) 、苏丹红、美丽纳； n为锦葵科植物玫瑰茄的根、种子。 n玫瑰茄的花含有丰富的维生素C，有清凉降火 、生津止渴的功效，可以用来冲泡茶和制作饮 料，其味酸。玫瑰茄也可以提取玫瑰茄色素， 用作食品行业的食品添加剂。 n早熟型：植株较矮，高1.01.5米。分枝能力强 ，分枝部位低。枝条细软，株型松散，不宜密植 。花萼红色，萼片较薄，果略小，单株结果数130 个以上。抗寒力较强，需肥量大，耐旱力较差。 适宜初霜早的地地区栽培。 n晚熟型：株高2.0厘米左右，以一次性分枝为主 ，枝条较粗硬，株型紧凑，适宜密植。 n花萼深紫红色，萼片厚，果实较大，单株结果数 120个左右。根系发达，抗旱耐薄，抗寒力较弱， 适宜山地种植。 n玫瑰茄是锦葵科木槿属一年生草本植物或多年 生灌木，生长于热带和亚热带地区。原产于西 非、印度及马来亚，盛产于墨西哥南部热带地 区，当地人经常采摘其花蕊，晒干后泡茶饮用 。 在中国的广东、广西、福建、台湾、云南 均有分布，云南南部有栽培。 密蒙花（Buddleja officinalis Maxim. ） n小锦花、蒙花、黄饭花、鸡骨头花；马钱科Loganiaceae n落叶灌木，高13m，最高可达6m以上。小枝微具四棱， 密被灰白色绒毛，后渐脱落。叶对生，叶柄长610mm， 被灰白色绒毛；托叶在两叶柄基部之间退化成一横线；叶 片长圆状披针形、宽披针形或线状披针形，长512cm， 宽14.5cm，先端渐尖，基部楔形或宽楔形，全缘或有不 明显的疏生小锯齿，纸质，上面深绿色，被细星状毛，叶 脉凹陷，下面密被灰白色或黄色星状茸毛，叶脉隆起。 n聚伞圆锥花序顶生及腋生，长512cm，密被灰白 色柔毛，苞片披针形，花梗长约6mm，均密被茸 毛。花芳香，花萼钟状，先端4裂，裂片卵圆形， 长约1mm，被茸毛；花冠淡紫色，略带黄色，花 冠管长11.5cm，直径23mm，上部缢缩，先端4 裂，裂片卵圆形，平展，长约4 mm，管内面黄色 ，疏生茸毛，外面密被茸毛；胚珠多数，花柱长约 3mm，柱头膨大而不裂。蒴果卵形，长56mm， 2瓣裂，基部具宿存的花萼和花冠。 n种子多数，细小，多扁平，具翅。花期23月 ，果期78月。 生于山坡，杂木林地，河边 和丘陵地带，通常为半阴生。 n分布在陕西、甘肃、湖北、湖南、广东、广西 、四川、贵州、云南等省区。 藏红花（Crocus sectivus L.） n番红花、西红花 n为鸢尾科植物，多年生草本，主要分布在欧洲、 地中海及中亚等地，明朝时番红花就传入中国， 本草纲目将它列入药物之类，中国浙江等地 有栽培。它是一种名贵的中药材，具有强大的生 理活性，其柱头在亚洲和欧洲作为药用，有镇静 、祛痰、解 痉作用，用于胃病、调经、麻疹、发 热、黄胆、肝脾肿大等的治疗。 n藏红花采自海拔5000米以上的高寒地区，藏红 花又叫番红花或西红花，原产地在希腊、小亚 细亚、波斯等地，草本纲目记载：“藏红 花即番红花，译名泊夫兰或撒法郎，产于天方 国。”“天方国”即指波斯等国家。番红花是经 印度传入西藏，由西藏再传入我国内地。所以 ，人们把由西藏运往内地的番红花，误认为西 藏所产，称做“藏红花”。 n据本草纲目记载，藏红花能“活血、主心 气忧郁，又治惊悸”。藏红花具有疏经活络、 通经化淤、散淤开结、消肿止痛、凉血解毒、 忧思郁结，长期坚持服用可收到令人心喜，全 面提高人体的免疫力的功效。 n多年生草本。鳞茎扁球形，大小不一，直径0.5 10cm，外被褐色膜质鳞叶。自鳞茎生出214株 丛，每丛有叶213片，基部为35片广阔鳞片乌 黑叶线形，长1535cm，宽24mm，边缘反卷 ，具细毛。花顶生；花被片6，倒卵圆形，淡紫色 ，花筒细管状；雄蕊3，花药基部箭形；子房下位 ，3室，花柱细长，黄色，柱头3，膨大呈漏斗状 ，伸出花被筒外而下垂，深红色。蒴果长圆形， 具三钝棱。种子多数，球形。花期1011月。北 京、上海、浙江、江苏等地有引种栽培。 木蓝（Indigofera tinctoria L.） n蓝靛、槐蓝、小青、野槐树 n为蝶形花科木蓝属植物木蓝，以叶或全株入药 。夏季采叶制成青黛用。夏、秋采收全株，切 碎晒干备用。 n直立灌木，高4060厘米。小枝被银白色短毛。单数羽状 复叶，互生，长35厘米；小叶通常913片,对生，卵。 枚矩圃形或长椭圆形，长1.51.8厘米，全缘，披有丁字 形毛，叶干时带蓝黑色。总状花序，疏松，近无梗，长1.6 3.5厘米；萼小，斜形，银白色，上部5齿裂，齿牙与萼 筒等长；花冠蝶形，红黄色，旗瓣圆形至矩形，翼瓣卵圆 形，微与龙骨瓣相连，龙骨瓣匙形，爪上有一距；雄蕊10 ，2束；子房无柄，花柱短，内弯，柱头头状。荚果长约 2.5厘米，无毛。种子812枚，不为念珠状。 n野生或栽培。分布于山东、江苏、福建、台湾 、广东、广西、湖北、四川、云南等地。 n全草含靛甙，水解后生成3-羟基吲哚，此成分 氧化生成靛败。种子含多糖。 茜草（Rubia cordifolia L.） n茜草科植物，别名四轮草、蒨草、地血、芦茹、血见愁、 地苏木、活血丹、土丹参、入骨丹、红内消等。 n多年生攀援草本，根数条至数十条丛生，外皮紫红色或橙 红色，叶四片轮生，具长柄，叶片形状变化较大，卵形、 三角状卵形、宽卵形至窄卵形，浆果球形，红色后转为黑 色，花期6-9月，果期8-10月。生于山坡路旁、沟沿、田边 、灌丛及林缘，春、秋季采挖。 n味苦，有凉血止血、活血化瘀的功效。主治血热咯血、产 后瘀阻腹痛、跌打损伤、风湿痹痛等症。 栀子（Gardenia jasminoides Ellis.） n为常绿灌木或小乔木，高100-200厘米，植株大多 比较低矮。干灰色，小枝绿色，叶对生或主枝轮 生，倒卵状长椭圆形，长514厘米，疑而有光泽 ，全线，花单生枝顶或叶腋，白色，浓香；花冠 高脚碟状，6裂，肉质。果实卵形，具6纵棱；种 子扁平，花期68月，果熟期10月。 n通常说的栀子花指观赏用重瓣的变种大花栀子。 鸡冠花（Celosia Cristata L.） n英文名字 ：Cockscomb Flower、 COCKSCOMB n中文别名 ：鸡髻花、老来红、芦花鸡冠、笔 鸡冠、大头鸡冠、凤尾鸡冠，鸡公花、鸡角根 n苋科，青葙属 n一年生草本，株高40-100厘米，茎直立粗壮，叶 互生，长卵形或卵状披针形，肉穗状花序顶生， 呈扇形、肾形、扁球形等，自然花期夏、秋至霜 降。常用种子繁殖，生长期喜高温，全