一、植物色素的提取技術(shù)

      天然食用色素一般穩(wěn)定性較差，對(duì)光、熱、酶菌等較敏感。為保持其天然性與穩(wěn)定性，天然食用色素的制備方法一般都采用物理法。

      根據(jù)色素的原料、用途及劑型不同，天然植物色素的提取方法可分為溶劑提取法、熬煮法、酶反應(yīng)法、超臨界萃取法、壓榨法、粉碎等方法。

幾種傳統(tǒng)的提取方法

1. 浸提法

工藝流程：原料采集篩選水洗干燥原料處理浸提分離純化干燥濃縮制品化

2. 酶反應(yīng)法

通過(guò)酶反應(yīng)產(chǎn)生所需要的顏色。如：梔子果實(shí)提取的黃色素，在食品加工中經(jīng)酶處理產(chǎn)生梔子藍(lán)色素、梔子紅色素。

3. 壓榨法

利用擠壓方法，將粉碎的新鮮材料中的天然色素成分?jǐn)D壓出來(lái)，此法適宜用于水溶性色素提取。如：莧菜紅色素的提取。

4. 熬煮法

將本來(lái)無(wú)色的物質(zhì)或非需要色的物質(zhì)，經(jīng)熬煮轉(zhuǎn)化成需要色的物質(zhì)，如：焦糖色素。

幾種較新提取的方法：

1. 超聲提取法：

有關(guān)超聲強(qiáng)化提取姜黃色素和梔子黃色素的研究表明，浸取率比常規(guī)法提高11%~41%，至今未見工業(yè)化。

定義：超聲提取法是利用超聲波的空化作用、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)等加速胞內(nèi)有效物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，顯著提高提取效率的提取方法。

原理：超聲提取的主要理論依據(jù)是超聲的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械作用。當(dāng)大能量的超聲波作用于介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)被撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時(shí)閉合，并產(chǎn)生高達(dá)幾千個(gè)大氣壓的瞬間壓力，即空化現(xiàn)象。超聲空化中微小氣泡的爆裂會(huì)產(chǎn)生極大的壓力，使植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時(shí)間，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，從而顯著提高提取效率。

超聲波提取優(yōu)點(diǎn)：

● 提取效率高：超聲波獨(dú)具的物理特性能促使植物細(xì)胞組織破壁或變形，使中藥有效成分提取更充分，提取率比傳統(tǒng)工藝顯著提高達(dá)50—500%；

● 提取時(shí)間短：超聲波強(qiáng)化中藥提取通常在24—40分鐘即可獲得更佳提取率，提取時(shí)間較傳統(tǒng)方法大大縮短2/3以上，藥材原材料處理量大；

● 提取溫度低：超聲提取中藥材的更佳溫度在40—60℃，對(duì)遇熱不穩(wěn)定、易水解或氧化的藥材中有效成分具有保護(hù)作用，同時(shí)大大節(jié)能能耗；

● 適應(yīng)性廣：超聲提取中藥材不受成分極性、分子量大小的限制，適用于絕大多數(shù)種類中藥材和各類成分的提??；

● 提取藥液雜質(zhì)少，有效成分易于分離、純化；

● 提取工藝運(yùn)行成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著；

● 操作簡(jiǎn)單易行，設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)方便

2. 微波提取法

由于吸收微波能，細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速上升，使其細(xì)胞內(nèi)部壓力超過(guò)細(xì)胞壁膨脹承受能力，細(xì)胞破裂。細(xì)胞內(nèi)有效成分自由流出，在較低的溫度條件下萃取介質(zhì)捕獲并溶解。通過(guò)進(jìn)一步過(guò)濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴(kuò)散速率，用水作溶劑時(shí)，在微波場(chǎng)下，水分子高速轉(zhuǎn)動(dòng)成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強(qiáng)萃取組分的驅(qū)動(dòng)力；或者水分子本身釋放能量回到基態(tài)，所釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子，加速其熱運(yùn)動(dòng)，縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴(kuò)散到萃取溶劑界面的時(shí)間，從而使萃取速率提高數(shù)倍，同時(shí)還降低了萃取溫度，更大限度保證萃取的質(zhì)量。 還有的文獻(xiàn)是這樣描述的：由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相關(guān)連，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)引起分子運(yùn)動(dòng)的非離子化輻射能。當(dāng)它作用于分子上時(shí)，促進(jìn)了分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，分子若此時(shí)具有一定的極性，便在微波電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生瞬時(shí)極化，并以2.45億次/秒的速度做極性變換運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進(jìn)分子活性部分（極性部分）更好地接觸和反應(yīng)，同時(shí)迅速生成大量的熱能，促使細(xì)胞破裂，使細(xì)胞液溢出來(lái)并擴(kuò)散到溶劑中。

3.超臨界萃取法

超臨界流體（Supercritical Fluid，SF）是處于臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上，介于氣體和液體之間的流體。超臨界流體具有氣體和液體的雙重特性。在臨界點(diǎn)以上的范圍內(nèi)，物質(zhì)狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個(gè)范圍之內(nèi)的流體成為超臨界流體（SF）。超臨界流體具有類似氣體的較強(qiáng)穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進(jìn)行萃取、分離單體。SF的密度和液體相近，粘度與氣體相近，但擴(kuò)散系數(shù)約比液體大100倍。由于溶解過(guò)程包含分子間的相互作用和擴(kuò)散作用，因而SF對(duì)許多物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解能力。這些特性使得超臨界流體成為一種好的萃取劑。而超臨界流體萃取，就是利用超臨界流體的這一強(qiáng)溶解能力特性，從動(dòng)、植物中提取各種有效成份，再通過(guò)減壓將其釋放出來(lái)的過(guò)程。超臨界流體對(duì)物質(zhì)進(jìn)行溶解和分離的過(guò)程就叫超臨界流體萃取。超臨界流體萃取技術(shù)研究表明，浸取率和色價(jià)是常規(guī)法的數(shù)倍，顯示出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。但是設(shè)備投資高和能耗高導(dǎo)致的高成本，限制了該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。

4.多級(jí)或連續(xù)浸取技術(shù)

（1）多級(jí)浸取，特別是連續(xù)浸取技術(shù)在技術(shù)原理上比間歇浸取技術(shù)有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。不僅可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高濃度，高浸取率，而且能耗低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

（2）多級(jí)浸取葉綠素和β-胡蘿卜素的得率比單罐間歇提取提高16％～56％，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。

5.高壓提取技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)在100-250Mpa范圍內(nèi)，高壓預(yù)處理的壓力越高天然植物色素浸取效果越好，處理次數(shù)越多浸取效果越好。

但是高壓處理影響天然植物色素提取的機(jī)理研究尚未開展，設(shè)備投入和操作費(fèi)用可能成為工業(yè)化應(yīng)用的障礙。

6.酶法輔助提取技術(shù)

用合適的酶將細(xì)胞壁消化、破碎使色素提取出來(lái)，酶法與其他提取技術(shù)的聯(lián)用可以獲得更好的效果。但由于酶一般比較貴，因此制約了此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。