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

通過酶反應(yīng)產(chǎn)生所需要的顏色。如：梔子果實提取的黃色素，在食品加工中經(jīng)酶處理產(chǎn)生梔子藍色素、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擠壓出來，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

將本來無色的物質(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、機械效應(yīng)和熱效應(yīng)等加速胞內(nèi)有效物質(zhì)的釋放、擴散和溶解，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)和機械作用。當(dāng)大能量的超聲波作用于介質(zhì)時，介質(zhì)被撕裂成許多小空穴，這些小空穴瞬時閉合，并產(chǎn)生高達幾千個大氣壓的瞬間壓力，即空化現(xiàn)象。超聲空化中微小氣泡的爆裂會產(chǎn)生極大的壓力，使植物細胞壁及整個生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時間，同時超聲波產(chǎn)生的振動作用加強了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴散和溶解，從而顯著提高提取效率。

超聲波提取優(yōu)點：

● 提取效率高：超聲波獨具的物理特性能促使植物細胞組織破壁或變形，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50—500%；

● 提取時間短：超聲波強化中藥提取通常在24—40分鐘即可獲得更佳提取率，提取時間較傳統(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℃，對遇熱不穩(wěn)定、易水解或氧化的藥材中有效成分具有保護作用，同時大大節(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取；

● 提取藥液雜質(zhì)少，有效成分易于分離、純化；

● 提取工藝運行成本低，綜合經(jīng)濟效益顯著；

● 操作簡單易行，設(shè)備維護、保養(yǎng)方便

2. 微波提取法

由于吸收微波能，細胞內(nèi)部溫度迅速上升，使其細胞內(nèi)部壓力超過細胞壁膨脹承受能力，細胞破裂。細胞內(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。通過進一步過濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴散速率，用水作溶劑時，在微波場下，水分子高速轉(zhuǎn)動成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強萃取組分的驅(qū)動力；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，加速其熱運動，縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴散到萃取溶劑界面的時間，從而使萃取速率提高數(shù)倍，同時還降低了萃取溫度，更大限度保證萃取的質(zhì)量。 還有的文獻是這樣描述的：由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動的頻率相關(guān)連，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動引起分子運動的非離子化輻射能。當(dāng)它作用于分子上時，促進了分子的轉(zhuǎn)動運動，分子若此時具有一定的極性，便在微波電磁場作用下產(chǎn)生瞬時極化，并以2.45億次/秒的速度做極性變換運動，從而產(chǎn)生鍵的振動、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進分子活性部分（極性部分）更好地接觸和反應(yīng)，同時迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出來并擴散到溶劑中。

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。在臨界點以上的范圍內(nèi)，物質(zhì)狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個范圍之內(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，但擴散系數(shù)約比液體大100倍。由于溶解過程包含分子間的相互作用和擴散作用，因而SF對許多物質(zhì)有很強的溶解能力。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溶解能力特性，從動、植物中提取各種有效成份，再通過減壓將其釋放出來的過程。超臨界流體對物質(zhì)進行溶解和分離的過程就叫超臨界流體萃取。超臨界流體萃取技術(shù)研究表明，浸取率和色價是常規(guī)法的數(shù)倍，顯示出該技術(shù)的優(yōu)勢。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.多級或連續(xù)浸取技術(shù)

（1）多級浸取，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)有無可比擬的優(yōu)勢。不僅可以同時實現(xiàn)高濃度，高浸取率，而且能耗低，工人勞動強度低，易于實現(xiàn)自動控制。

（2）多級浸取葉綠素和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理研究尚未開展，設(shè)備投入和操作費用可能成為工業(yè)化應(yīng)用的障礙。

6.酶法輔助提取技術(shù)

用合適的酶將細胞壁消化、破碎使色素提取出來，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，因此制約了此項技術(shù)的發(fā)展。