栀子蓝色素的应用与制备

背景及概述^[1-2]

栀子蓝色素是近年我国批准使用的天然食用着色剂，色调柔和，染色性能好，易溶于水，对酸碱、热、pH和多种常用抗氧化剂等较稳定。栀子蓝色素可采用微生物发酵法或酶促转化法制备。栀子果实或栀子黄生产废液中含有京尼平苷，经β-葡萄糖苷酶（转色酶）水解作用，从其糖苷键上脱去一分子葡萄糖转变为京尼平（geniposide），京尼平与伯氨化合物进行显色反应生成栀子蓝色素。栀子蓝色素深蓝色粉末。易溶于水。不溶于乙醇、丙酮和石油醚等有机溶剂。在pH2～9范围内不变色，对光、热、金属离子稳定。栀子蓝色素主要用作食品色素，适用于糖果、饮料、果酱等。也可与其他天然色素配合使用。将栀子果实粉碎后，用乙醇溶液提取，经过滤后加入酵母及供酵母生长的营养物。发酵一定时间，除去不溶物，将清液浓缩精制干燥而得。

应用^[3]

栀子蓝色素因其耐酸碱耐高温等优良特性，其在食品领域中有广泛应用。栀子蓝色素在食品加工中的直接着色并不多，主要用于与天然黄色素如栀子黄色素、红花黄色素等调配出不同色泽的绿色，与提取的叶绿素相比，用栀子蓝色素调配的绿色色调可以得到很好控制，且耐酸性好，可用于偏酸性的食品、饮料中。另外栀子蓝色素还可与各种天然的红色素调配出不同色调的紫色。栀子蓝色素主要用于硬糖、马希马洛糖、饼干、松蛋糕、蛋糕预制粉、稀奶油、冰淇淋、乳制品、蔬菜青豆等罐头、饮料、果汁、果胶、琼脂、布丁等的着色，使用量为01.5g/kg。栀子蓝色素具有耐高温、耐酸碱、耐光照的性质，广泛应用于药品、化妆品中。栀子蓝色素还可作为交联剂与蛋白质、胶原、明胶和壳聚糖等交联制作生物材料，相比与其他交联剂其毒性小纯天然。

稳定性^[4]

栀子蓝色素具有良好的稳定性。但室外自然光、柠檬酸对栀子蓝色素有一定的影响，氧化剂、金属离子（Fe3+，Al3）+对栀子蓝色素有较大影响。研究20种氨基酸与京尼平的呈色反应及部分反应产物的稳定性。20种氨基酸与京尼平反应后生成的栀子蓝色素吸收波长大都在590~600nm，其中赖氨酸色价E1%1cm最高达180，其次是精氨酸和甘氨酸，脯氨酸呈色效果最差；通过稳定性试验结果表明，太阳光和日光灯照射对3种栀子蓝色素稳定性影响较小，紫外线影响稍大。赖氨酸与京尼平反应生成的栀子蓝色素固体粉末低温稳定性好，高温下稳定性下降。赖氨酸、精氨酸和甘氨酸与京尼平反应生成的栀子蓝色素色价高、稳定性好，有较好的应用价值。

制备^[5]

从栀子叶中制备栀子蓝色素的具体操作步骤如下：

1.栀子叶培养基的制备

将200Kg新鲜的山栀子（GardeniajasminoidesEllis）树叶洗净，控干，粉碎过10目筛，100℃灭菌100分钟，冷却备用，共制得栀子叶固体培养基200Kg。

．曲霉液体种子制备

（1）将黑曲霉（Aspergillusniger）接种于萨氏（SDAY）斜面培养基，于25℃恒温、培养4天，得到活化原种；

（2）将活化原种接种到液体种子培养基

每升液体种子培养基由蛋白胨5g、淀粉10g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾1g、硫酸镁1g，加水定溶到1L制成。三角瓶中装入20%容积量的液体种子培养基，接入活化原种，接种量为每200mL液体种子培养基中接斜面菌种1支；在全温振荡培养箱中温度25℃、转速150rpm条件下震荡培养3天，得到一级种子，共制备200mL一级种子；

（3）在5L的液体发酵罐中裝入3L液体种子培养基，接入90mL一级种子，接种量为3L液体种子培养基体积的3%；温度25℃、通气量按体积比1：1（v/v）、压力0.1MP条件下，培养3天，得到3L二级种子；

（4）在50L的液体发酵罐中装入30L液体种子培养基，接入0.9L二级种子，接种量为30L液体种子培养基体积的3%；温度25℃、通气量按体积比1：1（v/v）、压力0.1MP条件下，培养3天，得到30.9L三级种子。

．接种发酵

在200Kg栀子叶固体培养基中接种10.0L三级种子（接种量为每100Kg接种5L菌种），温度25℃条件下液固双向发酵培养2天，得到200Kg固体培养物。

栀子苷酶解

在200Kg固体培养物中加水100L（料液比1Kg：0.5L）混合打浆，温度50℃条件下酶解4小时，得到栀子苷酶解液300千克；

5.栀子蓝色素生成及纯化

在300Kg栀子苷酶解液中加入0.9Kg谷氨酸钠（谷氨酸钠0.3%），温度70℃保温3小时，然后过20目筛网粗滤，再进行微滤（膜截留分子量为5000），接着将滤液泵入树脂柱中，吸附饱和后用20%乙醇（v/v）洗脱，收集蓝色洗脱液，脱去溶剂后得到1262g蓝黑色粉末，此即栀子蓝色素，其色价=195(E1%1cm590nm)，即在590nm，1cm比色皿，1%浓度时的色价为195。

主要参考资料

[1] 简明精细化工大辞典

[2] 栀子蓝色素的分步制备工艺

[3] 食用蓝色素及其使用现状研究进展

[4] 栀子蓝色素的稳定性研究

[5] CN201510190000.7栀子蓝色素的制备方法