胭脂蟲紅(也稱洋紅酸、胭脂蟲紅鋁)色素是一種蒽醌類天然色素，與其他天然色素不同，其理化性質非常穩定，是食品、化妝品、醫藥及紡織品的優良著色劑，也是惟一的一種FDA允許既可用於食品又可用於藥品和化妝品的天然色素。雖然胭脂蟲紅色素很穩定，但顏色隨pH值的變化而變化，在酸性條件下胭脂蟲紅鋁會沉澱。為獲得在不同酸鹼度下色調穩定，可在酸性條件下使用不含鋁的胭脂蟲紅色素，獲得耐酸胭脂蟲紅。
基本介紹
- 中文名：耐酸胭脂蟲紅
- 外文名：Acid-proof cochineal redness
- 本質：色素
- 性質：理化性質非常穩定
- 色素種類：天然色素
- 套用：食品、化妝品等的優良著色劑
胭脂蟲紅色素,原料來源,加工方法,耐酸性胭脂蟲紅酸的製取,反應機制,製取過程及工藝條件,耐酸胭脂蟲紅酸產品性質,
胭脂蟲紅色素
原料來源
胭脂蟲紅(也稱洋紅酸、胭脂蟲紅鋁)色素是一種蒽醌類天然色素，與其他天然色素不同，其理化性質非常穩定，是食品、化妝品、醫藥及紡織品的優良著色劑，也是惟一的一種FDA允許既可用於食品又可用於藥品和化妝品的天然色素。胭脂蟲紅色素因來源非常有限，國際市場上一直供不應求，且價格高昂。最近的研究表明胭脂蟲紅色素除了著色功能外，對防止因致癌物導致的損傷有明顯的作用，並可用於病毒性疾病(如水皰性口炎、皰疹性口炎等)、癌症和愛滋病防治。
胭脂蟲是泛指雌蟲能生產胭脂蟲紅色素的蚧蟲，主要種類有明胭粉蚧(Dactylopius cacti Costa)及苔粉蚧(D．coccys Costa)。原產於墨西哥和中美洲，寄主為仙人掌類植物。胭脂蟲為卵胎生，世代重疊，生活史不整齊，根據氣溫不同，生長期從40d到160d不等，人工培育宜採取室外栽培寄主、室內繁養胭脂蟲的方式。
飼養胭脂蟲的寄主植物主要為莖節扁平的仙人掌，如印榕仙人掌(Opuntia ficus—indica)和甜仙人掌(Opuntia coccinellifern)，飼養的蟲種主要為苔粉蚧。
至今胭脂蟲及胭脂蟲紅酸90%以上出自秘魯，據秘魯農業研究機構統計顯示，1999年秘魯向國際市場出口了800t胭脂蟲(包括胭脂蟲紅色素)，占世界胭脂蟲及其加工產品總出口量的90%以上，其中，美國、法國、西班牙和德國是主要進口國。
加工方法
(1)胭脂蟲紅鋁的製備
用含5g/L酒石酸和5g/L明膠的水溶液萃取胭脂蟲，萃取液過濾後濃縮至含20g/L胭脂蟲紅酸，加80g/L聚磷酸鹽，加熱至90℃後，加入1.9%鉀明礬和0.125%硫酸鈣，攪拌加熱30min，用NaOH調pH值至6.0，迅速冷卻後，加2.5%硫酸銨或食鹽過夜，濾取沉澱、乾燥得色素粉末。
(2)耐酸胭脂蟲紅色素的製備
雖然胭脂蟲紅色素很穩定，但顏色隨pH值的變化而變化，在酸性條件下胭脂蟲紅鋁會沉澱。為獲得在不同酸鹼度下色調穩定，可在酸性條件下使用不含鋁的胭脂蟲紅色素，Schul Jose將胭脂蟲紅酸與有機酸(如富馬酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、醋酸、丙酸、山梨酸、乳酸、琥珀酸等)和含氮化合物(如氫氧化銨、胺、氨基化合物等)按胭脂蟲紅色素/有機酸/含氮化合物[1/(0.4～1.8)/(0.5～3.0)]的比例混合，在80～120℃反應10～60min，反應產物噴霧乾燥。耐酸胭脂蟲紅色素在pH=9.5和pH=1.74下的光吸收峰都在529～567nm範圍，呈現紅紫色，而胭脂蟲紅酸在pH=1.74時，吸收峰為493nm，表現為橙黃色。
(3)胭脂蟲紅色素的精製
胭脂蟲紅色素中的非色素成分不僅影響色素品質(如使終產品產生沉澱、出現異味)，而且還有可能影響人體健康。胭脂蟲紅色素的精製純化主要有以下方法。
①酶解法
胭脂蟲紅色素的主要非色素成分為蟲體蛋白質。色素提取液經離心或過濾去除固體物後，調整色素液的pH值，加入蛋白酶，在該蛋白酶的最適催化條件下，使蟲體蛋白最大限度地降解，用SDS—PAGE檢測蛋白質降解情況。
②吸附色譜法
經酶解處理的色素液可進一步用吸附色譜法精製。吸附劑可選用美國Diamond Shamrock公司的Duolite S-861，S-862，S-863，S一866，日本Mitsubishi Chemical公司的Sepabeads SSP-700，SP-825等。
上述酶解液用無機酸或有機酸調pH值至2～4，上吸附柱，待吸附飽和後，用約8倍柱體積的去離子水洗柱，然後用pH=7～8的50%乙醇解吸，收集解吸液濃縮或迸一步精製。
酶解處理後的色素或吸附色譜處理後的色素可用離子交換色譜進一步精製。離子交換樹脂可選用陽離子交換樹脂如Diaion SK102，SK116，或陰離子交換樹脂如DiaionSA10A，SA12A WA10，WA20等。
④膜分離法
膜分離法包括超濾、納濾、反滲透和電滲析。可用超濾法去除分子質量10～1000kDa的大分子。可用納濾和反滲透去除2～8kDa的低分子量非色素成分。
經過上述方法精製的色素無致敏蟲體蛋白，去除了胭脂蟲紅色素提取物的特殊臭味，其水溶液在5℃下放置6個月無沉澱。
耐酸性胭脂蟲紅酸的製取
胭脂蟲紅酸在酸性時雖然穩定，但色調受pH影響，當pH<6時胭脂蟲紅酸的色調開始變為枯黃。當pH2時色調變為淡黃，無法使用。胭脂蟲紅鋁在酸性條件下會沉澱。這使胭脂蟲紅的套用受到限制。但Schul Jose通過化學改性的方法可獲得在不同酸鹼度下色調穩定的色素，可在酸性條件下使用不含鋁的胭脂蟲紅色素。
反應機制
將胭脂蟲紅酸在有機酸(如富馬酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、醋酸、丙酸、山梨酸、乳酸、琥珀酸等)中和含氮化合物(如氫氧化銨、碳酸氫銨、胺基酸化合物)加熱發生反應。胭脂蟲紅酸和有機酸都能和氫氧化銨反應形成醯胺。它在酸性或鹼性條件下比較穩定，要想導致酸水解或鹼水解反應的發生要求非常劇烈的反應條件，這就是耐酸胭脂蟲紅酸形成的機制，如圖1。
製取過程及工藝條件
按胭脂蟲紅酸：有機酸：(NH4)OH=1：(0.4～1.8)：(0.5～3.0)，按比例將三種原料均勻混合，加熱至80～120℃，反應10～60min，再將最終反應產物噴霧乾燥得產品。例如6%胭脂蟲紅酸、7.2%檸檬酸和20%(NH4)OH反應，溫度115～120℃，時間40min，所得產品良好。
耐酸胭脂蟲紅酸產品性質
圖2
圖1