茶綠色素(Tea Green Pigment,簡稱TGP)是從茶鮮葉或綠茶中提取的一種天然色素。主要成分為葉綠素,還含有黃酮醇及其、兒茶素聚合/縮合產(chǎn)物、和芬酸及縮酚酸等物質(zhì),且還含有氨基酸、維生素、微量元素等,顏色豐富鮮艷,屬優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)保健天然色素,符合國家食品添加劑GB3262-82的標(biāo)準(zhǔn)。茶綠色素的提取制備方法簡單、成本低廉、色澤鮮艷,可應(yīng)用于果蔬汁飲料、配制酒、糖果、糕點(diǎn)、果茶等得生產(chǎn)。
組成成分
茶綠色素是系列黃精茶色素中的重要組分,其主體成分為葉綠素。茶綠色素包括脂溶性茶綠色素和水溶性茶綠色素兩種。脂溶性茶綠色素是以葉綠素為色素主體成分,還含有大量生物活性物質(zhì),如茶多酚、氨基酸、咖啡因、維生素及各種微量元素。水溶性茶綠色素主要包括葉綠素銅鈉鹽(TGP)和葉綠素鋅鈉鹽(TGP)。
葉綠素
葉綠素(Chlorophyll)屬于四吡咯類色素,是由四個(gè)吡咯環(huán)的α-碳原子通過次甲基相連而構(gòu)成的復(fù)雜共軛體系,該共軛體系與Mg結(jié)合。葉綠素由卟啉環(huán)和葉醇尾構(gòu)成,卟啉環(huán)決定葉綠素顏色,吸收可見光,以誘導(dǎo)共振方式傳遞光能。葉醇尾是由四個(gè)2-甲基-1,3-丁二烯單位組成的雙,具有親脂性。卟啉頭部因呈極性,具有親水性。葉綠素分為葉綠素a和葉綠素b(如下圖中),卟啉環(huán)上的R基團(tuán)分別為-CH和-CHO,而使得葉綠素a呈藍(lán)綠色,葉綠素b呈黃綠色。
葉綠素銅鈉鹽
別名葉綠酸銅鈉(chlorophyllincopper complex sodium salt)
CAS:65963-40-8
成分:銅葉綠酸三鈉、銅葉綠酸二鈉
分子式及相對(duì)分子質(zhì)量:
銅葉綠酸三鈉:CHONCuNa724.17
銅葉綠酸二鈉:CHONCuNa684.16
葉綠素銅鈉鹽具有天然綠色植物得色調(diào),著色力強(qiáng),對(duì)光、熱穩(wěn)定性稍差,但在固體食品中穩(wěn)定性較好,在pH<6的溶液中有沉淀產(chǎn)生,比較適用于中性或堿性(pH7~12)食品中。
制作與技術(shù)要求:以葉綠素為原料經(jīng)科學(xué)方法加工提純得到色素。
技術(shù)要求:
葉綠素鋅鈉鹽
CAS:11006-34-1
葉綠素鋅鈉鹽(三鈉)CHONZnNa 725.99
葉綠素鋅鈉鹽(二鈉) CHONZnNa685.99
葉綠素鋅鈉鹽(Sodiunlzinccmorophyllin)是葉綠素經(jīng)皂化、酸化、鋅代和成鹽反應(yīng)制備而成。葉綠素鋅鈉鹽一般為墨綠色粉末,易溶于水,微溶于乙醇和三氯甲烷,溶液透明無沉淀,其主要用作醫(yī)藥、日用化工、食品、除臭等工業(yè)的原料,用量根據(jù)不同產(chǎn)品的要求一般控制在萬分之一到千分之一不等。
提取制作
茶綠色素的提取屬于茶葉有效成分提取中的綜合提取法。脂溶性茶綠色素未經(jīng)人工修飾、改性,完全符合純天然食用色素的要求,但由于葉綠素中心金屬離子鎂與卟吩環(huán)合結(jié)構(gòu)易受光、熱、酸等作用而降解,綠色隨之消失。因此,工業(yè)上多將脂溶性茶綠色素提取后,改為水溶性茶綠色素。一定條件下其他金屬離子取代葉綠素中的鎂離子,使之形成更穩(wěn)定的配位化合物,溶解性增大,穩(wěn)定性提高。
通常將葉綠素轉(zhuǎn)化為葉綠素銅鈉鹽和葉綠素鋅鈉鹽。由于Cu具有生理毒性,葉綠素銅鈉鹽的顏色偏藍(lán),使得葉綠素銅鈉鹽的應(yīng)用大受限制;而Zn置換后的葉綠素顏色鮮艷明亮,與植物原綠色一致;并且由于人體對(duì)鋅的需求量大,而我國耕地多半缺鋅,國民缺鋅達(dá)50%,所以,將脂溶性TGP改性為葉綠素鋅鈉鹽具有著色劑和補(bǔ)鋅劑的雙重意義。
提取工藝
制備茶綠色素的方法主要有溶劑法和堿液法。溶劑法是用有機(jī)溶劑抽提,而堿液法則用堿液抽提。溶劑法應(yīng)用廣泛,適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。
脂溶性茶綠色素工藝流程:
茶葉→粉碎→乙醇提取→回收乙醇→糊狀葉綠素→真空干燥→脂溶性TGP粗品
脂溶性茶綠色素轉(zhuǎn)化為水溶性茶綠色素的工藝流程:
茶鮮葉→預(yù)處理→茶葉粉末→浸提(乙醇)→抽濾棄渣→浸提液→皂化(氫氧化鈉)→減壓病回收乙醇→萃取(石油醚)→皂化液→酸化→脫鎂葉綠酸→鋅代反應(yīng)(ZnSO)→鋅代產(chǎn)物:鋅葉綠酸→溶解(乙醇)→成鹽(NaOH)→抽濾干燥→茶葉葉綠素鋅鈉鹽
右圖為水溶性茶綠色素制備過程中的皂化反應(yīng)、成酸反應(yīng)、鋅代反應(yīng)和成鹽反應(yīng)。
影響因素
茶綠色素的提取率與提取原料、提取方法、提取參數(shù)等很多因素有關(guān)。選取的原料,如不同加工工藝的成品干茶、鮮葉還是加工程度不同的鮮葉,或品種、季節(jié)、部位不同的鮮葉;提取方法,如溶劑提取法、微波萃取法、超臨界萃取法等;確定提取方法后,同一方法中,提取過程中的溫度、時(shí)間、溶劑、料液比、浸提次數(shù)等參數(shù)的不同都會(huì)對(duì)茶綠色素的提取產(chǎn)生很大影響。
性質(zhì)影響
茶綠色素的不穩(wěn)定性主要源自葉綠素中心離子的置換、葉綠素的分解和茶褐素的不斷生成等原因。茶綠色素的穩(wěn)定性受金屬離子、pH值、溫度、光照、外加食品添加劑等因素影響。
1、金屬離子對(duì)茶綠色素的影響
金屬離子對(duì)茶綠色素的影響主要取決于金屬離子與卟啉配位化合物的穩(wěn)定性,即金屬卟啉的穩(wěn)定性取決于金屬離子的成鍵能力(電荷和電負(fù)性的大小)和空間結(jié)構(gòu)(金屬離子半徑的大小).根據(jù)路易斯酸堿理論和軟硬酸堿(HSAB)原則,作為交界堿的卟啉環(huán)與硬酸的Ca、Mg結(jié)合較不穩(wěn)定,而與屬于交界酸的Cu、Fe、Zn等結(jié)合較穩(wěn)定。
2、pH值對(duì)茶綠色素的影響
在偏堿和酸性下茶綠色素中的葉綠素不穩(wěn)定,而使得茶綠色素出現(xiàn)褐變。茶多酚在堿性溶液中發(fā)生部分脫氫氧化聚合,生成茶褐素;在酸性情況下,葉綠素卟啉環(huán)中心位置的Mg易被H取代,發(fā)生格林反應(yīng)而脫色降解。
3、溫度對(duì)茶綠色素的影響
溫度過高會(huì)加劇葉綠素的分解和兒茶素類物質(zhì)的氧化聚合、Vc氧化等。溫度過低會(huì)影響茶綠色素等各類物質(zhì)的浸出率及其浸出物的品質(zhì)。
4、光照對(duì)茶綠色素的影響
光照對(duì)茶綠色素穩(wěn)定性的影響主要是促使葉綠素降解,葉綠素多不飽和雙鍵結(jié)構(gòu)決定了它的易被氧化性。氧氣存在下,葉綠素進(jìn)行光氧化時(shí)會(huì)產(chǎn)生羥自由基,最終導(dǎo)致葉綠素降解。
5、常見食品添加劑對(duì)茶綠色素的影響
在強(qiáng)還原劑NaSO、Vc存在下,茶綠色素穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)蔗糖、葡萄糖、食鹽、檸檬酸等食品添加劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性幾無影響;且Vc有助于提高茶綠色素的穩(wěn)定性。
作用爭議
一種觀點(diǎn)認(rèn)為:做為由各種功能成分組成的茶綠色素同時(shí)具有其各個(gè)組分的保健作用,如:抗氧化、抗衰老、消炎抑菌、降血壓、降血脂、降血糖、抗輻射、抗癌等。
有研究發(fā)現(xiàn):居民胰腺癌與飲茶有關(guān),每天飲茶3杯以上的人患胰腺癌得危險(xiǎn)度是對(duì)照組得兩倍以上;茶可引起人和動(dòng)物的致畸作用,孕婦每天飲茶3杯以上,胎兒發(fā)生無腦兒和腦死的機(jī)會(huì)明顯加大。因此,另一種觀點(diǎn)認(rèn)為:茶葉中含有的誘變劑在由茶葉中提取出來得茶綠色素中同樣存在,即茶綠色素對(duì)人體具有致突變作用,做為食品添加劑具有一定的安全隱患。
工業(yè)應(yīng)用
人工合成得色素副作用大,不利于人體健康。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,消費(fèi)者健康意識(shí)逐漸增強(qiáng),安全優(yōu)質(zhì)的天然色素是食品著色劑得必然發(fā)展方向。茶綠色素作為一種色素,具有安全可靠,無毒副作用,著色自然,來源豐富等優(yōu)點(diǎn),是一種具有營養(yǎng)保健作用的天然食品添加劑。用于改善食品色澤,開發(fā)新產(chǎn)品,我國規(guī)定可用于果汁(味)飲料類、配制酒、奶茶、果茶、糖果、糕點(diǎn)上彩裝和綠絲,按生產(chǎn)需要適量使用。
葉綠素銅鈉鹽可應(yīng)用于青豌豆罐頭、果蔬汁、果肉飲料、果汁(味)飲料、碳酸飲料、配制酒、冰淇淋、冰棍、果凍、糕點(diǎn)上彩裝、餅干、糖果,一般用量為0.2‰~1‰。
參考資料 >