紫甘薯的有益成分及其提取純化方法研究

郭維圖

（東南醫(yī)藥生物工程技術(shù)研究所，福建廈門361021）

0 引言

紫甘薯又叫黑薯，薯肉呈紫色至深紫色。紫甘薯中含有豐富的蛋白質(zhì)和18種易被人體消化和吸收的氨基酸，還富含維生素C、B、A等8種維生素和磷、鐵等10多種天然礦物質(zhì)元素。其中，鐵和硒含量豐富，而硒和鐵是人體抗疲勞、抗衰老和補(bǔ)血的必要元素，特別是硒被稱為“抗癌大王”，易被人體吸收，可留在血清中，修補(bǔ)心肌，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，清除體內(nèi)自由基，抑制癌細(xì)胞中DNA的合成和癌細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng)，可預(yù)防胃癌、肝癌等癌病的發(fā)生。紫甘薯富含纖維素，可增加糞便體積，促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，清理腸腔內(nèi)滯留的黏液、積氣和腐敗物，排出糞便中的有毒物質(zhì)和致癌物質(zhì)，保持大便暢通，改善消化道環(huán)境，防止胃腸道疾病的發(fā)生。

湖北紫鑫生物科技有限公司在黃金山投資建設(shè)了目前全國(guó)最大的紫甘薯萃取花青素項(xiàng)目。此項(xiàng)糧食深加工項(xiàng)目規(guī)劃占地53000多m2，總投資1.5億人民幣。一期工程建成后，年處理紫甘薯10000t，年產(chǎn)花青素150t，總產(chǎn)值2億人民幣；二期工程完成后年處理紫甘薯30000t，年產(chǎn)花青素450t，總產(chǎn)值可達(dá)10億人民幣。

1 紫甘薯富含花青素

從紫甘薯的顏色就可以判斷其含有豐富的花青素。法國(guó)科學(xué)家馬斯魁勒博士發(fā)現(xiàn)花青素是天然強(qiáng)效自由基清除劑，可以消除體內(nèi)自由基，這些自由基是衰老和癌癥的元兇?；ㄇ嗨貙?duì)100多種疾病有預(yù)防和治療作用，被譽(yù)為繼水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)之后的第7大必需營(yíng)養(yǎng)素?；ㄇ嗨厥悄壳鞍l(fā)現(xiàn)的防治疾病、維護(hù)人類健康最直接、最有效、最安全的自由基清除劑，其清除自由基的能力是維生素C的20倍、維生素E的50倍。所以，紫甘薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值要遠(yuǎn)高于其他薯類。

紫甘薯是甘薯的一個(gè)特殊品種類型，因其薯肉富含紅色素，作為一種重要天然色素源而引起許多學(xué)者的關(guān)注。紫甘薯紅色素（PSPC）是從紫甘薯的塊根和莖葉中浸提出來的一種天然紅色素，色澤鮮亮自然，無毒、無特殊氣味，具有多種營(yíng)養(yǎng)、藥理和保健功能，是一種理想的天然食用色素資源。

目前，天然著色劑存在的最大問題就是在產(chǎn)品中多數(shù)不穩(wěn)定，因此在一定程度上影響了其在工業(yè)中的應(yīng)用。有資料報(bào)道，?；纳胤肿涌梢蕴岣呱氐姆€(wěn)定性。而紫甘薯色素分子正是?；纳胤肿?，所以其穩(wěn)定性較強(qiáng)，應(yīng)用前景廣泛。

1.1 花青素的理化性質(zhì)

原花青素又稱為縮合單寧，是自然界中廣泛存在的聚多酚類化合物，具有多種生物活性，高效、低毒、生物利用度高，是近年來不斷研究開發(fā)的一種極強(qiáng)的體內(nèi)活性功能因子，已廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域，與原花青素相關(guān)的植物學(xué)和農(nóng)學(xué)性狀的研究、利用和改良正日益受到重視。

花青素分子量為449.2，花青素易溶于水、甲醇、乙醇等極性強(qiáng)的溶劑。紫甘薯花青素具有較好的熱穩(wěn)定性，在60℃以下穩(wěn)定性很好，保存率可達(dá)到100%。紫甘薯花青素具有較強(qiáng)的耐壓特性，在500MPa的壓力下處理15min后花青素的保存率仍能保持不變。不同pH值下的紫甘薯的花青素穩(wěn)定性不同，在較強(qiáng)的酸性條件下（pH≤3），顏色及特征吸收光譜變化不太明顯。但在堿性條件下，花青素穩(wěn)定性較差?；ㄇ嗨厥撬苄陨?，在酸性中顯紅色，中性顯紫色，堿性顯藍(lán)色或綠色不穩(wěn)定。紫甘薯紅色素在不同介質(zhì)中呈現(xiàn)不同的光譜特性。只有在酸性介質(zhì)中，波長(zhǎng)在530nm處才出現(xiàn)特征吸收峰。

紫甘薯色素對(duì)溫度和光敏感，高于60℃易于分解，日光、紫外光也能促使其分解，故應(yīng)避光、陰涼保存。

Fe3+、Cu2+、Al3+離子對(duì)紫甘薯色素有較好的增色護(hù)色作用，Pb2+離子對(duì)紫甘薯色素的穩(wěn)定性沒有影響，Zn2+離子對(duì)紫甘薯色素的穩(wěn)定性影響較大。在針對(duì)食品添加劑、氧化劑、還原劑的研究中發(fā)現(xiàn)：蔗糖、苯甲酸鈉對(duì)紫甘薯色素穩(wěn)定性沒有影響；NaNO2對(duì)紫甘薯色素破壞性極大；D-異抗壞血酸鈉對(duì)紫甘薯色素有很好的護(hù)色作用。紫甘薯色素對(duì)低濃度過氧化氫穩(wěn)定性較好，對(duì)高濃度過氧化氫穩(wěn)定性較差；Na2SO3對(duì)紫甘薯色素的穩(wěn)定性影響很大，加入Na2SO3會(huì)使紫甘薯色素的吸光度急劇下降。

1.2 花青素的用途

1.2.1 花青素的保健功能

花青素通常具有以下保健功能：

1.2.1.1 視力保護(hù)者

糖尿病性視網(wǎng)膜病是糖尿病的征兆，它是眼睛毛細(xì)血管微出血引起的，是成年盲人的常見病因?；ㄇ嗨乜捎脕矸乐固悄虿』颊咴诎變?nèi)障手術(shù)后引起的并發(fā)癥。

1.2.1.2 消除水腫

水腫是血液中的水分、電解質(zhì)等滲進(jìn)了人體組織引起的，它通常表現(xiàn)為受傷部位腫脹。坐得過久的健康人會(huì)有水腫，婦女月經(jīng)前會(huì)有水腫，運(yùn)動(dòng)受傷經(jīng)常引起水腫，某些手術(shù)后可能有水腫，一些疾病也能導(dǎo)致水腫。研究表明，每天服用一次花青素，可以明顯緩解水腫現(xiàn)象。

1.2.1.3 皮膚美容

歐洲人稱花青素為青春營(yíng)養(yǎng)品，皮膚維生素，口服化妝品。因?yàn)樗芑謴?fù)膠原蛋白活力，使皮膚平滑而有彈性。膠原蛋白是皮膚的基本成分，并且是一種使身體成為一個(gè)整體的膠狀物質(zhì)。維生素C是生化合成膠原蛋白必要的營(yíng)養(yǎng)品，花青素能使更多的維生素C生效，這意味著，維生素C可以更容易地去完成其所有功能（包括產(chǎn)生膠原蛋白）?；ㄇ嗨剡B接在膠原蛋白上，可以阻止那些破壞膠原蛋白的酶的危害。花青素不僅可以幫助膠原蛋白纖維形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，而且可以幫助恢復(fù)因受傷和自由基所引起的過度交聯(lián)的損害。過度交聯(lián)會(huì)使結(jié)締組織窒息和硬化，從而使皮膚起皺紋和過早老化。花青素還可以保護(hù)人體免受陽光傷害，防止輻射傷害，促進(jìn)治愈牛皮癬和壽斑。花青素也是局部施用的皮膚霜的極好添加劑。

1.2.1.4 降低膽固醇

膽固醇是細(xì)胞膜的基本組成成分，對(duì)于產(chǎn)生和促進(jìn)脂肪酸的輸送來講，它起了關(guān)鍵作用。但是，過多的膽固醇是一個(gè)潛在的危害?；ㄇ嗨睾途S生素C的組合可以使膽固醇分解，成為膽汁鹽，進(jìn)而排除體外?；ㄇ嗨丶涌炝擞泻Φ哪懝檀嫉姆纸夂团懦?。維生素C和花青素之間的協(xié)同關(guān)系再一次得到證實(shí)。

1.2.1.5 心臟保護(hù)劑

花青素不僅能夠幫助恢復(fù)皮膚彈性，而且也可以幫助關(guān)節(jié)、動(dòng)脈以及其他組織（如心臟等）維持正常功能。血管系統(tǒng)負(fù)責(zé)血液流動(dòng)，把血液送到所有細(xì)胞和組織。因此，不管是從長(zhǎng)期和短期效果來看，花青素都是至今發(fā)現(xiàn)的最好的心臟保護(hù)劑。花青素也可抑制組胺的產(chǎn)生，因而可減輕炎癥，幫助動(dòng)脈抗拒那些引發(fā)心血管病的誘變因素的沖擊。

1.2.1.6 改善大腦功能

花青素可以幫助增進(jìn)記憶力，減緩衰老以及中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)。甚至在中風(fēng)發(fā)生之后，花青素能幫助改善記憶力和大腦功能，這個(gè)事實(shí)已被臨床研究證明。

1.2.1.7 防止其他疾病

花青素不僅可以幫助減緩心血管發(fā)炎，也可幫助治療許多疾病，例如過敏、氣喘、支氣管炎、花粉熱、類風(fēng)濕動(dòng)脈炎、運(yùn)動(dòng)受傷、壓力潰瘍等。人體發(fā)炎時(shí)要釋放出一種名叫組胺的化合物，它可誘發(fā)上述疾病的種種癥狀?；ㄇ嗨匾种飘a(chǎn)生組胺需要的酶，防止生成組胺，從而減輕發(fā)炎?；ㄇ嗨厥墙M胺的著名的抑制劑，但它并不阻礙其他的酶產(chǎn)生?；ㄇ嗨匾部煞乐轨o脈曲張帶來的包括疼痛、瘙癢、燒傷、疲勞等。嚴(yán)重的靜脈曲張能引起心臟病、中風(fēng)、血栓性靜脈炎、肺栓塞等。

1.2.2 食品行業(yè)中的應(yīng)用

紫甘薯的紅色素耐熱性好，主要作為食品的紅色至紫紅色著色劑而添加到食品中。因?qū)儆谔烊粺o毒制品，故用量未作限量性規(guī)定，以滿足所需要的著色度為限。天然植物提取物作為調(diào)節(jié)身體健康的補(bǔ)充劑已成為時(shí)尚。紫甘薯紅色素有抗氧化、抗腫瘤等生理作用，因此可以作為保健食品的功能配料來使用。

1.2.3 化妝品行業(yè)中的應(yīng)用

由于紫甘薯紅色素具有抗氧化、清除自由基等作用。因此，含紫甘薯紅色素的護(hù)膚品可抑制由于紫外線照射產(chǎn)生的氧自由基引起過氧化物的生成，對(duì)改善皮膚炎癥、抗氧化等有一定的作用。此外，它可代替工業(yè)中現(xiàn)在使用的合成色素，廣泛應(yīng)用于口紅、胭脂、洗發(fā)水等化妝品。

2 花青素的提取

花青素的提取是目前花青素研究發(fā)展的熱點(diǎn)問題，也是花青素生產(chǎn)、投入使用的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。近年來，在傳統(tǒng)提取方法的基礎(chǔ)之上，一些憑借新技術(shù)或經(jīng)過改良后的提取方法也開始嶄露頭角。

2.1 花青素的提取方法

2.1.1 有機(jī)溶劑萃取法

這是目前國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的提取方法。多數(shù)選擇甲醇、乙酮、丙酮等混合溶劑對(duì)材料進(jìn)行溶解過濾，通過調(diào)節(jié)溶液酸堿度萃取濾液中的花青素。國(guó)內(nèi)吳信子等用鹽酸—甲醇溶液提取，然后用紙層析法（中號(hào)）和柱層析法（聚乙酰胺）進(jìn)行花色苷的分離。

目前，有機(jī)溶劑萃取法已成功地應(yīng)用于諸如葡萄籽、石榴皮、藍(lán)莓等絕大多數(shù)含花青素物質(zhì)的提取分離。有機(jī)溶劑萃取法的關(guān)鍵是選擇有效溶劑，要求既要對(duì)被提取的有效成分有較大溶解度，又要避免大量雜質(zhì)的溶解。該方法原理簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求較低，不足之處是大多數(shù)有機(jī)溶劑毒副作用大，且產(chǎn)物提取率低。

2.1.2 水溶液提取法

有機(jī)溶劑萃取的花青素多有毒性殘留，且生產(chǎn)過程環(huán)境污染大。鑒于此，水溶液提取法應(yīng)運(yùn)而生。該方法一般將植物材料在常壓或高壓下用熱水浸泡，然后用非極性大孔樹脂吸附；或直接使用脫氧熱水提取，再采用超濾或反滲透，濃縮得到粗提物。此方法是Duncan和Gilmour在1998年發(fā)明的提取花青素的方法，設(shè)備要求簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品純度低。

天然色素的提取通常采用在一定溫度條件下，在提取罐中對(duì)溶劑進(jìn)行浸泡、瀝濾、滲漉等方法。這些常規(guī)浸提法具有工藝和提取操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、便于生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但也存在浸提時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、原料預(yù)處理能耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不太理想（色素溶解性差、色澤變化較大等缺陷），且大量溶劑回收容易導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)成本的提高。

2.1.3 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取是利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響進(jìn)行提取。這種方法產(chǎn)品提取率高，但設(shè)備成本過高。

孫傳經(jīng)采用超臨界CO萃取法對(duì)從銀杏葉、黑加侖籽及葡萄籽中提取花青素的工藝進(jìn)行了研究。該工藝中CO和改性劑可循環(huán)使用，對(duì)環(huán)境無污染。

2.1.4 微波提取法

該法于1986年被GanzlertE等人首先用于分離各種類型的化合物。國(guó)內(nèi)李風(fēng)英探討了微波技術(shù)對(duì)葡萄籽中原花青素提取量和分子結(jié)構(gòu)的影響，為微波在葡萄籽中有效成分浸提方面的研究奠定了基礎(chǔ)。微波提取法是利用在微波場(chǎng)中，吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進(jìn)入到具有較小介電常數(shù)、微波吸收能力相對(duì)較差的萃取溶劑中。該技術(shù)選擇性好，萃取率高，速度快，操作簡(jiǎn)單，廢液排放量少。

2.1.5 超聲波提取法

超聲波提取法在20世紀(jì)50年代后逐漸應(yīng)用于化學(xué)化工的生產(chǎn)過程中，且主要集中在植物中藥用成分、多糖以及其他功能性成分的提取等研究領(lǐng)域。超聲波提取法運(yùn)用前景好、操作簡(jiǎn)單、快速高效、生產(chǎn)過程清潔無公害。

2008年，Corrales等人開展的不同提取方法對(duì)葡萄中花青素的提取率影響的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相同條件下與熱浸70℃提取相比，超聲波輔助提取花青素等酚類的效率可以提高50%以上。

2.1.6 微生物發(fā)酵提取法

此方法將生物發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于花青素的提取之中，是生物科學(xué)與化工生產(chǎn)之間的超強(qiáng)滲透與有效結(jié)合。微生物發(fā)酵法利用微生物或酶讓含有花青素的細(xì)胞壁降解分離，使細(xì)胞體內(nèi)花青素充分溶入到提取液中，從而增加提取的產(chǎn)率與速率。

王振宇采用微生物和纖維素酶降解大花葵細(xì)胞壁提取花青素就是可靠的研究實(shí)例，該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作穩(wěn)定性及可靠性高，環(huán)境友好。

2.1.7 加壓溶劑萃取

加壓溶劑萃取法是通過加壓提高溶劑的沸點(diǎn)，進(jìn)而使被提取物在溶劑中的溶解度增加，從而獲得較高的萃取效率。

Arapitsas等人在2008年采用了此技術(shù)優(yōu)化了紫甘藍(lán)中花青素的最佳提取工藝。該法的優(yōu)點(diǎn)是提取率高，但經(jīng)濟(jì)成本亦較高。

2.1.8 亞臨界水提取技術(shù)

亞臨界水提取技術(shù)是最近幾年來的新成果，它的具體做法就是在適度壓力下，將水加熱到100℃以上，臨界溫度374℃以下的高溫，使水的極性隨溫度的變化而改變，然后對(duì)原材料中的花青素進(jìn)行提取。

近兩年的研究實(shí)例有Luque-rodriguez等人采用動(dòng)態(tài)過熱流體提取葡萄皮中的花青素，并優(yōu)化了最佳提取工藝。對(duì)比于其他提取方法，亞臨界水提取方法清潔、有效、花青素提取量為傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)固液萃取的3倍，且產(chǎn)品性能更優(yōu)，不足之處是工藝條件要求較高。

2.1.9 其他提取方法

其他提取方法包括高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取、雙水相萃取、超高壓輔助提取。前2種可應(yīng)用于蛋白質(zhì)、核酸、多糖的提取研究，而超高壓輔助提取已成功應(yīng)用于葡萄中花青素的提取，且對(duì)比發(fā)現(xiàn)高壓輔助提取花青素等多酚類的效率可以提高近50%。

2.2 試驗(yàn)案例

2.2.1 酸性溶媒法

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院姚鈺蓉等曾研究報(bào)道，用甲酸對(duì)紫甘薯花青素進(jìn)行提取的最佳條件為：料液比1:10，提取時(shí)間2h，提取劑甲酸濃度5%（v/v），提取溫度60℃，提取次數(shù)3次，粗提液經(jīng)AB-8大孔徑樹脂純化后，得到色價(jià)為20.4的色素純品。這種方法提取的色素具有較好的耐熱、耐壓性能。

西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳煉紅等曾研究報(bào)道，采用溶劑提取法提取紫甘薯花青素時(shí)，溫度為60℃，提取劑中鹽酸和乙醇之比為2:3，料液比為1:5，浸提時(shí)間是40min，此時(shí)是紫薯花青素提取的最佳工藝，超聲波處理提高了提取效果。該方法時(shí)間短，在保證提取量的前提下，能保護(hù)花青素的穩(wěn)定性，使其在提取時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化，保持其有效成分，能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求的效果。

花青素易溶于水、甲醇、乙醇等極性強(qiáng)的溶劑。其中，甲醇不易于食用色素的提取。以水作為提取劑提取效率較低，干燥過程需較高溫度。因此，可以選擇乙醇作為提取劑。

在本次試驗(yàn)中，有4種因素對(duì)花青素提取產(chǎn)生影響，分別是不同鹽酸與乙醇的提取劑的影響、溫度對(duì)提取效果的影響、物料比的影響、提取時(shí)間的影響。0.1%的HCl與95%的乙醇之比為重要的影響因素，當(dāng)0.1%的HCl與95%的乙醇比為40:60時(shí)提取效果最好。當(dāng)酸的含量繼續(xù)加大時(shí)，溶液中色素含量急劇減少?；ㄇ嗨亟Y(jié)構(gòu)中含有酚羥基，有酸性，而其結(jié)構(gòu)中的吡喃雜環(huán)上的氧原子為4價(jià)，使其具有堿性。

提取劑的pH值過高或過低都會(huì)直接影響到色素的提取效果和色素的色調(diào)。升溫有利于色素的溶出，溫度為60℃時(shí)提取效果最好，如果繼續(xù)升高溫度，提取效果反而降低。可能是由于紫薯粉中含有一定量的淀粉，加熱使其糊化，進(jìn)而阻止提取劑對(duì)色素的溶解，而且長(zhǎng)時(shí)間處在較高溫度下對(duì)花青素的穩(wěn)定性是很不利的。物料比也是一重要的影響，適當(dāng)增加提取劑的用量有利于色素的溶出，可以提高花青素的浸提率，物料比1:40時(shí)浸提效果最好。

紫薯中花青素粗提液在可見分光530nm處有特征吸收峰，屬于花青素類物質(zhì)。

2.2.2 超聲波輔助提取法

江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所鈕福祥、孫健、岳瑞雪、徐飛、朱紅等人采用以水、乙醇為介質(zhì)結(jié)合超聲波技術(shù)對(duì)紫甘薯花青素提取工藝進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，水提法、乙醇提取法、循環(huán)超聲波水提法和循環(huán)超聲波乙醇提取法的最佳提取條件分別為60℃（4h）、40℃（8h）、60℃（1h）、60 ℃（2h），提取率分別為438.0mg/kg、624.1mg/kg、113.0mg/kg、682.6mg/kg，以循環(huán)超聲波乙醇提取法提取效果最好。對(duì)循環(huán)超聲波乙醇提取法的進(jìn)一步研究表明，該方法最佳提取條件為提取溫度60℃、提取時(shí)間2h、提取次數(shù)2次、料液比1g:5mL，此時(shí)提取率為723.1mg/kg。

湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)處李忠英采用超聲波輔助從紫甘薯中提取色素，以國(guó)產(chǎn)紫甘薯為原料，研究醇、有機(jī)酸溶液等溶劑提取紅色素的條件，考察提取液濃度、料液比、提取次數(shù)和浸取時(shí)間等因素的影響，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定超聲波提取最佳工藝：紫甘薯樣品預(yù)先浸泡4h，采用檸檬酸濃度10%，料液比1:30，超聲功率300W，提取時(shí)間25min，提取3次，紫甘薯中紅色素提取效果最佳。

2.2.3 微波輔助提取法

浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院楊華等選用微波提取方法從紫甘薯中提取花青素，其條件是以寧海紫甘薯粉為原料，研究了紫甘薯色素微波提取的工藝。通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳提取工藝參數(shù)組合，結(jié)果表明最優(yōu)工藝參數(shù)為微波功率700W，微波時(shí)間5min，液固比為22.5:1，pH為2.5。在此條件下，測(cè)得紫甘薯中花色苷的含量最高為236.3mg/100g。

長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院王道武采用微波提取從紫薯中提取花青素，其條件為以紫薯為原料，在微波條件下萃取其花青素，探討了微波的輻射時(shí)間、溫度、液固比、提取劑濃度對(duì)紫薯花青素萃取的影響，并采用大孔樹脂AB-8純化提取液，將純化后的提取液進(jìn)行反相高效液相色譜分析其成分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，紫薯花青素微波最佳提取條件為：輻射時(shí)間60s，溫度40℃，液固比40:1，提取劑為1%的HCl、95%乙醇溶液，最佳酸醇比為50:50。

浙江大學(xué)化學(xué)系蔡吉清等人也采用微波輔助浸提紫色甘薯原花色素，最佳提取條件為：鹽酸的50%乙醇溶液，按1:70的料液比，微波處理70s。在此最佳實(shí)驗(yàn)條件下，原花青素浸提量為0.96mg/g。此法具有重現(xiàn)性好、污染小、節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.4 超聲波與微波協(xié)同法

海南大學(xué)食品學(xué)院裴志勝等采用超聲波與微波協(xié)同從紫甘薯中提取花青素，其提取條件為以海南產(chǎn)紫參薯為原料，采用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化紫參薯花青素的超聲-微波協(xié)同萃取工藝。分別采用時(shí)間模式與恒溫模式2種方法，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以花青素提取率為響應(yīng)值，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：恒溫模式時(shí)，在額定超聲功率50W、料液比1:48（g/mL）、萃取時(shí)間283s、微波控制溫度46℃工藝條件下，紫參薯提取率達(dá)79.38%，比時(shí)間模式下的提取率要高10.63%，超聲-微波協(xié)同萃取的總花青素質(zhì)量濃度為48.42mg/L，即4.37mg/g。

2.3 提取方法比較

一般來說，花青素色素的生產(chǎn)工藝主要有：

溶劑萃取法：用含有乙醇的酸性溶液提取后，再經(jīng)過濾、濃縮等工藝得到最終的產(chǎn)品。

超濾法：將酸性溶液浸提、過濾后的溶液用超濾膜濃縮。

吸附精制法：將酸性溶液浸提、過濾后的溶液用大孔吸附樹脂吸附精制后，再濃縮或噴霧干燥得到最終產(chǎn)品。

上述3種方法各有利弊，其中，溶劑萃取法工藝簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品質(zhì)量不理想，色素純度低、溶解性差；超濾法產(chǎn)品質(zhì)量好，但對(duì)設(shè)備要求高、成本大，提取率低；吸附精制法雖然比溶劑萃取法復(fù)雜，但產(chǎn)品的質(zhì)量高、回收率高。

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)許正虹采用微波提取試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 微波提取與常規(guī)提取的比較

綜上所述，李瑞麗等考察了微波輔助乙醇浸提法、超聲輔助乙醇回流浸提法和乙醇回流浸提3種方法對(duì)葡萄籽中的原花青素提取率的影響。結(jié)果顯示：在原花青素提取率方面，微波輔助法＞超聲輔助法＞乙醇回流法；在原花青素純度方面，微波輔助乙醇浸提法得到的原花青素粗品的純度較超聲輔助乙醇回流法和乙醇回流法的都高。目前，從紫甘薯中提取花青素的方法主要有浸提法、超聲波、酶法提取等。

國(guó)內(nèi)學(xué)者陸國(guó)權(quán)等從1996年開始對(duì)紫甘薯色素的常規(guī)提取、純化和穩(wěn)定性進(jìn)行研究。但是，以上提取方法通常具有時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、原料預(yù)處理能耗大、熱敏性組分易破壞等缺點(diǎn)。微波作為一種新興的應(yīng)用技術(shù)，近年來在植物化學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它具有穿透力大、選擇性強(qiáng)、加熱效率高等特點(diǎn)，由于它是一種瞬時(shí)穿透式加熱方式，在微波場(chǎng)的作用下，植物細(xì)胞壁被破壞，從而加快了萃取的速率，有效地提高了產(chǎn)品獲得率，尤其是微波連續(xù)提取，有利于規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，本實(shí)驗(yàn)首次采用微波條件下萃取紫薯中的花青素的方法，以期改善傳統(tǒng)的浸提方法，為進(jìn)一步開發(fā)紫薯功用提供參考。

2.4 影響微波提取的主要因素

2.4.1 提取劑的選擇

提取花青素有多種方法，一般使用純水、無機(jī)酸、有機(jī)酸、酸的醇溶液為提取劑。在相同條件下，酸化甲醇提取效果最好，但甲醇揮發(fā)性強(qiáng)，又有一定毒性，不宜用作天然色素提取劑。稀鹽酸和稀檸檬酸提取效果次之，它們對(duì)應(yīng)的產(chǎn)率相近，但檸檬酸作為提取劑時(shí)，在微波加熱下提取效果較差。由于介電常數(shù)大的體系更適宜于用微波處理，而鹽酸的介電常數(shù)大于檸檬酸，所以，以檸檬酸作為提取劑的效果較明顯。本實(shí)驗(yàn)體系選用鹽酸的乙醇溶液作為提取液。

2.4.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)的確定

在微波處理?xiàng)l件下，乙醇的浸提效果優(yōu)于純水溶劑。以50%的乙醇浸提原花青素量最高，因?yàn)橐掖紝?duì)原花青素的溶解度比水大，在浸泡過程中，乙醇等有機(jī)溶劑對(duì)細(xì)胞的破壞作用也比水強(qiáng)，在微波場(chǎng)中這種差異更加明顯。

2.4.3 料液比的確定

按實(shí)驗(yàn)方法，取1g:40mL、1g:50mL、1g:60mL、1g:70mL、1g:80mL、1g:90mL、1g:100mL 的料液比加入體積分?jǐn)?shù)50%的乙醇。隨著料液比的增大，原花青素浸提量逐漸增大，但到一定程度時(shí)，浸提量會(huì)有所下降，最佳料液比為1:70。這是由于大量溶劑吸收了微波致使提取溫度降低導(dǎo)致的。

2.4.4 微波處理功率與時(shí)間的確定

微波處理時(shí)間加長(zhǎng)，加速了紫甘薯原花青素的浸提。但是，隨著時(shí)間的增加，微波的高效加熱使提取劑溫度迅速接近使花青素易分解的溫度（70～80℃）。目前花青素的各種提取方法，提取溫度均控制在45℃以下。微波處理70s后，提取液溫度略高于70℃。如果微波處理超過70s，糊化現(xiàn)象出現(xiàn)機(jī)率增高，導(dǎo)致提取劑和廢渣難以通過抽濾分離，浸提量反而下降，這可能是隨著微波處理時(shí)間的延長(zhǎng)，使料液溫度增高，低聚原花青素被破壞。因此，確定微波處理時(shí)間宜為70s。

3 花青素的純化

色素純化的主要方法、色素粗提物的純化方法應(yīng)根據(jù)色素化學(xué)成分、主要雜質(zhì)成分來進(jìn)行選擇，常用的方法有：柱層析法、膜分離法、溶劑分級(jí)沉淀法、兩相萃取法、酶法和結(jié)晶法等。試驗(yàn)室小樣的分離純化常采用兩相萃取法、大孔樹脂吸附法、凝膠柱層析法、紙色譜法、薄層色譜法、氣相色譜法和高效液相色譜法等。其中，紙色譜法、薄層色譜法、氣相色譜法和高效液相色譜法兼具分離、定性定量分析檢測(cè)等用途。

工業(yè)化生產(chǎn)中常用的純化方法主要有柱層析法、兩相萃取法、膜分離法和溶劑分級(jí)沉淀法等。其中，柱層析法因分離效果好、成本低、操作簡(jiǎn)便、易于大規(guī)模生產(chǎn)而被廣泛采用，是最具發(fā)展前景的色素純化方法。柱層析法是應(yīng)用最為廣泛的一類色素純化技術(shù)，其基本原理是利用混合物各組成部分在某一物質(zhì)中的吸附或溶解性能（分配）的不同或其他作用性能的差異，使混合物的溶液流經(jīng)固定相時(shí)，進(jìn)行反復(fù)的吸附或分配等作用，從而將各組分分開。根據(jù)固定相的不同，柱層析分離可分為許多種類，早期的固定相主要是氧化鋁和纖維素等，目前常采用大孔樹脂、離子交換樹脂、凝膠、硅膠等。

3.1 花青素的純化方法

3.1.1 大孔樹脂吸附層析

大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原理相結(jié)合的分離材料，是近10年來發(fā)展起來的一類有機(jī)高分子聚合物吸附劑，其吸附實(shí)質(zhì)是表面分子因受作用力不均等而產(chǎn)生的表面吸附現(xiàn)象，這種吸附作用是由于范德華引力或生成氫鍵的結(jié)果，同時(shí)由于大孔吸附樹脂的多孔結(jié)構(gòu)使其對(duì)分子大小不同的物質(zhì)具有篩選作用。通過這種吸附和篩選，有機(jī)化合物根據(jù)吸附力的不同及分子量的大小，經(jīng)一定溶劑洗脫而達(dá)到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。一般來說，對(duì)非極性大孔樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越強(qiáng)；對(duì)極性大孔樹脂和極性較大的化合物，則用極性強(qiáng)的溶劑能更好地實(shí)現(xiàn)分離。

王華等人采用AmberliteXAD-7HP大孔吸附樹脂對(duì)葡萄果皮花色苷的純化進(jìn)行了研究，確定的最優(yōu)工藝條件為：色素溶液濃度1.2mg/mL，吸附時(shí)間60min，吸附流速1.5BV/h，pH值2.0，5%甲酸甲醇為解析劑，動(dòng)態(tài)洗脫流速1.5BV/h；優(yōu)化條件下所得產(chǎn)品的純度可達(dá)90.05%。

尹忠平等人以X-5樹脂對(duì)玫瑰茄紅粗提色素進(jìn)行了純化，純化后色素色價(jià)從5.1提高到了32.2，樹脂經(jīng)8次重復(fù)使用，吸附性能無明顯減弱，可以循環(huán)使用。

上官新晨等人以X-5樹脂純化紫紅薯色素，確定了上柱液pH值、吸附流速、解吸液、解吸液流速等優(yōu)化工藝條件，為紫紅薯色素工業(yè)化純化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

陳美紅等人選用NKA大孔樹脂對(duì)桑甚紅色素進(jìn)行純化，優(yōu)化了純化工藝，樹脂重復(fù)使用8次后吸附率僅降低2.8%，經(jīng)純化后的色素為紫黑色粉末，其色價(jià)為452，是未純化的48.7倍。

王鋒等人以HP-20型大孔樹脂對(duì)黑花生衣色素進(jìn)行了純化研究，優(yōu)化了上柱量、上樣液pH值、上樣花色苷濃度、吸附溫度、洗脫劑等工藝參數(shù)，經(jīng)純化色素的純度提高1倍。

黨蕊葉等人以X-5樹脂純化矮牽?；t色素、何志偉等人以D-101樹脂純化烏飯樹果色素、唐純翼等人以HPD-600樹脂純化爬山虎紅色素均取得了較好的分離純化效果和較高的回收率。

總體來看，大孔樹脂具有物理化學(xué)穩(wěn)定性高、吸附選擇性強(qiáng)、不受無機(jī)物存在的影響、再生簡(jiǎn)便、解析條件溫和、使用周期長(zhǎng)、易于構(gòu)成閉路循環(huán)、可循環(huán)使用、節(jié)省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，避免了有機(jī)溶劑提取分離造成的有機(jī)溶劑回收難、損耗大、成本高、易燃易爆以及對(duì)環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)。因此，大孔樹脂廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物的分離。

3.1.2 離子交換樹脂層析

離子交換柱層析是以離子交換樹脂為固定相的層析分離方法，該方法使得固載在聚合物骨架上的功能基團(tuán)所帶的可交換的離子在溶液中能發(fā)生解離，且可在較大的范圍內(nèi)自由移動(dòng)并擴(kuò)散到溶液中，而溶液中的同類型離子也能從溶液中擴(kuò)散到聚合物的網(wǎng)絡(luò)和孔內(nèi)，當(dāng)這2種離子的濃度差較大時(shí)，就產(chǎn)生一種交換的推動(dòng)力使它們之間發(fā)生交換作用，濃度差越大，交換速度越快，利用這種濃度差的推動(dòng)力使樹脂上的可交換離子發(fā)生可逆交換反應(yīng)。

離子交換樹脂層析技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)連續(xù)化程度高，而且得到的產(chǎn)品往往純度高，同時(shí)成本低廉。因此，在天然產(chǎn)物提取分離研究與生產(chǎn)中的應(yīng)用將日益廣泛。離子交換樹脂不僅用于水處理，而且廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物的分離純化，在天然色素的純化中有著廣泛的應(yīng)用。由于花青素類色素是水溶性的，通常多以水或乙醇水溶液為提取液，因而粗提物中常見的雜質(zhì)是多糖類、蛋白質(zhì)類、有機(jī)酸類等，色素的純化就是要除去這些雜質(zhì)。離子交換樹脂可除去糖、有機(jī)酸、無機(jī)鹽等，并可提高精制后色素的穩(wěn)定性，因而常用于純化虎杖黃色素、葡萄皮色素等花青素類色素。

鐘瑞敏等人以弱酸性陽離子樹脂D152純化葡萄花色苷，結(jié)果表明吸附率超過95%，而且95%的乙醇洗脫速度較快、洗脫率高。

3.1.3 凝膠層析

凝膠層析也稱排阻層析，其工作原理是利用具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠的分子篩作用，根據(jù)被分離物質(zhì)的分子大小不同來進(jìn)行分離。層析分離的固定相一般為交聯(lián)的多聚糖（如葡聚糖或瓊脂糖），小分子物質(zhì)能進(jìn)入其內(nèi)部，洗脫下來的速度慢，而大分子物質(zhì)被排除在外部，洗脫下來的速度快，當(dāng)混合溶液通過凝膠過濾層析柱時(shí)，溶液中的物質(zhì)就按不同分子量篩分開了。凝膠柱層析的突出優(yōu)點(diǎn)是層析所用的凝膠屬于惰性載體，不帶電荷，吸附力弱，操作條件比較溫和，可在相當(dāng)廣的溫度范圍下進(jìn)行，不需要有機(jī)溶劑，并且所要分離成分的理化性質(zhì)能得到較好的保持。

Andersen等人用AmberliteXAD-7、SephadexLH-20對(duì)草莓花色苷的粗提物進(jìn)行層析分離，HPLC驗(yàn)證結(jié)果表明純化的效果很好。以X-5等大孔樹脂進(jìn)行純化，再以SephadexG-50等進(jìn)行凝膠柱層析精制，可獲得高色價(jià)色素。研究表明，凝膠層析對(duì)原花青素也有較好的純化效果。

3.1.4 硅膠柱層析

硅膠是一種常用的極性吸附劑，可作為分配層析中的支持劑，其吸附作用的強(qiáng)弱與硅醇基含量多少有關(guān)，主要優(yōu)點(diǎn)是具有惰性、吸附量大和容易制備成各種類型的硅膠。硅膠柱層析是利用有機(jī)物各組分對(duì)同一吸附劑吸附能力的差異，并在流動(dòng)相作用下不斷進(jìn)行吸附和解吸，最終達(dá)到分離的目的。由于硅膠層析法操作簡(jiǎn)單、成本低、分離效果好，已在花色苷的純化中得到了廣泛應(yīng)用。

王霞等人采用硅膠層析技術(shù)對(duì)黑甜玉米黑色素進(jìn)行了提取及純化工藝研究，結(jié)果表明純化后色素的純度顯著提高。

徐忠等人利用硅膠層析對(duì)千日紅花色苷酶法提取后的粗色素進(jìn)行了分離純化，并研究徑長(zhǎng)比和層析柱溫度2個(gè)因素對(duì)純化效果的影響，結(jié)果表明徑長(zhǎng)比1:30、層析溫度35℃條件下純化效果較好。

3.1.5 膜分離法

膜分離技術(shù)是一種新興的高效分離技術(shù)，是以高分子膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù)。該技術(shù)利用具有選擇透過性膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力（如壓力差、濃度差、電位差等）時(shí)，物料依據(jù)濾膜孔徑的大小而通過或被截留，達(dá)到分離、提純的目的?；ㄇ嗨仡惿胤蛛x純化中常用的膜分離技術(shù)有超濾（UF）、反滲透（RO）、電滲析（ED）等。在花青素類粗提色素中，常夾雜著多糖、鞣質(zhì)等大分子物質(zhì)，膜分離可利用于選擇透過性膜將其去除，此外膜分離也可以除去鉛、砷、銅、汞等金屬離子，從而提高色價(jià)及穩(wěn)定性。膜分離在常溫進(jìn)行，條件溫和，能較好地保持色素的穩(wěn)定性及其生理活性，且操作簡(jiǎn)便，因而引起了科研人員和色素生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注。

Patil以酸化的乙醇提取紅蘿卜花色苷，再以膜分離的方法進(jìn)行脫醇和濃縮提取液，花色苷的含量從372.6mg/L提高到625.8mg/L，再以滲透膜聯(lián)合蒸餾的方法濃縮至4850mg/L。

Lin等人以電滲析的方法從廢棄的紫蘇鹽水溶液中回收色素，除去了其中90%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl，并回收了86%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的紫蘇花色苷。

從已有的研究資料來看，膜分離純化的花色苷色價(jià)和透明度高，穩(wěn)定性好，容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，流程簡(jiǎn)單，但對(duì)設(shè)備要求高，純化成本較高，色素回收率較低。

3.1.6 溶劑分級(jí)沉淀法

溶劑分級(jí)沉淀法純化色素主要是利用乙醇來進(jìn)行，其原理是：多次反復(fù)調(diào)整乙醇濃度使大分子物質(zhì)，如多糖、淀粉和蛋白質(zhì)等物質(zhì)沉淀，去除沉淀可得到較純的花色苷溶液。但從實(shí)際應(yīng)用情況來看，此法操作過程繁瑣，且需消耗大量的乙醇，乙醇回收量大，且沉淀過程伴有色素的吸附和包夾，色素?fù)p失較大、回收率低。因此，該法在花色苷分離純化實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

3.1.7 兩相萃取法

該法利用色素與雜質(zhì)在兩相溶劑中分配系數(shù)的不同而加以分離。色素水提取液中存在的脂溶性雜質(zhì)，可用親脂性溶劑如石油醚、正已烷等將其除去。提取黃酮類色素時(shí)多采用乙酸乙酯-水兩相萃取，提取親水性強(qiáng)的苷類色素時(shí)則采用正丁醇-水兩相萃取。為了提高分離效果，也可采用逆流連續(xù)萃取和逆流分配方法。

3.1.8 酶法

酶是具有專一性的高效催化劑，其催化作用多在常溫、近中性的條件下進(jìn)行，特別適合耐熱性不強(qiáng)的天然色素的精制。酶精制法主要是利用酶的專一催化分解作用除去雜質(zhì)，如在粗提色素溶液中加入適量的果膠酶、蛋白酶、多酚氧化酶等，果膠和蛋白質(zhì)類等物質(zhì)能提高色素純度。雖然此法有其專一性等特點(diǎn)，但需要和其他方法聯(lián)用才能達(dá)到更好的分離和純化效果。據(jù)報(bào)道，在35℃、pH值4.7的條件下以多酚氧化酶處理花生衣，然后以酸堿處理制取色素，可獲得較好的純化效果。

3.1.9 醋酸鹽沉淀法

向色素溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的醋酸鉛，可使其中的色素沉淀，過濾收集沉淀，再用鹽酸酸化的乙醇溶解，可形成氯化鉛白色沉淀，過濾除去白色氧化鉛沉淀即可得到純度較高的花色苷溶液。

Apsalis等人曾以醋酸鉛沉淀法和離子交換樹脂法純化花色苷，獲得了純度較高的色素。由于醋酸鉛有劇毒，該法有醋酸鉛殘留的可能，因此該法不適用于食用天然色素的生產(chǎn)。

3.2 純化新技術(shù)應(yīng)用案例

3.2.1 大孔徑樹脂層析分離技術(shù)

長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院王道武采用AB-8大孔樹脂吸附紫薯色素，將吸附色素的大孔樹脂用一定量的95%乙醇解析。稱取20.0g干態(tài)AB-8大孔樹脂，用95%乙醇浸泡2h，裝入直徑1.5cm×30cm玻璃色譜柱，壓實(shí)。將裝好的柱子用2～3倍樹脂床體積的蒸餾水洗柱，待柱子穩(wěn)定以后，將適量的花青素提取液以1.0mL/min上柱。用蒸餾水為流動(dòng)相進(jìn)行吸附，直至用Molish試劑檢測(cè)不含糖，再用95%的乙醇溶液，以1.0mL/min的流速進(jìn)行洗脫，在波長(zhǎng)280nm處檢測(cè)，收集出峰開始到出峰結(jié)束時(shí)的洗脫液，將洗脫液合并，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮和烘箱干燥得到粉末樣品，收集后避光保存。

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院姚鈺蓉等也采用AB-8大孔樹脂對(duì)花青素粗提液進(jìn)行純化。通過靜態(tài)吸附、解吸和動(dòng)態(tài)吸附、解吸等試驗(yàn)來考察AB-8大孔樹脂的純化性能。結(jié)果顯示：AB-8大孔樹脂對(duì)紫甘薯花青素具有較強(qiáng)的吸附能力，其飽和吸附量為0.06g/mL濕樹脂。pH值在1.0～3.0范圍內(nèi)對(duì)樹脂吸附效果的影響差異不顯著。乙醇濃度對(duì)解吸效果有影響，70%的乙醇水溶液解吸效果最好。

3.2.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是利用膜孔徑大小特征在常溫下對(duì)溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離達(dá)到純化目的，研究表明膜分離技術(shù)在中草藥分離純化中的應(yīng)用主要有3大功能，即截留大分子雜質(zhì)、濾除小分子物質(zhì)和脫水濃縮?；ㄇ嗨氐姆肿恿?49.2，而淀粉是紫薯提取中夾雜在花青素提取液中的大量雜質(zhì)，淀粉的分子量在50000～500000之間，如果先選用截留分子量50000的微孔膜進(jìn)行截留，然后再用10000的超濾膜進(jìn)行分離，最后用反滲透或超濾膜進(jìn)行濃縮，使水透過膜，這樣可獲得色價(jià)較高的花青素。尤其是花青素在高于60℃的條件下容易分解，采用相變的蒸汽加熱濃縮方法，色素?fù)p失相當(dāng)大。因此，采用膜分離濃縮是最佳的選擇。

3.3 目前花青素類色素純化存在的主要問題

當(dāng)前，由于花青素類色素受到了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的青睞，分離和純化研究備受關(guān)注。以上各種純化方法雖各具特色，但或多或少都存在著一些不足。下面就幾種主要分離純化方法存在的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。

3.3.1 大孔樹脂吸附層析的主要問題

從已有的資料來看，大孔樹脂純化色素時(shí)主要存在以下問題：

（1）樹脂的安全性，主要是指致孔劑和降解物帶來的安全性問題；

（2）反復(fù)使用時(shí)，吸附能力的降低；（3）樹脂使用過程中顆?？赡芷扑椋?/p>

（4）受其他物質(zhì)的污染而降低分離能力。

3.3.2 凝膠層析的主要問題

凝膠層析的主要問題：

（1）反復(fù)使用時(shí)由于沉積作用而導(dǎo)致的流速變慢，生產(chǎn)效率降低；

（2）微生物污染問題，部分微生物可降解葡聚糖凝膠和瓊脂糖凝膠，微生物滋生可降低凝膠的分離能力。

3.3.3 膜分離的主要問題

膜分離的主要問題：

（1）雜質(zhì)污染可導(dǎo)致膜通過量快速下降，降低生產(chǎn)能力和效率；

（2）微生物污染帶來的衛(wèi)生問題和大量清洗工作；

（3）二次污染問題；

（4）清洗劑的殘留問題；

（5）膜的溶解和破裂問題。

4 色素純化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)天然色素產(chǎn)業(yè)經(jīng)過20多年的迅速發(fā)展，如今已經(jīng)取得了令人矚目的成績(jī)，正朝著“天然、營(yíng)養(yǎng)、多功能、高色價(jià)”方向發(fā)展，色素純化技術(shù)也正處于快速發(fā)展時(shí)期。從總體發(fā)展趨勢(shì)來看，大孔樹脂吸附層析法和膜分離法具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，是未來的發(fā)展方向：

（1）分離過程是物理分離，被分離的組分沒有熱學(xué)性的變化，很少有化學(xué)性和生物性的變化，能較好地保持色素的穩(wěn)定性和生理活性；

（2）濃縮時(shí)無需相變熱，能耗低；

（3）化學(xué)品消耗少，環(huán)境污染小；

（4）操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

盡管大孔樹脂吸附層析法和膜分離法基本上還處于初級(jí)發(fā)展階段，實(shí)際應(yīng)用還比較少，工業(yè)化生產(chǎn)尚需時(shí)日，但可以肯定這2種色素分離純化技術(shù)將是未來的發(fā)展方向，具有非常好的發(fā)展前景。

如何提高提取物的使用價(jià)值，與產(chǎn)品的純度有密切關(guān)系，但純化方法又關(guān)系到產(chǎn)品的成本，因此有必要對(duì)其純化方法進(jìn)行必要的分析研究。