红枣红色素的研究进展
红枣(Jujube)为鼠李科(Rhamnaceae)多年生植物枣树(Zizyphus Jujube Mill．)的果实，原产我国黄河流域，距今已有4000多年栽种史，衍生出700多个品种。红枣是我国第一大干果资源，主要产地为黄河中下游流域陕西、山西、山东、河北、河南五省以及宁夏、甘肃、新疆等地。中国红枣营养丰富，含蛋白质2.92%，粗脂肪0.96%，多糖55%80%，粗纤维2.41%及多种维生素、矿物质［1－5］。从红枣果皮中提取出的一种枣红色素色泽具有浓郁纯正、对热和光均较稳定，水溶性好等特点，同时，由于又具有消除自由基、抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、补血养气等多药用功效，因此，对红枣色素的研究具有重要的实用价值［6］。本文主要从枣红色素的基本性质、药理功能、提取和精制方法等方面进行了介绍，探讨了其研究中存在的问题，并对深度开发这一天然资源提出了展望，以期为今后更好的开发和利用枣红色素提供科学参考。
1·基本性质
1.1主要成分
研究人员已定性分析酸枣色素(一种野生药用枣)中主要成分为羟基蒽醌衍生物［7－11］，但对枣红色素初步研究认为红枣红色素为类黄酮类［12－13］或橙酮类物质［14－15］。目前对天然色素成分和结构的推断大都建立在特征实验和色素产品紫外和红外特征谱图给出的信息上，提取的色素产品不纯以及外界因素造成了鉴定天然色素的结构一直成为天然产物化学中一个棘手的问题［16］;20世纪90年代末各种高效色谱为分离和鉴定天然色素提供了一种精准、快速的方法［17］。张琼［18］等利用HPLC－MS(高效液相色谱－质谱联用)技术检测到4种枣(鲁北冬枣、辣椒枣、成武冬枣和大白铃枣)皮色素提取液均含有黄烷醇(8种)和黄酮醇类(4 5种)物质，枣果皮中主要的黄酮醇类物质是槲皮素3－芸香苷，其中“大白铃”中含量最多，黄烷醇类和黄酮醇类物质含量达11mg/g和1.78mg/g(约为其他品种含量的1倍)。
1.2紫外吸收特征
原料产地及品种、处理方法和测定是的条件等因素都会对枣红色素的紫外可见吸收造成一定程度的干扰，但其吸收仍具有一定规律:在200nm近紫外区域有较强吸收峰，300nm附近有中强峰，往后到可见区域的吸收值呈逐渐下降趋势，由于近紫外区的吸收大都来自非色素物质，研究时通常选择360 480nm区域测得的次最大吸收峰对应的波长值作为色素定量的测定波长。文献中关于枣红色素的紫外吸收数据统计如表1所示。
大多数对枣红色素紫外吸收的测定主要是基于色素定量的需要，无论何种条件下测定，只要和提取过程中的条件一致，其最大吸收波长处所测得的吸光度值就可以表示色素的相对浓度。
1.3溶解性和稳定性
枣红色素属水溶性色素，易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中，不溶于丙酮、石油醚和乙酸乙酯等弱极性的溶剂;酸性条件下溶解能力较碱性条件差，耐光和耐热能力强，不受大多数金属离子影响(受Cu2+、A13+、Fe3+影响较大，避免接触铜制、铁制和铝制容器)，具有一定的抗还原能力(耐亚硫酸钠)但抗氧化能力较差(高浓度的H2O2下吸光值骤降)，食品添加剂(如蔗糖、柠檬酸、抗坏血酸等)一定浓度内对其影响也不大［25］。
1.4药理功能
红枣“药食同源”，其入药已有悠久历史，李时珍在《本草纲目》中记载红枣有“润心肺、止咳定喘、补五脏、治虚损、调营卫、缓阴血、生津液、悦颜色、除肠胃癖气”之功效［26］，而野生酸枣更是直接作为了一味珍贵的药材。借助各种先进的检测技术对药材中的药用有效成分进行测定是中药学近年来发展的一个新趋势，现有大量的研究测得红枣中类黄酮、花青素和多酚类等药用成分含量可观［27－28］，近年来，Hao Zhang等［29］对红枣不同部位中药用成分含量进行了比较，发现枣皮中总酚酸、类黄酮和花色苷含量最高，这为开发枣皮色素药用价值提供了理论基础。赵文恩［30］通过FRAP实验证实，枣皮红色素的总抗氧化能力与其黄酮物质含量之间呈正相关性。可以说，枣红色素是一种高药用价值的天然色素资源，其药用及保健功能尚待开发。
2·枣红色素的提取
目前在红枣皮色素的提取方面，仍以传统的热浸提为主，随着对枣红色素开发的力度加强，一些新型的物理辅助手段如微波、超声波法也逐渐运用其中。近几年，研究人员又将生物“催化剂”———活性酶用于红枣色素的提取中。
2.1溶剂法提取
溶剂提取法是根据原料中色素与杂质间的理化差异，遵循“相似相溶”原则，使色素从原料表面或组织内部向溶剂中转移的传质过程［16］。溶剂法操作容易，设备简单，但时间长，溶剂用量大及能耗高限制了它的工业化应用。溶剂提取依据操作分为单级浸提和多级浸提，依提取溶剂又分为碱水浸提和醇液浸提。单级浸提周期短、溶剂用量小，但原料未能充分利用;多级连续浸提操作工艺复杂溶剂用量大胆能将枣皮中色素成分完全浸出。枣红色素在一定浓度碱性水溶液中溶解能力最大，在一定比例的醇溶液中，色素也有较好溶解能力，且红枣多糖、鞣质、蛋白质等非色素成分的溶解小于纯水和碱水中，因此依据不同要求可选择不同溶剂，表2是不同溶剂提取法的最佳工艺参数。
还有一些工艺采取先用酸液浸洗枣皮再用醇液或碱水提取的工艺，这主要是利用在酸液中枣皮上的非色素物质能够溶解下来，对后续色素提取的干扰作用减小的原理。如夏敦玲［23］等为测定冬枣的紫外吸收特性，用浓度为1%5%的HCl处理清洗干净的枣皮以除去鞣质、蛋白质和淀粉等杂质。
2.2超声法提取
超声提取法是利用超声波具有的机械振动和空化作用，对枣皮细胞进行破坏，组织细胞内的色素成分得以释放，而进入溶剂中与溶剂充分混合。此外，超声波自身产生的热效应使提取过程不需高温辅助，有利于提取时间的缩短［16］。樊君［21］、孙灵霞［15］、吴宇宽［13］、吴邵武［41］等均对红枣色素的超声提取做了研究并与溶剂提取法进行了对比，实验证实，超声波提取是一种有效提取红枣色素的方法，其最佳工艺参数列于表3。工艺优化后的超声提取即使在提取液中碱含量大幅减小的情况下也能使色素提取率接近95%，同时，提取时间也有所缩短，各因素对提取效果［13］的影响大小为温度＞料液比＞时间＞超声功率。
2.3微波法提取
微波指波长介于1mm 1m、频率介于3×106到3×105Hz的电磁波，在快速振动的微波电磁场中，被辐射的极性物质分子吸收电磁能，以每秒数十亿次的高速振动产生热能。由于微波加热热效率高，升温快速而均匀，故能显著缩短萃取时间，提高萃取效率，减少溶剂消耗量［16］。与常规提取法相比，而微波辅助提取法不仅降低了提取方法对溶剂的依赖性而且在短时间内能明显提高红枣色素提取率。表4列出了部分开展的微波法提取的工艺参数。其中，陈海华［40］比较了传统溶剂提取和微波提取法的效果发现:传统溶剂提取利用0.3mol/L NaOH溶液在75℃下提取2.5h的效果和用蒸馏水作提取剂，420W微波提取20min的效果相同。而吴绍武［41］则借助响应面分析法，并通过正交试验来确定微波提取红枣色素的最佳工艺条件。
由此可见，微波提取在保证高提取率的前提下有效地缩短了提取时间。在效果上微波辅助提取略优于超声提取和传统提取，同时仪器设备简单，不产生噪音和污染，是一种可行的工业化方法。
2.4酶法提取
通过选择特定的酶催化果皮细胞组织分解，加快细胞内物质(大部分色素存在于植物细胞的细胞膜内)溶出过程，从而大幅度地加快了色素的提取过程，同时，由于酶的催化作用，使得提取中的最大阻力(细胞壁和膜的屏蔽)大大减小，色素的提取变得快速而高效。酶法提取的优点就是提取温度低，温度在20℃50℃间，无需其他辅助设备，这就特别适合耐热性不强的天然色素的提取和精制［16］。酶的选择是酶法提取是否有效的关键。吴素萍［44］在50℃恒温水中以1g∶20mL比例加入红枣皮(60目)和1%淀粉酶酶，调pH为6，作用40min，色素得率可达9.85%。韩立宏［45］选择了纤维素酶解大枣皮红色素并通过正交实验优化了该提取工艺:当纤维素酶用量为底物的1.26%、酶解温度51.90℃、酶解体系pH 5.19、酶解时间60min、碱液浓度1.0%、提取温度80℃、提取时间35min，该工艺参数下的枣皮红色素的提取率可达1.326μg/g。酶法是一种较为新型的方法，目前尚处研究和工艺优化中，相信随着酶法的工业化应用推广，酶法提取也会成为一种快速有效的方法。
衡量提取方法的优劣不能仅通过提取率的高低，而且还要把提取过程能耗的大小，提取色素的品质，提取时间，所费溶剂等因素纳入考量标准。综合各因素，尽管传统的溶剂提取能够达到较高的提取率，但时间长，能耗高，消耗溶剂量大，而新型的提取方法在提取率方面不仅毫不逊色，更能在其他方面对传统方法进行弥补和改善，是今后色素提取的发展方向。
3·枣红色素的精制
红枣皮色素提取过程中的最大问题就是枣皮上粘附枣肉较多，由于无论碱水或醇溶液对红枣多糖及枣中的蛋白质、鞣质等都有一定的溶解能力，这些物质不仅使红枣色素产品色价降低，有异味，易变质及易吸潮，而且也为后期色素的干燥带来了更多问题，使总的产品品质下降。因此，必须对提取后的色素粗产品进行精制纯化才能大幅度的提高产品质量，改善红枣皮色素的性能，扩大其应用范围［46］。
3.2.1水提醇沉
天然色素的初步精制可以采用和中药类似的水提醇沉法处理，其基本原理是当溶液中醇的含量升高到一定浓度时，有些物质溶解能力迅速下降，例如，当醇含量上升到50%60%时，可以去除淀粉，当升到75%时，除鞣质外其他的一些杂质都可沉淀去除［13］。孙灵霞等［15］利用该原理向枣皮红色素提取液中反复加入适量乙醇混合后抽滤，再将滤液中的乙醇挥发以达到除杂目的。
3.2.2硅胶柱纯化
硅胶柱法的分离原理是根据物质在硅胶上的吸附力不同而得到分离，一般情况下极性较大的红枣色素分子易被硅胶吸附，极性较弱的物质不易被硅胶吸附，整个层析过程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸过程。由于硅胶具有微酸性，作为吸附剂有较高的吸附容量，能用于非极性化合物、两性化合物、极性化合物的分离［16］。卢艳民［47］利用硅胶这种特性成功的纯化了胭脂虫红色素;李明起［48］利用硅胶柱层析技术成功地将红曲米浓缩物中的红曲黄色素、醇溶性红曲红色素、洛伐他丁以及水溶性红曲红色素4种组分分离开来。通过硅胶柱层析后枣红色素得到了较大程度的纯化，色价提高了近6倍，制品呈红色粉末状且不易吸湿［15］。
3.2.3大孔树脂纯化
大孔树脂对色素的吸附作用较强，对糖类的吸附能力很差。经大孔树脂处理后，可有效地除去水提(或醇提)液中大量的糖类、无机盐、黏液质等吸潮成分，增强产品的稳定性。大孔树脂既可以通过表面作用和形成氢键来产生吸附作用，同时其本身的多孔状结构又具有筛选作用，吸附和过筛作用以及本身的极性使得大孔树脂具有吸附、富集、分离不同母核结构化合物的功能。与传统吸附剂相比，它具有选择性好、吸附容量大、解吸容易、机械强度高、耐污染、流体阻力小、可以多次反复使用、再生比较容易等优点。早期该法在废水处理、维生素、抗生素分离纯化方面应用较多，现在已被广泛应用于天然色素的精制中并取得了不错的效果［16］。WenhanYang［49］用大孔树脂对栀子黄色素进行了纯化;吴宇宽［13］比较了七种大孔树脂对红枣红色素的吸附能力，发现S－8大孔树脂对红枣色素选择性最好，精制后色素色价提高了近10倍(由2.3到22.4)。
综上不难发现，硅胶层析是利用红枣色素的极性与硅胶作用力大小，大孔树脂纯化法则主要是利用色素分子和树脂间的范德华力和孔径选择作用，两种方法在纯化效果方面相差不大，但操作和再生处理等方面，大孔树脂则要简单得多，是天然色素纯化今后发展的主要方向［28］。利用不同溶剂中物质溶解能力不同而进行的初处理从经济角度考虑有逐渐遭淘汰的趋势，因为后续精制过程已达到有效去除分离杂质的要求，而过多的溶剂洗提一方面增大了色素产品的损失，另一方面也使溶剂成本增大。
4·枣红色素深加工和应用
4.1干燥方法
天然色素在加工及其精制过程中易出现氧化、分解等问题，干燥是延长色素保质期、提高单位产品色价和便于运输的有效途径之一［50］。干燥有自然阴干、热风干燥、冷冻干燥、真空干燥、减压干燥、带式干燥、喷雾干燥、微波干燥等方法［51－53］。用于天然色素的干燥方法有低温真空干燥，冷冻干燥和喷雾干燥。刘伟［54］等考察了三种方法对栀子黄色素的品质影响，同时也对比了干燥时间和能耗，结论表明:喷雾干燥和微波干燥容易使色素氧化分解，对色素品质不利，而冷冻干燥和低温真空干燥能得到品质更好的产品;同时，能耗大小和时间长短依次为喷雾干燥＜微波干燥＜低温真空干燥＜冷冻干燥。尽管喷雾干燥过程中容易造成色素分子破坏，但其能耗低、时间短，仍是最值得研究的一种手段。在天然色素喷雾干燥过程中，可将色素分子微胶囊化包埋。现已采用该技术的天然色素有玉米色素［55］、NFH色素［56］、姜黄色素［57］、茶绿色素［58］等。
4.2色素的应用
红枣皮色素是一种受各种因素作用仍具有良好稳定性的天然红色素，由于其水溶性良好且耐光耐热，不仅可以用于果味饮料中的调色，烹调食品调色还能给药丸做外衣着色，另外，由于当今人们对传统化工方式生产出的化妆品成分和功效提出了越来越多的质疑，特备是化妆品中用到的色素一般都是矿物来源色素或人工合成色素，它们对皮肤的伤害不溶忽视，今后用性能优良的天然色素取而代之是必然趋势［59］，红枣红色素可用于口红、胭脂、眼影和洗发水等化妆品中。另外，枣红色素的药用价值也应进一步开发。
5·展望
枣红色素提取由于原料的地域性限制，其研究成果大部分都来自国内的科研工作，由于种种因素制约，目前色素的主要显色成分和结构尚未确定，这给色素的定量也带来困难:由于没有标准曲线，紫外吸光值只能表示色素的相对浓度而无法测出色素的绝对浓度。因此，如何在现有成果基础上利用现代分析技术对枣红色素进行成分和结构鉴定是今后一项急需解决的问题。
另外，由于枣红色素的研究比辣椒红、花色苷等天然色素的起步要晚，因此很多理论上可行的提取方法还没有经实［60－61］使容器内的压强小于常压，此时容器内的溶剂就会在低于正常沸点时沸腾，沸腾一方面产生鼓泡效应，增加体系内的湍动，加强传热和传质;另一方面蒸发出来的溶剂在冷凝装置中冷凝回流，产生浓度差，进一步推动传质。另外，减压提取降低沸点，加快提取过程以及因沸点降低后杂质溶解减弱等作用都能降低整个色素制取过程中的能耗和溶剂消耗，目前减压提取已在中草药［62］有效成分提取方面得到广泛应用，工艺和装置都十分成熟，相信寻找减压提取枣红色素的最佳工艺将进一步推动枣红色素的工业化生产。
目前大多数枣红色素在提取后仍采用真空浓缩得到膏状物，这样的产品品质较难储存，且也难与市场上现有红色素性能抗衡，因此选择何种方式对枣红色素进行干燥能获得理想的色素也是摆在当前的问题。
在食品工业迅猛发展的今天，天然色素的发展前景非常广阔［63］，因此红枣红色素作为一种性能优异的天然色素资源，其开发和利用不仅带动天然色素产业的兴旺发展，还能推动红枣加工产业链［64］更加多元化，红枣附加值也大大提升，但在医药和化妆品方面的应用有待于进一步的研究和开发。