1.2红米及红米色素
1.2.1红米及其种植资源、营养价值、保健作用
红米属于有色米品种，含有丰富的花色苷类物质。红米花色苷属于类黄酮类化合物，有研究表明红米色素具有清除自由基、延缓衰老、改善缺铁性贫血、抗应激反应以及免疫调节等多种生理功能。因此红米作为天然色素具有“天然、营养、多功能”的特点，研究和开发利用红米色素越来越受到广泛重视，具有良好的发展前景。
红米起源于中国，距今大约有1千多年的历史，它外皮呈紫红色，内心白色，米质较好，营养价值也较高，微有酸味，味淡，是南方常见的一种粮食作物。可作饭粥，可作汤羹，还可加工成风味小吃。红米属于有色米品种，也是我国珍稀的粮油作物资源，红米中含花色苷类物质,花色苷是类黄酮-以黄酮核为基础的一类物质中能呈现红色的一族化合物。
红米其米色粉红，糯性，米粒特长，有香气，含有不同的微量元素，用红米酿成的红米酒倍受女性青睐，因为它呈现红葡萄酒一样的红色，味道柔和、喝过后余味良好。实验证明，红米具有升高血浆高密度脂蛋白胆固醇（HDL），提高机体抗氧化能力的作用，对防治AS和其它慢性病也具有重要意义。这一发现对通过正常饮食途径提高体内的抗氧化水平，防治因氧化状态升高引起的慢性病有着重要的价值。
红米一般人均可食用，肠胃功能不佳者，不宜多食。食用效果有：降血压、降血脂的作用，所含红曲霉素K可阻止生成胆固醇。红米含有丰富的淀粉与植物蛋白质，可补充消耗的体力及维持身体正常体温。红米富含众多的营养素，其中以铁质最为丰富，故有补血及预防贫血的功效。红米内含丰富的磷，维生素A、B群，则能改善营养不良、夜盲症和脚气病等毛病；又能有效舒缓疲劳、精神不振和失眠等症状。红米所含的泛酸、维生素E、谷胱甘滕胺酸等物质，则有抑制致癌物质的作用，尤其对预防结肠癌的作用更是明显。红米与化学合成红色素相比，具有无毒、安全的优点，而且还有健脾消食、活血化瘀的功效。
1.2.2红米色素
红米色素为红色粉末，溶于水、乙醇、不溶于丙酮、石油醚。稳定性好，耐热、耐光、耐贮存，但对氧化剂敏感，钠、钾、钙、钡、锌则褪色并沉淀。耐酸，水溶液色调受pH影响，pH在1-6为红色，pH在7-12时可变成淡褐色。长时间加热变黄色。主要成分为矢车菊-3-葡萄糖苷（红色），属花青素类色素。
育种科学家和植物化学家早已证实，红米色素是花色苷受多基因控制的显性遗传。不同品种不同栽培条件下种皮的颜色不尽一致，Nagal认为红米种皮色素是花青3-葡糖苷，花青素鼠李葡糖苷和湿生金丝桃素。Gutek等认为野生稻的色素主要是花青3一葡糖苷和花青素鼠李葡糖苷。
1.2.3红米色素的研究进展
1.2.3.1红米色素制取的生产现状
萃取：首先将红米清洗，然后用95%的食用乙醇加纯净水稀释至乙醇含量为50%，加VC调节pH值至3.8～4后，用此溶液在60℃恒温下浸泡吉林黑香米2～8h，使红米红色素溶于乙醇溶液中，经2～3次浸泡、过滤、取液后将滤液升温至80℃，入沉淀罐迅速冷却至常温，将沉淀物排出，经减压浓缩得红米红色素滤液。
树脂处理：将红米红色素滤液过树脂，使红米红色素吸附在树脂上，用70%～95%的食用乙醇作解吸溶剂进行解吸树脂上的红米红色素，得红米红色素乙醇溶液，吸附时间为2～6h，解吸时间为1～4h。
精滤：将红米红色素乙醇溶液经超滤、纳滤过滤。精滤中使用UEOB9型外压式超滤膜，进口压力为0.1～0.3MPa，在常温下超滤，用2000A超滤膜处理。
浓缩：将精滤所得溶液减压浓缩，浓缩温度60～80℃并回收乙醇，浓缩到相对密度1.0745～1.2625，得液状红米红色素。
灭菌处理：对液状红米红色素进行灭菌处理，便于长期保存。
干燥处理：将浓缩至相对密度1.0745～1.2625的液状红米红色素进行喷雾干燥，得粉状红米红色素。
1.2.3.2红米色素提取的方法
目前红米色素的提取方法有常规浸提法、热回流法、超临界流体萃取、超声波辅助提取法、微波辅助提取法、纤维素酶辅助提取法、表面活性剂辅助提取法等，其中超声波辅助提取法具有温度低、时间短，且色素产品提取率高的优点。
1.2.4红米色素的应用
红米色素是天然色素作为食品添加剂，广泛适用于酒类、饮料、冰淇淋、果冻、果酱、菜肴的着色。天然色素是由天然资源获得的食用色素。天然色素不仅具有给食品着色的作用，而且，相当部分天然色素具有生理活性。天然红米色素除在食品行业广泛使用外，在纺织、服装、家纺行业也被广泛作为天然染料使用。从天然植物中提取色素作为染料是顺应时代潮流的，受到广泛的关注和使用。大多数植物色素无副作用，安全性高。植物色素的着色色调比较自然，既可增加色调，又与天然色泽相近，是一种自然的美。
1.2.5红米色素的发展趋势
近年来，通过动物实验和临床试验，初步证明红米等特种稻米具有清除自由基、延缓衰老、改善缺铁性贫血、抗应激反应以及免疫调节等多种生理功能。红米色素是属于天然色素，一些产品由于使用天然色素，其外观便少了一些人工的因素，因此更接近于天然的形式，从而吸引更多的消费者。如今在欧盟，天然色素不仅抢占了合成色素的市场，而且也抢占了一些色素提取物的市场。
1.4 本论文研究的目的意义及主要内容
当今“环境与发展”是世界共同关心的焦点之一。天然色素的开发与应用己成为各行业科技工作者普遍关注的课题。人们试图从各种动植物资源中获取天然色素，同时探索其生理活性，来缓解并解决由合成色素所带来的各种问题。植物色素在植物体中含量较少，分离纯化较为困难，其中有的共存物存在时还可能产生异味，因此生产成本较合成色素高。
红米色素中的花色苷是类黄酮—以黄酮核为基础的一类物质中能呈现红色的一族化合物。它由于其独特的功能性，而被应用于清除体内自由基、抗肿瘤、抗癌、抗炎、抑制脂质过氧化和血小板凝集、预防糖尿病、减肥、保护视力等。花色苷作为一种天然色素，安全、无毒，且对人体具有许多保健功能，已被应用于食品、保健品、化妆品、医药等行业。
本课题以红米为原料确定以0.5%柠檬酸、70%乙醇混合溶液（体积比为3:17）为提取剂，利用响应面试验优化了红米色素提取的工艺参数，确定大孔树脂分离纯化红米色素的最优条件，以获得纯度较高的红米色素，对红米色素的稳定性进行研究，从而为红米色素的综合利用奠定了一定的理论依据，同时也使红米色素这一植物资源被更好的开发利用。研究的主要内容如下：
（1）单因素和响应面法分析法优化红米色素提取工艺；
（2）对大孔树脂的静态特性和动态特性进行研究；
（3）对红米色素的稳定性进行研究；
（4）研究配方中各种成分的比例、灭菌条件的选择和护色实验。
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