胭脂虫及其应用

胭脂虫及其应用课题论文胭脂虫胭脂虫，是介壳虫，原产于美洲。寄主在多刺的仙人掌上，通常形成集群，被有白色蜡粉和丝线状覆盖物，明显易见。当一个不小心被挤碎后，鲜红的颜色可清楚显示出来。胭脂虫共有9种，其中具有重要经济价值的为Dactylo.胭脂虫红铝：是外观带有金属光泽的红色碎片或深红色粉末，主要成分为胭脂红酸与铝的含水螯合物。胭脂虫红萃取液：深红色液体，略有特殊臭味，主要成分为胭脂红酸。胭脂红酸：高纯度胭脂红酸、结晶按比例制成的产品。胭脂虫红的提取及应用胭脂虫类蚧虫可以产生胭脂红色素。胭脂红(胭脂虫红)，又称波斯红，是历史悠久和著名的宝贵天然颜料资源。天然的胭脂红也称为洋红酸，是优质的蒽醌类色素，色亮红鲜艳，是制衣、食品、化妆品、医药的工业生物颜料，是唯一一种品质优良的纯天然，(栀子黄)无任何毒副作用的动物色素，在世界上具有重要的地位，在现代有机颜料具有致癌性的情况下，无疑又具有重要的现实意义。它是目前美国唯一允许用于眼部的有机色素,是几个保持经久不衰的颜料之一，在美国永久性列入食品、药品和化妆品目录，并在联邦法规编号部分免除证书。近一段时间来，因发现人工合成色素“苏丹红”等对人体健康的极大危害，世界各国纷纷将含有苏丹红等人工合成色素的食品、化妆品等回收并加以销毁，对食品加工业和化妆品生产业造成不可挽回的损失。目前，取代苏丹红等人工合成色素的最佳天然色素是从胭脂虫中分离出的胭脂虫色素。国际市场上生产胭脂虫的国家主要是秘鲁，墨西哥等南美洲国家，每年生产的胭脂虫全部出口到欧美及日本、韩国等国家，产品供不应求。胭脂虫必须寄生在印榕仙人掌片上，通过吸取仙人掌体液生长，养殖及采收胭脂虫是一项劳动密集型工作，无法实现机械化，我国有广博的土地资源及廉价的劳动力，所以特别适合养殖胭脂虫，国家农业部于99年首先引进墨西哥食用仙人掌，即印榕仙人掌，迅速在国内推广开，为胭脂虫的养殖提供了原料基地。国家有关部门又根据国家948计划于2000--2003年数次花巨资引进胭脂虫种虫及养殖项目，经过三年多的研究。目录1物化性质2提取方法3用途4稳定性5国家标准6检测方法7安全状况物化性质胭脂虫红是一种蒽醌衍生物，外观呈红色菱形晶体或红棕色粉末。市场上销售的胭脂虫红产品也有一些是呈深红色粘稠液体。不溶于冷水，稍溶于热水或乙醇。能溶于碱，不溶于稀酸。不溶于乙醚、氯仿、苯。在碱与稀酸中，色泽随溶液的pH而变化，酸性时呈橙黄色，中性时呈深红色，碱性时呈紫红色。胭脂虫红的分子结构式如图所示：2提取方法胭脂虫红作为一种安全的天然色素的，研究提取胭脂虫红色素具有经济意义和社会意义。胭脂虫红是从寄生在仙人掌类植物上的雌性胭脂虫体内提取出的色素，由雌性胭脂虫干体磨细后用水提取而得的红色色素。主要成分是胭脂虫酸（又称胭脂红酸，是蒽醌衍生物）。胭脂虫原产于中南美洲、墨西哥等地。特别是秘鲁和加纳略群岛。估计胭脂虫红原料全球总产量大约为250～300吨，仅秘鲁就占了200吨。墨西哥人很早就利用野生胭脂虫提取胭脂虫红，并已饲养了数百年，十五世纪西班牙人开始在本土及加那利群岛栽种仙人掌饲养胭脂虫，以提取胭脂虫红色素。1997年，中国农业部成功引种了墨西哥的米邦塔仙人掌，并在北京、海南等地建立了较大规模的生产基地。仙人掌类植物上的胭脂虫崔易等研究了胭脂虫红的提取纯化工艺，得到了一条以胭脂虫为原料通过酶解、上柱纯化制备胭脂虫红色素新工艺，首次将响应面法（RSM）应用于胭脂虫红色素的提取工艺中，通过响应面（RSM）方法试验得到最佳提取条件：提取温度为77℃，溶剂浓度50%，提取时间1．54h，每次提取液料比为20：l、提取3次。该工艺的提取率可达到17．62%(胭脂红色素gig胭脂虫)；利用酶解法消除杂蛋白，利用大孔吸附树脂法富集、纯化胭脂虫红色素工艺路线。3用途胭脂虫红用途胭脂虫红可用作食品、药品及化妆品着色，特别是漱口剂、牙粉、撒粉、油膏，用于固体粉末剂型着色时，宜先将其溶于小量浓氨液中，然后加至粉末中，经长时间研磨，以期获得分布均匀的最佳颜色用铝盐或锡盐媒染，可将蚕丝和羊毛染成鲜艳的红色。胭脂虫红色素除了着色功能外，有研究表明其对防止因致癌物导致的DNA损伤有明显的作用[2]，并可用于病毒性疾病（如水疱性口炎、疱疹性口炎等）、癌症和艾滋病的防治[3]。胭脂虫红与黄、橙、红色素，如姜黄素、胭脂树橙、辣椒红、β－胡萝卜素混合可调出一系列不同色调的产品。可用作食品、化妆品等的色素和滴定氨溶液的指示剂，并用作显微分析、荧光分析等的试剂。化妆品可用于唇膏、粉底、眼影、眼线膏、指甲油及婴幼儿用品。医药胭脂虫红于制药行业，用作片剂和微丸的包衣材料以及胶囊壳的着色剂。食品胭脂虫红也可用于食品中比如糖果、饮品、肉制品的着色。4稳定性为保证胭脂虫红色素的品质，张津凤等重点研究了pH值、日照、温度、储藏、部分金属离子和部分食品添加剂等对胭脂虫红色素稳定性的影响。结果表明：胭脂虫红色素是一种优良的食用天然红色素，它在弱酸性或中性环境中呈鲜艳的紫红色，但在碱性条件下色调发生改变。色素溶液在pH值为5.7下，在波长494nm处有最大吸收。因此，色素色价的测定可以此作为参考。色素的贮藏稳定性和热稳定性良好，但光稳定性较差，日光直射24h后，色素的保留率仅为18.4%。另外，该色素的耐氧化性较弱，受金属离子Fe3+影响较大；但还原性物质对色素有护色作用。此外，胭脂虫红色素对绝大多数的食品添加剂稳定，适用范围较为广泛。[4]5国家标准质量标准胭脂虫红的质量标准为，重金属含量指标不得超过：As3ppm，Pb10ppm，Hg1ppm，Cd1ppm，重金属总含量（以Pb计）不得超过40ppm，沙门氏菌不得检出。食品添加剂标准根据中华人民共和国国家标准：食品添加剂使用标准（GB2760-2011）中的规定，按照国家标准在中国，胭脂虫红在食品中的适用范围和最大使用量如下表所示：胭脂虫红作为食品添加剂方面的使用范围及标准使用范围最大使用量使用范围最大使用量风味发酵乳0.05干酪0.1调制炼乳0.15即时谷物0.2复合调味料1.0配制酒0.25代可可脂巧克力及使用可可脂代用品的巧克力类似产品0.3调制乳粉和调制奶油粉0.6熟肉制品0.5面糊、裹粉、煎炸粉按生产需要适量使用粉圆1.0焙烤食品0.6冷冻饮品0.15果酱0.6方便米面制品0.3脂肪乳化制品膨化食品0.1熟制坚果与籽类0.1糖果0.3方便米面制品0.3半固体复合调味料0.05饮料类0.6果冻0.05[5]6检测方法对食品中胭脂虫红酸的检测方法主要有高效液相色谱法、分光光度法、毛细管电泳检测法和薄层色谱检测法。高效液相色谱法高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析[6]。分光光度法分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。准确称取0.15g胭脂红酸标样，溶于30ml沸腾的2N的HCl溶液中，保持沸腾30s，冷却，转移到100ml的容量瓶中，用水稀释至刻度。分别取1、2、5、8、10ml于50ml容量瓶中，蒸馏水定容，在分光光度计上，用1cm的比色杯，最大吸收峰494nm测其吸光度，制作标准曲线，同时用0.06NHCl作空白。测定待测样的胭脂红酸含量：称取一定量的待测样，处理同标准曲线配制一致，在分光光度计上测其吸光度。胭脂红酸含量的计算公式如下[7]：C(%)=c×100/W式中，W为样品的质量，g；c为待测样的溶液浓度，g/L；C为待测样品中胭脂红酸的含量%。毛细管电泳检测法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。许元红建立了胭脂红酸的毛细管电泳紫外测定方法，以未涂层融硅石英毛细管（1375px×75um）为分离柱。3mmol/L硼砂（PH=8.92）为电泳介质，在分离电压为20kV，紫外检测波长为280nm的条件下,以桂皮酸应用于糖果中胭脂红酸含量的测定，对胭脂虫红的主要成分胭脂红酸进行定量测定，线性范围为3.92-100mg/L;检出限（S/N=3）为2mg/L。此方法简单可行且结果良好[8]。薄层色谱检测法薄层色谱法（TLC），系将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上，成一均匀薄层。待点样、展开后，根据比移值（Rf）与适宜的对照物按同法所得的色谱图的比移值（Rf）作对比，用以进行药品的鉴别、杂质检查或含量测定的方法。薄层色谱法是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，也用于跟踪反应进程。胭脂虫红色素、虫胶色素和红花黄色素在盐酸酸性下，用50%甲醇和正己烷提取，用聚酰胺净化。茜草色素、红花红色素用50%DMF提取，羊羹用50%乙腈提取，用C18柱净化。薄层板用RP-18F254s和高效纤维素板，用三种展开剂组合，可以把天然色素和合成色素很好分离。本方法的检出限，果冻鱼肉制品乳饮料中胭脂虫红5mg/kg[9]。7安全状况评价由于“苏丹红”事件的广泛影响，对人工合成色素安全性方面的研究认为，人工合成色素存在不同程度的毒性，对人体身体健康构成潜在威胁，安全的天然色素具有越来越广泛的应用前景，而胭脂虫红作为天然色素的一种，研究认为，其安全性是很高的，无致癌性，无致畸性，LD5021.5g/kgbw，它是美国唯一允许用于眼部的有机色素，也是惟一一种FDA允许既可用于食品又可用于药品和化妆品的天然色素，是保持经久不衰的颜料之一，在美国永久性列入食品、药品和化妆品目录，并在联邦法规编号部分免除证书。事件⒈2012年4月22日，有消息称星巴克在美使用一种用胭脂虫碾碎后制成的红色染色剂，有可能导致哮喘病人身体不适。对此星巴克表示，胭脂虫红“不存在安全或质量问题”，但出于尊重顾客反馈将停止使用；在中国市场销售的饮品中没有使用该种添加剂，仅在少部分食品中使用。在美国，草莓星冰乐、草莓甜点是很多人喜欢的星巴克食品，其玫红的外观来自一种昆虫“胭脂虫”。据相关媒体报道称，有超过6500人联名提出抗议，因为“没人愿意在享用喜爱的饮品时吃进磨碎的虫子，一些哮喘患者也可能因此出现过敏”。星巴克中国表示，没有在中国市场出售美国报道中提到的产品，没有在中国出售任何使用胭脂虫提取物作为着色剂的饮品。即将在华推出的新一季的“星巴克草莓豆奶星冰乐”将会使用旧有配方中的红色食品添加剂作为着色剂，这一配方完全符合中国的食品质量安全法规与标准。在中国门店中出售的少部分食品里使用了胭脂虫提取物的着色剂。⒉国家质检总局公布的2013年4月进境不合格食品、化妆品名单中，贝尔芬圣诞节巧克力条、瓢虫巧克力棒等16款比利时进口巧克力，因违规使用化学物质“胭脂虫红”被销毁。这些不合格进口巧克力都是由BelfineBVBA公司生产、逸骏（上海）商贸有限公司进口[12].胭脂虫的发展前景人工合成的色素尽管在种类和色泽上都很好，但因其对人体毒性的问题未能很好解决，所以开发天然无毒的食品和化妆品色素资源十分重要，而胭脂虫红色素作为一种天然色素，因其稳定，安全和颜色的可调性等特点，在食品着色，染料，化妆品等行业的作用越来越大，并发展成为一种颇具规模的产业。当前，胭脂红的国际市场价格已达到530美元千克。据估计，其市场需求量将会以每年3-5%的速度增加，欧洲各国正对食品食品工业中的色素和其他添加制定规范条，合成色素有可能在大范围内被禁止使用，因此，胭脂红色素将有很广泛的发展前景。我国北方地区还有大量塑料大棚未能充分利用，使用大棚饲养胭脂虫也是一种充分利用现有种植设施的选择。因此，研究饲养胭脂虫和提取分离胭脂虫红色素的产业化方法。利用我国土地资源和种植设施发展胭脂仙人掌种植业，胭脂虫饲养业和胭脂虫红色素的生产，对填补我国相关技术和产品方面的空白，促进农业经济和食品工业等的发展都要积极的意义。