王佳洪
目录
绪论 胭脂虫红在食品中的作用1
第一章 来源1
1.1 胭脂虫红的来源1
1.2 胭脂虫红的高效提取3
第二章 性质4
2.1 检测4
2.1.1原料4
2.1.2试剂4
2.1.3方法4
2.2 物化性质5
2.3 稳定性5
第三章 胭脂虫红的应用8
3.1 应用范围8
3.2 在食品中的应用8
第四章 国家标准8
4.1 食品添加剂标准8
4.2 质量标准8
4.3 安全状况评价9
第五章 事件10
5.1 星巴克事件10
5.2 巧克力事件10
第六章 发展趋势10
参考资料12
致谢13
绪论 胭脂虫红在食品中的作用
胭脂虫红是一种有机化合物，分子式为C22H20O13，是从生长在不同地区、不同类型的仙人掌上的雌胭脂虫体内提取的一种天然色素，色调呈粉红至紫红。作为天然色素用于食品、化妆品、药品及纺织品等生产。
胭脂虫红英文名又为carmine cochineal分子量为492.39熔点为136 ℃密度为1.9 g/cm3
食用色素按其来源和性质, 可分为天然色素和合成色素两大类。食用色素包括来自动物、植物、微生物及矿物的色素。因矿物色素大多对人体有害, 现已不再用于食品着色。而随着合成色素安全性隐患及化石不可再生资源的日趋匮乏，人类更加切身地意识到了天然资源高效利用的紧迫性和必要性。
天然食用色素应用较多的是植物色素，动物、微生物色素相对较少，而从昆虫中提取食用色素就更为稀少。胭脂虫红色素(也称胭脂虫红酸)是从寄生在仙人掌上的胭脂虫雌虫体内提取的一种天然蒽醌类色素，色调呈粉红至紫红，理化性质非常稳定，是食品、化妆品、医药及纺织品的优良着色剂，是联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)允许用于食品添加剂的天然色素。
第一章 来源
1.1 胭脂虫红的来源
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。
崔易[1]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、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。
1.2 胭脂虫红的高效提取
胭脂虫红色素的提取工艺研究对改善胭脂虫红色素的质量、加快胭脂虫红色素的开发利用起着至关重要的作用，其提取方法比较多，常见的有传统浸提法和辅助新技术提取法。传统浸提法主要包括去离子水浸提法和醇水混合溶剂浸提法;辅助新技术提取法是指在传统浸提法的基础上发展起来的新型提取技术，当前，微波和超声波常用于辅助提取胭脂虫红色素。
1.2.1传统浸提法
传统浸提法是提取天然色素常用的方法之一，其原理是极性相似相溶原则。胭脂虫红色素亲水性比较强，在水、乙醇等极性溶剂中的溶解度比较大，这是传统浸提法提取胭脂虫红色素的理论基础。中国林业科学研究院资源昆虫研究所通过单因素及正交试验确定了去离子水浸提法提取胭脂虫红色素的最佳工艺条件。除此之外，苏州大学、天津科技大学均采用单因素试验和正交分析设计的方法确定了去离子水浸提法提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数。
醇水混合溶剂浸提法是用乙醇和去离子水的混合液作为提取溶剂提取胭脂虫红色素。广东药学院、西北大学均通过单因素试验及其响应曲面优化验证试验确定了醇水混合溶剂浸提法提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数。此外，中国林业科学研究院资源昆虫研究所采用均匀设计法探讨了醇水混合溶剂浸提法提取胭脂虫红色素的最佳工艺条件。
1.2.2辅助新技术提取法
微波不但可以直接作用于胭脂虫雌成虫干虫体内使其受热均匀，增大胭脂虫红色素在去离子水中的溶解度，而且可以增强传质的驱动力，提高胭脂虫红色素由胭脂虫雌成虫虫体向溶剂中扩散的速率，从而缩短提取时间，提高效率。卢艳民等人通过单因素试验对微波萃取胭脂虫红色素的微波功率、作用时间、料液比、提取次数等因素进行了初步探讨,并利用正交试验确定了微波辅助提取法提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数。此外，郭元亨等人也采用微波为辅助工具提取胭脂虫红色素，通过单因素和响应曲面优化验证试验确定了微波辅助提取法提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数，最大限度的发挥了微波的辅助作用。
超声波不仅具有击碎、机械振动等作用，而且可以引起空化,有利于胭脂虫红色素的转移、提取。卢艳民等人利用超声波为辅助工具，通过单因素试验及其正交试验确定了超声波辅助提取法提取胭脂虫红色素的最佳工艺参数。
在此基础上，郭元字等人建立了超声波_微波协同辅助提取胭脂虫红色素的工艺技术，通过单因素及优化验证试验确定了微波功率，处理时间，液料比，超声波功率等因素对胭脂虫红色素提取率的影响，得到了超声波-微波协同辅助提取法提取胭脂虫红色素最佳工艺条件。
同传统浸提法相比，新技术辅助提取方法不仅在很大程度上提高了提取效率、缩短了提取时间，而且微波、超声波对环境无污染，对胭脂虫红色素的质量无影响，并在一定程度上提高了胭脂虫红色素的得率。
第二章 性质
2.1 检测
2.1.1原料
胭脂虫雌虫体 中国林业科学研究院资源昆虫研究所滇中试验站。
2.1.2试剂
磷酸氢二钠、柠檬酸、过氧化氢、抗坏血酸、亚硫酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化锌、氯化铝、氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锰、氯化亚锡、[5]醋酸、碳酸氢钠、硫酸铝钾( 明矾) 、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、苯甲酸钠、山梨酸钾等试剂均为分析纯，水为去离子水。
2.1.3方法
对食品中胭脂虫红酸的检测方法主要有高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p]液相色谱法[/url]、分光光度法、毛细管电泳检测法和薄层色谱检测法。
2.1.3.1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 [2]。
2.1.3.2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C1 8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[3]。 本方法的检出限，果冻鱼肉制品乳饮料中胭脂虫红5mg/kg 。
2.2 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。
2.3 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494 nm处有最大吸收[4]。
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24 h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[5]。
第三章 胭脂虫红的应用
3.1 应用范围
风味发酵乳，调制乳粉和调制奶油粉（包括调味乳粉和调味奶油粉），调制炼乳（包括甜炼乳、调味甜炼乳及其他使用了非乳原料的调制炼乳），干酪，水油状脂肪乳化制品类以外的脂肪乳化制品-包括混合的和/或调味脂肪乳化制品（仅限植脂奶油），冷冻饮品（食用冰除外），果酱，熟制坚果与籽类（仅限油炸坚果与籽类），代可可脂巧克力及使用可可脂代用品的巧克力类似产品，糖果，面糊（如用于鱼和禽肉的托面糊）、裹粉、煎炸粉，即食谷物,包括碾轧燕麦(片)，方便米面制品，焙烤食品，熟肉制品，复合调味料（半固体复合调味料除外），半固体复合调味料，饮料类（包装饮用水类除外），配制酒，果冻，膨化食品等[6]。
3.2 在食品中的应用
胭脂虫红也可用于食品中比如糖果、饮品、肉制品的着色。
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，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。
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。
第四章 国家标准
4.1 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（GB 2760-2014）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[7]：
4.2 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。
胭脂虫红作为食品添加剂方面的使用范围及标准
食品分类号 | 食品名称 | 最大使用量/（g/kg) | 备注 |
01.02.02 | 风味发酵乳 | 0.05 | 以胭脂红酸计 |
01.03.02 | 调制乳粉和调制奶油粉 | 0.6 | 以胭脂红酸计 |
01.04.02 | 调制炼乳（包括加糖炼乳及使用了非乳原料的调制炼乳等） | 0.15 | 以胭脂红酸计 |
01.06 | 干酪和再制干酪 及其类似品 | 0.1 | 以胭脂红酸计 |
03.0 | 冷冻饮品（03.04食用冰除外) | 0.15 | 以胭脂红酸计 |
04..01.02.05 | 果酱 | 0.6 | 以胭脂红酸计 |
04.05.02.01 | 熟制坚果与籽类（仅限油炸坚果与籽类） | 0.1 | 以胭脂红酸计 |
05.01.03 | 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 | 以胭脂红酸计 |
05.02 | 糖果 | 0.3 | 以胭脂红酸计 |
06.03.02.04 | 面糊（如用于鱼和禽肉的拖面糊）、裹粉、煎炸粉 | 0.5 | 以胭脂红酸计 |
06.05.02.04 | 粉圆 | 1.0 | 以胭脂红酸计 |
06.06 | 即时谷物，包括碾压燕麦（片） | 0.2 | 以胭脂红酸计 |
06.07 | 方便米面制品 | 0.3 | 以胭脂红酸计 |
07.0 | 焙烤食品 | 0.6 | 以胭脂红酸计 |
08.03 | 熟肉制品 | 0.5 | 以胭脂红酸计 |
12.10 | 复合调味料 | 1.0 | 以胭脂红酸计 |
12.10.02 | 半固体复合调味料 | 0.05 | 以胭脂红酸计 |
14.0 | 饮料类（14.01包装饮用水除外） | 0.6 | 以胭脂红酸计，固体饮料按稀释倍数增加使用量 |
15.02 | 配制酒 | 0.25 | 以胭脂红酸计 |
16.01 | 果冻 | 0.05 | 以胭脂红酸计，如用于果冻粉，按冲调倍数增加使用量 |
16.06 | 膨化食品 | 0.1 | 以胭脂红酸计 |
4.3 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，LD50>21.5g/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[8]。
第五章 事件
5.1 星巴克事件
2012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。
5.2 巧克力事件
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[9]。
第6章 发展趋势
随者社会的发展和人们对食品健康的关注程度增加、人类社会对天然色素的需求量将会越来越大.胭脂虫红色素作为一种健康的天然色素其需求量也将随之增加。楣估计,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。工业中的色素和其他添加剂制定规范条例,合成色素有可能在大范围内被禁止使用,因此,胭脂虫红色素将有很广阔的发展前景。上世纪末代我国大量引种印榕仙人掌,随之引入了胭脂虫,虽然广大科技工作者付出了艰辛的努力,但我国胭脂虫红色素产业远未成熟,每年仍需大量进口胭脂虫红色素用于食品。医药品及化妆品的加工，我国有广大的亚热带半干旱地区,分布着大面利的干热河谷,如金沙江、红河、澜沧江等流域的许多地区,生态环境十分脆弱,不适于发展农业,但却适于胭脂虫的寄主仙人掌生长。在这些地方推广种植印榕仙人掌并饲养胭脂虫,不但可以绿化荒山，改善生态环境,而且能增加农民收入，还可解决农村大量闲散劳动力问题。
目前国内胭脂虫红色素开发和应用的研究，主要集中在胭脂虫的生物学特性。生态学特性人工规模化繁养技术,胭脂虫红色素的提取以及胭脂虫红色素在检测指示剂方面的应用领域,而在胭脂虫红色素的调制纯化、拓展适用途径以及提高其商品价值等方面,研究较少。为了更加安全地使用胭脂虫红色素,需从胭脂虫雌成虫干体中分离提取高纯度的色素。胭脂虫红色素中的主要非色素组分为虫体蛋白。虫体蛋白不仅影响色素品质(如使色素产品产生沉淀、出现异味) ,而且有可能影响人体健康,近年相继发现残留在色素产晶中的虫体蛋白可能成为人体致敏原,使人体过敏导致过敏性哮喘等疾病。国内已经有人对使用酶水解分离胭脂虫红色素中的虫体蛋白做过探索,使用微生物消耗虫体蛋白,然后用超滤法除去微生物,无疑将揭开生物方法除色素蛋白的新篇章，而光致敏材料的研发，无疑将极大地扩展胭脂虫红色素的应用领域[10]。
技术的进步使得天然色素的广泛使用成为可能。第一个在商业上使用的天然色素只是简单的植物提取物,随着技术水平的提高,人们便可以生产出统一标准的具有更长货架期的高质量产品预计在未来,天然色素的需求趋势将会进一步于高,越来越多的食品和轻工纺织企业将会使用天然色素来代替合成色素,从而促进更多的消费者追求天然和健康的生活方式。具有高质量和长货架期的天然色素的使用量将会进一步增加,从而全面取代合成色素。作为天然色素中的优良品种胭脂虫红色素一定会得到发展,而我国的胭脂虫产业将在机遇期中成长、壮大。
参考资料
? 1.??崔易。胭脂虫天然红色素提取纯化工艺研究 [D]。 西北大学, 2007。
? 2.??方晓春，汪财生，王忠华，等。 高效液相色谱法测定胭脂红酸的研究。分析实验室，2008，07: 72-74。
? 3.??李明元。TLC定性法检测食品中茜草色素、胭脂虫红色素、虫胶色素、红花黄色素和红花红色素。 口岸卫生控制， 2001，Vol. 6，No. 3: 47-48。
? 4.??张建云，李志国，赵杰军，等。胭脂红酸测定方法及稳定性研究。食品科学，2007，28( 8) : 321-326。
? 5.??许元红，唐亚军，吴明嘉。 毛细管电泳内标法测定糖果中胭脂红酸分析测试学报，2007，26( 1) : 136-138。
?
? 6.??张津凤, 武彦文, 王瑞。食用天然红色素胭脂虫红的性质研究 [J]. 江苏调味副食品, 2006, 23(2): 17-19。
? 7.??食品添加剂使用标准（GB 2760-2011）。
? 8.??高蓝，李浩明。胭脂虫红色素资源及其利用[J]。中国食品添加剂，2004，4:86—89。
? 9.??16款比利时巧克力食用不安全 违规使用“胭脂虫红”? 。 慧聪食品工业网[引用日期2013-11-07]。
? 10.张弘，郑华，郭元亨，马李一，甘瑾，张忠和。胭脂虫红色素加工技术与应用研究进展。大连工业大学学报，2010。
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