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科学家从紫甘蓝中提取天然蓝色素
来源:中国科学报 发布时间:2021-04-25

制造一种天然的蓝色染料并不难:拿一个紫甘蓝,切成块,煮沸,加入一些泡打粉,紫色汤就会变成亮蓝色。几十年来,研究人员一直在努力将这种天然蓝色转变成一种稳定而丰富的颜色,一种可以给糖果、苏打水或冰淇淋着色的天然色素。

近日,美国科学家找到了一种方法,可以成功提取紫甘蓝的天然色素,这其中的关键就在于紫甘蓝本身。相关研究结果日前发表于《科学进展》。

未参与该研究的俄勒冈州立大学科瓦利斯分校化学家Mas Subramanian认为,这是一个重大进步。2009年,Subramanian发现了一种新的蓝色色素,但这种色素不能食用。他表示,艺术界也在寻找这样的深蓝色,而食品界则在寻找一种用于给冰淇淋、糖果着色的浅青色天然色素来源。

参与该研究的玛氏箭牌企业高级首席科学家Rebecca Robbins表示:“蓝色在很多产品上都可以使用,远比消费者认识到的要多。”

食品工业主要依靠两种合成染料制造蓝色糖果、谷物和饮料:亮蓝和靛蓝。“尽管这些方法效果很好,但消费者一直在致力于推动去除食品中的合成成分。”加州大学戴维斯分校生物物理学家Pamela Denish说。

然而,用天然着色剂替代目前的染料是困难的,这在一定程度上缘于自然界中很少有天然的蓝色。

“一种叫做花青素的色素,如紫甘蓝中的花青素,可以产生蓝色。但它们不稳定,而且有很多紫色的暗调。”Denish指出,当花青素与黄色混合形成绿色时,由于紫色加黄色会变成棕色,所以不会得到一个非常鲜艳的绿色。

巴西圣保罗大学化学家Erick Leite Bastos表示,任何新型蓝色的“门槛”都很高,他正在研究从甜菜根中提取蓝色染料。“除了是天然的,完美的蓝色染料必须易于使用、食用安全、生产成本低,并且还要有一种人们喜欢的色调。”他说。

在新研究中,Denish及其同事试图让花青素保持其真正的蓝色。紫甘蓝中的色素是不同分子的混合物,研究人员专注于一种特别有前景的分子——P2。将这种分子与铝离子混合后,会形成3个P2分子的复合物,它们围绕着一个铝离子排列,就像车轮上的辐条一样。这种复合物呈现一种更强、更稳定的蓝色。

然而,这只解决了部分问题。紫甘蓝中只有约5%的花青素是P2,这使得形成复合物的过程非常低效。通过搜索酶数据库,研究人员从细菌身上发现了一种酶,可以帮助将紫甘蓝中其他的花青素转化为P2。对酶进行突变改良还能提升转化效率,这使得紫甘蓝中大约一半的花青素可以转化为蓝色的P2分子。

“染料提取过程中使用的酶最终都从产品中清除了,所以这种染料本身并没有任何细菌或酶。”Denish说。

新的蓝色染料仍然面临许多障碍。首先,产生这种染料需要付出很大努力:利用突变酶,研究人员只能从100克紫甘蓝中提取大约75毫克的蓝色染料。Bastos指出:“这种金属复合物对人类食用是否安全还有待确定。”

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/sciadv.abe7871


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