综述：从葡萄酒酿造副产品中获取花青素作为天然食用色素的研究

本综述聚焦葡萄酒酿造副产物（如果渣、酒泥）中高附加值成分花青素的绿色提取策略。系统评述了传统与绿色分析化学（GAC）原则指导的提取方法（如环保溶剂、新兴技术），并探讨了将副产物来源花青素整合至食品体系面临的挑战（如稳定性、生物利用度）及其解决方案，为天然色素替代合成染料提供了可持续路径。

　　

花青素作为天然食用色素的潜力

花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素，属于类黄酮化合物，因其鲜艳的色泽（从红色到蓝色）和潜在的健康益处而备受关注。与合成染料相比，花青素作为天然食用色素具有无毒、安全等优点，并且研究表明其摄入有助于降低非传染性疾病（Non-Communicable Diseases, NCDs）的风险。这使得从农业和食品加工副产物中回收花青素成为实现可持续生产和循环经济的重要途径。

葡萄酒酿造副产物：花青素的宝贵来源

葡萄酒产业在全球范围内规模巨大，其生产过程会产生大量的副产物，主要包括葡萄果渣（Pomace，如果皮、果梗、种子）和酒泥（Lees）。这些副产物通常富含花青素等生物活性化合物，但传统上常被废弃或低价值利用，不仅造成资源浪费，也可能带来环境压力。因此，高效、可持续地从这些副产物中提取花青素，对于提升葡萄酒产业链价值和控制环境足迹具有重要意义。

花青素的提取方法：从传统到绿色

从葡萄副产物中提取花青素的方法主要可分为传统提取方法和基于绿色分析化学（Green Analytical Chemistry, GAC）原则的绿色提取方法。

常规提取技术

传统方法通常涉及使用有机溶剂（如甲醇、乙醇、丙酮）在加热条件下进行浸提。这些方法虽然技术成熟，但往往存在溶剂消耗量大、提取时间长、可能对环境不友好以及高温导致热敏性花青素降解等缺点。

绿色与非常规提取策略

为了克服传统方法的局限性，研究者们致力于开发更环保、高效的提取技术。这些绿色方法强调使用安全、可再生的溶剂（例如，深共晶溶剂Deep Eutectic Solvents, DESs、离子液体），并结合新兴物理场辅助技术，如：

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  超声波辅助提取（UAE）：利用超声波空化效应破坏细胞壁，提高提取效率和速率。
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  微波辅助提取（MAE）：通过微波能快速加热物料，减少提取时间和溶剂用量。
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  高压脉冲电场（PEF）、超高压处理（HPP）等非热技术，也能有效促进细胞破裂，利于花青素溶出，同时更好地保留其生物活性。

这些绿色方法旨在降低能耗、减少有害溶剂使用、提高提取选择性，并最大限度地保留花青素的稳定性与功能性。

将副产物源花青素应用于食品体系的挑战与对策

尽管从葡萄酒副产物中提取花青素具有诸多优势，但将其成功整合到各类食品体系中仍面临挑战。

主要挑战

1. 1.
   稳定性问题：花青素的化学结构易受pH值、温度、光照、氧气和金属离子等因素影响，导致在食品加工和储存过程中发生降解、变色或褪色，影响产品外观和功能。
2. 2.
   生物利用度：花青素在人体内的吸收和利用率可能较低，限制了其健康效应的充分发挥。
3. 3.
   标准化与法规：确保不同批次副产物来源的花青素提取物在颜色强度、纯度、安全性等方面的一致性，并满足相关食品安全法规要求，是产业化应用的前提。

潜在解决方案

为应对这些挑战，研究者提出了多种策略：

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  微胶囊化技术：通过包埋（如喷雾干燥、冷冻干燥、复合凝聚法）将花青素与壁材（如多糖、蛋白质）结合，形成微胶囊，可以有效保护花青素免受不良环境因素影响，提高其稳定性和可控释放性。
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  结构修饰：通过酰化或其他化学修饰增强花青素分子的稳定性。
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  辅色作用：与其他酚类化合物或金属离子结合，可稳定并增强花青素的颜色。
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  优化食品基质：调整食品的pH值、成分组成，或选择适宜的产品形式（如酸性饮料、冷藏食品），以创造利于花青素稳定的内部环境。
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  建立严格的质量控制体系：从原料（副产物）到最终提取物，实施全过程质量控制，确保产品的标准化和安全性。

结论与展望

从葡萄酒酿造副产物（如葡萄果渣和酒泥）中提取花青素，并将其开发为天然食用色素，是实现农业食品加工副产物高值化利用和推动食品工业可持续发展的一个有前景的方向。绿色和非常规提取技术的应用是提高提取效率、减少环境影响的关键。未来研究应继续聚焦于解决花青素在食品应用中的稳定性、生物利用度以及产业化过程中的技术经济可行性问题，通过多学科交叉合作，加速这一天然资源从“废弃物”向高附加值功能性配料转化。