第一章绪论
第一节质体与色素
一、质体
质体（Plastid）是一类与碳水化合物的合成与贮藏密切相关的细胞器，是植物细胞中由双层膜包裹的一类细胞器的总称，存在于真核植物细胞内。它是绿色植物细胞特有的细胞器，是动植物细胞的三大区别之一，另外两种区别分别是：细胞壁和中央大液泡（仅限动物界与植物界范围）。质体通过光合作用在植物代谢、脂类与氨基酸合成、氮与硫同化方面发挥重要作用。
质体是真核细胞中具有半自主性的细胞器；质体由两层薄膜包围，可以随细胞的伸长而增大；质体是植物细胞合成代谢中最主要的细胞器。
质体在光学显微镜下容易看到。在幼年细胞中，质体还没有分化成熟，叫前质体。随着细胞的长大，前质体可分化为成熟的质体。根据质体内所含的色素和功能不同，质体可分为叶绿体、有色体和白色体。以上三种细胞器都是由前质体分化发育而来。
（一）叶绿体
叶绿体（Chloroplast）是含有叶绿素的质体，主要存在于植物体绿色部分的薄壁组织细胞中，是绿色植物进行光合作用的场所，因而是重要的质体。叶绿体内含叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。
（二）有色体
有色体（Chromoplast）是含有类胡萝卜素和与叶黄素的质体。
有色体内只含有叶黄素和类胡萝卜素，由于两者比例不同，可分别呈黄色、橙色或橙红色。它存在于花瓣和果实中，在番茄和辣椒（红色）果肉细胞中可以看到。可以使植物的花和果实呈红色或橘黄色。有色体主要功能是积累淀粉和脂类。
（三）白色体
白色体（Leucoplast），又称无色体，不含可见色素。因在光学显微镜下呈白色而得名白色体（图1-1）。在贮藏组织细胞内的白色体常积累淀粉或蛋白质，形成比它原来体积大很多倍的淀粉粒或糊粉粒，成了细胞里的贮藏场所。白色体在积累淀粉时，先从一处开始形成一个核心称作脐，以后围绕脐继续累积，形成围绕脐的同心轮纹。由于一天内日照有强弱、温度有高低，往往使淀粉粒出现偏心轮纹。如观察马铃薯淀粉粒，可以看到偏心轮纹。
图1-1白色体
植物体内的质体根据贮藏物质可分为造粉体（Amyloplast，贮藏淀粉）、造蛋白体（Proteoplast/proteinoplast，贮藏蛋白质）、造油体（Elaioplast，贮藏脂质）（图1-2）。
有些细胞的白色体含有无色的原叶绿素，见光后可转变成叶绿素，使白色体变绿，所以有人认为白色体也能变成叶绿体。
图1-2植物细胞内的质体
二、色素
白光照射在物体上，特定波长的光被吸收，其他波长的光被反射出去，因此人们才能看到该物质特有的颜色。这样有选择地将特定波长的光吸收或反射的物质叫色素。色素是赋予一定颜色的原料。人们选择商品往往凭视、触、嗅等感觉,而色素是视觉方面的重要一环，因此色素用得是否适当对制品好坏也起决定作用。色素主要有如下三类。
（一）合成色素
合成色素是指用人工化学合成方法所制得的有机色素，主要是以煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成的。
（二）无机色素
常用的无机色素有氧化铁、碳黑、氧化铬绿等，它们具有良好的耐光性,不溶于水。
（三）天然色素
来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等的可以食用的色素称为食用天然色素，从添加量上看食用天然色素在食品中占的比例很小，一般为产品、饮料、酒类、糕点、糖果、医药等的千分之几、万分之几甚至是十万分之几。天然色素虽然广泛被允许作为食用色素，但各国对天然食用色素的定义及许可情况并不相同，有些物质被认定为香料而非色素，因此许多香辛料不被认定为色素。以瑞典为例，该国认定姜黄、辣椒、藏红花及檀香木不是色素，而是香辛料。其他如意大利、荷兰、瑞士及挪威等国的食品法规都有类似的规定。
天然色素一般来源于天然成分，比如红甜菜、葡萄和辣椒，这些食品已经得到了广大消费者的认可与接受，因此，采用这些食物来源的天然色素更能得到消费者的青睐，使用起来也更安全些。大部分来源于植物色素。
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。
三、植物色素
植物色素包括脂溶性的叶绿体色素和水溶性的细胞液色素，前者存在于叶绿体，与光合作用有关，如叶绿素；后者存在于液泡中，特别与花朵的颜色有关，如花青素属黄酮类物质。
植物的花、叶、果实、皮等往往呈现出各种各样的颜色,这与植物自身内部的天然色素有关。植物体内的一些有机分子(色素）在阳光的照射下,吸收了一定频率的有色光后,分子内电子发生振动跃迁现象。由于各种植物的有机分子(色素）中的电子成键能力不同,电子激发跃迁时所需的能量也就不一样,故对吸收光的频率就有一定的选择性。而不同植物具有合成适应自身特点的有机色素分子的能力各有差异,因此,不同的植物就表现出不同的体色及花色,从而使大自然呈现出姹紫嫣红的美丽景色。
植物的体色和花色是以所含有的色素为主体而呈现出来的,但不能认为花色的种类就是色素的种类,因为即使是完全相同的色素,由于花瓣中的生理条件不同,也会显现完全不同的颜色,如从蓝色的鸭跖草、矢车菊、牵牛花中用含有少量盐酸的甲醇浸提出的却是红色系的色。反之,含有种类不相同色素的植物组织却有可能具有完全相同的颜色。一般来说,各种植物都由有其相对稳定的色素分子组成,但随着季节的变化及环境的影响,植物体色及花色也相应地有所改变。这不只是完全由植物生长激素的调节来决定的,也与色素分子结构及外界环境因素等有着非常密切的关系。
（一）按照溶解性分类
植物色素类（Phytochromes）在中草药中分布很广，按照溶解性，主要有脂溶性色素与水溶性色素两类。按来源，主要有天然植物色素和合成植物色素。
1脂溶性色素
脂溶性色素主要为叶绿素、叶黄素与类胡萝卜素，三者常共存；此外尚有藏红花素、辣椒红素等。除叶绿素外，多为四萜衍生物。这类色素不溶于水，难溶于甲醇，易溶于高浓度乙醇、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。胡萝卜素在乙醇中也不溶。叶绿素等在制备中草药制剂或提取其他有效成分时常须作为杂质去除，以使药物纯化，中草药（特别是叶类、全草类）的乙醇提取液中含有多量叶绿素，可在浓缩液中加水使之沉出，也可通过氧化铝、碳酸钙等吸附剂而除去。叶绿素本身有抑菌作用，可制备成消炎的药物。
2水溶性色素
水溶性色素主要为花色甙类，又称花青素，普遍存在于花中。溶于水及乙醇，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，遇乙酸铅试剂会沉淀，并能被活性炭吸附，其颜色随pH值的不同而改变。花色苷在制备中草药制剂或提取有效成分时，常作为杂质去除。
（二）按照化学结构分类
植物中的天然色素按化学结构的不同,可以分为四大类。
1吡咯衍生物类色素
是以四个吡咯环构成卟吩为基础的天然色素,它们广泛地存在于绿色植物的叶绿体中,叶绿素是其主要代表。在高等植物中,叶绿素主要有两种类型,即叶绿素a 呈蓝绿色和叶绿素b 呈黄绿色,它们的比例为31。
2多烯类色素
是由异戊二烯(CH2C(CH3)—CHCH2）为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素,为脂溶性色素,主要存在于绿色植物的果实中,如番茄红素、辣椒红素和玉米黄素等。
3酚类色素
为水溶性或醇溶性色素,是多元酚的衍生物,可分为黄酮类、花青素类和单宁三大类。如矢车菊色素、天竺葵色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和橙皮素等。
4酮类和醌类衍生物色素
它们的种类较少,主要存在于植物的地下茎和霉菌分泌物及红甜菜中。
（三）植物色素特性
绝大多数植物色素无副作用，安全性高。植物色素大多为花青素类、类胡萝卜素类、黄酮类化合物，是一类生物活性物质，是植物药和保健食品中的功能性有效成分。鉴于植物色素作为着色用添加剂而应用于食品、药品及化妆品中，用量达不到医疗及保健品的量效比例。在保健食品应用中，这一类植物色素可分别发挥增强人体免疫机能、抗氧化、降低血脂等辅助作用；在普通食品中有的可以发挥营养强化的辅助作用及抗氧化作用。
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，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。
大部分植物色素对光、热、氧、微生物和金属离子及pH值变化敏感，稳定性较差；使用中一部分植物色素须添加氧化剂、稳定剂方可提高商品的使用周期。
大部分植物色素染着力较差，不易染着均匀，不具有合成色素的鲜丽明亮。
植物色素种类繁多，性质复杂，就一种植物色素而言，应用时专用性较强，应用范围有一定的局限性。
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