第三章着色剂

1第三章着色剂第一节概述一、食品着色剂的定义使食品着色或改变食品色泽的食品添加剂。许多天然食品具有本身的色泽，能促进人的食欲，增加消化液的分泌，因而有利于消化和吸收，是食品的重要感官指标。但是，天然食品在加工保存过程中容易退色或变色，为了改善食品的色泽，人们常常在加工食品的过程中添加食用色素，以改善感官性质。人类为食品着色的发展历程大致可概括为：天然色素--人工合成食用色素--天然色素与人工合成食用色素并用--更加安全、稳定的天然使用色素。在1850年英国人发明第一种合成食用色素苯胺紫之前，人们都是用天然色素来着色。早在公元10世纪以前，古人就开始利用植物性天然色素给食品着色，最早使用色素的是大不列颠的阿利克撒人，当时他们用茜草植物色素做成玫瑰紫色糖果。以后，美洲的托尔铁克人与阿芒特克族人相继从雌性胭脂虫中提取胭脂虫红，用于食品着色。我国自古就有将红曲米酿酒、酱肉、制红肠等习惯。西南一带用黄饭花、江南一带用乌饭树叶捣汁染糯米饭食用。1856年英国人W.H.Perkins合成第一个人工染料苯胺紫后，人工合成染料借其特有的色艳、稳定性强、易于复配、价廉等优点很快替代了天然色素。随着化学合成色素及其生产技术在我国的传入，食品行业中也开始用合成色素取代天然色素进行相应的产品生产。20世纪初，毒理学和生物学研究的不断深入，发现原先曾允许使用的人工合成食用色素中，大多数种类对人体都有不同程度的伤害，尤其有致癌、致畸、致突变的后果，这一点引起人们的高度重视，大部分具有一定毒性的合成色素被淘汰使用。据有关资料显示，我国在食用天然色素资源的开发、生产技术、工艺、装备水平等方面都有很大的提高，使得天然食用色素的品种、产量、质量也都取得了很大的进步。我国的科研工作者还在积极研究和开发茶色素、美人蕉花色素、茄子皮色素、红苷蓝色素、番茄红素、枸杞子红色素、板栗壳棕色素、牵牛花色素、花生衣色素、山楂红色素、血红素、鸡冠花红色素、灰白毛莓红色素等。二、着色剂的分类1、按来源分：分为食用合成色素和食用天然色素。食用天然色素:主要是指由动、植物组织中提取的色素，包括微生物色素、动植物色素及无机色素。绝大部分来自植物组织，特别是水果和蔬菜。食用天然色素按来源分为植物色素（辣椒红色素、姜黄色素）、动物色素（紫胶红、胭脂虫红）和微生物色素（红曲红）。按结构分为：吡咯色素（叶绿素、血红素）、多烯色素（辣椒红、β-胡萝卜素）、酮醌类色素（红曲红、紫胶红）、吡啶类色素（甜菜红）等。还可包括某些无机色素。按结构尚可分为叶啉类（如叶绿素）、异戊二烯类（如β-胡萝卜素）、多酚类（如花色素苷）、酮类（如姜黄素）、醌类（如紫胶红）和甜菜红、焦糖色等。天然食用色素的优点：①来自天然原料，且大多数来自食品原料，一般来说对人体的安全性较高。②有的食用天然色素可转化成营养素（如β-胡萝卜素可转化成维生素A），具有营养作用，有些还具有一定的保健功能（如红曲红具有明显降血压作用）。③可更好模仿天然食物的颜色，着色时色调比较自然。天然食用色素的缺点：2①坚牢度差，使用局限性大，受pH、氧化、光照、温度、水质及金属离子等影响大，性质不稳定。②成分复杂，使用不当易产生沉淀、浑浊。③纯品成本较高。保质期短。④产品差异大。食用天然色素基本上是多种成分的混合物，同一色素来源不同加工方法不同，所含成分都会有差别。这样给配色时色调的控制带来难度。⑤从天然物中提取而来，可能受其共存成分影响而带有异味，或自身就有异味。使用食用天然色素应采用一些保护措施：如和维生素C一起使用，可防止氧化；添加金属螯合剂，避免金属离子的影响；制成微胶囊，增加耐光性等。国家批准允许使用的食用天然色素共有48种、包括天然β-胡萝卜素、甜菜红、姜黄、红花黄、紫胶红越橘红、辣椒红、辣椒橙、焦糖色（不加氨生产）、焦糖色生产焦糖色（加氨生产）、红米红、菊花黄浸膏、黑豆红、高梁红、玉米黄、萝卜红；可可壳色、红曲米、红曲红、落葵红、黑加伦红、桅子黄、桅子兰，沙棘黄、玫瑰茄红、橡子壳棕，NP红、多惠柯棕，桑椹红、天然芥菜红、金樱子棕；姜黄素、花生农红、葡萄皮红；兰锭果红；藻兰、植物炭黑，密蒙黄，紫草红；茶黄色素：茶绿色素、柑橘黄、姻脂树橙（红木素/降红木素）胭脂虫红、氧化铁（黑）等。常用的天然着色剂有辣椒红、甜菜红、红曲红、胭脂虫红、高粱红、叶绿素铜钠、姜黄、栀子黄、胡萝卜素、藻蓝素、可可色素、焦糖色素等等。安全性：天然色素成分复杂，经过提纯后，其化学结构可能会发生变化，性质有可能与原来的不同，故不能保证天然色素都是安全的，作为食用的新的天然色素也有一定的毒理安全性实验要求，其一般要求是：①凡从已知食物中分离出来的且化学结构无变化的色素又应用于原来食物，其浓度又是原来食物中的正常浓度，这种新产品可不需要进行毒理实验。②凡从已知食物中分离出来且化学结构无变化的色素当其使用浓度超过正常时，对这种产品需要进行与合成色素相同的毒理评价。③凡从食品原料中分离出来但在其生产过程中化学结构已发生变化的色素，对它们需要进行与合成色素相同的毒理评价。④凡从非食品原料中分离出来的色素，必须进行与合成色素相同的毒理评价。食用合成色素主要指人工化学合成方法所得到的色素，基本为有机物质。按其化学结构可分为偶氮类（苋菜红、柠檬黄）和非偶氮类（如赤藓红、亮蓝）两类。按溶解性分可分为脂溶性和水溶性两类，油溶性色素毒性较大，各国基本不再用于食品着色。目前世界各国允许使用的食用合成色素都是水溶性的，我国允许使用的合成色素只有β-胡萝卜素是油溶性的。此外还有一类色淀，它是由水溶性色素沉积在许可使用的不溶性基质上制成的特殊着色剂，可含有不同的纯色素（10～40％）和水分，并且不溶于大多数溶剂。食用合成色素的优点：色彩鲜艳、色调多、性质稳定、着色力强、坚牢度大、可任意调配、成本低廉、使用方便。应用广泛；用量和使用范围受到严格限制。食用合成色素的缺点：安全性受到质疑。我国食品添加剂使用卫生标准（GB2760-2007）列入的合成色素有胭脂红（色淀）、苋菜红（色淀）、日落黄（色淀）、赤藓红（色淀）、柠檬黄（色淀）、新红（色淀）、靛蓝（色淀）、亮蓝（色淀）、二氧化钛（白色素）、叶绿素铜钠盐、β-胡萝卜素、诱惑红、酸性红等等。需要说明：目前市场上的商品β-胡萝卜素大多是用化学方法合成的，但在化学结构上与自然界天然存在的完全相同；叶绿素铜钠盐是由天然色素叶绿素经一定化学反应得到的；一般资料将它们列为食用天然色素，在我国1986年以前是列为天然色素的，但在1996年以后列为合成色素。32、按溶解性分：分为脂溶性色素和水溶性色素。3、按结构分：人工合成着色剂又可分类偶氮类、蒽酮类和二苯甲烷类等；天然着色剂又可分为吡咯类、多烯类、酮类、醌类和多酚类等。三、性质及要求①着色剂的溶解性。包括两方面的含义：一方面指是水溶性的还是油溶性的。我国允许使用的合成食用色素是水溶性，天然食用色素有水溶性的也有油溶性的，可采用微胶囊化技术，将水溶性的变成油溶性，或将油溶性的变成水溶性的，从而扩大使用范围。另一方面指溶解度。大于1%的称为可溶，在1%与0.25%之间的是稍溶，小于0.25%的为微溶。溶解度受温度、pH值、含盐量、水硬度等的影响。如对于合成色素，温度升高溶解度可增大，pH值降低可能使溶解度降低，水的硬度高溶解度可降低等。②着色剂的染着性食品的着色分两种：一是将色素溶解在食品基质中，混合成分散状态，另一种是将着色剂染着在食品表面，这就要求着色剂对基质有一定的染着力，希望能染着在蛋白质、淀粉、其他糖类等上面，不易脱色。③着色剂的坚牢度指着色剂在所染的物质上对周围环境（或介质）抵抗程度的一种量度，是衡量着色剂品质的重要指标。是一个综合性的评定指标，包括耐热性、耐酸性、耐碱性、耐氧化性、耐还原性、耐光（紫外线）性、耐盐性、耐细菌性等。优质色素具有如下性能：色泽纯正、亮丽；纯度高、着色力强；溶解性好；水不溶物含量少、溶液清澈透亮；杂质含量少，耐光、热等稳定性强；批与批一致性好。四、着色剂应用中的常见问题①沉淀：可能用量大、溶剂少、温度低；②斑点：可能未完全溶解、脂肪含量高等；③色泽变暗：可能着色剂用量过大或高温曝晒；④褪色：可能由于光、金属离子、微生物、过热、氧化剂、还原剂、强酸或强碱、或与蛋白质一起加热；⑤着色饮料保存期短：可能由于过量使用了偶氮类着色剂。五、着色剂的使用注意事项①使用食用色素时应注意务必使用经国家批准的食用色素，使用量和使用范围也应符合国家规定的标准。注意国标上限量是以色素含量100%计算，色素含量不同应通过计算来换算限量。建议进行小规模实验。②着色剂一般要配成溶液再使用。色素溶液的调配直接使用色素粉末，不易在食品中分布均匀，可形成色斑。为使其在食品中分布均匀，一般配成1%~10%的溶液。配制水溶液要用经煮沸后的溶液中、蒸馏水或离子交换水，也可用冷开水，以避免钙、镁离子引起色素沉淀。调配食品或贮存食品的容器，应采用玻璃、搪瓷、不锈钢等耐腐蚀的清洁容器具，避免与铜、铁器接触。尽可能不用金属器皿。最好现配现用。另外，在使用食用合成类色素时还应注意以下几个方面：1．使用前应详细了解所用着色剂的使用范围以及溶解性、耐光性、耐热性、耐氧化性等特性。2．称量准确，以免形成色差。即使同种颜色的着色剂，品种不同时色泽也可能不同，在使用前应注意。3．着色剂一定要配成溶液再使用，以免形成色斑；配制溶液要使用蒸馏水或冷开水，尽可能4不用金属器皿，最好现配现用。4．染色要适度。5．使用混合着色剂时，要选用溶解性、浸透性、染着性等性质相近的着色剂。饮料：注意水质处理和产品避光，选择水不溶物低的色素以保证产品亮丽透明，选择85%含量色素以保证产品良好稳定性。乳化香精：需选用85%含量的产品，杂质少，稳定性好，同时需选择钙稳定型日落黄，以避免乳化香精中日落黄遇钙沉淀。糖果：注意晚将色素加入，最好在糖煮沸后，与香精同时加入。奶制品：尽量选用85%含量产品，以减少色素中所含的盐对奶制品的不良影响。烘焙/果酱：需选用85%含量并耐高温的色素，耐果肉中的果酸和二氧化硫，最好在煮沸后，温度开始下降后，二氧化硫含量达到最低点时加入浓缩色素溶液，故使用溶解度高的色素较理想，同时应使用色彩鲜明的颜色。罐头食品：选用耐热，耐果酸色素。利用赤鲜红遇酸沉淀性能着色樱桃罐头，这样色素不会渗入到罐头溶液中。六、人工合成食用色素的安全性1、潜在威胁大量的研究报告指出，几乎所有的合成色素都不能向人体提供营养物质，某些合成色素甚至会危害人体健康。前苏联在1968-1970年曾对苋菜红这种食用色素进行了长期动物试验，结果发现致癌率高达22％。美、英等国的科研人员在做过相关的研究后也发现，不仅是苋菜红，许多其它的合成色素也对人体有伤害作用，可能导致生育力下降、畸胎等等，有些色素在人体内可能转换成致癌物质。合成色素是以煤焦油为原料制成的，通称煤焦色素或苯胺色素，对人体有害。危害包括一般毒性、致泻性、致突性（基因突变）与致癌作用。偶氮化合物类合成色素的致癌作用更明显。偶氮化合物在体内分解，可形成芳香胺化合物，芳香胺在体内经过代谢活动后与靶细胞作用而可能引起癌肿。此外，许多食用合成色素除本身或其代谢物有毒外，在生产过程中还可能混入砷和铅。过去用于人造奶油着色的奶油黄，早已被证实可以导致人和动物患上肝癌，而其它种类的合成色素如橙黄能导致皮下肉瘤、肝癌、肠癌和恶性淋巴癌等。科学家早就发现，长期摄入生产糖果和软饮料时经常使用的人工添加剂会导致多动症等行为障碍。英国食品标准管理局（FSA）对这一研究结果拨款75万英镑委托南安普敦大学的研究者进行进一步的研究，研究结果显示，有6种人工色素包括人们所熟知的柠檬黄、日落黄会影响儿童的智力，严重时可导致儿童的IQ值下降5.5分。合成色素不仅广泛使用在食品行业，在化妆品行业，也同样有它的阴影。有关资料显示，世界上大约有7000多种化学物质作为化妆品的原料，按不同的比例配合成各种各样的化妆品，而大部分的化妆品都含有色素。据一项统计显示，引起皮肤功能障碍的化妆品原料中最危险的是香料，其次就是色素。2、各国规定世界各国尤其是西方发