第6章-着色剂化学

C1.着色剂（Colorant）食品着色剂，是指使食品赋予色泽和改善食品色泽的食品添加剂。功能分类代码：08CNS：08.0◇◇合成08.1◇◇天然§1着色剂概述一、着色剂的分类常用的食品色素按来源，两类：天然色素与合成色素。天然色素来自生物机体，主要由植物组织中提取，也包括来自动物和微生物的一些色素。人工合成色素是指用人工化学合成方法所制得的有机与无机色素，主要是指以煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成的有机色素。按溶解特性，分为水溶性和脂溶性。目前使用的合成着色剂均为水溶性（！！！）。我国允许生产色淀，以改变它们的剂型。目前主要使用的是铝色淀（××铝色淀）。色淀定义二、着色剂的基本要求1.安全性2.溶解度（分散性，均匀程度）3.着色度（染着性）4.坚牢度（稳定性）耐热耐光耐酸碱耐氧化、还原ADI值愈大，表示毒性愈小。天然不等于无毒。某些天然色素ADI值较小，并不比人工合成色素安全。（见表格数据）不少天然色素的毒性资料比较少，未能制订ADI值。就是说，它们的毒性还不甚清楚。我国允许使用的人工合成色素，苋菜红与赤藓红ADI值较小，其他几种ADI值均在2.5以上，在一定使用量范围内是安全的。三、天然、合成色素比较§1着色剂概述二、着色剂的基本要求（一）天然着色剂［优点］天然色素多来自动、植物组织，除藤黄外，其余对人体无毒害，安全性高；有的天然色素具有生物活性（如β—胡萝卜素、VB2），因而兼有营养强化作用；天然色素能更好地模仿天然物颜色，着色时色调比较自然；有的品种具有特殊的芳香气味，添加到食品中能给人带来愉快的感觉。［缺点］（1）色素含量一般较低，着色力比合成色素差；（2）成本高；（3）稳定性差，有的品种随pH值、温度不同而色调有变化（4）难于用不同色素配出任意色调；（5）在加工及流通过程中，受外界因素的影响易劣变；（6）由于共存成分的影响，有的天然色素有异味、异臭。（二）合成色素a2--可在各类食品中按生产需要适量使用的食品添加剂名单胡萝卜素β-carotene08.01160a柑桔黄orangeyellow08.143高粱红sorghumred08.115天然胡萝卜素08.147甜菜红beetred08.101162天然苋菜红茶黄色素，茶绿色素，紫甘薯色素，红曲黄色素三、天然与合成着色剂的比较（二）合成着色剂［优点］［缺点］（三）结论特点种类安全色域稳定着色拼色成本天然高窄差好差高合成差宽好差易低成本低、价格廉；具有色泽鲜艳，着色力强，稳定性高，无臭无味；易溶解，易调色大多以煤焦油为原料制成，其化学结构属偶氮化合物，可在体内代谢生成β—萘胺和α—氨基-1-1萘酚，这两种物质具有潜在的致癌性。§2.合成色素（婴幼儿、老年人禁）合成色素，因其安全性问题，不单在品种和质量上有明确的限定，在生产单位也有明确的限制，我国曾指定上海市染料研究所为全国独家生产厂。全球最多时达100多种，现允许使用的40余种，各国准许使用的合成色素品种各不相同：美国10种（品种有所不同）英国22种，欧共体约22种，日本11种，我国11种，见表合成色素包括，有机和无机色素。后者比较少，仅二氧化钛一种。我国GB2760-2011允许使用的10种合成有机类色素分别是，苋菜红、胭脂红、赤藓红、新红、诱惑红、酸性红、柠檬黄、日落黄、靛蓝和亮蓝（及其同名色淀）。按结构分为:1．偶氮类，红色或黄色，包括：苋、胭、新、诱、酸、柠、日2．三苯甲烷类，这一类颜色主要为绿色和蓝色，如亮蓝；3．夹氧杂蒽，如赤藓红；4．靛蓝类；一、苋菜红一、苋菜红CNS:08.001用量：50～100ppm兰光酸性红，为水溶性偶氮类色素。多年来公认安全性高，并被世界各国普遍列为法定许可使用的色素。NNaO3SNOHSO3NaSO3Na性状：棕红色粉末或颗粒。耐光、耐热性强（105℃），耐氧化、易被还原，不适用于发酵食品及含有还原性物质的食品。对柠檬酸、酒石酸稳定。遇碱变为暗红色。遇铜、铁易褪色。染色力较弱。易溶于水，溶解度为17.2克（21℃），水溶液呈紫色易溶于甘油，但微溶于乙醇（0.5g/100ml50%乙醇）在浓硫酸中呈紫色，稀释后呈桃红色；在浓硝酸中呈亮红色；在盐酸中呈棕色，发生黑色沉淀。若制品中色素含量高，则色素粉末有带黑的倾向。作为食用红色色素，着色力差，通常与其他色素配合使用毒性从1970年前后有关于苋菜红具有致癌性、可降低生育能力、增加死产数并产生畸胎等有关对人体有害的报道。1984年JECFA在对鼠的无作用量50mg/kg的基础上规定其ADI为0~0.5mg/（kg体重），一直持续至今。尽管小鼠口服的LD50大于10g/kg，欧共体儿童保护集团和美国等不准将苋菜红用于儿童食品使用范围使用注意事项使用注意事项（1）采用玻璃、搪瓷、不锈钢等耐腐蚀的清洁器具。（2）所用水必须是蒸馏水或去离子水，以避免钙离子的存在引起着色剂沉淀。采用自来水时，必须去钙、镁及煮沸赶气、冷却后使用。采用稀溶液比浓溶液好，可避免不溶的着色剂存在。溶解性低，先用少量冷水打浆后，在搅拌下缓慢加入沸水。（3）曝晒，会导致着色剂褪色，因而要避光，贮于暗处或不透光容器中。二、胭脂红及其铝色淀CNS:08.002用量：25～100ppm丽春红、大红。在应用上基本与苋菜红相同。该着色剂的铝色淀在一些特性上优于该色素，如耐光、耐热性；由于制备成铝色淀，因此，其溶解性很差。NNOHSO3NaNaO3SNaO3S性状红色至深红色颗粒或粉末。耐光、耐酸、耐热（105℃）性强。对柠檬酸、酒石酸稳定；耐还原性、耐细菌性差，遇碱变为褐色。易溶于水（23g/100ml，20℃），水溶液呈红色。溶于甘油，难溶于乙醇，不溶于油脂。毒性小鼠经口LD5019.3g/（kg体重）1994年FAO/WHO规定：ADI为0~4mg/（kg体重）。使用范围三、赤藓红及赤藓红铝色淀CNS:08.003；ADI：2.5mg/kg别名：樱桃红等属于夹氧杂蒽类水溶性色素。性状用量：50ppm红色至红褐色颗粒或粉末，赤藓红铝色淀为紫红色粉末易溶于水（10g/100ml室温），溶于乙醇、丙二醇和甘油；中性水溶液呈红色，酸性时有黄棕色沉淀，碱性时产生红色沉淀，不溶于油脂。赤藓红耐热（105℃）、耐还原性好，耐光、耐酸性差赤藓红具有良好的的染着性，特别是对蛋白质染着性尤佳。在需高温焙烤的食品和碱性及中性食品着色力较其他色素强。吸湿性强。使用注意事项OOIONaSO3NaIII赤藓红在酸性条件下可发生沉淀，尤其注意。其他注意事项参见苋菜红。四、柠檬黄及柠檬黄铝色淀CNS:08.005用量：50～100ppm食用色素中使用最多，应用广泛，占全部食用色素使用量的1/4以上。易着色，坚牢度高，偶氮类水溶性色素。性状柠檬黄为黄色至橙色颗粒或粉末，耐光性、耐热性、耐酸性和耐盐性均好，在柠檬酸、酒石酸中稳定，是着色剂中最稳定的一种，匹配性好，可与其他色素复配使用。耐氧化性较差，还原时褪色；易溶于水，11.8g/100ml（21℃），0.1%的水溶液呈黄色，遇碱稍变红，最大吸收波长428±2nm；溶于甘油、丙二醇；微溶于乙醇；不溶于油脂；毒性大鼠经口LD50＞2g/（kg体重），小鼠经口服LD5012.75g/（kg体重）。1985年FAO/WHO规定:ADI为0~7.5mg/（kg体重）。五、日落黄及日落黄铝色淀CNS:08.006用量：90～200ppm性状橙色颗粒或粉末，耐光、耐热性（205℃）强，易吸湿。易溶于水（6.9%，0℃），0.1%水溶液呈橙黄色；溶于甘油、丙二醇；微溶于乙醇；不溶于油脂；在柠檬酸、酒石酸中稳定，耐酸性强；遇碱呈红褐色，耐碱性尚好；还原时褪色；最大吸收波长482±2nm。毒性大鼠经口LD50＞2g/（kg体重），小鼠经口服LD502g/（kg体重）。1985年FAO/WHO规定:ADI为0~2.5mg/（kg体重）。NNOHSO3NaNaO3S六、亮蓝及亮蓝铝色淀CNS:08.007用量：25～100ppm食品蓝2号，水溶性三苯甲烷类色素。CSO3-N(C2H5).CH2N(C2H5).CH2SO3NaSO3Na性状红紫色均匀粉末或颗粒，有金属光泽，易溶于水，21℃时溶解度为18.7g，0℃时溶解度为15g；水溶液呈绿蓝色溶液；亦溶于乙醇（1.5g/100ml，21℃）、甘油、乙二醇、丙二醇，不溶于油脂。耐光性和耐热性（205℃）很强；在酒石酸、柠檬酸中稳定；耐碱性强，耐盐性好；但是水溶液加金属盐后会缓慢的沉淀；耐还原作用较偶氮色素强；着色度极强，通常都是与其他色素配合使用，使用量也很小，在0.0005%~0.01%之间。毒性大鼠经口LD50＞2g/（kg体重）。ADI为0~12.5mg/（kg体重）。七、靛蓝及靛蓝铝色淀CNS:08.008用量：10～200ppm靛蓝是人类最早使用的天然色素之一，最初是从靛蓝植物的叶中提取得到的。常用的是靛蓝的5，5’-二磺酸盐。属于水溶性非偶氮类色素。CNHONHONaO3SSO3Na性状深紫色至紫褐色均匀粉末或颗粒，易溶于水（1.1g/100ml，21℃）；中性水溶液中呈蓝色，酸性时呈蓝紫色，碱性时呈绿色至黄绿色，溶于浓硫酸时呈紫蓝色，用水稀释后转呈蓝色；溶于甘油、丙二醇，难溶于乙醇、油脂。耐热性、耐光性、耐碱性、耐氧化性、耐盐性和耐细菌性均较差。还原时褪色。靛蓝易着色，有独特的色调，使用广泛。毒性大鼠经口LD502g/（kg体重）。用靛蓝对大鼠进行皮下注射，发现有致癌性，而且死亡率提高。ADI为0~2.5mg/（kg体重）。八、二氧化钛（又名，钛白粉）CNS:08.011TiO2，作为一种由矿物质加工成的无机食用色素，常作为白色色素，使用时常用二氧化硅、氧化铝或二者混合物作为分散剂。性状白色无定形粉末。无臭、无味。不溶于水、盐酸、稀硫酸、乙醇及其他有机溶剂。毒性小鼠经口LD50大于12000mg/（kg体重）。人体不吸收，不积累，无致癌性。使用糖果包衣，最大使用量2.0g/kg。日本规定，不得用于着色以外的目的；德国，不准用于食品。合成色素归纳归纳几种合成色素的性质比较§3.食用天然色素合成色素性质归纳§3.食用天然色素食用天然色素的安全性较高，特别是来自果蔬等食物的天然色素。按来源不同，可分为三类；按结构不同，可分为四类日本市场上年需求量在200吨以上的是：焦糖色素、胭脂树橙色素、红曲色素、栀子黄色素、辣椒红色素和姜黄色素等6种。其中焦糖色素的需求量最大，每年消费量达2000吨，约占天然色素消费总量的40％。我国天然食用色素产品中:焦糖色素的产量最大，年产量约占天然食用色素的86％，主要用于国内酿造行业和饮料工业。其次是红曲红、高梁红、栀子黄、萝卜红、叶绿素铜钠盐、β－胡萝卜素、可可壳色、姜黄等，主要用于配制酒、糖果、熟肉制品、果冻、冰淇淋、人造蟹肉等食品。一、四吡咯衍生物（卟啉类衍生物）四吡咯类色素包括血红素、叶绿素和叶绿素铜钠等。我国现许可使用叶绿素铜钠，为叶绿素的衍生物，目前，对动物的血红素开发和利用的报道逐年增加。叶绿素铜钠铜叶绿素二钠和铜叶绿素三钠a盐：R为CH3b盐：R为CHO性状墨绿色粉末，无臭或微带氨臭。有吸湿性。易溶于水，水溶液呈蓝绿色、透明，无沉淀。水溶液中加入钙盐析出沉淀。微溶于乙醇和氯仿。几乎不溶于乙醚和石油醚。耐光性较叶绿素强。着色坚牢度强，色彩鲜艳，但在酸性食品或含钙食品中使用时产生沉淀，遇硬水也生成不溶性盐而影响着色和色彩。毒性小鼠经口LD50大于10g/（kg体重）。1994年FAO/WHO规定：ADI值0~15mg/kg。使用用于配制酒、糖果、青豌豆罐头、果冻、冰淇淋、冰棍、糕点上彩状、雪糕、饼干，最大使用量0.5g/kg。二、异戊二烯类衍生物二、异戊二烯类衍生物H3CCH3CH3CH3CH3CH3CH3H3CH3CCH3包括胡β-萝卜素、栀子黄、辣椒红1.β-胡萝卜素（β-Carotene）性状深红色至暗红色有光泽斜方六面体或结晶性粉末，有轻微异臭和异味；不溶于水、丙二醇、甘油