食用天然色素
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食用天然色素
● 前言
早在公元前1500年的埃及,人们就开始进行对食物的着色,利用天然抽出物及酒类的添加,以改善糖果的颜色。到了19世纪中叶,利用各种香辛料(如藏红花)来调色,已非常普遍。在日常生活中,当人们第一眼看到某一种食物时,对该种食物的第一个印象即是颜色,可以根据该食物的颜色来评判其香气与质量。例如成熟且具甜味的柳橙应呈黄色,成熟的西红柿应为红色,而烧焦的食物则为黑色或深褐色;食品的颜色不仅可以挑起消费者的购买意愿,更可以做为消费者选购的依据。在食品中添加色素的理由有四,即(1)强化食品本身所呈现的颜色,以满足消费者的需求,(2)确保每批产品颜色的一致性,(3)修补食品因加工过程所造成颜色上的变化或损失,(4)使颜色不良或无色的食品变为具有光鲜亮丽颜色的食品。由此可见,食品调色对食品工业的重要性。
天然色素(Natural Colorants)的来源广泛,包括植物色素、动物色素、微生物色素及焦糖色素等;许多蔬菜、水果及香辛料等植物都含有大量天然存在的色素,是天然色素的主要来源,这些天然色素包括花青素(Anthocyanins)、类胡萝卜素(Carotenoids)、叶绿素(Chlorophyll)等;动物血液中的血红素(Haems)则为动物性天然色素的代表;已经商业化量产及应用的微生物天然色素为红曲色素(Manascus)。天然色素在应用上虽然较人工色素更为昂贵,且安定性较差,但是却具备安全性的绝对优势。基于来自社会大众的需求及政府管理日趋严格的双重压力,将促使厂商增加天然色素的使用量,因此未来天然色素市场将呈现持续成长的现象。
食用色素的分类
自从公元1856年William Perkin发明人工合成色素以后,人们即开始在食品中添加人工合成色素(Synthetic Colors)。公元1976年开始,由于合成技术的精进,使得天然色素成分的合成技术获得突破性的进展,而发展出合成天然色素(Nature-Identical Colors)。因此目前可将有机食用色素分为合成色素、合成天然色素及天然色素三大类。
合成色素:由化学合成方式所得到的色素,这些色素并不存在于自然界中,例如晚霞黄(Sunset Yellow,黄色五号)、蓝光酸性红(Carmoisine)及酒石黄(Tartrazine)等。
合成天然色素:以化学合成的方式所合成,存在于自然界之色素,如β-胡萝卜素(β-Carotene)、核黄素(Riboflavin)及角黄素(Canthaxanthin)等。
天然色素:这些有机色素系衍生自天然可食用来源,经认可的加工过程所得到的食用色素,如姜黄素(Curcumin)、胭脂树色素(Bixin)及花青素等。
焦糖色素由于以化学修饰方法制造而得,且在制程中使用氨及其盐类,因此与叶绿酸铜一样,未能符合天然色素的要求。
欧美天然食用色素的管理
天然色素虽然广泛被允许做为食用色素,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。
欧盟及美国所认定的天然色素如表所示。美国FDA认为凡是使用表列之天然色素者,可不必提出证明,因此也不须FD&C号码。国际上对天然色素的管理并不很严格,在色素的使用上,只要记着三项原则即可畅行无阻,这三项原则为(1)选用国际所广泛认可的天然色素,(2)对各国所认定可以进行调色的食品进行调色,(3)对食品进行调色时所添加的色素量应低于最高含量的管制。例如甜菜根抽出物在瑞典是允许使用的天然色素,但是却仅允许使用于特殊食品中,如糖果、面粉糕饼及食用糖衣中,其使用量也有所限制,在食用糖衣中的用量不得超过20毫克/公斤(以甜菜红计)。
天然食用色素
(一)花青素
花青素(Anthocyanins)是一群广存于植物界,呈现红色至蓝色的色素,其主要来源为葡萄、红醋栗、黑醋栗、草莓、苹果、樱桃等。在化学上,共已发现20种以上的花青素,其中有6种对食品较为重要,这6种花青素分别为Pelargonidin(深红色)、Cyanidin(艳红色)、Delphindin(蓝紫色)、Peonidin(玫瑰红)、Petunidin(紫色)及Malvidin(淡紫色)等。花青素分子中所存在的糖类有5种,其含量之多寡依续为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖及阿拉伯糖。此外,这些糖类可以和酚酸或脂肪族酸进行基化作用,若将这些衍生物一并计入,则花青素的种类可达300种以上。
在花青素的来源中,以葡萄为最重要,尤其是葡萄皮。在欧洲每年估计有10,000公吨的葡萄皮被用来抽出花青素,大约可得50公吨的花青素。通常以稀硫酸(3,000ppm)进行抽出,经过滤及脱硫以后,
再将抽出液浓缩至20-30°Brix,此时花青素的含量约为0.5﹪-1﹪。浓缩抽出液可进行干燥成水溶性粉末,也可以再经纯化手续,制成高纯度花青素商品。
花青素的行为类似pH指示剂,其颜色会随pH的变化而改变,当pH 由1逐渐提高到13时,其颜色会由红色、蓝红色、紫色、蓝色、绿色,最后转成黄色。在实际应用上,花青素仅应用于pH4或以下的pH范围内;一些阳离子,特别是二价及三价金属离子,会引起花青素产生变色作用,使趋于蓝色化,并沉淀下来,因此应避免使用铁或铜质容器;花青素对热尚称安定,可满足果酱、果冻及糖果制程中之加热处理。基化处理的花青素,可提高对热及光线之安定性;花青素于液态溶液中,会缓慢氧化,抗坏血酸也无法改善这种现象;二氧化硫会与花青素作用,使花青素产生退色作用,但此作用为可逆性,当于加热下,二氧化硫逸散,可重新呈现花青素原有的颜色,因此在蜜饯的制造过程中,应避免对含有花青素之原料进行二氧化硫处理;花青素可和一些蛋白质反应,例如动物胶,会使花青素产生浊雾化或甚至沉淀;酵素处理可能会造成花青素的损失,主要是葡萄糖酵素存在所造成的结果。
花青素在数项研究中均证明本身并不具毒性,在老鼠实验中,花青素的口服毒性为每天每公斤体重20公克,并且不会对繁殖作用产生负面的影响。
花青素在食品工业中的应用范围很广,主要可应用于清凉饮料、水果蜜饯、糖果(高度煮沸糖果、明胶果冻)、乳制品及干混食品中。在所有的应用中,以清凉饮料的使用最为重要,特别是pH为3.4以下,不含二氧化硫的透明、澄清清凉饮料。一般而言,乳制品因含有脂肪及pH的原因,而很少使用花青素来调色,但呈酸性的各种发酵乳却