天然色素(1)

素应用的新纪元。
• 合成色素现允许使用的仅约37种，其中我国9种，美国7种，日本10种，德国10
种，英国18种。目前允许使用的合成色素是比较安全的。
1.天然色素的概述
合成色素和天然色素的使用情况
• 常见的合成色素：苋菜红、胭脂红、樱桃红、柠檬黄、白落黄、
酱色、靛蓝等。
• 目前国际上已开发的天然色素达100种以上。美国有26种，欧盟
色素。
(2) 动物色素 是从动物体和动物分泌物得到的色素，如血红素、紫胶红色 素、虾红素等。 (3) 微生物色素 是从微生物得到的色素，如从红曲霉得到的红曲色素。
1.天然色素的概述
1.2 天然色素的分类 1.2.2 按色素的化学结构分类 (1) (2) (3) 花青色素类 如玫瑰茄红色素、越橘色素。 黄酮类及其他酮类 如红花黄色素、姜黄色素。 类胡萝卜素类 如胡萝卜素、番茄红素。
(4)
(5) (6) (7)
四吡咯类 如叶绿素、血红素。
醌类 如紫胶红色素、紫草红色素。 焦糖类 如焦糖色素。 其他类 如甜菜红色素。
1.天然色素的概述
1.2 天然色素的分类
1.2.3 按色素的色调分类
1.天然色素的概述
1.2 天然色素的分类 1.2.3 按色素的溶解性分类 (1) 水溶性色素 红色素等。 (2) 脂溶性色素 如胡萝卜素类。 如越橘色素、叶子花红色素、花石榴
系统疾病的辅助药物和营养增补剂。
(4) 天然色素的着色色调比较自然，更接近于天然物质的颜色。
(5) 大部分天然色素对光、热、氧、金属离子等很敏感，稳定性较
差。
1.天然色素的概述
1.3 天然色素的特点
(6) 绝大多数天然色素染着力较差，染着不易均匀。
(7) 天然色素对pH值变化十分敏感，色调会随之发生很大变化。如
有13种，日本有97种。
• 常见的天然色素有胡萝卜素、甜菜红、红花黄、紫胶红、辣椒红、
红米红栀子黄等。
1.天然色素的概述
合成色素和天然色素对比
• 合成色素优点：具有色泽鲜艳、着色力强、稳定性好以及成本低
廉等。
• 合成色素缺点：多为焦油类物质，含有苯环或萘环，具有致癌及
其他毒副作用。
• 天然色素虽然易受食品的 pH 值、加工条件、热和光的影响，颜
花青素在酸性时呈红色，中性时呈紫色，碱性时呈蓝色。
(8) 天然色素种类繁多、性质复杂，就一种天然色素而言，应用时
专用性较强，应用范围狭窄。
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.1 溶解性
(1) 水溶性色素 一般能很好的溶解于水中，而不溶于石油醚、乙酸
乙酯等有机溶剂。
(2) 脂溶性色素 不溶于水只溶解于石油醚、乙酸乙酯、丙酮、酒精
1.4.5 着色能力
是表示该色素在使用中对食品的着色能力。着色力强，使用量小而且色泽不褪，
否则用量大而且受外界影响易褪色。 1.4.6 天然色素提高稳定性措施 天然色素虽具有较高的安全性、着色时的色调比较自然等优点，但其稳定性 较差。容易受到温度、光照、值、氧气、金属离子等影响，使其应用受到了 很大的限制，因此必须采取有效的措施来提高其稳定性。
色,这些基团称为助色团。色素都是由发色团和助色团组成。
1.天然色素的概述
1.6 天然色素的提取
天然色素常用的制备方法,大致有萃取法、组织培养法、粉碎法、压榨法、酶
反应法、微生物发酵法以及人工合成法,其中最常用的是萃取法。
1.6.1 萃取法 主要工艺是将采集的天然色素植物原料,通过分选、水洗去泥、晒干去水,再经 粉碎机粉碎后臵于溶液中浸泡提取，提取液经离心分离、浓缩、干燥、精制而 得成品。工艺流程图为: 原料分选→ 水洗→ 干燥粉碎→ 溶剂萃取→过滤分离→干燥→精制→成品
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.3 稳定性
(4) 对各种金属盐离子的稳定性 天然食用色素对各种金属
离子的稳定性不同，一般少量NaCl、CaCl2 对其影响不大， 但Cu2+ 、Zn2+ 等离子有较大影响，特别是Fe3+ 影响最大。 如焦糖色素，在用做酱油、醋着色时就要求对NaCl有较高 的稳定性，否则在这一方面就不能使用。
在室内受散射光照射也会褪色，不同种色素对光的稳定性不同，一般天然食
用色素宜放在暗处保存。
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.3 稳定性 (3) 对氧的稳定性 天然食用色素化学结构大多含有不饱和双 键及其他可氧化基团，在空气中氧的作用下会发生氧化 作用，而致褪色，所以天然食用色素大都应密封贮存。
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.2 pH值的影响 几种天然色素在不同pH值下的显色情况
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1.4 天然色素的基本性质
1.4.3 稳定性 (1) 对热的稳定性 很多天然食用色素在遇热时就会分解，造成褪色，其对热的稳 定性较差。天然食用色素用于食品着色时，常常需加热食品，热稳定性差的 色素在使用中应尽量控制短的加热时间以保证色素尽可能少的破坏。 (2) 对光的稳定性 多数天然食用色素在紫外光照射下都会发生褪色，有的甚至放
1.天然色素的概述
1.5 天然色素的发色机理 不同波长光的颜色及其互补色如下表：
物质之所以能吸收可见光而呈现不同的颜色,是因为其分子
含有某些特殊的基团即生色团(生色基或发色基)。
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1.5 天然色素的发色机理
有些基团，如-OH、-OR、-NH2、-NR等，这些基团与共轭
键或生色基相连接,使共轭键或生色基的吸收波长长移而显
天然色素 Nature Pigment
讲解人：董璐、韩晴、解红霞
主 要 研 究 内 容
天然色素概述 异戊二烯类色素—类胡萝卜素 多酚类色素
1.天然色素的概述
• 食用色素是一种食品添加剂，根据其来源不同分为合成色素和天然色素。用于 食品的着色，如：果汁、酒、糖果、糕点、罐头、冷饮等食品。也可用于日化 用品和医药行业。 • 合成色素和天然色素的使用情况 • 1856年英国的W.H.Perkins发明了第一种合成有机色素－苯胺紫，开启了合成色
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.4 安全性 根据(LD50)可将物质毒性分级：
用做食品着色剂的天然食用色素其LD50 应在基本无毒范围内。
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.4 安全性
(1) 毒性试验 是研究动物在一定时间内以一定剂量进入机体所引起的毒性反应。
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.6 天然色素提高稳定性措施 (3) 加入金属螯合剂 主要用于封锁金属离子，消除金属离子对色素的影响。
EDTA-Na2能螯合栀子黄色素中的痕量金属离子，消除其对色素的氧化。 (4) 天然色素的改性 通过改造天然色素的结构，获得新的色调以改变色素的稳定
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.4 安全性 (1)毒理实验 是评价天然色素安全性较科学的一种方法，它包括以
下几个方面的内容。 ① 毒性剂量的测定 即测定某种天然色素对机体造成损害的能力， 毒性较高物质，较小剂量就会造成损害；毒性较低的物质，必须 用较大剂量才表现出毒性作用。医学上规定使用小白鼠做试验求 出致死量(letnal dose,LD)，其中最常用的是半数致死量(LD50) 。
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1.3 天然色素的特点 (1) 绝大多数天然色素无毒、无副作用，安全性高。 (2) 天然植物色素大多为花青素类、黄酮类、类胡萝卜素类化合物，因此，天然 食用色素不但无毒无害，而且很多天然食用色素含有人体必需的营养物质或 本身就是维生素或具有维生素性质的物质。如核黄素、番茄红素、玉米黄色 素、胡萝卜素等，尤其是β-胡萝卜素，国家已归类为营养强化剂，用于食品
其中包括急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验，通过这些动物试
验可看出该物质在每天以一定量食用后，短期、近期、长期是否会引起机体
器官的病变。国家对选择不同类型原料作为食品着色剂时有不同要求的试验 规定。
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.4 安全性 (2) 有害金属离子的含量 为了保证天然食用色素使用的安全性，防止
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1.6 天然色素的提取 1.6.2 压榨法 利用挤压方法将粉碎后的新鲜植物的叶、果、皮中色素成分随植物浆液挤压
出来。该法适用于提取水溶性色素, 但提取的色素杂质含量较高,需进一步精制。 1.6.3 粉碎法 植物样品干燥后, 粉碎制成色素制品,如可可豆色素。粉碎法的简易工艺路线为
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1.4 天然色素的基本性质 1.4.6 天然色素提高稳定性措施 (1) 加入抗氧化剂 如黄酮类化合物、单宁类多元酚、VE、VC并用可大大提高对 光的稳定性；VC和茶多酚能增加苋菜红色素对光、pH值、温度的稳定性。 (2) 加入稳定剂 稳定剂主要是减缓色素在加工、贮藏等过程中的退色速度。研 究表明EDTA-Na2能稳定栀子黄色素的分子结构，从而增强色素对光、热的 稳定性。
色欠鲜艳，价格比较高，但是其安全无毒，有的还具有一定的营 养价值和药理作用。并且通过改性等方法，可提高其稳定性。
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1.1 定义 天然食用色素(natural food coloruing agent)是从动、植物 及微生物中提 取的一类着色剂。 1.2 天然色素的分类 1.2.1 按色素的来源分类 (1) 植物色素 从植物的某一部位得到的色素，如叶绿素、姜黄素、越橘红
在生产过程中有毒物质的带入，国家规定天然食用色素产品中砷、 汞、铅等有害物质不得超过规定量。 (3) 卫生检验 主要是检验致病微生物，应呈阴性反应，其他不应含有
黄曲霉素等有害物质。一般菌数应在30个以下。只有在以上几个方 面达到要求，该品种才达到要求的安全性。
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1.4 天然色素的基本性质
强化可防止人体维生素A的缺乏症和干眼病等。还有一些天然色素具有一定的
药理功能，对某些疾病有预防和治疗作用。
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1.3 天然色素的特点
(3) 天然植物色素不但具有着色作用而且具有增强人体功能、保健
防病等功效。如芸香苷天然食用黄色素具有使人维持毛细管正常
抵抗能力和防止动脉硬化等功能，在医学上一直作为治疗心血管
迫切需要解决的问题。
1.天然色素的概述
1.5 天然色素的发色机理 不同的物质能吸收不同波长的光，如果某物质所吸收的波长在 可见光区域(400～800nm)，那么该物质就会呈现一定的颜色， 这种颜色是因色素分子吸收了自然光中某些波长的光，反射或 透过未被吸收的光（即互补色）而呈现出来的。例如某种物质 选择吸收了波长为640nm的红色光，其呈现出来的是红色光的互 补色，即青绿色。
等有机溶剂的。
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.1 溶解性
几种植物色素的溶解性情况
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.2 pH值的影响
(1) 绝大多数的天然色素在溶液中的色泽和pH值有关。如花青素
类色素在酸性溶液中呈紫红色但在碱性溶液中呈蓝色，并逐步
退色。
(2) 色素能在较大的pH值范围内使用，其用途就越广。如玫瑰茄红
性、溶解性与着色力，应用价值较大。如对红曲色素进行化学修饰，使色素
与蛋白质、氨基酸、壳聚糖等反应，以改进色素的性质，增加稳定性。
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.6 天然色素提高稳定性措施
(5) 天然色素的微胶囊化 微胶囊技术可以很大程度地提高天然色素的稳定性，使 其免于受光、氧气、温度、湿度、pH值等因素的影响。挤压法作为一种低温 微胶囊技术特别适合于天然色素的微胶囊化。目前，已开始尝试将微胶囊技 术应用于β-胡萝卜素、红曲色素的生产。但是由于天然色素的成本本身就比 合成色素高，微胶囊化后会使其进一步提高，这在一定程度上限制了微胶囊 化技术在天然色素生产中的应用。如何降低天然色素微胶囊化的成本是一个
色素使用的pH值范围较窄3~5，而栀子黄色素课使用范围较广 3~11。
1.天然色素的概述
1.4 天然色素的基本性质
1.4.2 pH值的影响
(3) 不同的天然色素受影响的程度不同，受影响越大，颜色变化越大，越不稳定。 如类胡萝卜素是包含红色、橙色及黄色在内的一大色素类群，它耐pH值的 变化，颜色不会因酸碱性的不同而轻易改变；花青素呈现的花色是个幅度 较大的色域，橙色、红色、紫色、蓝色等，它因酸碱性的改变所引起的颜 色变化更大，一般酸性时呈红色，中性时呈紫色，而碱性时呈蓝色。