天然食用色素的生产及研究现状及食用着色剂的发色机理

天然色素的生产及研究现状

天然色素应用技术推广实验室aingw@

食品色素分为合成色素和天然色素两大类。近年来，欧美等发达国家开发出了许多种新型的食品天然色素。与合成色素相比，天然色素最大的优点是相对地安全性较高，天然色素的缺点是对光、热及pH的敏感性较高，对氧化的敏感性较大，溶解度较小，色素浓度较低，而且大多数情况下，天然色素的成本远高于合成色素的成本。

1．发展历史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。

自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。

近二十多年来，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。

2．生产现状近年来，天然食用色素在国际市场上销售额的年增长率一直保持在10％以上，由于市场前景看好，需求量逐年上升，各国竞相开发生产。而食用色素的生产是需要得到有关方面许可后方可进行，如在世界范围内食品添加剂是由FAO／WHO吸收发展中国家参加的标准化技术委员会（JECFA）来制定一个国际性的食品添加剂使用标准。但JECFA只对极少数天然食用色素制定了ADI值，其余均未作评价，允许按需要量添加，这是由于大多数天然食用色素安全性很高的缘故。

目前各国对天然食用色素允许生产和使用的种类还存在差异。如FAO／WHO允许使用的天然食用色素有：紫草红、安拉妥、花色苷类、辣椒红、焦糖色素、红花色素、叶绿素铜钠（钾）、β－胡萝卜素、β－阿朴－8′－胡萝卜醛、番茄红、姜黄色素、藏红花、郁金香、叶黄素等。美国允许生产和使用的主要种类有：胭脂树橙、脱水甜菜粉、焦糖、β－胡萝卜素、胭脂虫红、葡萄皮花色素、海藻粉色素、果蔬汁色素、辣椒色素、菊科植物粉末及提取物、玉米胚乳油、核黄素等。日本允许生产和使用的主要种类有：胭脂树橙、紫苏色素、红花色素、可可色素、甘草色素、叶绿素、罗望子色素、浆果类色素、茜草色素、紫根色素、桅子黄素等。

我国允许生产和使用的天然色素有四十余种，生产厂愈百家，年产量超万吨。生产和使用的主要品种是焦糖色素，约占天然食用色素总量的70％。由于其他天然食用色素的成本高、不稳定等原因，很少使用，主要用于出口。除焦糖色素外，产量较大的品种还有：姜黄

色素、桅子黄素、辣椒红色素、红花黄色素、叶绿素铜钠、玫瑰茄色素、高粱红色素等。

尽管国内厂家多，但多数规模小而且分散，并且存在重复建设，原料综合利用率低、成本高、资源浪费严重等问题。若要增强国际竞争能力，必须加强行业管理，统一规划，提高原料的综合利用率，从而从根本上达到降低生产成本，增强市场竞争力的目的。

经过20多年的发展，我国天然食用色素的生产已粗具规模，红曲米、红曲米粉、红曲红、辣椒油树脂、辣椒红、叶绿素铜钠盐等产品除在国内销售外，还远销国外。国家技术监督局、全国食品添加剂标准化技术委员会、中国食品添加剂生产应用工业协会逐步完善了对食品添加剂的开发、生产、使用的法规管理，除对现有产品进行严格的卫生和质量管理外，对新的产品的审批程序进行了严格的要求，如原料的种属名称、原料来源、去用部位、着色成分的化学结构、检测方法、着色成分的纯度、灰分、溶剂残留、重金属离子、细菌总数、大肠杆菌数、致病菌、毒理学实验及安全性级别、稳定性实验、产品使用方法及效果等方面均有严格的管理要求。

3．研究进展近年来，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。

天然食用色素的功能性越来越多地被人们认识，如类胡萝卜素类

的天然色素可在人体内转化为维生素A，并具有保持上皮细胞健全、维持正常视觉、提高免疫力的多种生理功能；红曲米粉作为天然着色剂，其中含有降血压的Lovastatin．黄酮类天然色素具有软化血管、增强血管弹性的功能，红曲降血脂产品已经打入国内外市场。用超临界萃取法精制辣椒红、叶绿素和天然β－胡萝卜素的微胶囊化工作正在深入。如人们正在研究开发的种类有：五味子红色素、紫苏色素、火棘色素、萝卜色素、山楂色素、落葵红色素、黑加仑色素、茶色素、柿皮色素、龙葵色素等，其中不少种类显现出良好势头，如浙江的乌饭树叶蓝黑色素含量最高达18．7％，且易溶于水，耐光耐热性能好；云南西双版纳的花色素为水溶性红色素，染着性极强；槠树果壳中棕色素含量很高，在pH8～11之间棕色无明显变化，着色力强而稳定；海南岛的仙人掌果实含有大量紫红色素，属甜菜类化合物，极具开发利用价值。灰白毛莓（俗称乌泡）浆果中红色素含量最高者（鲜果中花青苷含量为0．525％）；商陆浆果中甜菜苷含量比甜菜还高75％，并且这种植物块根是传统的中药。

天然食用色素的研究与开发，还存在两大难题：一是缺乏具有商业利用价值的色素资源；其二就是天然食用色素本身的稳定性问题。这样就导致了天然食用色素价格昂贵，在很大程度上也限制其在应用上的普及。

天然食用色素的最大特点是安全性高，市场巨大，国内从事研究、开发的单位也日益增多。有关天然食用色素的新资源、新品种及生产新技术的报道和专利每年都有几十篇。特别是在寻找色素新资源方面，

已经取得了一些成果，发现了一些好的苗头，如从海洋生物中提取天然色素。

在解决天然食用色素稳定性差方面，人们也进行了各种各样的探索，取得了一些进展，例如将甜菜红与茶色素结合使其稳定性大大提高；类胡萝卜素为油溶性色素，耐热性强而耐光性差，当与VC、VE 或天然抗氧化剂合用时，能较大程度地增强其耐光性；用明矾、酒石酸钠、磷酸等作稳定剂，与蒽醌类天然色素并用，可防止颜色变化；叶绿素通过用铜取代镁，再制成钠或钾盐，则变成了非常稳定的绿色素；采用微胶囊化技术提高天然色素稳定性，另外还可利用生物技术，改变天然食用色素的色调，扩大其应用范围，如栀子系列色素的研究与开发，栀子黄色素为水溶性的亮黄色，由于其成分中含有臭蚁醛配糖体，它与伯氨基物质反应，生成色素中间体，当改变pH、温度和氧气条件时，可获得青、蓝、红等色调，从而获得栀子蓝、栀子青、栀子红等新色素，由此还可以调配成其他色调，这样就扩大了天然食用色素的应用范围，从而为天然食用色素的应用开辟了更加广阔的前景。

4．发展展望在人们“回归自然”的呼声中及随着对天然食用色素的某些生理活性作用的逐步发现，天然食用色素将会越来越受到重视和喜爱，特别是功能性天然色素，由于其来源天然、安全、并兼有某种生理功能，更成为天然食用色素的发展大趋势。

在发展功能性天然色素的同时，还要加强对天然色素实用化研究。多数生产出来的天然色素都是原料型的，不适合直接加到食品中着色，