第18讲 食品着色剂
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4.1 合成色素的安全性
合成色素本身或代谢产物对人体产生的危害
：
①一般毒性；②致泻作用； ③致癌作用；
均需在进行大量的毒理学试验的基础上， 经过专家评价而最后确认是否能在食品中使用 合成色素中含有一些杂质，可能对人体产 必须按规定使用不可 超标，更不可使用未 生危害，提高纯度是减少危害的一种方法 许可合成色素
佳。
天然色素安全性高，潜在市场较大。
天然色素的主要优点是:
(1) 无毒和无副作用,安全性高
(2) 含有人体必需的营养物质
(3) 具有一定的药理功效 (4) 着色色调比较自然,更接近于天然物 质的颜色
5.2 多功能天然食用色素
多功能天然色素=天然食用色素+营养功效+药 理作用
随着食品添加剂向多功能化发展,多功能天 然食用色素的研究日趋活跃
可以做辣椒粉、辣椒酱
探究新的色素来源 1971-1981年世界各国发表的食用色素专 利数约为126个，其中绝大部分是天然色素的 开发研究，合成色素仅为17种。日本食用天 然色素的研究相当活跃,1978-1989年5月发表 的专利总数达142种:天然色素的品种和数量 在各国使用食用色素中均占绝对的优势
各项要求同合成色素
4.3 着色溶液的配制
注意色素溶液的调配如 直接使用色素粉末，不 易在食品中分布均匀， 可能形成色斑
4.4 注意色素稳定性
避光、避热、防酸、防碱、 防盐、防氧化还原、防微 生物污染
4.5 色调的选择与拼色
基本色
红
黄 橙
蓝
红
一次色
绿 灰
紫
橙
二次色
橄榄
棕褐
色调的选择应该与食品原有的色泽相似或
其中合成色素有： 胭脂红、柠檬黄、日落黄、
靛蓝、亮蓝、新红、赤藓红.
色淀（Lake)
是将水溶性色素沉淀在氧化铝上制备成的特殊
着色剂，不溶于任何介质，通过扩散在某种载体中 （如砂糖、油、甘油、糖浆）进行着色。 一般色素溶于水后才能着色，但有些产品在生 产过程中不要水或含水量越少越好，故需要色淀着
色。
玉米黄素
HO
OH
叶黄素
HO
OH
HO
番茄黄素
HO
多酚类化合物 黄酮类 多种多样，广泛存在着的呈无色至黄色的色素，
其结构上与花青苷类不同
R1 OH
R2
OH
O
之处在于它具有的是苯
O
RO
并吡喃酮结构，重要的黄酮类有以下的五种：
O
RO
R1 OH
R2
O
RO
R1 OH
R2
OH O
黄烷酮
黄酮
O
O
RO
R1 OH
OH R2
与食品名称一致
4.5 色调的选择与拼色 食品天然着色剂一般进行拼色，拼色时要 注意“浓缩影响” 使用方法： 混合法 涂刷法
适用于不可搅 拌固态食品 适用于液态、酱 状或膏状食品
5 食品着色剂研究热点
5.1 合成到天然 合成色素的优点是颜色鲜艳，着色力强，不
易褪色，用量较低，性能稳定 。但安全性欠
胡箩卜素类色 素
5.3 生物技术的运用 天然色素的原料供应易受季节、气候等影 响,而用生物技术生产天然色素则克服了这一
缺点。现在许多用传统溶剂萃取法生产的天
然色素都改用生物技术生产 。
5.4 稳定化技术的研究
与合成色素相比,天然色素最大的缺点是稳定
性差,稳定化技术的研究是实现其工业化及提
高产品质量的关键问题
能的天然色素
采用高新技术、完善及改进原有工艺 在食用天然色素的生产和进一步加工过程 中，采用高新技术提高食用天然色素的得率， 提高产量，增加纯度，保证质量，降低成本
基因工程 细胞工程 发酵工程
加强原料综合利用 综合利用原料，可以增加产品种类，提高 经济效益，降低主打产品的成本，如用辣椒
生产红色素时，可以同时提取辣椒碱，渣子
目前保持叶绿素稳定的最好方法是采用高质量的 原料、低温贮存并尽快加工
多烯类 （类胡萝卜素）
胡萝卜素类
广泛存在于动植物中,其中以胡萝卜、辣椒、南
瓜等蔬菜中的含量为最多，水果、谷类、蛋黄、奶油
中也有存在
番茄红素
γ —胡萝卜素
α —胡萝卜素
叶黄素类
隐黄素
共轭多烯烃的 加氧衍生物，多 呈浅黄、橙、黄 等色泽，可以简 单认为是胡萝卜 素类的衍生物。
3 食品着色剂发色机理
不同的物质吸收不同波长的光，如果某物质所吸
收的波长在可见光区域(400～800）,那么该物质就会
呈现一定的颜色,这种颜色是未被吸收光波反映出来 的颜色。 1）. 生色团(生色基或发色基):
O O
C C
C O
C H
C OH
N N
N O
N
O
C S
O
它们的吸收波长在200～400nm之间,此时是 无色的。如果分子中有两个或两个以上的生色基 共轭时,对光的吸收波长红移到可见光区,这时该 有机物才能显示颜色。
食品着色剂
主要内容
1 食品着色剂概述； 2 食品着色剂的分类； 3 食品着色剂发色机理； 4 食品着色剂使用； 5 食品着色剂研究应用； 6 色素的发展趋势。
1 、食品着色剂概述
食品着色剂又称食用色素，是使食品着色，
从而改善食品色调和色泽的可食用物质。
色、香、味、形是构成食品感官性状的4大要
色淀（Lake)
水溶性色素遇水会迁移，而色淀遇水不会迁移，
在薄膜包衣，糖包衣、蛋糕裱花、口香糖等产品上
应用可避免花片、渗色等现象。
水溶性色素耐光、热等稳定性差，产品易褪色， 色淀稳定性明显优于色素，在薄膜包衣、糖包衣上
应用优势明显。
其它着色剂：
萝卜红 栀子黄 胭脂树橙 玉米黄 姜黄
落葵红Байду номын сангаас
玫瑰红 葡萄皮红 桑椹红 越桔红
子，因而在不同的pH条件下发生结构变化可导致 色泽的变化：
亚硫酸盐类可以对花青苷进行漂白使之褪色 .亚 硫酸氢根离子在2－位上发生加成反应 ,次反应可
逆,通过加热或酸化处理可去掉亚硫酸,使花青苷再
生,重新恢复原来的红色.
R1 HO OH O OG R2
(红色)
OH + HSO3
+ 或
SO3H R1 HO H OH O OH OG R2
茶黄素
红花黄素 辣椒橙
2 食品着色剂的分类
按来源分 人工合成色素、天然色素 按结构分 偶氮类、氧葱类和二苯甲烷类
人工合成色素
天然色素
按结构分 吡咯类(叶绿素类)、多烯类(类胡萝卜素 )、 酮类(红曲素、姜黄素)、 醌类(紫胶、胭脂红、紫草醒) 多酚类(花青素、花黄素、儿茶素) 按溶解性分 水溶性、脂溶性
低桔霉素： 5 mg/kg——1 g/kg
桔霉素Citrinin 真菌毒素,作用的靶器官 是肾脏,可以致畸、诱发 肿瘤、突变等 莫奈可林 K Monacolin K Lovastatin洛伐他汀 治疗高胆固醇血症
醌类 紫胶色素 此色素是从寄生于蝶形花科、梧桐 科等植物上的一种很小的昆虫-紫胶虫的 雌虫分泌物中提取出来的,易溶于碱液, 易与碱金属以外的金属离子生成沉淀
微胶囊化
凝胶化
6 天然色素简介
四吡咯色素(血红素、叶绿素)
N
N
M
N N
N N
N N
N
N
M
N N
血红素
胆汁色素
叶绿素
叶绿素 叶绿素是自然界中能进行光合作用的色素， 它广泛存在于植物组织中。叶绿素是由叶绿酸 、叶绿醇、它的中心金属原子为镁原子，高等 植物中的叶绿素主要有两种类型，即叶绿素a 和b，二者之比为3：1 叶绿素在植物细胞中与蛋白质结合，并 以叶绿体的形式存在。当细胞死亡后叶绿素会 游离出来，对热、光敏感，极易发生多种反应 ，例如脱镁反应，即酸性
2）.助色团
本身的吸收波段在远紫外区，但这些基团
与共轭键或生色基相连接,使共轭键或生色基的 吸收波长长移而显色，如-OH、-OR、-NH2、-NR 、-SR、-Cl、-Br 色素=发色团+助色团
3）、色价
色素质量的一个重要指标，采用可见分光光度 计测量色素最大吸收峰处的吸光度。
4 食品着色剂使用
7 色素的发展趋势
7.1 合成色素
近年来国外在合成色素方面致力开发大分子 聚合物合成色素，这种色素在生理上不活跃 ，摄人体内后不被吸收，由肠道排出，从毒 理学观点看大大降低或者不会对身体产生危 害
7.2 天然色素 大力发展“天然、营养、多功能”的食用天
然色素
今后在我国化学合成着色剂与天然色 素并用的情况下，应当大力发展“天然、营 养、多功能”的天然色素，着力开发、研究 、生产、使用既可以着色，又有某些生理功
4.2 天然色素的安全性
与合成色素相比，天然色素安全性高，
色泽比较自然，但也也存在着不安全因素
FAO／WHO对天然色素分三类进行管理：
看作是食品 无须评价
①从已知食物中分离，化学结构无变 化，使用浓度又符合原食物中的天然浓度 ②从已知食物中分离，其化学结构无 变化，但其使用浓度超过正常天然浓度 ③从食物中分离，但生产过程中化学 结构改变，以及从非食物原料中分离 需要进行毒理学评价，
OH O
R1 OH
OH
R2
RO
异黄烷酮醇
OH O
OH O
黄烷醇
黄烷酮醇
花青苷 水溶性的红色色素，自然界存在的花青素已知
有20多种，但最重要的为其中的6种，结构是一个
苯并吡喃的盐
O
HO
OGLU
R1 OH
R2
OH
花青苷的色泽－红色
花青苷色素色泽呈红色，但受到其它因素影
响时，其色泽会发生改变，例如由于它是一个离
欧盟和美国需要经过漫长 而昂贵的安全试验，限制 了这些色素的商业化
实现产品的标准化、系列化、实用化
近年来，我国天然色素产业的管理水平和 规范化方面虽然有长足的进步，但还应当进一 步加强。应当进一步加强天然色素实用技术的 研究、开发，这个课题并不亚于天然色素本身 的研究、开发和生产，是我国天然色素打开国 内外市场的关键
(无色)
酮类
红曲霉菌丝产生的色 素,含有六种不同的成分, 其中红曲素、黄红曲素呈 黄色；红斑红曲素,红曲 红玉素呈橙红色；红斑红 曲胺、红曲红玉胺呈红紫 色、全部混合物则为红色 色调
红曲色素
Monascus Color
红曲色素要求：
高色价： 1 000 U／g——1 700 U／g
高莫奈可林 K
素。而色是传达给消费者的第一感觉。 人对食品色的心理感觉大于其感官感觉.
合成色素非食品成分, 一些具有致癌性
人工合成色素一般较天然 色素色彩鲜艳，性质稳定，着色 力强，并可任意调色，使用方便， 成本低廉。 现在食用合成色素使用品种 逐渐减少，各国许可使用的多为 一些安全性较高的品种。
我国1981年允许使用的合成食用色素仅5种，经过多年 增补品种，至今已有８种。每一种色素都给定了一个索引号 CI(Color Index) 至今，包括合成色素和天然色素我国允许使用的着色 剂共有56。
展望
虽然天然色素的性质决定了其在应用时存 在许多问题，但是随着制剂化技术的进步和 应用技术的开发，这些问题正在逐步加以解 决。随着人们生活水平的提高，天然色素必将 成为食品着色剂的主导产品
。
合成色素本身或代谢产物对人体产生的危害
：
①一般毒性；②致泻作用； ③致癌作用；
均需在进行大量的毒理学试验的基础上， 经过专家评价而最后确认是否能在食品中使用 合成色素中含有一些杂质，可能对人体产 必须按规定使用不可 超标，更不可使用未 生危害，提高纯度是减少危害的一种方法 许可合成色素
佳。
天然色素安全性高，潜在市场较大。
天然色素的主要优点是:
(1) 无毒和无副作用,安全性高
(2) 含有人体必需的营养物质
(3) 具有一定的药理功效 (4) 着色色调比较自然,更接近于天然物 质的颜色
5.2 多功能天然食用色素
多功能天然色素=天然食用色素+营养功效+药 理作用
随着食品添加剂向多功能化发展,多功能天 然食用色素的研究日趋活跃
可以做辣椒粉、辣椒酱
探究新的色素来源 1971-1981年世界各国发表的食用色素专 利数约为126个，其中绝大部分是天然色素的 开发研究，合成色素仅为17种。日本食用天 然色素的研究相当活跃,1978-1989年5月发表 的专利总数达142种:天然色素的品种和数量 在各国使用食用色素中均占绝对的优势
各项要求同合成色素
4.3 着色溶液的配制
注意色素溶液的调配如 直接使用色素粉末，不 易在食品中分布均匀， 可能形成色斑
4.4 注意色素稳定性
避光、避热、防酸、防碱、 防盐、防氧化还原、防微 生物污染
4.5 色调的选择与拼色
基本色
红
黄 橙
蓝
红
一次色
绿 灰
紫
橙
二次色
橄榄
棕褐
色调的选择应该与食品原有的色泽相似或
其中合成色素有： 胭脂红、柠檬黄、日落黄、
靛蓝、亮蓝、新红、赤藓红.
色淀（Lake)
是将水溶性色素沉淀在氧化铝上制备成的特殊
着色剂，不溶于任何介质，通过扩散在某种载体中 （如砂糖、油、甘油、糖浆）进行着色。 一般色素溶于水后才能着色，但有些产品在生 产过程中不要水或含水量越少越好，故需要色淀着
色。
玉米黄素
HO
OH
叶黄素
HO
OH
HO
番茄黄素
HO
多酚类化合物 黄酮类 多种多样，广泛存在着的呈无色至黄色的色素，
其结构上与花青苷类不同
R1 OH
R2
OH
O
之处在于它具有的是苯
O
RO
并吡喃酮结构，重要的黄酮类有以下的五种：
O
RO
R1 OH
R2
O
RO
R1 OH
R2
OH O
黄烷酮
黄酮
O
O
RO
R1 OH
OH R2
与食品名称一致
4.5 色调的选择与拼色 食品天然着色剂一般进行拼色，拼色时要 注意“浓缩影响” 使用方法： 混合法 涂刷法
适用于不可搅 拌固态食品 适用于液态、酱 状或膏状食品
5 食品着色剂研究热点
5.1 合成到天然 合成色素的优点是颜色鲜艳，着色力强，不
易褪色，用量较低，性能稳定 。但安全性欠
胡箩卜素类色 素
5.3 生物技术的运用 天然色素的原料供应易受季节、气候等影 响,而用生物技术生产天然色素则克服了这一
缺点。现在许多用传统溶剂萃取法生产的天
然色素都改用生物技术生产 。
5.4 稳定化技术的研究
与合成色素相比,天然色素最大的缺点是稳定
性差,稳定化技术的研究是实现其工业化及提
高产品质量的关键问题
能的天然色素
采用高新技术、完善及改进原有工艺 在食用天然色素的生产和进一步加工过程 中，采用高新技术提高食用天然色素的得率， 提高产量，增加纯度，保证质量，降低成本
基因工程 细胞工程 发酵工程
加强原料综合利用 综合利用原料，可以增加产品种类，提高 经济效益，降低主打产品的成本，如用辣椒
生产红色素时，可以同时提取辣椒碱，渣子
目前保持叶绿素稳定的最好方法是采用高质量的 原料、低温贮存并尽快加工
多烯类 （类胡萝卜素）
胡萝卜素类
广泛存在于动植物中,其中以胡萝卜、辣椒、南
瓜等蔬菜中的含量为最多，水果、谷类、蛋黄、奶油
中也有存在
番茄红素
γ —胡萝卜素
α —胡萝卜素
叶黄素类
隐黄素
共轭多烯烃的 加氧衍生物，多 呈浅黄、橙、黄 等色泽，可以简 单认为是胡萝卜 素类的衍生物。
3 食品着色剂发色机理
不同的物质吸收不同波长的光，如果某物质所吸
收的波长在可见光区域(400～800）,那么该物质就会
呈现一定的颜色,这种颜色是未被吸收光波反映出来 的颜色。 1）. 生色团(生色基或发色基):
O O
C C
C O
C H
C OH
N N
N O
N
O
C S
O
它们的吸收波长在200～400nm之间,此时是 无色的。如果分子中有两个或两个以上的生色基 共轭时,对光的吸收波长红移到可见光区,这时该 有机物才能显示颜色。
食品着色剂
主要内容
1 食品着色剂概述； 2 食品着色剂的分类； 3 食品着色剂发色机理； 4 食品着色剂使用； 5 食品着色剂研究应用； 6 色素的发展趋势。
1 、食品着色剂概述
食品着色剂又称食用色素，是使食品着色，
从而改善食品色调和色泽的可食用物质。
色、香、味、形是构成食品感官性状的4大要
色淀（Lake)
水溶性色素遇水会迁移，而色淀遇水不会迁移，
在薄膜包衣，糖包衣、蛋糕裱花、口香糖等产品上
应用可避免花片、渗色等现象。
水溶性色素耐光、热等稳定性差，产品易褪色， 色淀稳定性明显优于色素，在薄膜包衣、糖包衣上
应用优势明显。
其它着色剂：
萝卜红 栀子黄 胭脂树橙 玉米黄 姜黄
落葵红Байду номын сангаас
玫瑰红 葡萄皮红 桑椹红 越桔红
子，因而在不同的pH条件下发生结构变化可导致 色泽的变化：
亚硫酸盐类可以对花青苷进行漂白使之褪色 .亚 硫酸氢根离子在2－位上发生加成反应 ,次反应可
逆,通过加热或酸化处理可去掉亚硫酸,使花青苷再
生,重新恢复原来的红色.
R1 HO OH O OG R2
(红色)
OH + HSO3
+ 或
SO3H R1 HO H OH O OH OG R2
茶黄素
红花黄素 辣椒橙
2 食品着色剂的分类
按来源分 人工合成色素、天然色素 按结构分 偶氮类、氧葱类和二苯甲烷类
人工合成色素
天然色素
按结构分 吡咯类(叶绿素类)、多烯类(类胡萝卜素 )、 酮类(红曲素、姜黄素)、 醌类(紫胶、胭脂红、紫草醒) 多酚类(花青素、花黄素、儿茶素) 按溶解性分 水溶性、脂溶性
低桔霉素： 5 mg/kg——1 g/kg
桔霉素Citrinin 真菌毒素,作用的靶器官 是肾脏,可以致畸、诱发 肿瘤、突变等 莫奈可林 K Monacolin K Lovastatin洛伐他汀 治疗高胆固醇血症
醌类 紫胶色素 此色素是从寄生于蝶形花科、梧桐 科等植物上的一种很小的昆虫-紫胶虫的 雌虫分泌物中提取出来的,易溶于碱液, 易与碱金属以外的金属离子生成沉淀
微胶囊化
凝胶化
6 天然色素简介
四吡咯色素(血红素、叶绿素)
N
N
M
N N
N N
N N
N
N
M
N N
血红素
胆汁色素
叶绿素
叶绿素 叶绿素是自然界中能进行光合作用的色素， 它广泛存在于植物组织中。叶绿素是由叶绿酸 、叶绿醇、它的中心金属原子为镁原子，高等 植物中的叶绿素主要有两种类型，即叶绿素a 和b，二者之比为3：1 叶绿素在植物细胞中与蛋白质结合，并 以叶绿体的形式存在。当细胞死亡后叶绿素会 游离出来，对热、光敏感，极易发生多种反应 ，例如脱镁反应，即酸性
2）.助色团
本身的吸收波段在远紫外区，但这些基团
与共轭键或生色基相连接,使共轭键或生色基的 吸收波长长移而显色，如-OH、-OR、-NH2、-NR 、-SR、-Cl、-Br 色素=发色团+助色团
3）、色价
色素质量的一个重要指标，采用可见分光光度 计测量色素最大吸收峰处的吸光度。
4 食品着色剂使用
7 色素的发展趋势
7.1 合成色素
近年来国外在合成色素方面致力开发大分子 聚合物合成色素，这种色素在生理上不活跃 ，摄人体内后不被吸收，由肠道排出，从毒 理学观点看大大降低或者不会对身体产生危 害
7.2 天然色素 大力发展“天然、营养、多功能”的食用天
然色素
今后在我国化学合成着色剂与天然色 素并用的情况下，应当大力发展“天然、营 养、多功能”的天然色素，着力开发、研究 、生产、使用既可以着色，又有某些生理功
4.2 天然色素的安全性
与合成色素相比，天然色素安全性高，
色泽比较自然，但也也存在着不安全因素
FAO／WHO对天然色素分三类进行管理：
看作是食品 无须评价
①从已知食物中分离，化学结构无变 化，使用浓度又符合原食物中的天然浓度 ②从已知食物中分离，其化学结构无 变化，但其使用浓度超过正常天然浓度 ③从食物中分离，但生产过程中化学 结构改变，以及从非食物原料中分离 需要进行毒理学评价，
OH O
R1 OH
OH
R2
RO
异黄烷酮醇
OH O
OH O
黄烷醇
黄烷酮醇
花青苷 水溶性的红色色素，自然界存在的花青素已知
有20多种，但最重要的为其中的6种，结构是一个
苯并吡喃的盐
O
HO
OGLU
R1 OH
R2
OH
花青苷的色泽－红色
花青苷色素色泽呈红色，但受到其它因素影
响时，其色泽会发生改变，例如由于它是一个离
欧盟和美国需要经过漫长 而昂贵的安全试验，限制 了这些色素的商业化
实现产品的标准化、系列化、实用化
近年来，我国天然色素产业的管理水平和 规范化方面虽然有长足的进步，但还应当进一 步加强。应当进一步加强天然色素实用技术的 研究、开发，这个课题并不亚于天然色素本身 的研究、开发和生产，是我国天然色素打开国 内外市场的关键
(无色)
酮类
红曲霉菌丝产生的色 素,含有六种不同的成分, 其中红曲素、黄红曲素呈 黄色；红斑红曲素,红曲 红玉素呈橙红色；红斑红 曲胺、红曲红玉胺呈红紫 色、全部混合物则为红色 色调
红曲色素
Monascus Color
红曲色素要求：
高色价： 1 000 U／g——1 700 U／g
高莫奈可林 K
素。而色是传达给消费者的第一感觉。 人对食品色的心理感觉大于其感官感觉.
合成色素非食品成分, 一些具有致癌性
人工合成色素一般较天然 色素色彩鲜艳，性质稳定，着色 力强，并可任意调色，使用方便， 成本低廉。 现在食用合成色素使用品种 逐渐减少，各国许可使用的多为 一些安全性较高的品种。
我国1981年允许使用的合成食用色素仅5种，经过多年 增补品种，至今已有８种。每一种色素都给定了一个索引号 CI(Color Index) 至今，包括合成色素和天然色素我国允许使用的着色 剂共有56。
展望
虽然天然色素的性质决定了其在应用时存 在许多问题，但是随着制剂化技术的进步和 应用技术的开发，这些问题正在逐步加以解 决。随着人们生活水平的提高，天然色素必将 成为食品着色剂的主导产品
。