[科普中国]-食品天然着色剂

天然食用着色剂来源于自然,种类繁多,且大多数无毒副作用。

世界上允许使用的食用天然色素有50多种。我国在国标GB2760 - 2011《食品添加剂使用标准》中，我国允许使用的食用天然色素有40余种，主要包括有柑橘黄、焦糖色素、叶绿素铜钠盐、番茄红、红花黄、姜黄、玫瑰茄红、辣椒红、茶黄素等1。

介绍目前我国批准允许使用的食用天然色素共有48种、常用的有辣椒红、甜菜红、红曲红、胭脂虫红、高梁红、叶绿素铜钠、姜黄、栀子黄、胡萝卜素、藻蓝素、可可色素、焦糖色素等。天然着色剂色彩易受金属离子、水质、pH、氧化、光照、温度的影响，一般较难分散，染着性、着色剂间的相溶性较差，且价格较高。

食品天然着色剂分类食品天然着色剂大部分取自植物(如各种花青素，类胡萝卜素)，部分取自动物(胭脂虫红)，矿物(如二氧化钛)和微生物(红曲红)。食品天然着色剂按化学结构可以分成6类：
①多酚类衍生物。花青苷属多酚类衍生物，是一类水溶性着色剂，广泛分布于植物中，花青苷类着色剂是目前食品工业中主要的一类着色剂，如越橘红、萝卜红、红米红、黑豆红、玫瑰茄红和桑葚红等。花青苷是由糖和花青素组成的。
黄酮类着色剂是多酚类衍生物中另一类水溶性着色剂，同样以糖苷的形式广泛分布于植物界。其基本化学结构是α-苯基苯并吡喃酮。这类着色剂的稳定性较好,但也受分子中酚羟基数和结合位置的影响。此外，光、热和金属离子对其也有定的影响。
②异戊二烯衍生物。如β-胡萝卜素、栀子黄、辣椒红等,类胡萝卜素是异戊二烯衍生物，属于多烯着色剂。它们广泛分布于生物界，颜色从黄、橙、红以至紫色都有，不落于水，可溶于腊肪溶剂，属于脂溶性着色剂。类胡萝卜着色剂对pH较稳定，对热也比较稳定，但光和氧对它有破坏作用。

③四吡咯衍生物(卟啉类衍生物)，如叶绿素、血红素等。

④酮类衍生物，如红曲红、姜黄素等。

⑤醌类衍生物，如紫胶红、胭脂虫红等。

⑥其他类色素，如甜菜红、焦糖色等。按结构还可以分为:吡咯色素(叶绿素.血红素、多烯色素(辣椒红、β-胡萝卜素)、酮醌类色素(红曲红.紫胶红)、吡啶类色素(甜菜红)等，还可包括某些无机色素。
天然食用着色剂来源于自然,种类繁多,且大多数无毒副作用，与合成着色剂相比具有突出的特性。天然食用着色剂的特性如:

①大多数天然着色剂来源于可食的动植物，安全性高，低毒副作用，毒理学实验评价不高;

②很多天然着色剂含有人体需要的营养物质或者本身就是维生素或者维生素类物质;一些天然着色剂具有药理作用,对某些疾病有防治作用，如黄酮类色素对心血管病的防治具有积极作用:还有一些色素具有抗氧化、镇痛、降压等作用。

③天然着色剂色调自然，易被消费者接受，有一定的使用价值和经济价值。

④有的品种有特殊香气，增加食品的风味。

食用色素植物种类我国植物资源丰富,天然植物色素生产的原料不少,特别是一些能用于提取植物食用色素的农副产品，如高粱、辣椒、萝卜、番茄、紫甘蓝、紫甘薯等,资源丰富，利用方便。这就为天然食用植物色素的开发提供了丰富的原料。现将主要的食用色素植物种类简要介绍如后。1

苋菜(苋科)
苋菜在我国南北各地栽培，资源比较丰富。天然苋菜红是以红苋菜可食部分为原料,经水提取、乙醇精制获得的浓缩液。通过干燥处理,即可获得紫红色干燥粉末状成品。
天然苋菜红主要成分为苋菜苷，分子式:C30H34O19N2,相对分子质量:726。其余还有少量甜菜红苷等。天然苋菜红为紫红色膏状或无定形干燥粉末，易吸湿,易溶于水和稀乙醇溶液。溶液在pH值小于7时呈紫红色，澄明;不溶于无水乙醇、石油醚等有机溶剂。对光、热的稳定性较差,铜、铁等金属离子对其稳定性有负影响。pH值大于9.0时,本品溶液山紫红色转变为黄色。本品无毒，一般在酸性介条件下适用。
本品主要用于食品，为红色着色剂。我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-1996)中规定:可用于果汁(味)饮料类、碳酸饮料、配制酒、糖果、糕点上彩装、红绿丝、青梅、山楂制品、染色樱桃罐头(装饰用,不宜食用)、果冻,最大使用量0.25g/kg。

甜菜BetasmulgarisL.(藜科)甜菜为我国北方生产的主要糖料植物。甜菜食用色素，亦称甜菜根红BeetRootRed。甜菜根采收后，切块、干燥备用。甜菜红色素是以食用红甜菜为原料,通过浸提、分离、浓缩、干燥而成的天然食用色素
甜菜红主要成分为甜菜花青素和甜菜黄素，其组成成分中含有氮，属含氮花青素类。本品为红紫至深紫色液体、块或粉末，易溶于水。甜菜红的水溶液呈红色至红紫色,pH3.0~7.0比较稳定,pH4.0~5.0稳定性最大。染着性好,但耐热性差,降解速度随温度上升而增加。光和氧也可促进降解。抗坏血酸有一定的保护作用，稳定性随食品水分活性(Aw)的降低而增加。
甜荣根的色素含量极为丰富,主要色素称为甜菜红(Belalains),包括红色的Betacyanins及黄色的Belaxanthins,多数品种的甜菜根含有较多量的红色Belacyanin,每100g的甜菜根含有高达200mg的色素，是很好的色素来源。西欧每年大约产出20万t以上的甜菜根，其中大约有10%系用来加工做为色素用途。但因甜菜红对热、氧气及光线很敏感，使其在应用上受到限制,一般常用于冰淇淋、凝态优酪乳、干混食品及糖果等食品中。
日前,甜菜红主要用于罐头.果味水、果味粉、果子露、汽水、糖果、配制酒等,医药、化妆品等行业也有所应用，是冷饮、乳制品、果酱、果冻等理想的着色剂。

红甘蓝(十字花科)红甘蓝为我国各地栽培的蔬菜。紫甘蓝色素属花青苷类色素，以可食部分提取食用色素。提取色素时多用水或一定比例的乙醇的酸性水溶液提收法,并可加用微波、超声辅助提取方法。据报道,在微波功率400W,料液比7.5:1，pH=2,提取时间2min的条件下提取紫甘蓝色素，得率为18.6%。刘妍妍等报道,用超声辅助法，以30%的乙酸溶液提取,料液比1:4,提取温度40°C,超声50min的条件下,得率为1.89mg/g。此外，还有以超临界CO2萃取等方法。紫甘蓝色素的纯化，多用大孔树脂柱层析方法。
我国生产的紫甘蓝色素产品在不同pH值的溶液中呈现不同的颜色，且耐热、耐光。产品质量符合FAO/WHIO国际标准。
研究表明,该产品在室温下稳定，对自然光稳定性好,对热、酸和碱稳定性差。蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、食盐对其稳定性影响很小，而维生素C、苯甲酸可影响其稳定性。除Fe3+、AI3+、Pb2+、Sn2+对紫甘蓝色素有一定影响外，其他金属离子对其基本没有影响。因此,它被广泛的应用于饮料糖果、罐头、乳制品的着色。
日前,甜菜红主要用于罐头.果味水、果味粉、果子露、汽水、糖果、配制酒等,医药、化妆品等行业也有所应用，是冷饮、乳制品、果酱、果冻等理想的着色剂。

密蒙花(马钱科)密蒙花的花含有多种苷类。民间用密蒙花染制黄色糯米饭，方法极为简单:只要将一束采集好的密蒙花放在水中与米同时浸泡,那米蒸出的饭便自然变成金黄色，且带有一股特殊的香味，如果是糯米饭，更加爽口。
密蒙花黄色素，英文名Buddlejaofficinalisyellowpigmenl,以密蒙花(干花)为原料提取黄色素。密蒙花黄色素的提取，-般将干花粉碎,用热水浸泡数次，直至无黄色为止。将浸提液过滤,浓缩，用乙醇除去不溶解的杂质，再过滤，经浓缩、干燥,即得成品干粉。也可以将密蒙花原料用溶剂浸提出黄色素,然后将浸提液进行过滤、浓缩、精制得到其浸液或浸膏。
密蒙花黄色素溶于水、乙醇,不溶于乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂。研究表明,密蒙花黄色素水溶性好，对光热有一定耐受性,当pH为4~7时,色素稳定性好,适合于食品的pH范围。当色素溶液中添加NaCl、CuSO4、FeCl3及苯甲酸、柠檬酸、蔗糖等时，它们的协同和拮抗作用不显著;色素对氧化剂H2O2的耐受力较弱。有报道,密蒙花中还含有α-藏花素(Crocin)、4',5,7-三羟基黄酮(Apigenin)、甘露糖醇(D-mannitol)及醉鱼草苷(Buddlcoglu-coside)等成分。因此，密蒙花的色素提取物可不提纯，而直接使用。
密蒙花黄色素无毒无害，对人体无任何不良影响,安全可靠;可用于食品着色，有利于改善食品色调、风味,增强食欲。

红花(菊科)红花古称“烟支”、“燕支”、“胭脂”等,原产于西域。匈奴人认为妻妾如红花般可爱，因此称之为阏氏。古时胭脂山(今甘肃省永昌县、山丹县之间)盛产红花,汉武帝时大将霍去病夺下曾为匈奴所占领的烟支山,使匈奴人“妇女无颜色”。如《匈奴歌》日:失我祁连山，使我六畜不蕃息;失我阕氏山,使我妇女无颜色。
红花黄色素由红花(Carthamus tinctorius L.)的花瓣为原料,利用现代的生物技术提取而成的天然色素。
红花黄色素(Safflower Yellower;Saffron)成分:红花黄A(SaffioninA,C2H3O15)和红花黄B(Saffi-ominB)及氧化物。外观:黄色粉末;易溶于水、稀乙醇，不溶于乙醚、石汕醚、汕脂等;抗光性好,100C以下无变化;在酸性水溶液中,效果更好,染色力强，在pH值2~7范围的溶液中呈黄色，不变色，色价406nm:≥60。
应用范围:果汁饮料类、配制酒、碳酸饮料、糖果糕点上彩装、红绿丝、罐头、青梅、冰淇淋、雪糕、冰棍、果冻、蜜饯等。最大使用量0.2g/kg。
研究表明，红花黄色素具有抑制血小板聚集、抑制血栓形成扩张血管、改善心肌供血、降血压、抗氧化抗炎、镇痛等多种功效。目前,由于人工合成的“柠檬黄”有毒性,已被许多国家禁止使用，然而红花黄色素具有热稳定性好、低毒，并且有多种药理功效等优点，现已成功用于各种饮料、食品、酒类的着色，特别是成为婴幼儿和老年保健食品的首选着色剂。

大金鸡菊(菊科)大金鸡菊原产美洲南部,我国长江以南各地有栽培或逸为野生。经江苏省植物研究所分析,大金鸡菊黄色素的主要成分为3',4'-二羟基-7-甲氧基-6-葡萄糖噢哢，是一种橘红色、带闪光的针状晶体。另还有少量黄色颗粒状结晶,其成分有待进一步研究。
大金鸡菊黄色素水溶性好、性质稳定、着色性能良好，加入到饮料、食品中不仅颜色鲜艳，而且有芳香气味。本品无毒、价廉,是一种比较理想的食品添加剂，现定名为KPY-78菊黄色素。大金鸡菊黄色素提取物还具有清凉解毒的功能,可用于中、老年保健食品的着色添加剂。它作为食品着色剂应用具有广阔的生产前景。

南瓜(葫芦科)我国各地有栽培。以南瓜叶为原料提取叶绿素。南瓜叶绿素的加工:将晒干的南瓜叶粉碎，用90%乙醇或80%丙酮浸提，可进行数次，合并浸提液。在浸提液中加入适量的吸附剂,使叶绿素吸附在吸附剂上，过滤(去滤液),沉淀物再用少量溶剂将叶绿素溶解,浓缩,然后加石油醚沉淀,即得粗制的叶绿素a和b的混合物。混合物再经乙醚、石油醚数次溶解、精制后，得叶绿素精制品。
叶绿素属于卟啉类化合物,是一种无毒副作用的天然食品添加剂,主要用于食品的着色。目前,已将提取的叶绿素,经过皂化、铜化等反应，并经过精制而成为衍生物叶绿素铜钠盐。叶绿素铜钠盐(so-diumcopperchlorophyllin)主要成分为为叶绿素铜钠(二钠)、叶绿素铜钠(三钠)。为具有特殊气味的墨绿色粉末。易溶于水和乙醇溶液,水溶液为透明的翠绿,随浓度增高而加深,耐光、耐热,稳定性较好。
叶绿素铜钠盐已被国际有关卫生组织批准用于食品上，也是我国批准允许使用的食用天然色素,已列人到我国GB2760-1996《食品添加剂使用卫生标准》中。它具有天然绿色植物的色调,着色力强,对光、热稳定性稍差，但在固体食品中稳定性较好,在pH