食品着色剂的应用研究进展

食品着色剂的应用研究进展

摘要：对食品着色剂的应用与研究状况进行了较为系统的综述,并对着色剂的特点、稳定性、安全性及应用进行了探讨,最后指出了食品着色剂应用研究中有待解决的问题及今后的发展动向。

关键词：食品着色剂;安全性;稳定性;研究进展

颜色是评价食品外观质量的重要标准之一,人们在判断食物的好坏时往往先观察其色泽,自然、柔和、令人赏心悦目的颜色可以激起人们的食欲,增加消费者的购买欲望;反之,如果食品在生产、加工、运输过程中变色或者退色,食品的质量就会大打折扣。通常情况下,我们在食品中加入食品着色剂加以调色,以适应广大消费者的需要。

食品着色剂又称食品色素。食品染料、食品着色剂按结构分为偶氮类和非偶氮类着色剂;按溶解性可分为脂溶性和水溶性着色剂;按来源分天然和人工化学合成着色剂。天然着色剂主要是从动物、植物、微生物组织过物理方法提取得到的,而合成着色剂是通过人工化学合成的方法所得到的有机着色剂[1]。

1食品着色剂的发展概况

1.11856 年以前阶段(早期天然色素阶段)

此阶段是从人类文明的早期至 1856 年的三千多年的漫长历史过程。大约在三千多年以前，人类已经开始从植物、动物、矿物质中取得有色物质，用于食物、衣服、皮肤等染色。当时对这些植物、动物、矿物质来源的有色物质主要着眼于有效性，即有颜色即可，对它们的安全性，特别是潜在的安全危害性所知甚少，考虑不多。此阶段暂称为主要注重颜色的早期天然色素阶段。

1.21856 年至 1900 年阶段(以化学合成染料为主阶段)

欧洲工业革命的发展，产生了染料工业。1856年，英国人 Sir Willian Henry Perkins 用煤焦油做原料，用化学合成方法合成了人类第一个化学合成染料——苯胺紫。随后，在欧洲许多种合成染料问世。化学合成染料一经问世，比过去所用的天然色素表现出许多优点：①不受生物资源、季节、栽培条件、气候等限制，可随时在化学反应器中生产；②成本低、价格便宜；③纯度高、质量均一、溶解性好、染着性好、可调整色调；④色泽鲜艳；⑤稳定性好。由于当时医学毒理学尚不发达，人们尚未顾及到化学合成染料用于食品的安全性的严肃性，因此，在欧洲很快将化学合成染料用于食品着色，一时间，化学合成染料用于食品着色几乎替代了过去的天然色素，并漫延到世界各地。此阶段对化学合成染料用于食品着色，主要基于有效性，而对化学合成染料的安全性及潜在的安全性、继代的安全性尚未能顾及。

随着经济和科学技术的发展，人类对生命和健康有了不断提升的要求，又由于医学毒理学的发展，人们开始对用于食品中的合成染料安全性予以关注。为此，引出食用着色剂下一阶段的发展。

1.31900 年至 1990 年阶段(安全性第一阶段)

随着经济和科学技术的长足发展，人类有了进一步关注自身生命与健康的条

件，特别是关注食品的安全性。而医学毒理学的发展，使人类有了深入评价食品安全性的技术和手段。大约在 1900 年以后，世界各国政府已经开始关注食用着色剂的安全性问题。1900 年，德国人 B C Nesse 开始了化学合成染料安全性评价工作，他从世界上 37 家化工厂生产的近 700 种合成染料中选出用于食品着色的 80种进行安全性评价。这 80 种中，有 30 种未经过毒理学试验，确认为安全性不明；另有26 种虽然进行过毒理学试验，但试验结果自相矛盾，说明安全性也存在问题；另外有 8 种可以预料就是不安全的。这样，用于食品着色的 80 种合成染料中已经有 64种被确认为安全性存在问题。剩下的 16 种进行严格系统地毒理学试验，试验模型从兔、狗，一直做到人体。经过毒理学试验和安全性评价后，最终确定这 80 种中只有 7 种是安全的。B C Nesse 把这 7 种被确认为安全的合成染料推荐给当时的美国政府。美国政府于1907年正式批准允许这7种合成染料作为食用色素，它们是：丽春红(1907 年批准使用，1961年撤销使用)、苋菜红(1907 年批准使用，1967 年撤销使用)、赤藓红(1907 年批准使用，现在仍使用)、橙色 1(1907 年批准使用，1956 年撤销使用)、萘酚黄 S(1907 年批准使用，1959 年撤销使用)、亮绿 SF微黄(1907 年批准使用，1960 年撤销使用)、靛蓝(1907 年批准使用，现在仍使用)。美国政府 1907 年批准使用的 7 种合成色素中，现仍使用的只有 2 种，即赤藓红、靛蓝。经过近一百年对化学合成食用色素的安全性评价，现在美国政府批准的食用合成色素仍为 7 种：赤藓红、红色 40、柠檬黄、日落黄、坚牢绿、靛蓝、亮蓝。

在这个阶段中，世界各国相继出台食品添加剂法规，对本国使用的食品添加剂用法规进行严格管理，基本原则是：第一位的是安全性，然后才是有效性。1.4 1990 年以后阶段(天然、安全、有效、具有生理功能新阶段)

自 1900 年以后，食用着色剂一直是以安全性为原则发展的。这一百年间，人类一方面在不断筛选那些更安全更有效的合成色素；同时也在大力开发天然色素。因为天然色素不但具有天然、安全、有效等优点，而且有些天然色素品种还具有某种或某几种调节人体正常代的生理功能。

我国食用天然色素的研发始于 20 世纪 80 年代初，一批高等院校、科研院所和科技人员在短短几年时间就研究开发出几十个天然色素品种，随后有些品种进入中试，相继产业化。二十多年来，我国科技工作者和企业瞄准国际发达国家的水平，大步快跑，使我国迅速形成的食用天然色素产业已经与国际接轨。

1994 年，我国正式宣布中国食品添加剂发展方向是“天然、营养、多功能”，这个方针指引着我国食用天然色素产业走上了国际食用着色剂发展的轨道。到目前为止，我国政府批准允许使用的60 种食用着色剂中，有 47 种是天然色素，从前面介绍的数据可算出，2003 年，我国天然色素和产量是食用合成色素的 21 倍之多。可见我国天然色素产业发展的强劲势头。

1999 年，欧洲国际食品配料和食品添加剂展览在巴黎举行，这是世界最大规模的食品配料及食品添加剂展览。本次展会首次打出“健康食品配料和健康食品添加剂”的理念。自此以后，每隔一年,这个欧洲展均为“健康”。所谓健康，

既指：天然、安全、有效、有生理功能。

目前国际国食用着色剂发展趋势是天然，天然色素是发展方向，并且天然又兼有生理功能的天然色素更是今后将会优先快速发展的。目前我国政府批准允许使用的功能性天然色素有天然β-胡萝卜素、黄素、辣椒红、红米红、栀子黄、黑豆红、高梁红、玉米黄、萝卜红、红曲米、葡萄皮红、茶黄素、茶绿素等，尚未批准已试产或生产外销的有番茄红、叶黄素等。这些天然色素除有着色作用外，还具有各自特有的生理功能。

2 食品着色剂的特点

食品着色剂具有以下特点[5,6]:(1)天然着色剂色调比较自然柔和,能拉近人与自然的关系,但是天然着色剂染色能力较差,染色不均匀;合成着色剂色泽鲜艳,受到消费者特别是儿童和青少年的欢迎。(2)天然着色剂一般来自动植物本身,对人体无毒副作用,与合成着色剂相比,安全性较高,但合成着色剂有着色力强、易于溶解、无臭无味,价格便宜等优点而备受人们欢迎。(3)大多数天然着色剂对光热、金属、酸碱、氧化剂比较敏感,在这些条件下不稳定,色调会发生很大变化,而合成着色剂正好能弥补这一缺点。(4)有些天然着色剂可作为天然抗氧化剂和天然防腐剂,由于合成的抗氧化剂和防腐剂存在安全问题,越来越多的消费者倾向于使用天然的抗氧化剂和防腐剂。(5)大多数天然着色剂同时也兼有营养价值和药理作用,食品着剂在医疗领域也有很大的应用前景。例如,红甘蓝色素对人体心脏病和动脉硬化都有良好的防治作用。

3 影响食品着色剂优化的因素

3.1 食品着色剂的安全因素

随着毒理学家和分析化学家的不断深入研究,众多合成着色剂已被人们所认识,合成着色剂的弊端逐渐暴露出来。人工合成着色剂大多是偶氮类型化合物,许多偶氮类型化合物在人体可代生成有毒副作用的α—萘胺和β—萘胺[1]。鉴于合成着色剂的不安全因素,国外对这些食用合成着色剂都制定了严格的法律法规,我国也对各地区正在生产使用的食用着色剂进行了抽样调查[7]。

我们知道,许多物质超过一定的摄入量就会表现出一定的毒副作用[8],同样,食品着色剂也不例外。着色剂只要在国家允许的围使用,一般不会对人体有健康危害,但是,目前食品着色剂种类繁多,添加着色剂的食品随处可见,可能某一种食品着色剂的添加量是合格的,但是消费者多次多量地摄入某种或多种着色剂后仍然会有毒副作用。

3.2 食品着色剂的稳定因素

研究天然着色剂的突破点是改善其质量和提高其稳定性,各国化学家为此做了大量的研究。通常对天然着色剂稳定性的研究有以下几个方面[9-11]:(1)光照因素。指的是着色剂在日光直射下的颜色变化,例如,叶绿素广泛存在植物的叶茎中,遇光易分解,为了提高其稳定性,一般制成铜钠盐。(2)温度因素。考虑的是着色剂的耐热性,红花黄色素的耐热性较差,若使用在含Vc较高的食品中可提高其稳定性。(3)酸碱因素。是指着色剂在酸性或碱性条件下所表现出来的颜色以及

稳定性的变化,如β—胡萝卜素广泛存在于胡萝卜和藻体,在弱碱性条件下较稳定,但是在酸性条件下易分解,若加入少量Vc可提高其稳定性;玫瑰茄色素颜色随溶液的pH值变化而变化,酸性条件下呈红色,中性为紫色,碱性呈蓝色。(4)金属离子因素。常见的有铜离子、钠离子、镁离子、铁离子等,栀子花色素对铁离子的耐受性不强,一些金属离子能使着色剂变色甚至退色,而有些金属离子能使某些着色剂稳定性增强,如叶绿素制成铜钠盐可提高稳定性。(5)抗氧化剂和还原剂因素。常用的抗氧化剂有Vc、硫代硫酸钠,例如,红花黄色素由于耐热性不好,对金属离子敏感,加入少量Vc可大大提高其稳定性。(6)一些化合物如蔗糖、明矾、酒石酸盐的因素。例如,地黄黄色素在加入明矾和酒石酸盐后其稳定性可明显增大。(7)某些着色剂和另外一种着色剂相结合其稳定性也可提高,如甜菜红和菜色红两种着色剂相互结合后稳定性明显增强。(8)溶解性因素。葡萄皮色素和紫色素都是水溶性着色剂,而红米色素和紫草色素都是脂溶性着色剂。另外,着色剂的耐盐性和耐微生物性对着色剂本身也有一定的影响。

4 我国天然食品着色剂的发展前景

我国自然资源十分丰富。据考察,的乌饭树叶中黑色素含量高达18.7%;西双纳槠树果鞘中棕色素含量很高;仙人掌果实中紫红色素较高[12]。另外,还有很多种类有待研究开发,仅天然的食用着色剂品种就有35类,绝大多数具有开发价值。我国地大物博,动植物品种多样,可供开发的资源很多。目前,广大消费者对天然绿色食品需求量日益增加,也使得天然食品着色剂在市场上的份额逐年扩大。

食品着色剂的发展大致经历了天然着色剂、人工合成着色剂、天然与人工合成着色剂并用、天然着色剂四个阶段。现在很多国家部分禁止甚至一些国家全部禁止使用合成着色剂[7],而天然着色剂以其独有的特性,日益受到人们的欢迎。

5 食品着色剂的应用

天然着色剂由于安全、自然、无毒副作用有的甚至具有营养和药理作用价值,应用领域日益广泛。(1)多数天然食品着色剂具有抗氧化的能力,天然紫草色素、玉米黄色素、天然萝卜红色素的抗氧化能力非常显著,番茄红素的抗氧化能力是VE的100倍[11]。(2)很多天然着色剂具有防腐效果,经研究,黄色素对大多数细菌均有抑制效果,天然紫草色素具有显著的抗菌活性,从长远来看,天然防腐剂取代化学合成的防腐剂成为必然。(3)大多数天然着色剂具有保健和药理作用。番茄红素能够降低癌症的发病率,叶黄素也具有抗癌作用,叶绿素具有促进伤口愈合的功效。(4)一些天然着色剂能够提供人体所需要的一些微量元素和维生素,我们现在还不清楚食物中哪些成分为我们人体提供这些元素,但是现在作为食品着色剂使用的许多天然着色剂都有利于人体健康。(5)合成着色剂作为天然着色剂的替代品替代一些能引起消费者过敏的成分,如花生油和转基因玉米[8],它的功效主要是替代能引起过敏成分的花生油和明胶,以便更多消费者能够接受。(6)着色剂的微胶囊技术[13] 不仅可以防治着色剂氧化、被光解,还可以改变其溶解性,现在已经在工业上广泛使用,特别是医药工业上,微胶囊技术已经取得显著效

果。

6 结束语

食品着色剂作为一种不可或缺的食品添加剂,时刻影响着我们的生活。我国地域辽阔,天然着色剂资源的开发潜力巨大,开发天然着色剂,除了改进生产工艺,增加收率外还应考虑多向发展,综合利用。有节奏地开发合成着色剂,将正在使用的合成着色剂进行各种各样的毒理学和分析化学研究,同时加强综合治理,防治着色剂在生产、加工、运输、贮藏过程中受到污染。

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