食品天然色素研究与应用

第8卷　第2期天津农学院学报V o l18,N o12 2001年6月Jou rnal of T ian jin A gricu ltu ral Co llege June,2001文章编号:1008-5394(2001)02-0018-04

食品天然色素研究与应用Ξ

刘金福

(天津农学院食品科学系,天津300384)

摘 要:食品天然色素是人们研究和关心的热门问题。本文对天然色素的特性、研究方法、

应用及防护措施等进行了综述。

关　键　词:天然色素;研究与应用;食品

中图分类号:T S202.3 文献标识码:A

食品色素(又称着色剂)是以食品着色和改善食品色泽为目的的食品添加剂。食品色素分为合成色素和天然色素两大类。在我国已批准允许使用的食品色素有65种,其中植物提取物48种[1]。我国食品色素的总产量大约为10000t a。其中合成色素1000t a左右,天然色素约9000t a,焦糖色素占80%,其余为植物提取物和微生物发酵产物等[2]。在国外,特别是欧美发达国家近年来开发出了许多种新型食品天然色素,如果红、姜黄、胭脂虫红、花色苷类、花色素、紫檀素、蓝绿色海藻、靛蓝植物等。但值得注意的是在美国食品工业中还有许多天然色素未获准使用[3],见表1。而在英国和欧共体,这些色素基本上均获准使用。

表1　美国食品中未获准使用的天然色素

色彩色 源

黄色万寿红、红曲霉、栀子花提取物

红色红曲霉种、葵花籽壳、蜀葵红花瓣、晨彩光环花、檀香木

蓝色蓝绿色海藻、靛蓝植物

绿色叶绿素

1　食品天然色素的特性及研究方法

1.1　食品天然色素的特性

与合成色素相比,天然色素具有不同的特性,从而使之在食品工业的应用中具有一定的局限性,这也是人们在开发研究天然色素中最为关切的问题。

食品天然色素作为日后发展的主流,现在已经明朗。因为它有其突出的优点。大多数天然色素来自于可食用的动植物组织,安全性高,毒理学实验评价不高,有些色素还具有生理活性,兼有营养、保健等功能。还有一些色素能更好地模仿天然物的颜色,着色较自然,更易为消费者接受。有的品种具有特殊的芳香气味,添加到食品中会带来愉快的感觉。但天然色素与合成色素比较具有较弱的着色强度,对光、热、pH值及氧化的敏感性较高,在大多数情况下,天然色素的成本远高于合成色素的成本。有些天然色素有异味、异臭,并且生产受到植物种类、地理、区域及季节的影响,供应量不稳定。

Ξ收稿日期:2001-02-26

作者简介:刘金福(1961-),男,副教授,本科,主要从事农产品加工和发酵工程方面的教学与研究工作。

第2期刘金福:食品天然色素研究与应用?19?

1.2　食品天然色素的研究

食品天然色素的获得或生产主要有3条途径:一是直接提取;二是人工合成;三是利用生物技术生产。为此,人们在努力去寻找新的天然色素资源,主要集中在动植物、矿物质及微生物等方面。目前绝大多数品种的天然色素是采取直接提取的方法生产的。人工合成的方法只能生产极个别的具有天然色素化学组成和分子结构的物质,如胡萝卜素等。由于生物合成代谢的复杂性,许多天然色素物质还难以在人工控制下化学合成,生产受到极大的限制。近年来随着生物技术的发展,利用生物技术生产天然色素已为人们开阔了广泛的领域。利用微生物发酵的方法生产红曲色素、类胡萝卜素等多种天然色素已成为现实[4,5]。目前也有人在研究利用植物细胞和组织培养合成技术来生产食品添加剂,其中包括天然色素的生产,特别是基因工程技术的运用,使得该领域的研究充满了诱人的前景。天然色素一般都是植物或微生物的次级代谢产物,含量很低,通过生物技术手段和措施提高产量也是人们研究的内容之一,甚至有人在研究构建一菌株中可产生多种色素的高效菌[6]。

无论以何种原料来制备食品天然色素,提取色素的方法基本上都是采取溶剂萃取的方法,其工艺主要包括原料前处理、破碎、浸取、过滤、浓缩、干燥等。所用的溶剂根据色素的性质、所用原料等情况有不同的选择,常用的有:水、酸碱溶液、有机溶液,如:乙醇、丙酮、烷烯烃、苯等,油脂类及二氧化碳等。目前人们研究利用超临界流体萃取这一新技术,并取得了很多成果[7,8]。

在对天然色素性质的研究上,除了应该注意的毒理学评价或安全性以外,人们最关心的还是其稳定性问题。一般对食品天然色素稳定性的检验主要考虑以下几个方面的因素[9～13]。第一,pH值的影响。指明色素在不同的酸碱条件下,其色泽的稳定情况或变化规律等。第二,光照的影响。一般是指在紫外线和阳光直射的条件下色泽的变化情况。第三,温度的影响。主要考察在不同的环境中色素的耐热性。第四,金属离子的影响。是指食品中常见的金属离子N a+、Ca2+、Cu2+、M g2+、A l3+、Fe3+、Zn2+等对色素的影响。有些金属离子可能会使色泽变色或褪色,而有些金属离子却有增色的作用。第五,色素的抗氧化和还原能力。实验常用的抗氧化剂和还原剂有:H2O2、N aC l O、V c、K2S2O8、N a2S2O3等。第六,碳水化合物的影响。在一定浓度的色素溶液中加葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉等,试验色素的稳定性。人们通过对天然色素性质的研究,目的就是为了更好地指导其在食品生产中的应用。

2　食品天然色素的应用及防护措施

2.1　食品天然色素的应用

使用色素的目的是:帮助校正色泽的天然偏差或校正由于储藏、加工、包装、分配中引起的色素变化所导致的色泽不一致,保证外观更一致,更可接受;强调或标志不同食品正常所具有的风味,协助保留食品识别的标志或特征。在使用色素时首先需要进行色素的选择,选择恰当的色素取决于:食品的组分(油基还是水基),要弄清楚哪一相需要着色;生产食品时所应用的加工方法、加工条件;所用的食品包装;包装好的食品的贮藏条件;货架期的要求。另外还要注意产品所要销往的国家及宗教禁忌等。一般说来,色素的选择要经过一系列的淘汰,最终主要由实验、中试试验及最后的稳定性研究决定。

天然色素的使用,没有指定用量的限制,需要根据实际应用的情况而定,以适量的色素烘托出合适的色泽效果。食品中所用的天然色素有水溶性、油溶性、乳浊型和固体粉末型等四大类,每类色素的制备方法有所不同,在食品中的适应范围也不一样[14]。

水溶性天然色素一般是用水、酸碱水溶液或乙醇溶剂等萃取后经过滤、浓缩后制取的。水溶性天然色素一般用于水基类的食品中,如冰淇淋、奶制品饮料、果汁饮料、奶酪、谷物食品以及色拉装饰等。

油溶性天然色素常用植物油直接浸出或溶剂萃取的方法制备。此类色素可用于黄油、麦淇淋、起酥油、色拉油、糖果涂层、糖霜、各种饼、派类食品以及微波加工食品等。

乳浊天然色素是通过添加乳浊剂用特殊的加工方法生产的。常用的乳浊剂有丙烯二醇、多山梨醇酯以及单酸甘油酯等。可直接将其加入水基或油基食品中,如黄油、麦淇淋、酸乳酪、果汁饮料、烘焙食品、

快餐食品以及糖果食品等。

粉末天然色素是萃取后的色素经浓缩、干燥后制备的。主要用于固体含量高、不依赖于水的食品系统或需要高浓度色素的食品中,如干混食品、某些干燥食品、谷物食品、速溶食品以及烘焙食品等。

有些食品天然色素也可以和合成色素一样,通过调配产生各种各样的色泽添加到食品当中[3],如将商品果红和姜黄进行调配,可获得在水和油中都能溶解的色素,调配可产生黄色、桔黄色等各种色彩;水、油分散性的姜黄和红辣椒油脂的调配乳剂可产生从金黄色到橘红色的各种色彩;将果红和焦糖色素进行调配产生的天然色素可用于具有花生黄油风味的食品的着色,将天然色素甜菜红、姜黄、洋红和焦糖色进行适当的调配,即可产生各种天然色素的色彩,如草莓色、覆盆子色和樱桃色。

2.2　食品天然色素在使用中的防护措施

如前所述,天然色素在使用中容易受各种因素的影响,其稳定性能差,常会发生变色、褪色现象。为此,在实际应用中可针对性地采取相应的防护措施[15],使其稳定。

2.2.1　食品天然色素的精制

经通常方法制得的天然色素粗品,常常内含蛋白质、淀粉、脂肪、无机盐等杂质,会影响天然色素的稳定性和着色度。色素的精制提纯主要有酶法、膜分离法及离子交换法。酶法就是使用酶与天然色素中的杂质反应而除去。特别适用于耐热性不强的天然色素的精制。近年来,超滤、反渗透、电渗析等膜分离技术,大网络树脂吸附、凝胶色谱技术的发展和应用,为天然色素的精制提供了经济有效的方法。

2.2.2　加入抗氧化剂

因大多数天然色素在空气中易氧化,加入抗氧化剂可提高其稳定性。经研究表明,黄酮类化合物、单宁类多元酚具有抗氧化作用,可作为天然抗氧化剂。抗坏血酸也对天然色素具有保护作用。如类胡萝卜素与V c、V e并用,可大大提高光稳定性。又如抗坏血酸和茶多酚能增加苋菜红色素对光、pH、温度的稳定性。

2.2.3　加入稳定化剂

稳定化剂的作用主要是保护色素在加工、贮藏等过程中减缓褪色速度,延长半衰期。其选择原则为:无毒,在酸、碱介质中较稳定,不受加热或加工条件影响而分解,用量少,效能大,食品卫生法规允许使用的添加剂,如研究用ED TA-N a2稳定藏花素的分子结构,从而增加色素对光、热的稳定性。

2.2.4　加入金属离子封锁剂

封锁金属离子可消除金属离子对色素的影响,提高天然色素的稳定性。如上述的ED TA-N a2的另一个作用是螯合介质中的痕量金属离子,消除其对色素的氧化作用。另有报道称,三磷酸钠可消除Fe3+对黄色素的影响。

2.2.5　天然色素的改性

通过改造天然色素的结构,获得新的色调或改善色素的稳定性、溶解性、着色力等,使其应用价值更大。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,以改进该色素的性质,增加稳定性。叶绿素铜钠盐就是叶绿素的改性产物。

除上述稳定化技术外,加入某种添加剂或将天然色素混合使用也可以增加色素稳定性或溶解性。如茶色素与甜菜红色素络合成稳定性较高的色素。特别是近年来微胶囊技术的兴起,为色素的使用提供了便利条件。天然色素的微胶囊化不仅可以防止色素被氧化、光降解,还可改变溶解性。使用不同的壁材可制成水溶、油溶的色素,提高稳定性,扩大应用范围。

在食品的生产加工过程中,为了防止色素的褪变,也可设法进行低温加热、流通,维持稳定的pH范围,与氧隔绝,开发专用包装材料及防光薄膜,对含有花色苷色素的食品应该用涂料罐或玻璃瓶包装等。

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[6]　h ttp: https://www.360docs.net/doc/e011679255.html, viscs vp lan t frw o rk.h tm

I n troduction to V irtual Reality and

Application s i n Agr iculture

J IN R un2z hao,W A N G Z hao2y i

(N etwo rk Info rm ati on Center,T ianjin A gricultural Co llege,T ianjin300384,Ch ina)

Abstract:V irtual R eality(V R),a syn thetic techn ique h igh ly in tegrating compu ter hardw are techn ique,sen so r techn ique,robo t techn ique,A I,hum an compu ter engineering and p sycho logy,is one of the mo st i m po rtan t techn iques in fu tu re.It’s p redictab le that V R w ill p lay an i m po rtan t ro le in the fields of educati on,indu stry,agricu ltu re,bu siness and m edical treatm en t.W e su rvey lo ts of latest references in the w o rld,and state the basic concep ts of V R and its app licati on in agricu ltu re.W e believe V R w ill be a new in terest to researchers,teachers and studen ts w o rk ing in agricu ltu re.

Key words:virtual reality;virtual agricu ltu re;virtual p lan ts;scien tific visualisati on

(上接第20页)

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Study and Application to Natural P igm en t of Food

L IU J in2f u

(D epartm ent of Food Science,T ianjin A gricultural Co llege,T ianjin300384,Ch ina)

Abstract:N atu ral p igm en t of food is a top ical sub ject peop le study and concern.In th is paper,the character,study m ethod,app licati on and p ro tecti on m easu re and so on of natu ral p igm en t are summ arized.

Key words:natu ral p igm en t;study and app licati on;food