- 中文名
- 食品天然着色剂
- 所属学科
- 食品科学
介绍
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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、希纸高梁红、叶绿素铜钠泪嘱、姜黄、她体篮栀子黄、胡萝卜素、藻蓝素、可归劝谅可色素誉您润兰、焦糖色素等。天然着色和热樱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，陵格盼染着性碑盛多、着色剂间的相溶性较差，且价格较高。
食品天然着色剂分类
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食品天然着色剂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，可溶于脂肪溶剂，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。
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
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中国植物资源丰富，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）
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。中国《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（藜科）
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。
目前，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（十字花科）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。
目前，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，一般将干花粉碎，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》曰：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（SaffiominB）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）
南瓜（葫芦科）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，已列入到我国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<6的溶液中有沉淀产生，本产品比较适用于中性或碱性（pH值7~12）食品中。可用于青豌豆罐头、果蔬汁、果肉饮料、果汁（味）饮料、碳酸饮料、配制酒、冰淇淋、冰棍、果冻、糕点上彩装、饼干、糖果。一般用量为0.02%~0.1%。
姜黄CurcumalongaL.（姜科）
姜黄喜温暖湿润气候，我国长江以南地区有栽培。姜黄素是姜黄根茎中提取出的黄色染料，对各种动物、植物性纤维，用不同助剂或媒染剂均可直接着色，或者加入少量明矾、酸、酸性盐亦可。
姜黄素溶于乙醇、丙二醇、冰醋酸和碱溶液，在碱性时呈红褐色，在中性、酸性时呈黄色。对还原剂的稳定性较强，着色性强（不是对蛋白质），经着色后就不易退色，但对光、热、铁离子敏感，耐光性、耐热性、耐铁离子性较差。
姜黄素是一种天然黄色食用色素，可用于肠类制品、罐头、酱卤制品等产品的着色，其使用量按正常生产需要而定。
姜黄素是从姜科植物姜黄中提取的一种色素，也存在其它姜科植物中。现代研究发现：姜黄系可以抑制炎症反应、抗氧化、抗类风湿的作用。美国VITY维他命杂志报道：姜黄素的主要药理作用有抗氧化、抗炎、抗凝、降脂、抗动脉粥样硬化、抗衰老消除自由基及抑制肿瘤生长等。2006年11月，美国《关节炎与风湿病》期刊一篇文章指出，姜黄素可以防止关节肿大、关节炎，对心血管疾病、癌症等又有效。
栀子（茜草科）
栀子原产中国中部，现在世界各地广泛栽培。我国栽培栀子历史悠久，汉代司马相如所作《上林赋》中有“鲜支黄砾”之句，鲜支即栀子。《汉书》曾记“汉有栀茜园”及《晋书》所载“晋有华林园种栀子今诸官有秋栀子”等语。
栀子黄色素稳定性好、着色力强，耐还原性、耐微生物性好，耐光、耐热，在pH值4~11范围内颜色基本不变；对金属离子稳定，不受铝、钙、锰、铜、铅、锡、汞等金属离子的影响，但对铁离子略有变黑的倾向。对淀粉、蛋白质染着效果好。栀子黄是着色力强的天然水活性类胡萝卜素，可作为食品添加剂使用。同时，可供纤维染色用。
栀子黄色素的安全性好。栀子在中国有上千年的应用历史，民间用栀子泡茶饮用，并与麦芽、山楂、菊花一起煎汤作防暑饮料。1998年卫生部公布既是食品又是药品的品种名单，栀子为第一批。中日食用着色剂标准讨论会，讨论统一红曲红、栀子黄色素的标准，然后共同向联合国粮农组织与世界卫生组织联合食品添加剂专家委员会（JECFA）申报，经该组织评价后，形成国际性的产品质量技术标准。使栀子黄可在全世界范围内广泛应用。
栀子黄色素的主要成分为藏红花素和藏红花酸，极易被人体吸收，在人体内可以转化为维生素A。可以补充人体维生素的不足，是一种营养型着色剂。同时，栀子还是常用中药，栀子黄有类似栀子的作用，有清热祛火,凉血利胆，降低胆固醇的作用，具有一定的保健功能。因此，它可以说是一种集着色、营养、保健多功能为一体的天然植物色素。
玫瑰茄（锦葵科）
玫瑰茄原产非洲热带地区，我国华南各地有栽培。玫瑰茄红色素又称玫瑰茄色素，是从玫瑰茄花萼中提取花色苷类色素，为紫红色水溶性液体或粉末，本品色泽明亮鲜艳，水溶液不沉淀，本品在535nm和546nm处有强吸收峰，在pH2.98~3.46之间最稳定，pH≥6.33就会变色，故不宜作为碱性食品的着色剂，而在酸性条件下，水溶液呈紫红色，且色调稳定，但对光、热敏感。
本品较适合于酸性食品；可用于糖浆、冷点、粉末饮料、果子露、冰糕、果冻、果汁（味）饮料、糖果、配制酒等的着色，为红色至紫红色着色剂。玫瑰茄色素是一种安全、无毒天然食用色素，具有抗氧化、保肝降血脂、降血压等重要生物活性。玫瑰茄花萼还是食品工业原料。它可制蜜饯、果酱、高级饮料、冷饮、汽水、冰茶、热茶、冰糕、罐头、果酒、汽酒、香槟酒及糕点夹馅、玫瑰茄豆腐等多种食品。含有丰富的维生素C，也是老年人、儿童的营养食品。
紫甘薯（旋花科）
紫甘薯是指块茎肉的颜色为紫色的甘薯，为近年来被认定的特用品种。紫甘薯紫皮、紫色肉都可食用，味道略甜。花青素含量20~180mg/100g。有较高的食用和药用价值，是一种含纯天然色素的保健食品。
紫甘薯花青素对自然光和紫外线的稳定性较好，高温对其稳定性影响较大；pH值对紫甘薯花青素的稳定性影响很大，低pH时有利于花青素的稳定，pH值7.0时，其具备较好的清除超氧阴离子、羟基自由基和DPPH·自由基能力。
紫甘薯花青素是水溶性色素，具有一般花青素的特点。自然界有超过300种不同的花青素。它们来源于不同种水果和蔬菜，其中紫甘薯是很好的色素来源之一。紫甘薯色素稳定，已投入商业性生产，可用于在配料酒、糖果、糕点、冰棍、雪糕、冰淇淋、果汁（味）饮料、碳酸饮料中加入用量0.5%~5%。
紫甘薯的鲜薯出干18%~30%左右，一般生长期120d以上，产量可达1250~2200kg/667m²，稍低于普通甘薯。也可在生长90~100d时采挖，提早上市，但产量较低。在无霜期短的地方一年可种2季至3季，经济效益非常高近几年来，在国际、国内市场十分走俏，市场发展前景极为广阔。
紫草（紫草科）
紫草喜温凉湿润气候，我国主要产于东北、华北地区，在我国民间应用已久。紫草色素就是治病之良药，古籍《尔雅》称其为“茈草”；《神农本草经》称为“紫丹、紫芙”；《吴普本草》称为“地血”等。以紫草根提取色素，主要成分为萘醌衍生物，其中紫草红（Gromwellred）分子式：C16H16O3，相对分子质量：288.29，为紫红色结晶品或紫红色黏稠膏状或紫红色粉末。纯品溶于乙醇、丙酮、正己烷、石油醚等有机溶剂和油脂，不溶于水，但溶于碱液。
紫草根中提取的紫红色素是良好的着色剂，古时是染丝绸及棉布上等染料；现在也作食用色素使用，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、雪糕、冰棍、果酒，最大使用量0.1g/kg。紫草红色素还是油溶性色素，耐热性好，耐盐性、着色力中等，耐金属盐较差。适用于中性、酸性食品。
紫草具有显著的祛痘和消炎的效果，有很大的美容价值，被众多化妆品品牌列为化妆品功能性成分之一。紫草的美容机理：紫草色素主要功能为凉血，活血化瘀，解毒透疹，因此能加速痘印和疤痕的新陈代谢，加上其良好的杀菌消炎作用。
蓝靛果（忍冬科）
蓝靛果喜温凉气候，抗寒力强。分布于黑龙江、吉林、辽宁内蒙古、河北、山西、宁夏、甘肃、青海、四川、云南等地。以成熟果实提取色素。研究表明，蓝靛果的红色素花青素的主要组分是花青定-3-葡萄糖。
蓝靛果的色素易溶于水、乙醇。在水中呈淡紫红色；pH3.0的缓冲溶液中呈红色，在pH3.0的盐酸乙醇溶液中呈鲜艳的大红色；随着pH值的升高则向紫色方向变化。它在自然光下稳定性较差；但在酸性溶液中稳定性较好。金属离子对它的影响：铜、铝、锌离子对蓝锭果色素颜色影响不大；而铁、锰、锡则有很大影响，并产生沉淀，铁离子可使溶液颜色变黑，锰离子使之变暗，锡离子则变紫。
蓝靛果色素是采用物理方法提取的，一般使用安全。它还富含矿物质、多种维生素和微量元素，具有较高的营养价值和药用价值，是理想的天然保健营养食品。可饮料、果酱、果糕和果酒等的增色剂，一般用量为0.1%~0.3%。
食品天然着色剂的应用
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由于天然食用着色剂具有很多有益的特性，使用时不仅起到着色的作用，还会发挥其药理、保健及增加风味等作用。天然食用着色剂可以广泛应用于饮料糖果、乳制品、糕点、鱼、肉和罐头制品及调味料等各种食品中。
饮料
软饮料和酒精饮料中通常要加入着色剂全面着色，以烘托风味，使产品更具吸引力。由于消费者对于食品安全及保健作用的需求，些天然着色剂会在饮料中使用，如月季花红素越橘着色剂等。需要注意的是，许多饮料是装在透明容器中的，需要加入对光的稳定性较强的天然着色剂。
糖果和糕点
硬糖、棒棒糖、糖衣巧克力等都有色彩引人注目的糖衣来吸引消费者。由于这类产品会常暴露在阳光下，因此需要选用对光和氧化具有稳定性的水溶性天然着色剂。糕点上应用天然着色剂在增加安全的同时，会通过色泽增加食欲。乳浊型和油溶性着色剂在糕点中使用较多。
乳制品
由于乳制品中的乳蛋白可以与油溶性着色剂结合稳定，质地纯正，因此用于人造奶油和好油中最理想的着色剂就是油溶性的天然着色剂，例如姜黄着色剂等。
鱼、肉和罐头制品
鱼、肉加工制品和罐头制品由于加工储藏过程中的处理工作，血红蛋白会发生变化，导致明显变色或者褪色。生产者为了吸引消费者，恢复产品原来的包泽，保持商品价值，会添加着色剂。目前用于这类食品中的天然着色剂主要有红着色剂甜菜红和辣椒红着色剂。这些天然着色剂取代有致癌风险的合成发色剂，提高了食品的安全性，发色效果良好。
加工蔬莱、水果和调味料
新鲜果蔬为了便于长时间储藏，常常通过腌渍、加热、干燥等手段被加工成蜜钱果脯脱水蔬菜、调味料等，在这个过程中，原本艳丽的颜色会改变、褪去。为了增加产品的吸引力，通常会选用水溶性天然着色剂来帮助校正色泽，例如叶绿素辣椒黄色素、姜黄素、大麦芽和焦糖素等。
烘焙食品
烘焙食品是以粮油、糖、蛋等为原料，添加适当的辅料，并通过和面、成型、焙烤等工序制成的口味多样，营养丰富的食品，由于美味可口、食用方便等优点，受到人们的欢迎。特别是儿童，更钟情于颜色鲜艳的糕点，但经常食用含合成色素的糕点，对健康来说，无疑是潜在的手。因此我国《食品添加剂使用卫生标准》规定糕点只能用天然色素，而合成色素只能用于来点上彩妆。
保健食品、药品和化妆品
天然着色剂在保健食品药品和化妆品行业已开始应用，如番茄红素临床实验已证实具有抗氧化、消除增生、炎症、抑制突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症抗衰老等多种卓越功能。在人的血液和组织中，番茄红素广泛分布。对细胞有很强的抗氧化保护作用，从而可以预防机体癌症和心血管病等多种疾病的发生。番茄红索是预防肺、前列腺、胃、胰结直肠、食道、口腔、乳腺、肝、膀胱、宫颈等部位肿瘤，预防冠心病、动脉粥样硬化和某些慢性病的重要因子。及时补充天然番茄红素可抵御各类疾病和衰老。北京一高新技术企业在新疆投资8500万元成立新疆红帆生物科技有限公司，“红帆”番茄红素采用了最先进的超临界流体萃取技术，保证番茄红素的含量全面保留，从而使“红帆”番茄红素具有更高的生物学功能。“红帆”番茄红素一经面市便广泛应用于临床。
不足之处
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天然着色剂与合成着色剂相比存在不足：
①稳定性较差，色调不稳定。一些着色剂只有pH在2~6时相对稳定，如红地球葡萄色素。
②保色性差，由于天然着色剂在未被分离时与其他物质紧密结合，分离后，失去了细胞膜及其他生物机制的保护，易褪色。
③应用范围窄，由于天然着色剂对环境要求高，专用性强。
④纯度低，因为天然着色剂是从动植物中分离出来的，常共存有其他成分，纯化难度较大，提取纯化成本相对较高。
总之，与合成着色剂相比，天然着色剂具有安全性较高、着色色调比较自然等优点，而且一些品种还具有维生素活性（如β胡萝卜素），但也存在成本高、着色力弱、稳定性差、色素含量低、容易变质、难以调出任意色调等缺点，一些品种还有异味、异臭。使用食用天然色素应采用一些保护措施：如和维生素C一起使用，可防止氧化；添加金属鳌合剂，避免金属离子的影响；制成微胶囊，增加耐光性等。
