黄酮类色素：来源及典型种类介绍

黄酮（Flavonoids）类色素是广泛分布于植物中的一类水溶性色素，为浅黄至橙黄色，其基本结构为2-苯基苯并吡喃酮，一般以苷的形式与糖类结合。黄酮类化合物的衍生物部分可作为色素，大部分为黄色，少部分为红色。黄酮类色素分子中一般含有多个酚羟基，显酸性，能溶于碱性水溶液中。

（一）黄酮类色素的结构和种类

黄酮类广泛存在于植物界，包括各种衍生物，已发现有数千种。在自然界以单体黄酮存在的极少见。黄酮类化合物又称生物类黄酮，是以黄酮（2-苯基色原酮）为母核而衍生的一类黄色色素，结构式见图4-28。

图4-28 黄酮类化合物

黄酮类包括黄酮的同分异构体及其氢化的还原产物，即以C₆—C₃—C₆为基本碳架的一系列化合物，也即两个苯环通过3个碳原子结合而成。其中C₃部分可以是脂链或与C₆部分形成六元或五元氧杂环。其左和右之间的中间环，可以是开环，也可以是闭环，主要在中间环的变化产生各类黄酮，根据三碳键（C₆—C₃—C₆）结构的氧化程度和B环的连接位置等特点，黄酮类化合物可分为下列几类黄酮类：黄酮类（Flavones）、黄酮醇类（Flavonols）、黄烷酮类（Flavanones）、双氢黄酮醇（Flavanonls）、查尔酮类（Chalcones）、异黄酮类（Isoflavones）、噢黄类（Aurones）、异黄烷酮类（Isofalvanones）、黄烷类（Flavanes）、黄烷醇类（Foavanols）、双氢查尔酮类（Dihydrochalcones）和双黄酮类（Biflavones）等类别。主要物种包括：芸香苷（又称芦丁）、槲皮素（又称槲黄素）、橙皮素、山柰酚（又称茨菲醇）、儿茶素、表儿茶素等物质，其结构式如图4-29所示。

图4-29 黄酮类色素的结构

天然黄酮类化合物母核上常含有羟基、甲氧基、烃氧基、异戊烯氧基等取代基。由于这些助色团的存在，使该类化合物多显黄色。又由于分子中γ-吡酮环上的氧原子能与强酸成盐而表现为弱碱性，因此也称为黄碱素类化合物。

（二）黄酮类色素的特性

大多数为结晶状固体，具有一定的结晶形状，少数为非晶型粉末。大多呈黄色，所形成的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团的数目多少和取代的位置有关。

游离的黄酮类化合物一般难溶或不溶于水，可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀碱中，其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等，因它们的分子中存在交叉共轭体系，所以是一些平面型化合物，平面型分子堆砌得比较紧密，分子间引力较大，故很难溶于水。

游离的黄酮类化合物母核上引入的取代基的种类和数目不同时，其溶解度也不相同。例如，引入羟基后，水溶性增加，脂溶性降低。羟基引入越多，水溶性越强。黄酮类化合物多是多羟基化合物，一般不溶于石油醚中，故可与脂溶性杂质分开。引入甲氧基或异戊烯基后，脂溶性增加，水溶性降低，取代基位置不同时，对溶解度也有影响。

（三）典型色素物种

黄酮类色素中有以查耳酮为主的来自菊科的红花黄、菊花黄浸膏；禾本科高粱红成分为5，7，4'-三羟基黄酮。梧桐科可可色主成分则是黄酮醇的聚合物；而姜黄素则属于多酚酮类衍生物；以下介绍几种典型的色素种类。

1.高粱红（Sorghum Red）

高粱红主要着色成分为5，7，4'-三羟基黄酮（1），分子式C₁₅H₁₀O₅，相对分子质量270.24；3，5，3'，4'-四羟基黄酮-7-葡萄糖苷（2），分子式C₂₁H₂₀O₁₂，相对分子质量464.38。结构式见图4-30。

图4-30 高粱红

（1）理化性质 高粱红为深红棕色粉末，溶于水、乙醇及含水丙二醇，不溶于非极性溶剂及油脂。水溶液为红棕色，偏酸性时色浅，偏碱性时色深。对光、热都稳定。加入微量焦磷酸钠之类，能抑制金属离子的影响。

（2）毒理学参数 小鼠经口LD₅₀大于10g/kg体重，骨髓微核试验：无致突变作用。

（3）应用与限量 根据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：高粱红作为着色剂可按生产需要适量用于各类食品。(www.xing528.com)

2.红花黄（Carthamus Yellow）

主要着色成分为红花黄素A和红花黄素B。红花黄素A分子式C₂₇H₃₂O₁₆，相对分子质量612.5，红花黄素B分子式C₄₈H₅₄O₂₇，相对分子质量1062，结构式见图4-31。

图4-31 红花黄

（1）理化性质 红花黄为黄色至暗棕黄色粉末、浸膏、液体，熔点230℃，易溶于冷水、热水、稀乙醇、稀丙二醇，几乎不溶于无水乙醇，不溶于乙醚、石油醚、油脂及丙酮等。红花黄的极稀水溶液呈鲜艳黄色，随色素浓度的增加，其色调由黄转向橙黄色。在酸性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈黄橙色。水溶液的耐热性、耐还原性、耐盐性、耐细菌性均较强，耐光性较差。红花黄遇钙、锡、镁、铜、铝等离子会褪色或变色，遇铁离子可使其发黑。红花黄对淀粉着色性能好，对蛋白质着色性能较差。

（2）毒理学参数 小鼠经口LD₅₀大于20g/kg体重，雌、雄性无差异（日本田边制柴株式会社研究部）。

（3）应用与限量 根据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：红花黄作为着色剂可用于水果罐头、蜜饯凉果、装饰性果蔬、蔬菜罐头、糖果、杂粮罐头、糕点上彩装、果蔬汁（浆）类饮料、碳酸饮料、风味饮料（仅限果味饮料）、配制酒、果冻等食品，其最大使用量为0.2g/kg；用于冷冻饮品（食用冰除外）、腌渍的蔬菜、熟制坚果与籽类（仅限油炸坚果与籽类）、方便米面制品、粮食制品馅料、腌腊肉制品类（如咸肉、腊肉、板鸭、中式火腿、腊肠）、调味品（盐及代盐制品除外）和膨化食品，使用限量为0.5g/kg。

3.红曲红（Monascus Red）

红曲红又称红曲色素，一般制品中含有十几种呈色物质，主要的呈色物质有以下6种（图4-32）。

（1）理化性质 红曲红为浅红至黑紫色粉末、糊状或液体，略带异臭，易溶于中性及偏碱性水溶液。在pH 4.0以下介质中，溶解度降低。极易溶于乙醇、丙二醇、丙三醇及它们的水溶液。不溶于油脂及非极性溶剂。其水溶液最大吸收峰波长为（490 ±2）nm。熔点165～190℃。对环境pH稳定，不受离子（Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等）及氧化剂、还原剂的影响。耐热性及耐酸性强，但经阳光直射可褪色。对蛋白质着色性能极好，一旦染着，虽经水洗，也不掉色。本品的乙醇溶液最大吸收峰波长为470nm，有荧光。结晶品不溶于水，可溶于乙醇、氯仿，色调为橙红色。

图4-32 红曲红

（2）毒理学参数 小鼠经口LD₅₀大于10g/kg体重（粉末状色素），小鼠经口LD₅₀大于20g/kg体重（结晶色素），小鼠腹腔注射7g/kg体重；Ames试验 均无致突变作用；亚急性毒性试验 未见异常。

（3）使用与限量 根据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：红曲红作为着色剂用于风味发酵乳，其最大使用量为0.8g/kg；用于糕点为0.9g/kg；用于焙烤食品馅料及表面用挂浆为1.0g/kg；而用于调制乳、调制炼乳（包括加糖炼乳及使用了非乳原料的调制炼乳等）、冷冻饮品（食用冰除外）、果酱、腌渍的蔬菜、蔬菜泥（酱），番茄沙司除外、腐乳类、熟制坚果与籽类（仅限油炸坚果与籽类）、糖果、装饰糖果（如工艺造型，或用于蛋糕装饰）、顶饰（非水果材料）和甜汁、方便米面制品、粮食制品馅料、饼干、腌腊肉制品类（如咸肉、腊肉、板鸭、中式火腿、腊肠）、熟肉制品、调味糖浆、调味品（盐及代盐制品除外）、果蔬汁（浆）类饮料、蛋白饮料、碳酸饮料、固体饮料、风味饮料（仅限果味饮料）、配制酒、果冻、膨化食品、蛋制品（改变其物理性状）和其他蛋制品，均按生产需要适量使用。

4.姜黄素（Curcumin）

姜黄素又称姜黄色素，主要由姜黄素、脱甲氧基姜黄色素、双脱甲氧基姜黄色素三种成分组成。主体化学结构见图4-33。姜黄素：R₁=R₂=OCH₃，分子式C₂₁H₂₀O₆，相对分子质量368.39；脱甲氧基姜黄色素：R₁=OCH₃，R₂=H，分子式C₂₀H₁₈O₅，相对分子质量338.39；双脱甲氧基姜黄色素：R₁=R₂=H，分子式C₁₉H₁₆O₄，相对分子质量308.39。

图4-33 姜黄素

（1）理化性质 姜黄素是从姜黄根茎中提取的一种黄色色素，主要成分为姜黄素，约为姜黄的3%～6%。姜黄素制剂为橙黄色晶体或结晶粉末，有特殊臭味。熔点179～182℃。不溶于水和乙醚，溶于乙醇、冰醋酸、丙二醇。碱性条件呈红褐色，酸性条件呈浅黄色。可与氢氧化镁形成色淀，呈黄红色。与铁离子形成螯合物或受氧化而导致变色。耐还原性、着色力强，对蛋白质着色较好。

（2）毒理学参数 ADI暂定0～3mg/kg体重（JECFA，2003）。

（3）使用与限量 根据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定：姜黄素作为着色剂用于熟制坚果与籽类（仅限油炸坚果与籽类）、粮食制品馅料和膨化食品，按生产需要适量使用；用于可可制品、巧克力和巧克力制品（包括代可可脂巧克力及制品）以及糖果、碳酸饮料、果冻，最大使用量为0.01g/kg；用于冷冻饮品（食用冰除外），最大使用量为0.15g/kg；用于面糊（如用于鱼和禽肉的拖面糊）、裹粉、煎炸粉，最大使用量为0.3g/kg；用于装饰糖果（如工艺造型，或用于蛋糕装饰）、顶饰（非水果材料）和甜汁、方便米面制品和调味糖浆，最大使用量为0.5g/kg；用于糖果，最大使用量为0.7g/kg。