「食品着色剂」分类、色调与使用特性

食品着色剂又称食用色素，依据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》，着色剂是指使食品赋予色泽和改善食品色泽的物质。

食品着色剂是一类重要的食品添加剂，因为在食品的色、香、味、形等感官特性中，颜色最先刺激人的感觉（尤其是视觉）。

色泽是食品内在审美价值重要的属性之一，也是鉴别食品质量的基础。一般新鲜食品大都具有自然色泽，构成对人的感官刺激，引起人们的食欲。人们甚至可以根据其色泽预见食品的营养价值、变质与否以及商品价值的高低。例如，红、黄色的食物多含维生素A、微量元素铁等成分；绿色食物多含纤维素、叶绿素、维生素等。又如，变质的食品所含有的天然色素受到微生物和理化因素的破坏会变成其他不正常的色泽，或者颜色消失，因此人们可一定程度上将食品颜色的变化情况作为食用价值的标志。

由于受光、热、氧和其他因素的影响，食物固有的色素会受到破坏。随着食品工业的发展，为了保护食品正常的色泽，减少食品批次之间色差，保持外观的一致性、提高商品价值，人们通过添加一定量着色剂达到着色目的。此外，对食品着色有时是为了标示的需要，如一些西方国家将食盐染色，专门用于高盐食品，以便提醒人们注意盐的摄取量。这都刺激了对色素的需求，也导致形成了食品添加剂的一朵奇葩——着色剂工业的发展。

着色剂按来源分为天然色素和人工合成色素两大类。天然色素常用的如β—胡萝卜素、甜菜红、花青素、玫瑰茄红、辣椒红素、红曲色素、姜黄、酱色等。人工合成色素种类繁多，但可用于食品着色的安全无毒的并不多，我国允许使用的包括胭脂红、柠檬黄、日落黄、苋菜红、赤藓红、靛蓝和亮蓝等。

按着色剂溶解性质的不同，可分为水溶性着色剂和油溶性着色剂两大类。如人工着色剂胭脂红、柠檬黄、日落黄、苋菜红、靛蓝和亮蓝等；天然色素中甜菜红、花青素、玫瑰茄红等为水溶性。β—胡萝卜素、辣椒红素、姜黄、红曲色素等为脂溶性色素。但一些色素的水溶性可以通过工艺处理进行改变，如β—胡萝卜素不溶于水，但可通过乳化方法生产出既可溶于水，也可溶于油脂的色素。

此外还可按结构进行分类，如人工合成着色剂可分为偶氮类、氧蒽类和二苯甲烷类。天然着色剂又可分为吡咯类、多烯类、酮类、醌类和多酚类。

1.物体对光选择性的吸收

物体形成一定的颜色是由于其吸收了部分光波，同时又反射出没有吸收的光波。人的肉眼看到的颜色，是由物体反射的不同可见光所组成的综合色。例如，如果物体吸收的只是不可见光的光波，那么物体反射的是全部可见光的综合色——白色；如果物体吸收了绝大部分可见光，那么物体反射的可见光非常少，物体就显黑色（或接近黑色）；当物体只选择性地吸收部分可见光，则其显示的颜色是由未被吸收的可见光所组成的综合色（也称为被吸收光波组成色的互补色），如物体选择性地吸收绿色光，那么物体显示的是其互补色紫色。

着色剂一般为有机化合物。构成有机化合物的各原子之间大都以共价键连结。构成有机化合物的各原子的原子轨道相互组合形成分子轨道。分子轨道主要是σ轨道和π轨道，它们属于成键轨道，能级较低；与它们相应的是σ^*轨道和π^*轨道，属于反键轨道。

当化合物吸收光能时，分子从入射光中吸收适合于使分子能量跃迁的相应波长光子能量。即低能级电子吸收光子时，就会从能量较低的轨道（基态）跃迁到能量较高的轨道（激发态），可产生：σ→σ^*、π→π^*、n→π^*等跃迁。产生跃迁的类型与电子本身处于什么轨道以及它吸收的光子能量大小有关。如表5—1所示。

表5—1 能级跃迁与电子吸收光波的关系

π电子易激发，吸收可见光；σ电子难激发，需要紫外光。

2.颜色与色素分子结构的关系

有机化合物分子在紫外和可见光区域内（200～800nm）有吸收峰的基团称为生色团。常见的生色团含双键（不饱和键），如：

分子中含有一个生色团的物质吸收可见区域波长的光时，该物便呈颜色。可见光波长与肉眼对应的颜色如表5—2所示。有些基团，如羧基、氨基、醚基、硝基、巯基、卤素原子等，它们本身并不产生颜色，但当与其共轭体系或生色基团相连时，可使吸收波长向长波方向迁移，这些基团称为助色基团，如：

—CHO　　—COOH　　—NO₂

助色基团含孤对电子。如偶氮苯为橙色，而对硝基苯偶氮邻苯二酚则为红褐色。

表5—2 单色可见光波长与对应颜色的关系

3.着色剂的成色机理

物体所显的颜色并非为被吸收的可见光的颜色，而是可见光颜色的互补色。物质所显示的色彩与其分子结构中生色基团和助色基团的多少和构造有关。共轭多烯化合物吸收光波波长与双键数有关。碳碳双键（C═C）越多，而且均邻近相连形成有效的π—π共轭体系时，其吸收的可见光波长也越大。而分子中虽有许多碳碳双键，但没有相邻连结形成π—π共轭体系，则不会显示颜色。着色剂的有效π—π共轭体系一旦受到破坏，就会颜色消失或改变颜色。

1.色调的选择

色调是一个表面呈现近似红、黄、绿、蓝颜色的一种或两种色的目视感知属性。色调仅对于彩色而言。食品大多具有丰富的色彩，而且其色调与食品内存品质和外在美学特性具有密切的关系。因此，在食品的生产中，特定的食品采用什么色调是至关重要的。食品色调的选择依据是心理或习惯上对食品颜色的要求，以及色与风味、营养的关系。要注意选择与特定食品应有的色调，或根据拼色原理调制出相应的特征颜色。如樱桃罐头、杨梅果酱应选择相应的樱桃红、杨梅红色调，红葡萄酒应选择紫红，白兰地选择黄棕色等。又如糖果的颜色可以其香型特征为依据来选择，如薄荷糖多用绿色、橘子糖多用红色或橙色、巧克力糖多用棕色等。(www.xing528.com)

有些产品，尤其是带壳、带皮的食品，在不对消费者造成错觉的前提下可使用艳丽的色彩，如彩豆、彩蛋等。

2.色调的调配

根据颜色技术原理，红、黄、蓝为基本三原色，理论上可采用三原色依据其比例和浓度调配出除白色之外的任何色调。而白色可调整彩色的深浅。其简易调色原理如下所示：

各种着色剂溶解于不同溶剂中可产生不同的色调和强度，尤其是在使用两种或数种着色剂拼色时更显著。例如一定比例的红、黄、蓝三色的混合物，在水溶液中色较黄，而在50%酒精中则较红。此外，食品在着色时是潮湿的，当水分蒸发逐渐干燥时，着色剂亦会随之较集中于表层，产生所谓的“浓缩影响”，特别是在食品与着色剂的亲和力低时更为明显。拼色时还要注意各种着色剂的稳定性不同，因此可能导致合成色色调的变化，如靛蓝褪色较快，柠檬黄则不易褪色，由其合成的绿色会逐渐转变为黄绿色。运用以上原理进行拼色往往只适用于合成着色剂。天然着色剂由于其坚牢度低、易变色和对环境的敏感性强等因素，不易用于拼色。

采用着色剂对食品进行色调调配还要考虑着色剂和成品的色价、色价损失等因素；另外，各种着色剂的表现力均有其特定条件、对象及使用要求，如果滥用会适得其反。我国使用的主要合成着色剂的调色性能如表5—3所示。

表5—3 我国使用的主要合成着色剂的调色性能

在食品加工中要正确运用着色剂的染色作用，必须了解食品着色剂的各种特性。

1.吸光值与色价

根据朗伯—比尔定律，溶液的吸光值（E）与溶液浓度c、光程L成正比，即：E＝KcL，K为比例常数。当入射光强度、波长、体系温度、溶液浓度、光程一定时，色液的吸光值越高，该着色剂的染色力越强，使用时浓度也要求越低。

对于天然着色剂的染色力可用色价来表示，色价也称为比吸光值，即100mL溶液中含有1g色素，光程为1cm时的吸光值，用表示。天然着色剂的色价越高，其染色力也越强。但一般天然着色剂的色价远低于合成着色剂，因此，使用时浓度会比较高。

2.溶解性

食品着色剂，最重要的溶剂包括水、乙醇和油脂。由于油溶性的合成色素毒性大，各国一般不允许使用，可选用油溶性的天然着色剂。若要将水溶性合成色素用于酒类和油脂含量高的食品，必须将其进行乳化、分散。

除了考虑着色剂水溶性或脂溶性、溶解度大小外，还必须考虑影响其溶解的许多因素。温度对水溶性着色剂的溶解度影响较大，一般溶解度随着温度的上升而增加。水的pH、盐的存在与种类、水的硬度等也有影响。在低pH时往往浓度会降低，有形成色素酸的可能；而盐类可发生盐析作用，降低其溶解度；水的硬度高时则易形成色淀。

3.染着性

食品着色剂的染着性包含着色剂与食品成分结合力大小（或分散均匀与稳定程度大小）、是否变色等含义。对于液态食品，着色剂能很好地溶解与分散，而且稳定（如不易沉淀）形成色价高、色调良好的状态，其染着力良好。对于半固态和固态食品，着色剂能与蛋白质、淀粉等分子结合，而且稳定、不变色，其染着力较好。一些天然色素的染着力不稳定与其不易分散、易变色有关，例如葡萄皮提取色素溶于酒类或酸性饮料时可形成色调颇佳的紫红色，但对冰淇淋着色时，则与蛋白质结合形成蓝色。染着性与溶解性、坚牢度等有密切关系。

4.坚牢度

坚牢度是衡量着色剂在其所染着的物质上对周围环境适应程度的一种量度。它取决于自身和染着对象的化学结构、性质以及环境生化条件的影响。坚牢度是一个综合性指标，可从以下因素对其影响的大小来评判。

（1）耐热性 着色剂的生色体系受热可能被分解破坏，导致褪色或失色。另外与着色剂共存的糖类、盐、酸、碱等物质对其耐热也会产生影响。合成色素中靛蓝、胭脂红耐热性较弱，柠檬黄、日落黄则较强；天然色素大部分均表现出耐热性弱的特点。

（2）耐酸性 果汁、果酱、糖果、饮料、配制酒、发酵乳制品等食品一般酸度较大。一些着色剂在强酸性条件下可能会形成着色剂沉淀或变色，如靛蓝。一些色素耐酸性较强，如柠檬黄、日落黄及一些多酚类天然着色剂。

（3）耐碱性 如使用碱性膨松剂、果蔬的碱液预处理等碱性环境。此时要避免耐碱性弱的着色剂如胭脂红、花青素等处于碱性环境中。

（4）抗氧化—还原性 有机着色剂被氧化、被还原都将可能导致生色体系的破坏。着色剂的抗氧化性与其自身结构及环境因素如有强氧化能力的成分、氧化酶、重金属离子等有关。氧蒽类着色剂耐氧化性比较强，而偶氮类、天然着色剂耐氧化能力一般较弱。着色剂被还原是由一些还原剂（如抗坏血酸、二氧化硫等）、金属离子（如亚铁离子等）等因素引起。氧蒽类着色剂耐还原性相当稳定，而靛蓝、偶氮类、醌类等着色剂耐还原性较弱。

（5）抗光性 日光、紫外线均能导致着色剂的光分解，引起褪色和失色。有重金属离子存在时可加速光分解。大多数天然着色剂、靛蓝的耐紫外线性较弱，而柠檬黄、日落黄的耐光性较强。