食品着色剂：合成与天然选项，用量和适用范围

食品着色剂是指本来存在于食物或添加剂中的发色物质。食品着色剂分为天然着色剂和合成着色剂。

天然着色剂是指天然食物中的色素物质，由于其对光、热、酸、碱等敏感，所以在加工、储存过程中很容易褪色和变色，影响了其感官性能。因此在食品中有时添加合成着色剂。

一、天然着色剂

天然着色剂直接来自动植物，除藤黄外，其余对人体无毒害。但安全起见，国家对每一种天然食用色素也都规定了最大使用量。

目前允许使用的天然着色剂有姜黄色素、红花黄色素、辣椒红色素、虫胶色素、红曲色素、焦糖色、甜菜红、叶绿素铜钠盐和β-胡萝卜素。

（一）焦糖色素

焦糖色素又称焦糖或酱色，是以糖质（如蔗糖、乳糖、麦芽糖浆、淀粉糖浆等）为原料，在加热过程中脱水缩合而成的复杂的红褐色或黑褐色胶状物或块状物，有特殊的甜香气和愉快的焦苦味，具有着色力强、性质稳定、水溶性好、安全无毒等优点，是我国食品中应用较广泛的半天然食品着色剂。

根据加工过程中使用催化剂的不同，焦糖色素可分为普通焦糖、苛性亚硫酸盐焦糖、氨法焦糖和亚硫酸铵焦糖4种，氨法焦糖是目前我国生产量最大的一类焦糖色素。

我国允许使用的焦糖色素为普通焦糖、氨法焦糖和亚硫酸铵焦糖，其中普通焦糖和氨法焦糖主要用于果汁饮料、酱油、调味罐头、糖果生产，亚硫酸盐焦糖主要用于碳酸饮料、黄酒生产中。

（二）红曲色素

红曲色素，来源于红曲米，是一组由红曲霉属的丝状真菌发酵制得的微生物色素，属酮类色素，是我国传统使用的天然色素之一。

红曲色素共6种成分，分别为橙色红曲色素（红斑红曲素、红曲玉红素）、黄色红曲素（红曲素、黄红曲素）、紫色红曲色素（红斑红曲胺、红曲玉红胺），结构如图9-35所示。这些色素成分的物理化学性质互不相同，具有实际应用价值的是醇溶性的橙色红曲色素中的红斑红曲素和红曲玉红素。

红曲色素是红色或暗红色粉末或液体或糊状物，熔点60℃，可溶于乙醇水溶液、乙醇、乙醚和冰醋酸。其色调不随pH变化，热稳定性高，几乎不受金属离子（如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+等）影响，也几乎不受氧化剂（如H2O2）和还原剂（亚硫酸盐、维生素C等）的影响，主要用于制作红腐乳和红香肠。由于它对蛋白质着色好，耐热性也好，可用它制作熟肉制品。值得注意的是次氯酸盐对红曲色素有强的漂白能力。

图9-35　红曲色素的结构

（三）姜黄色素

姜黄色素是从生姜科姜黄属植物姜黄的地下根茎中提取的黄色色素，是一组酮类色素的混合物，主要成分为姜黄色素、脱甲基姜黄色素和双脱甲基姜黄色素3种，结构见图9-36。

图9-36　姜黄色素的结构

姜黄色素为橙黄色粉末，几乎不溶于水，溶于乙醇、丙二醇、冰醋酸和碱性溶液或醚中；具有特殊芳香，稍苦；中性和酸性溶液中呈黄色，碱性溶液中呈褐红色；对光、热、氧化作用及铁离子不稳定，但耐还原性好；对蛋白质着色力较好，常用于咖喱粉着色。

（四）甜菜红素

甜菜红素是从黎科红甜菜块茎中提取的一组水溶性色素，以甜菜红和甜菜黄及其糖苷形式存在于植物液泡中，甜菜红苷占甜菜色素的75%～95%。甜菜色素是一种吡啶衍生物，其结构式如图9-37所示。

图9-37　甜菜红素和甜菜黄素的结构

甜菜红素可强烈吸收光，pH在4.0～7.0范围内，呈紫红色，最大吸收峰在537～538 nm；pH低于4.0时，变为紫色，最大吸收峰向短波方向移动（pH2.0时为535 nm）；pH高于7.0时，最大吸收峰向长波方向移动（pH9.0时为544 nm）；当pH为10以上时，甜菜红素水解为甜菜黄素，溶液立即变为黄色。这与内盐的存在状态有关（图9-38）。

图9-38　甜菜红素在不同pH条件下的内盐形式

甜菜红素耐热性不高，在pH为4.0～5.0时相对稳定，在中等碱性条件下加热会转变为甜菜醛氨酸和环多巴-5-O-葡萄糖苷。且反应可逆，在pH降到4.0～5.0又可部分逆转（图9-39）。

甜菜红素也不耐氧化。光可加速甜菜红素的氧化反应，当有抗氧化剂如抗坏血酸或异抗坏血酸存在时，可提高甜菜苷的稳定性。

某些金属离子对甜菜红素的稳定性也有一定影响，如Fe2+、Cu2+、Mn2+等。其机理是这些金属离子可催化氧化抗坏血酸的氧化，因而降低了抗坏血酸对甜菜色素的保护作用。加入金属螯合剂，可大大改善抗坏血酸作为甜菜红素保护剂的效果。

甜菜红素的食品着色性良好，在pH为3.0～7.0的食品中使用色泽较稳定，在低水分活度的食品中，色泽可持久保持。

我国规定甜菜红素可应用在果味饮料、果汁饮料、配制酒、罐头、冰淇淋、雪糕、果冻等食品中。

图9-39　甜菜红苷的降解反应

二、人工合成着色剂

国家规定允许使用的人工合成着色剂主要有：苋菜红、胭脂红、赤藓红、柠檬黄、靛蓝等。

（一）苋菜红

苋菜红又称鸡冠花红、杨梅红，属偶氮型水溶性红色色素，结构式如图9-40所示。

图9-40　苋菜红的结构式(www.xing528.com)

苋菜红为红棕色至暗红棕色粉末或颗粒，对光、热和盐类较稳定，且耐酸性很好，但在碱性条件下容易变为暗红色，遇铜、铁易褪色。对氧化还原作用较为敏感。

苋菜红在食品中的最大允许用量为50 mg/kg，主要可用于糖果、汽水和果子露等的着色。

（二）胭脂红

胭脂红即食用红色1号，又称丽春红，是苋菜红的异构体，为红色水溶性偶氮类着色剂，结构式如图9-41所示。

图9-41　胭脂红的结构式

胭脂红为红色至深红色粉末，耐光性和耐酸性较好，但遇碱变成褐色。

胭脂红着色力强，安全性高，可用于多种非脂食品。我国食品添加剂使用卫生标准规定胭脂红最大允许用量为50 mg/kg。

（三）赤藓红

赤藓红又称樱桃红，为水溶性非偶氮类着色剂，结构图如9-42所示。

图9-42　赤藓红的结构式

赤藓红为红褐色颗粒或粉末，耐热，还原性好，但耐酸性、耐光性很差。

赤藓红主要用于弱酸性、中性和碱性产品，很少用于饮料和糖果，最大允许用量为50 mg/kg。

（四）新红

新红属水溶性偶氮类着色剂，化学式如图9-43所示。

图9-43　新红的结构式

新红为红色粉末，具有酸性染料特性，着色能力与苋菜红相似，安全性高，可用于饮料、配制酒、糖果等，最大允许用量为50 mg/kg。

（五）柠檬黄

柠檬黄又称酒石黄，为水溶性偶氮类着色剂，化学结构如图9-44所示。

图9-44　柠檬黄的结构式

柠檬黄为橙黄色粉末，对热、酸、光及盐均稳定，但耐氧性差，遇碱变红色，还原时褪色。柠檬黄着色力强，在食品中广泛使用，最大允许用量为100 mg/kg。

（六）日落黄

日落黄又称橘黄、晚霞黄，属偶氮型水溶性色素，呈橘黄色，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂。结构式见图9-45。

图9-45　日落黄的结构式

日落黄为橙色颗粒或粉末，耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸中稳定，遇碱变红褐色。着色力强，安全性高。可用于饮料、配制酒、糖果等，最大允许使用量为100 mg/kg。

（七）靛蓝

靛蓝又称酸性靛蓝、食品蓝，靛蓝的水溶液为紫蓝色，属水溶性非偶氮类色素，是世界上使用最广泛的食用色素之一。结构式如图9-46所示。

图9-46　靛蓝的结构式

靛蓝为蓝色粉末，对热、光、酸、碱、氧化作用均较敏感；在酸性溶液中成蓝紫色，碱性时呈绿色或黄绿色。靛蓝耐盐性也较差，易被细菌分解，还原后褪色。但由于靛蓝安全性高，着色力强并有独特色调，在食品中广泛使用。我国规定在红绿丝中，最大使用量为20 mg/kg；在果汁饮料类、碳酸饮料、配制酒、糖果、染色樱桃罐头等食品中，最大使用量为100 mg/kg；在浸渍小菜中最大使用量为10 mg/kg。

（八）亮蓝

亮蓝为水溶性非偶氮类着色剂，结构式如图9-47所示。

图9-47　亮蓝的结构式

亮蓝为有金属光泽的深紫色至青铜色颗粒或粉末，水溶液呈蓝色，耐光、热、酸、盐、微生物、碱及耐氧化还原性，但遇金属盐会慢慢沉淀。亮蓝色度极强，安全性高，可用于高糖果汁、果汁饮料、碳酸饮料、配制酒、糖果、糕点、罐头等食品，最大使用量为25 mg/kg。