天然色素概论

食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 天然色素概论 主讲：aing 老师 主 办：食 品 伙 伴 网 制作：梦迪 版权所有：食品伙伴网 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 1 老大致词 大家好，本周开始我们有请论坛中 aing 朋友给大家做一个 天然色素方面的专题讲座。 aing 朋友从上世纪 90 年代初开始从事天然色素和天然食品方面的工作，包括生产、销售、 检测及研发、标准制定等方面的工作，为多家天然色素厂家培养检测及研发人员。 aing 目前在中国某大型食品添加剂企业负责复配天然色素的研发、应用技术支持、销售 人员及研发人员天然色素专业知识辅导，解决生产中碰到的疑难问题。 本次讲座为期一周，从 5 月 26 日早上开始，到 6 月 1 日晚结束。 欢迎大家参与。 开场白 伙伴们好！非常感谢 foodmate 给我这个机会，在食品伙伴网-食品论坛与大家一起交流和 探讨天然色素的方方面面，由于天然色素的品种繁多和时间的关系，无法一一详细论述，在 这里只作简要的介绍，需要详细、系统了解某一具体天然色素的资料，请查找其他相关信息， 本讲座内容部分来自于网络和相关籍，部分是个人长期实践的一些经验，希望对大家在企 业的实际操作会有所帮助，由于个人知识有限，错误和纰漏在所难免，借此机会向大家学习， 补充自己的不足，也请业界的专家一起探讨，互相交流。 天然色素讲座提纲 第一章 简单的色彩常识 第一节 简单的色彩理论(基础) 第二节 色彩的和谐,色彩调和（COLOR HARMONY） 第二章 天然色素种类及我国目前允许使用的天然色素 第一节 天然色素种类 第二节 我国目前允许使用的天然色素 第三节 天然食用色素制备技术简介 第三章 天然色素的优缺点 第一节 食用天然色素有以下优点 第二节 天然色素在应用上也存在以下的局限性 第四章 色价的解析和表示 第一节 色价的解析和表示 第二节 辣椒红色价换算标准 第五章 常用天然色素的主要性质和用途 第六章 常用天然色素的理化指标 第七章 天然色素色价的紫外分光光度计通用检测方法 第八章 天然色素的改型（改性） 第一节 天然色素的改性 第二节 天然色素的稳定性及护色剂的护色作用机理 第九章 天然色素的复配 第一节 天然色素的复配 第二节 复配天然色素在食品行业中的应用 第十章 常用天然色素的应用 第一节 常用天然色素的使用方法 第二节 食用天然色素的选用 第十一章 常见天然色素的生理功能 第十二章 结束语 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 2 第一章 简单的色彩常识 第一节 简单的色彩理论(基础) 色彩理论包含多种定义，概念以及应用，如果罗列所有的资料那可能将会是一本百 科全书，做为引言，这里只讲几个基本概念。 色轮 彩圈，基于红、黄、蓝，是在传统的艺术领域。 1666 年科学家牛顿首次研制圆形色圈，自 此科学家和艺术家的研究和设计在此概念上不断发展，各种观点层出不穷，事实上，任何色 圈或色轮的形成逻辑都是按照颜色的阴暗进行顺序排列。 原色 红色,黄色和蓝色 在传统色彩理论,这 3 中颜色不能形成任何组合，或混合成其他颜色。然后其他所有的颜色正 都是由这 3 种颜色派生的。 第二级色彩 绿色、紫色、橙色 专色（改为：第三级色彩） 黄橙、红橙色、红紫色、蓝紫色、蓝绿色、黄绿色。 这些颜色形成了原始的和初级的颜色，这也是为什么这些色调是两个颜色字组成的颜色。如 蓝绿色、红紫色、黄橙色。 第二节 色彩的和谐,色彩调和（COLOR HARMONY） 和谐可以理解为把整体里的部分合理的安排，无论是音乐、诗歌、颜色、甚至是冰淇淋， 在视觉效果里，就是一些东西让人看得觉得非常舒适，愉快。它使观察者从内心里有一种秩 序感以及平衡的视觉效果。当一些东西并不和谐的时候，就会觉得它混乱并且沉闷。一个极 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 3 端的视觉效果就是观察者觉得一切都很平常，很普通，人类大脑就不会受这些信息的刺激， 另一个极端就是视觉刺激过了头，让人觉得非常混乱，甚至无法忍受。人类大脑也不知道什 么不能排斥，什么不能接受。对待视觉需要的效果，必须依据目前的逻辑思想，色彩和谐就 是要色彩让人从感观上觉得舒服。 总之，避免极端刺激、极端复杂导致过度刺激。和谐是一种动态平衡。 色彩和谐的方法 有很多关于和谐的理论。以下插图和说明是目前的一些基本方法。 类似的色调 类似的三种颜色，从 12 色色轮中选择类似的三种并排的颜色。如黄绿色、黄色、黄橙. 通常为三色。 互补的色调 互补色是在 12 色色轮中任何颜色所直接对立颜色,如红色与绿色、红色、紫色黄绿色。 根据上图中有几个接近的黄绿色的叶子和几个接近红紫色的兰花。这些互补色调能创造最大、 最高的稳定性。 基于自然色调 大自然提供了一个完美色彩和谐的出发点.在上述例子，红色黄色和绿色设计保持和谐， 不管哪个领域这种搭配都是和谐的。 色彩对比 如何与其他颜色进行关联和表现是色彩理论上一个非常复杂的部分，比较同一红色方块 在不同颜色背景下的对比效果。在黑色下的红色显得更家绚丽和醒目，在白色背景下就稍微 有些缓和，在橙色下红色则显得很沉闷，在蓝绿背景下则表现出了它的光辉。即我们看到的， 红色方块在黑的背景下比其他几个颜色出现更大的刺激效果。 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 4 相同颜色的不同组合 如果你的电脑足够色彩度并且正常显示伽玛彩色，当你把矩形中两个紫色小块进行对比 时，你会发现左边的似乎更偏向红紫色。但实际上它们都是相同的颜色，只是位置替换了， 这表明三种颜色会让人感觉成 4 种颜色。观察色彩效果的起点是理解色彩的相关性。色彩的 饱和、冷暖等不同的色彩引起视觉和感知效果。 以上这些看起来似乎跟我们要讲的内容关系不大，其实，在实际应用中，我们在进行 食品调色时，也需要遵循这些规律来进行的，这样您才可以制作出赏心悦目，人见人爱，一 见就很想吃的食品。 第二章 天然色素种类及我国目前允许使用的天然色素 第一节 天然色素种类 动物来源色素： 胭脂虫红、紫胶红、藻青素、鱼鳞箔、苏木藻色素、虾壳色素、龙虾红色素、蟹壳色素、 藻蓝色素、念珠藻蓝色色素、紫菜色素。 植物来源色素： 1．类胡萝卜素类： 番茄色素（番茄红素）、天然胡萝卜素、混合类胡萝卜素、玉米黄、胭脂俗橙色素、藏红 花色素、栀子黄色素、栀子绿色素、辣椒红色素、甜椒红色素、辣椒橙色素、南瓜黄色素、 沙棘黄、密蒙黄色素、柑橘披黄色素、苜蓿色素、万寿菊色素、柑橘黄、枸杞色素、银杏黄 色素、苦瓜色素、蒲公英色素。 2．类黄酮化合物类： 牵牛花色素、紫苏色素、紫玉米色素、葡萄皮色素、葡萄汁色素、葡萄皮紫色素、甘草 色素、乌拉尔甘草色素、高粱色素、菊花黄色素、红花红色素、红花素、红花黄色素、红花 黄 A、草莓色素、黑莓果天然黑红色素、红球甘蓝、紫甘蓝色素、接骨木色素、萝卜红、越 橘红、黑米色素、黑糯米黑色素、黑豆红、黑芝麻色素、黑向日葵籽壳色素、蜀葵花红色素、 玫瑰色素、苦水玫瑰色素、玫瑰茄红、紫叶小檗红色素、紫叶小檗叶片红色素、枸树果色素、 柚皮色素、杨梅色素、天然苋菜红色素、凌霄花红色素、赤豆批色素、赤豆皮褐色素、洋葱 色素、洋葱表皮色素、橡子壳棕、绒花红色素、一串红花色素、月季花红色素、黑加仑色素、 紫菜薹色素、紫菜苔色素、桑椹红色素、槐豆胚芽色素、花生衣色素、核桃色素、美洲山核 桃色素、紫青芋色素、紫山药色素、红米红、苏木色素、牛油树果色素、蓝锭果红、罗望子 色素、薯蓣色素、大理花黄色素、紫荆花红色素、红肉李色素、板栗壳色素、乌饭树果色素、 女贞果皮天然紫红色素、地念果红色素、火棘果色素、樱桃色素、雪峰红樱红色素、火炬树 色素、紫甘薯红色素、芸豆色素、灵芝色素、桃金娘色素、勾儿茶果色素、河东乌麦色素、 紫红薯色素、大花葵色素、紫苕色素、野牡丹色素、杜鹃花色素、山兰红色素、笃斯色素、 柚皮苷。 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 5 3．多酚类化合物： 茶黄色素、多穗柯棕、儿茶黑色素、金樱子棕。 4．醌类化合物： 茜草红色素、紫草红、紫草色素、紫蓝红色素、紫草素、虎杖色素、凤仙花红色素、决 明子红色素。 5．叶绿素类： 叶绿酸、叶绿素、叶绿素 A、叶绿素铜络盐、叶绿素铜、叶绿素铜钠、叶绿酸铁钠盐、 叶绿素锌钠、茶绿树、绿茶粉、竹叶色素、菠菜色素、草莓绿色素。 6．生物碱类化合物： 甜菜红、商陆色素、落葵红。 7．二酮类化合物： 姜黄色素、黄油树脂（姜黄浸提精油）、姜黄。 8．吲哚类化合物： 酸枣色素、酸枣皮色素、枣红色素、大枣红色素、长叶牛膝色素。 9．其他植物来源色素： 焦糖色素、乌贼色素、植物碳黑、可可碳黑、植物油烟碳黑、汤饭子色素、稻绿核菌绿 色素、石榴色素、萝卜缨绿色素、红豆皮色素、小豆红色素、苹果皮色素、紫叶变叶木红色 素、香蕉果皮色素、紫竹梅色素、海州常山色素、竹蓐色素、樟树叶棕黑色色素、菠萝色素、 楮果色素、中草药咖啡色素、栗子皮色素、三叶海棠色素、蕹文莱色素、马蹄皮色素、蓝甸 果色素、荷兰菊色素、苔色素、石磊、地衣赤染料萃取物、翠雀灵、米团花色素、三棱柱蜜 果天然色素、仙人掌色素、龙眼核棕色素、向日葵花色素、一品红红色素、菊苣色素。 10．胡萝卜素化合物： а-胡萝卜素、β-胡萝卜素、β-阿朴-8，-胡萝卜素醛、β-阿朴-8，-胡萝卜酸乙酯、叶黄 素、叶黄素单胭脂树素酯、叶黄素双胭脂树素酯、胭脂树素、斑蝥黄、藏红花酸、辣椒红素、 虾青素、（3R，3R，）-虾青素、消旋虾青素、紫杉紫素。 11．微生物发酵色素： 红曲色素、红曲黄色素、红曲米、栀子蓝色素、栀子红色素、可可色素、法夫酵母色素、 竹黄色素。 第二节 我国目前允许使用的天然色素 到目前为止（2008 年 5 月 15 日），我国允许使用的天然色素共有 43 种，具体品种如下： 茶黄色素、茶绿色素、多穗柯粽、柑橘黄、黑豆红、黑加仑红、红花黄、红米红、红曲 米、红曲红、花生衣红、姜黄、姜黄素、焦糖色素、金樱子棕、菊花黄浸膏、可可壳色、辣 椒橙、辣椒红、蓝锭果红、萝卜红、落葵红、玫瑰茄红、密蒙黄、葡萄皮红、桑椹红、沙棘 黄、酸枣色、天然苋菜红、橡子壳棕、胭脂虫红、胭脂树橙、叶黄素、叶绿素铜钠盐、叶绿 素铜钾盐、玉米黄、越橘红、藻蓝、栀子黄、栀子蓝、植物碳黑、紫草红、紫胶红等。 第三节 天然食用色素制备技术简介 食用天然色素作为一种天然食品添加剂在食品工业中越来越受到重视，由于合成色素均 具有不同程度的毒性，长期和过量使用会危害人类健康，甚至有致癌和致畸作用，目前各国 都在限制合成色素的使用。天然食用色素安全性高，色调柔和、自然，且不少具有较高的营 养价值和药理作用，有利于人类的健康。随着人们卫生保健意识的提高，崇尚自然的风气日 益增强，天然食用色素将更加受到人们的欢迎。因此，天然食用色素的开发和应用已成为当 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 6 代食品工业重要的研究课题。 近年，我国在天然食用色素的研究方面做了大量的工作，并取得了可喜的成果。我国批 准允许使用的天然食用色素共 43 种(GB2760-2007)，具体品种在第二节已经列出，有红曲红、 甜菜红、辣椒红、玉米黄、可可色素、高粱红、菊花黄、天然苋菜红等等。现在我国已经成 为天然食用色素的品种和产量大国，并形成了一个初具规模的产业化行业。2007 年我国河北 晨光天然色素有限公司辣椒红色素产量达到一千多吨，单一品种排名列居世界第一，在国际 天然产物提取行业，有着举足轻重的地位。由于天然食用色素的国内、国际市场巨大，所以， 研究其提取技术的意义重大。 1． 天然色素的制备技术 1.1 溶剂提取法 用有机溶剂浸提，然后经过滤、减压浓缩、真空干燥精制等工艺过程得到最终产 品。根据色素的性质、所用原料选择的不同提取色素所用的溶剂，常用的有水、酸碱溶液、 有机溶液如乙醇、丙酮、烷烯烃、苯、油脂类及二氧化碳等。此法工艺简单，设备投资少， 提取操作方便，对环境无污染，成本低，便于生产，但存在着浸提时间长，劳动强度大，原 料预处理能耗大，产品质量不太理想，色素溶解性差，色泽变化较大等缺点，且提取过程要 用大量的溶剂，回收困难，导致产品生产成本高。文献报道，乙醇是天然食用色素较优提取 剂。对于含水量较少的红辣椒和郁金香，用 95%乙醇较佳；对于含水量较多的萝卜，用无水 乙醇作为提取剂。而提取紫色菜苔色素时，其最佳提取工艺条件是浸取液为 pH 值 1 左右的 稀酸水溶液，浸取时间 1.5h，温度 60℃。此色素水溶性强，耐光、耐热，在一般介质中稳定， 可作为酸性食品如饮料、冷饮、糖果、糕点等的着色剂，它可能成为一种值得开发的天然食 用色素资源。 1.2 冻结-融解法 冻结-融解法条件温和，操作温度不超过室温，对热敏性高的天然食用色素破坏较 少，是生物化学研究中常用的破碎微生物细胞壁的方法。当植物细胞壁破裂后，胞内可溶物 迅速溶出，很容易得到高浓度的色素溶液，与常规浸提相比，由于避免了通过细胞壁传质的 过程，浸提时间大为缩短。植物细胞壁破碎后，胞内可溶物都会溶出，为了得到较纯的产品， 乙醇提取仍是不可缺少的。如对栀子、红蓝草、枫叶为原料 3 种色素提取的结果表明，此工 艺对提取水-醇兼溶的植物色素具有较普遍的适用性，可推广于其它同类色素的工业化生产， 甚至提取其他非色素类的胞内物质也有作用。 1.3 超临界流体提取法 超临界流体提取是食品工业新兴的一项提取和分离技术，是利用液体在超临界区域 兼有气液两性(即与气体相当的高渗透能力和低黏度及与液体相当的密度和对物质优良的溶 解力)的特点和它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变化这一特性而实 现溶质溶解与分离的一项技术。利用这种超临界流体可从多种液态或固态混合物中萃取出待 分离的组分，一般采用CO 2作为提取剂。超临界CO2提取技术是以液态CO2为溶剂进行提取的， 是一种不同于传统天然食用色素提取的新工艺，其提取率与提取温度、提取压力、CO2 消耗 量等因素有关。此技术的主要特点是兼具传统溶剂提取法和蒸馏法的双重功能,尤其对热敏性 物质和不挥发性物质的分离更具特色。因此，超临界CO2提取技术符合人们回归自然的潮流， 可以带动相关产业发展，带动我国化学溶剂法的技术改造，促进行业发展，是一种从天然物 质中提取、制备及分析样品的优良方法。如对天然番茄红素的超临界CO2提取研究表明，番 茄红素的生产工艺参数为压力约 15MPa，温度约 45℃，时间约 1.5h。 1.4 大网络树脂吸附法 吸附树脂是近 10 年发展起来的一类有机高分子聚合物吸附剂，它具有物理化学稳定性 高，吸附选择性强，不受无机物存在的影响，再生简便，解吸条件温和，使用周期长，宜于 构成闭路循环，节省费用等诸多优点，避免了用有机溶剂提取分离造成的有机溶剂回收难、 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 7 损耗大、成本高、易燃易爆、对环境污染严重等缺点，现已广泛用于有机物浓缩、分离、制 备与提纯等方面。吸附树脂对物质的吸附作用不仅同树脂的物理和化学性质有关，而且同吸 附物质的性质、介质的性质及操作方法等因素有关。此项技术多用于提取花青素类色素，它 是将植物用酸性溶液浸提后过滤，滤液用大网络吸附树脂吸附后再用合适的溶剂洗脱，将洗 脱液浓缩或喷雾干燥即得最终产品。经过大网络吸附树脂的处理，色素得到了纯化。如用 AD-50 大网络吸附树脂提取精制紫叶小檗叶红色素的最佳条件为，AD -50 树脂在 50℃、吸附 液 pH3～4 时对紫叶小檗叶红色素的吸附能力较强，以 95%乙醇作为解吸剂，20℃以下洗脱 效果最好。 1.5 微波提取法 微波指频率在 300～300 000MHz 之间的电磁波，亦称超高频波。微波提取的机制，一方 面是微波辐照过程是微波射线自由透过透明的提取介质，到达生物材料的内部维管束和腺胞 系统。由于吸收微波能，物料内部温度突然升高，天然物料的维管束和腺胞系统升温更快， 保持此温度直至其内部压力超过细胞壁膨胀的能力，细胞破裂。位于细胞内的有效成分从细 胞壁周围自由流出，传递转移至提取介质周围，在较低的温度下被提取介质捕获并溶解其中， 过滤分离残渣，即得提取物。另一方面，微波产生的电磁场加速被提取组分由物料内部向提 取溶剂界面的扩散速率。如物料中的水分子，由于微波能量发生器以每秒百万次变化的正负 极电荷中心发出高频幅射能，产生交变电场，在其作用下，水分子吸收电场能，有转动的趋 势，当交变电场频率足够高时，水分子高速转动成为激发态，而激发态是一种高能量不稳定 状态，或者水分子汽化，加强提取组分的驱动力，或者水分子本身释放能量回到基态，所释 放的能量传递给其它物质分子，加速其热运动，缩短提取组分的分子由食品物料内部扩散到 提取溶剂界面的时间，从而提高提取速率。 微波提取方法的优点是提取率高、准确、快速、操作成本低，减少原料预处理费并对环 境无害。微波射线穿透性极好，可施加于任何天然生物材料，在接近环境温度下抽提所需的 有效成分，对于热敏性成分的提取极为有效，而且还可将其与超临界流体提取结合运用，解 决微波提取中溶剂残留问题，这是现有的各种提取法难以达到的。随着微波技术在工业中的 普及，微波提取作为一种新的顺应潮流的高新技术必将得到迅速发展。如微波提取法提取栀 子黄色素[9]的工艺条件，提取功率 210W、提取剂 500g/L 的乙醇水溶液、提取时间 80s、提 取级数 2 级、料液比 1∶12，在此条件下色素的提取率可达到 98.2%。 1.6 酶法提取 对于一些被细胞壁包围不易提取的原料可用酶法提取[10]，如红花黄色素。红花黄色素 存在于红花管状花花瓣中，此部位植物材料的化学成分主要为纤维素类物质，它们构成了红 花黄色素由植物材料向提取介质扩散的屏障。应用纤维素酶作用于红花管状花，使其细胞壁 及细胞间质中的纤维素、半纤维素等物质降解，使细胞壁及细胞间质结构发生局部疏松、膨 胀、崩溃等变化，从而增大胞内有效成分(即红花黄色素) 向提取介质扩散的传质面积，减小 传质阻力，从传质角度促进红花黄色素提取率提高。此过程的实质是利用与非有效成分纤维 素作用的酶解反应强化有效成分的传质，从而提高了红花黄色素的提取率。 在纤维素酶制剂中，除了主要成分纤维素酶之外，还含有少量半纤维素酶、果胶酶、蛋 白酶等。由于植物材料中不仅含有纤维素，而且含有半纤维素、果胶、蛋白质、木质素等物 质，在提取过程中，纤维素酶制剂中的半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等由于底物的存在也同 时显示催化活性。因此，不同的纤维素酶制剂作用于同一种植物材料时，有效成分提取率的 高低不仅与制剂中纤维素酶的含量、活性有关，也与酶制剂中半纤维素酶、果胶酶等的含量、 活性有关。因此，应对不同来源的纤维素酶进行筛选，以获得与植物材料匹配的、具有最大 提取率的纤维素酶。在红花黄色素酶法提取工艺中，适宜提取条件是，温度为 50℃, pH4.4， 纤维素酶与红花材料的配料比为 1∶80(重量)。在红花黄色素的酶法提取过程中，应选择与提 取材料匹配的酶制剂。 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 8 1.7 超声波法 超声波作为一种新的应用技术，近年来广泛应用于天然植物的提取。其原理是超声波可 在液体中产生“空穴作用”，而“空穴作用”产生的冲击波和射流可以破坏植物细胞和细胞膜 结构，从而增加细胞内容物通过细胞膜的穿透能力，有助于天然色素的释放与溶出。超声波 使提取液不断震荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温达到 57℃，对原料有水浴 作用。因此，超声波法大大缩短了提取时间，提高了有效成分的提出率和原料的利用率。如 以水为介质，应用超声波技术提取密蒙花黄色素。实验结果表明，超声波处理密蒙花有利于 黄色素的浸出，黄色素提取率可达 14.1%。在超声波频率 40kHz 下，最佳提取条件是，75℃， 45min，浸提固液比 1:30。 2. 展望 我国幅员辽阔，位处寒、温、亚热、热带地区，植物资源丰富，品种多，许多品种产地 集中，南北都有天然色素的原料，都可以开发利用。特别是一些农产品，如玉米、高粱、辣 椒、萝卜等更是随处可见，这就为天然食用色素的开发提供了丰富的原料，也为农副产品深 加工开辟了新的途径。随着人民生活水平的提高和食品工业的不断发展，及我国食品行业对 高新技术的日益重视，天然食用色素在具有广阔的前景。为此，我们应抓住机遇，立足国内 市场，开拓国际市场，大力开发 “天然、营养、多功能”的天然食用色素，如胡萝卜素、黄 酮类色素、番茄红素等。同时采用高新技术，不断提高装备水平，提高产品产量、得率、生 产技术与产品质量、纯度等，以提高我国天然色素在国际上的竞争力。 第三章 天然色素的优缺点 食用天然着色剂（天然色素）是由天然资源获得的食用色素。主要从动物和植物组织及 微生物（培养）中提取的色素，其中植物性着色剂占多数。天然色素不仅具有给食品着色的 作用，而且，相当部分天然色素具有生理活性。截至 2008 年 5 月，我国经国家主管部门批准 使用的天然食用色素，已有四十三种，是目前世界上允许使用天然色素最多的国家。 由于“天然”一般给人以安全感，人们对它们的使用产生了很大的兴趣，因而这方面的 研究工作开展迅速，随着科研的深入发展，今后食用天然色素的研究和应用一定会有更大的 发展。 第一节 食用天然色素有以下优点 （1） 天然着色素大多数来自动物、植物组织，因此，一般来说对人安全性较高。 （2） 有的天然着色素本身是一种营养素，具有营养效果，有些还具有一定的药理作用。 （3） 能更好地模仿天然物的颜色，着色时的色调比较自然。 第二节 天然色素在应用上也存在以下的局限性 （1） 溶解度小，不易着色均匀。 （2） 色素浓度一般较小，染着性较差，某些天然食用色素甚至与食品原料发生化学反 应而变色。 （3） 坚牢度较差，受 PH 值、氧化、光照、温度等影响较大。 （4） 因为从天然物中提取出来的，故有时受其共存成分的影响或自身就有异味。 （5） 较难于调色。不同的着色剂相溶性差，很难调配出任意的色调。 （6） 易受金属离子和水质影响。食用天然色素易在金属离子催化作用下发生分解、变 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 9 色或形成不溶的盐。 （7） 成分复杂，使用不当易产生沉淀、混浊，而且纯品成本较高。 （8） 产品差异较大，天然着色剂基本上都是多种成份的混合物，而且同一着色剂由于 来源不同，加工方法不同，所含成分也有差别。如从蔬菜中提取和从蚕沙中提取的叶绿素， 用分光光度计进行测定，会发现两者最大吸收峰不同，这样就造成了配色时色调的差异。 （9） 天然色素性质不如合成色素稳定，使用中要加入保护剂，这对色素的使用产生一 些不良影响。 （10）在大多数情况下，天然色素的成本远远高于合成色素的成本。 综上所述，天然色素使用中的问题是比较复杂的，由于制作工艺不完善，天然色素的应 用范围和效果不如人工合成色素，所以，应针对所使用的对象和着色剂的特性进行选择和使 用。 关于天然色素的质量表示方法，除一般理化和卫生指标外，色素的含量是重要的指标。 由于天然色素中存在大量非色素成分，所以多数不能用一般测定色素的方法来表示其质量。 国外大都用色价法，FAO/WHO 也是用色价法表示产品色素质量，我国目前大部分天然色素 生产厂亦采用色价法来表示天然色素的有效成分（含量）。 第四章 色价的解析和表示方法 第一节 色价的解析和表示 对于天然食用着色剂的染色力，国际上通常以色价这一指标来表示，色价又称为比吸光 值，即 100ml溶液中含有 1g着色剂，在对应的波长下，光程为 1cm时的吸光值，即： 式中： xxx——相应色素的波长（最高吸收峰处的波长），单位为 nm。 个别色素检测时使用 0.5cm 或更大光程的比色皿，另外，目前韩国和日本等少数国家以 10%的含量来计算，这样，同样含量的产品，其表示数值将大十倍。 第二节 辣椒红色价换算标准 辣椒红色素颜色的深浅主要依据色价(Color Value Units)即E_1cm^(1%)460nm处的吸光 值，以及色调（Color ratio）（470nm/455nm吸光比）来进行量度。也可采用美国香料贸易 协会标准（ASTA）及国际色价标准ICU（International color units）。三者之间的互算为： 色价E=150 相当于 100000ICU；1000ASTA相当于 4000ICU。目前ASTA标准已被全世界 19 个著 名实验室所采用和承认（这 19 个实验室分属于私人、组织、政府）。目前辣椒红色素的另一 个成分叶黄（Xanthophylls）的含量也被要求列出，特别是用于饲料的辣椒红色素。 第五章 常用天然色素的主要性质和用途 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 10 辣椒红色素 性质：深红色黏性油状液体，有特殊气味，熔点 176℃。溶于油脂，不溶于水；有较好的耐酸 性和耐热性（160℃加热 2h 几乎不褪色），但耐光性较差；着色力强，色调因稀释浓度不同由 浅黄色至橙黄色。 用途：可用于罐头、冰淇淋、糕点上彩装、雪糕、冰棍、饼干、熟肉制品、人造蟹肉、酱料 和糖果等的着色，还可用于医药和化妆品的着色，如药品糖衣的着色，为红色着色剂。 萝卜红色素 性质：深红色无定型粉末，味微酸，易吸潮，吸潮后结块，但不影响食用效果；易氧化。易 溶于水和含水乙醇。水溶液的色调随 PH 值而变化，在 PH=2.0-8.0 时，色调以此为橙红、粉红、 鲜红、紫罗兰，PH=5.0 时，颜色最浅。水溶液对热不稳定，随温度的升高，降解速度增快。 用途：用于酸性饮料、糖果、配制酒、果酱、调味酱、蜜饯、糕点彩装、糕点、冰淇淋、雪 糕、果冻等的着色，为红色着色剂。 红米红色素 性质：红色粉末或液体，溶于水、乙醇、丙二醇。稳定性好，耐热、耐光、耐储存，但不耐 氧化剂。PH=1-6 时呈红色，pH=7-12 时变为淡褐色。长时间加热变为黄色。 用途：用于冰淇淋、糖果、配制酒、风味如饮料、饮料、焙烤食品等的着色，为红色着色剂。 红曲红色素 性质：红色或暗红色液体或粉末或糊状物，略带异臭。熔点 165-192℃，易溶于水、乙醇，在 PH4.0 以下时溶解度降低。溶液为薄层呈鲜红色，厚层时呈黑褐色，并带有荧光。色调在 PH=2-14 内稳定，遇氯易褪色。耐热和耐酸性强，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，亦不掉色。 用途：可用于酒、糖果、熟肉制品、腐乳、雪糕、冰棍、冰淇淋、饼干、果冻、膨化食品、 调味类罐头、酱菜、糕点、火腿的着色，也可用于医药和化妆品的着色，为红色着色剂。 胭脂虫红色素 性质：在 PH=4.5 呈黄色；PH=5.0 呈橙色；PH=5.5 呈红色；PH=6.0 呈紫红色；色素呈橙红色、 红至紫色的区间的耐光性较好，而 PH 值约为 4.5 和 7.0-7.5 时耐光性较差。对热稳定性良好。 用途：可用作酒、水果浆、冷饮等液体饮料、糖果、糕点以及肉类、香肠等的着色剂，也可 用在医药和化妆品中。 紫草红色素 性质：紫褐色或紫红色外状晶体或黏稠状浸膏，带有紫草根药气味；若以软紫草为原料，则 带有氨气味。溶于油脂及碱性水溶液，不溶于水。色调随 PH 值而变化，PH=4-6 呈红色，PH=7 层红紫色，PH=8 呈紫色，PH=9 呈蓝紫色 PH=10 呈蓝色。在碱性溶液中呈蓝色，在酸性溶液 中呈红色。在油脂中呈鲜红色。有一定的抗菌作用。 用途：用于果汁（味）饮料类、雪糕、冰棍、果酒、油脂类、干酪、香料、辣味肉禽类罐头 等的着色，为紫色至红色着色剂，还可用于化妆品、医药包装、胶囊、洗涤剂的着色。 紫胶红色素 性质：鲜红色或紫红色粉末或液体。溶于乙醇或丙二醇微溶于水。纯度越高，水中的溶解度 越低。色调随 PH 值而变化，PH 值小于 4.0 时呈橙黄色；PH 值 4.0-5.0 时呈橙红色；PH 值大 于 6.0 时呈紫色。在酸性调价下对热、光均稳定，于 100℃加热 2h 无变化，PH 值为 3时在窗 边放置 16d 无变化。在强碱溶液（PH 值为 12 以上）中褪色。着色性随 PH 值变化，接近中性 时着色性能差，酸性时较好。 用途：可用于果蔬饮料、糖浆、乳酸饮料、番茄制品、果酱、冷饮、胶母糖、糖果、火腿、 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 11 香肠、鱼糕及烘烤食品的着色，为红色着色剂。最适于不含蛋白质、淀粉的饮料、糖果及果 冻类等的着色。 姜黄色素 性质：黄橙色至红棕色黏性液体，有特殊香气。溶于乙醇、乙酸和丙二醇，微溶于油脂，不 溶于冷水。天然含有姜黄色可溶于热水，在碱性溶液中暗红褐色，酸性溶液中呈亮黄色。 用途：可用于高糖果汁（味）或果汁（味）饮料、碳酸饮料、配制酒、糖果、糕点上彩装、 面包、糕点、红绿丝、调味类罐头、青梅、冰棍、酱腌菜、人造奶油、干酪、咖喱粉、法式 菜、西班牙菜、方便面等着色。 β-胡萝卜素 性质：紫红色或暗红色结晶或结晶性粉末，有轻微异臭和异味。略溶于油脂，不溶于水。其 稀溶液呈橙黄至黄色，浓度增大时呈橙色制橙红色。对光、热、氧不稳定，不耐酸，但对弱 碱比较稳定。对油脂性食品的着色性能良好。 用途：用于各类食品的着色。也作营养增补剂和抗氧化剂。 栀子黄色素 性质：黄色液体、糊状或黄色至呈黄色结晶性粉末，微臭。易溶于水，溶于乙醇和丙二醇。 不溶于油脂。水溶液呈弱酸性或中性，为透明鲜艳黄色。其色调几乎不受环境 PH 值变化的 影响，在 PH=3-9 的范围内，可保持稳定的黄色。PH 值为 4.0-6.0 或 8.0-11.0 时，比 β-胡萝卜 素稳定，特别在偏碱性条件下，黄色更鲜艳。耐光、耐热性在中性或碱性时佳，但在偏酸性 条件下较差，易发生褐变。耐金属离子性能好。对蛋白质和淀粉染色效果较好，对亲水性食 品有良好的染色性能。 用途：用于果汁（味）饮料类、配制酒、糕点、栗子罐头、糕点上彩装、糖果、冰淇淋、冰 棍、雪糕、蜜饯、膨化食品、面饼、果冻、布丁、稀奶油、腌菜、小吃食品的片状原料等的 着色，为黄色着色剂。 胭脂树橙色素 性质：水溶性胭脂树橙为红至褐色液体、块状物、粉状或糊状物，略有异臭。溶于水，水溶 液为橙黄色至黄色，呈碱性；微溶于乙醇。遇酸呈酸性后沉淀。耐漂白剂能力强，耐光较差， 受阳光照射分解褪色。染色性非常好。 油溶性胭脂树橙为红至褐色溶液或悬浮液。溶于碱性溶液，在酸性溶液中不溶解，并形成沉 淀。溶于动植物油脂、丙酮或丙二醇，不溶于水。 用途：可用于西式甜点、奶油、人造奶油、油脂、调味色拉油、起酥油、冰淇淋、玉米片、 面包、通心面、糕点类、饮料、洋火腿、香肠、干酪等着色；于其它色素用于维也纳式香肠 （单独食用易褪色）的着色。为黄橙色着色剂。 红花黄色素 性质：黄色或棕黄色粉末，易吸湿，吸潮时呈褐红色，并结成块状，但不影响使用效果。易 溶于水（减性或酸性）、热水、稀乙醇、稀丙二醇。不溶于油脂。耐光性较好，耐热性好；在 PH=5-7 范围内色调稳定。对淀粉染色性优良，对蛋白质的染色性较差。遇铁离子可使其发黑。 用途：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、罐头、青 梅、冰淇淋、果冻、蜜饯等的着色，为黄色着色剂。 叶绿素 1) 叶绿素铜钠盐 性质：粉状产品为墨绿色，稍待金属光泽；膏状产品为绿色，有氨臭气。易溶于水，微溶于 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 12 醇，不溶于油脂。水溶液呈蓝绿色、透明、无沉淀。PH 值在 6.5 以下，遇钙离子产生沉淀 1% 水溶液 PH 值 9.0-10.7。耐光性较好。加热至 110℃以上分解。 用途：作为医药原料，可促进胃肠溃疡面的愈合，还可用于急慢性肝炎及肝炎引起的肝肿大、 肝硬化，促进肝功能恢复；作为食品添加剂，广泛用于糕点、饮料、糖果、冰淇淋等食品； 作为日用化工原料，大量用于各种绿色以药物牙膏和化妆品。对治疗牙周炎、口腔溃疡有明 显疗效。 2) 叶绿素铜 性质：深绿色黏稠状物质，有时为块状、片、粉末状，略有氨臭。溶于油脂，不溶于水。有 较好的耐光性。加热后易流动。 用途：用于水果蔬菜、海带、口香糖、蜜豆冻、鱼肉馅料制品等的着色，为绿色着色剂。 栀子蓝色素 性质：深蓝色粉末，几乎无臭、无味，吸潮性小。易溶于水、含水乙醇或汗水丙二醇等亲水 性溶剂，呈鲜明蓝色；在 PH=4-8 范围内色调无变化，120℃加热 60min 不褪色。耐光性较差。 对蛋白质的染色性能比对淀粉强。 用途：用于硬糖、果胶、琼脂、布丁、马希马洛糖、饼干、松蛋糕、蛋糕预制粉、稀奶油、 冰淇淋、乳制品、蔬菜、青豆罐头、饮料、果汁等的着色，为蓝色着色剂。 栀子红色素 性质：暗红色粉末、块状、糊状或液体，略有特殊气味，无味。无吸潮性。易溶于 50%以下 的丙二醇水溶液及 30%以下的乙醇水溶液，呈现名紫红色；溶于水；不溶于无水乙醇及油脂。 1%水溶液 PH 值为 4.0±0.5。在 PH=2.5-8.0 范围内色调仅变化±5%，稳定性良好。PH=6 以上 时红色稍浅，加热至 100℃不褪色。在 PH4-6 范围内耐光性良好，在 PH=2.5-和 8 时略有变化。 PH=3.5 以下易产生沉淀。对蛋白质与碳水化合物的染色性良好。 用途：用于一般食品，如制面、馅芯、冷点心、赤豆饭、甜酒等的着色，为红色着色剂。 栀子绿色素 性质：绿色粉末，几乎无臭、无味，吸潮性小。1%PH 值为 4.5±0.5。易溶于水、含水乙醇、 含水丙二醇，呈鲜明绿色。在 PH2-8 范围内稳定。在 100-120℃下加热 6min 略有褪色，耐光 性好。 用途：用于一般食品着色，为绿色着色剂。 叶黄素 性质：橙黄色至黄褐色块状固体、糊状或粘稠液体，有特殊的气味。溶于乙醇、油脂等，不 溶于水或丙二醇。在乙醇中，PH 值为 7左右时，俄掉鲜明悦目；PH 较小时，溶解度降低，颜 色变浅或无色；PH 值较大时，虽然溶解到较大，但色调较暗。酸含量的改变对吸光度影响不 大，但随碱浓度的增加，呈黄色越来越深。汽油溶脂溶液呈黄色，呈色不受 PH 值影响。耐光 性差，耐热性好，但 150℃以上高温时不稳定。对氧化剂有一定耐受性，但耐还原性较差。 用途：用于面包、饼干、糕点、糖果、果汁（味）饮料等的着色，为黄色着色剂。 番茄红素 性质：暗红色粉末或油状液体。溶于乙醇和油脂，不溶于水。油溶液呈黄橙色。耐热和耐光 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 13 性优良。对光、热稳定，并有抗氧化能力。 用途：用于各种番茄制品、肉类、汤料、酱类、糖果、小吃食品和面点等的着色，为红色着 色剂。 玉米黄色素 性质：黄色粉末、糊状及液体或（溶于油脂中的）黄色油状液体，低于 10℃时为橘黄色半凝 固膏状物。溶于油脂类，不溶于水。稀溶液呈柠檬黄色，不耐光，40℃以下稳定，100℃下 7h 褪色，耐酸碱。 用途：用于人造奶油、鱼糜制品、面条、冷饮、氢化植物油、糖果和被烤制品等的着色。为 黄色着色剂。 紫苏色素 性质：红至紫红色液体、糊状、块状或粉末，有特殊香气。溶于水、乙醇、丙二醇等醇性有 机溶剂，不溶于油脂等油性有机溶剂。色调随 PH 值而变化，酸性时呈红色，PH=3.5 以上时 呈紫色，中性时呈淡红褐色至褐色，碱性时呈绿色。酸性时非常稳定，但中性至碱性时所呈 的紫至绿色，几秒即分解成褐色，此时即使酸化为酸性时也不会回复至红色。其 10 倍的盐酸 溶液非常稳定，添加 3%柠檬酸或 20%氯化钠或 10%磷酸三钠、硫酸铝、硫酸亚铁、氯化镁、 氯化钙等都无影响，但含 200mg/kg 的铁离子是带褐色，2mg/kg 时无影响。有较好的耐热性、 耐光性和耐盐类性。有一定的防腐作用。 用途：主要用于咸梅干、腌菜、糖浆、粉末果汁等的着色，为红色着色剂。 葡萄皮色素 性质：红至暗紫色液体、块状、粉末状或糊状物，稍带特异臭。溶于水、乙醇、丙二醇、甘 油、冰醋酸，不溶于油脂。色调随 PH 值变化，当 PH＜3.9 时呈红色，颜色深；当 PH=4.1-4.4 时，色调基本保持不变，但色素略有下降；当 PH＞4.8 时颜色逐渐变为橙黄色直至无色。水 溶液酸性时呈红至红紫色，碱性时呈暗蓝色，铁离子存在时呈暗紫色。耐热、耐光性尚好。 遇蛋白质变为暗紫色。氧化剂和维生素 C队色素有影响。 用途：用于饮料、冷饮、酒精饮料、蛋糕、果酱等的着色，为红至红紫色着色剂。亦可用于 化妆品着色。 高粱红色素 性质：砖红色无定形粉末、液体、糊状或块状物，略有特殊气味。溶于水、乙醇、40%以上的 丙二醇水溶液，不溶于油脂等非极性溶剂。水溶液呈透明红棕色，1%水溶液的PH值为 7.0-7.5； 醇溶液的 PH 值为 3-4。在弱酸性及中性条件下较稳定，在 PH＜4.0 时呈淡红色，PH＞7.0 时 颜色加深。对热稳定性较好，耐光性较强。对蛋白质染色力强。 用途：用于熟肉制品、果冻、糕点上彩装、饼干、膨化食品、冰棍、雪糕等的着色，为棕红 色着色剂，也可作为糖衣药片和医用空胶囊以及化妆品的着色剂。 甘蓝红色素 性质：深红色粉末、糊状或液体，略有特殊气味。溶于水、含水乙醇、醋酸、丙二醇，不溶 于油脂。色调随 PH 值而变化，PH=1.0-4.0 时呈鲜红色，PH=4.0-6.7 时呈红色，PH=6.7-7.2 时呈浅蓝色，PH=7.2-14.0 时呈黄色。金属离子对其色调有影响。有良好的耐热、耐光性； 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 14 在 PH=3 以下的乳酸饮料中能保持稳定的红色，维生素 C影响其稳定性。在试验浓度达到 10% 以上时，生成沉淀物，染色性不强，遇蛋白质会变成暗紫色。 用途：用于糖果、色拉、乳酸菌饮料、碳酸饮料、粉末清凉饮料、果酒、果汁、汽水、胶母 糖、冰淇淋、话梅等的着色，为红色着色剂。不宜用于蛋白质类食品。 甜菜红色素 性质：红紫至深紫色液体、块或粉末，或糊状物，有异臭。易溶于水、牛奶、50%乙醇或丙二 醇的水溶液，不溶于有机溶剂。水溶液呈红色至红紫色，色泽鲜艳。PH=3.0-7.0 时较稳定， 特别在 PH=4.0-5.0 时稳定性最好。在碱性条件下呈黄色。染着性好，耐热性差。降解速度随 温度的升高而迅速增加。不因氧化而褪色、变色，可因光照而略为褪色。金属离子影响较小， 但 Fe3+、Cu2+的含量较高时可发生褐变。漂白粉、次氯酸钠可使其褪色。 用途：可用于冷饮、乳制品、水果制品及不需要加热的食品的着色，不宜用于饮料等，为红 紫色着色剂。 焦糖色素 性质：深褐色紫黑色液体或固体，有特殊的甜香气和愉快的焦苦味，易溶于水，不溶于有机 溶剂和油脂。稀释后的水溶液为红棕色，透明无浑浊或沉淀，对光和热稳定，具胶体特性， 有等电点，其 PH 值为 3-4.5 左右。以蔗糖为原料制得的焦糖，对酸及盐的稳定性好，红色色 度高，着色力强。以淀粉和葡萄糖为原料，在生产中以碱作催化剂制得的产品耐碱性强，红 色色度高，对酸或盐不稳定，而用酸作催化剂制得的产品对酸和盐稳定，红色色度高，当着 色力弱。 用途：可用于糖果、果汁（味）饮料、饼干、酱油、食醋、雪糕、冰棍、调味类罐头、冰淇 淋等的着色。 植物碳黑 性质：黑色粉状微粒，无臭无味。密度 1.8-2.1g/cm3。粒径 0-500um。不溶于酸碱，不溶于 水、油脂和有机溶剂。化学性能稳定，在光和高温下不发生变化，在空气中可燃烧形成二氧 化碳。有巨大的表面积和特殊的表面附着力，因而有很大的遮盖和着色能力。 用途：用于糖果、饼干、糕点、米面制品等的着色，为黑色着色剂。 红曲黄色素 性质：黄至黄褐色粉状、块状、糊状或液体，略有特殊性气味。溶于水、乙醇、丙二醇，不 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 15 溶于油脂。色调在 PH=3-8 范围内稳定，酸性时会产生沉淀。水溶液有荧光，因而显得比其它 黄色色素更为鲜黄。耐光性差，略有苦味。 用途：用于糖果、果冻、冷饮等的着色，为患色着色剂。 可可色素 性质：巧克力色粉末，无异味、异臭。易受潮。易溶于水或含水乙醇，不溶于油脂。0.1%水 溶液澄清。在中性附近稳定。PH 值为 5.5 以上时红色度较强，PH 值在 5.5 以下时黄橙色度较 强，但巧克力本色不变。保存中变化少，色调稳定。耐热性好，耐光性好，紫外线照射不变 化；几乎不受抗氧化剂、过氧化氢、漂白粉等的影响；但遇还原剂易褪色。对蛋白质淀粉等 的染色性良好，并有抗氧化性。遇金属离子易变色并产生沉淀。 用途：用于汽水、配制酒、碳酸型饮料、糖果、糕点上彩装、豆奶饮料、冰淇淋、饼干等的 着色，为巧克力色素。 第六章 常用天然色素的理化指标 1. 理化指标-焦糖天然β-胡萝卜素橡子壳棕 2. 理化指标甜菜红黑豆红黑加仑红 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 16 3. 理化指标胭脂虫红红花黄密蒙黄 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 17 4.理化指标高粱红萝卜红紫胶红 5.理化指标紫草红红米红桑椹红 食品大讲堂—天然色素概论 aing 老师主讲 食品论坛 http://bbs.foodmate.net/ 18