食用天然色素

中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．3 食品中天然的抑制剂化合物也限制着微生物 的生长速率 。水分活性 的大小 指示 出微生物 生长 所需 要 的 可利 用 水 的数 量， 根 据 1988 年 Wagner & Moberg提 出 的，细 菌 生 长 一 般需要水分活 (Aw)0．91以上，酵 睫 0．88 以上 ，霉菌 为 0．75以 上。测定产 品的 Aw，就 能并控制食 品的微生物稳 定性 。微生物 的生 长有最低 、最高及最适 的 pH 值 ，所 以 pH 值也足食品决定其安全稳定的一重要因素。 所谓食品中存在着天然抑制作用的化合 物，足 指盐 、糖 、酸以及芳香 成分 。糖和盐 都有抑菌作用，它们使食品的水分活性降低 到微生物生长所要求的水准以下。为了保藏食 品，必须根据微生物的类别来确定糖和盐的 浓度。细菌、酵母和霉菌的耐盐、耐糖性不大 一 样，如抑制细菌和霉菌的生 长，要求糖的 浓度 达 65～ 80％。 2．加工过程 中各种方法也将影响或感染 微生物，包括加热、过滤、冷冻或辐照。它 们不仅对初始污染程度影响很大，而且还影 响所 添加的各种 配料的卫生状 况、．设备 的卫 生条件和整个加工状态。由于管理不卫生或 原辅材 料质量差所造 成的初始污染 严重，即 使用高效的抗菌剂，也仍然会导致产品很快 变质，图 2就是使用山梨酸钾对不同初始污 染程度 的影响。 3．输送 和贮 藏 影响产 品货架寿命 的 因 素还有输送链的情况、贮藏期长短、贮藏温 度以及包装材料。如能提高包装材料的阻气 性，就 能增 加抗菌剂 的作 用效果 ， 当排除氧 气的渗透，必将抑制霉菌和好气性细菌的生 长，如以二氧化碳灌入以驱赶氧气后，就能 增强抗 菌剂的效果 。 总之 ，在 了解 了各 种抗 菌 剂 的特 性 后， 针对所要添加抗 菌剂 的食 品性状 ，选择好所 需 的抗 菌剂 ，并降低生产所 用原辅材料 的污 染 程度 ，注意 加工卫 生 条件 的控 制 和 输送 、 贮藏条件以增强抗菌剂的效应，才能保证食 品的安全 与卫 生。 参 考 文 献 1 James Giese "Antimicrobials：Assuring Food Safety ，Food Technology，Vo1．48，1994，№ 6，102～ 109． 2 烟 中和意、金 山施男。 “天然抗菌剂 ks． 为毅菌 技衍 圣0效果 食品 容器。Vo1．35，1994，N_o 3， l24～ l32 ． ／ i 皂 示 缓 蒌 ， 许 侬f司‘f)春 食用天然色素 芭强履 T ， 一 、 食用色素概述 、 食用色素是以食品着色和改善食品色彩 为 目的的食品添加剂。长期以来，人们为了 美化生活，同时使食品更有吸引力，常在食 品加工的过程 中使用一定的着色物质。这在 最初，大多是应用来 自某些含有天然色素的 一 26 一 物品如水果、蔬菜等。100年前，随着 1856 年第一个人工合成有机色素苯胺紫的问世和 染料工业的发展，合成色素被大量应用于食 品工业之中，并几乎取代了天然色素在食品 中的应用。此后，由于合成色素的安全性问 ，不少合成色素相继在各国许可使用的名 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．3 单删除，尤其是 1976年美 国删除苋菜 红， 挪威删除全部合成色素，人们才重又恢复了 对天然色素的兴趣。而且由于人们对全天然 食品的偏爱，各国在食品中使用的天然色素品 种和用量不断增加。据 近年食用天然 色素的年增长率为5—10％(食用合成色素为 3—5％)，世界市场销售金额 已达2．5亿美元。 1．颜 色在食 品 中的作 用 食品应有美好的色彩。这不仅可吸引消 费者竞相购食，而且据研究，它还可影响食 品的风味特征和味觉阈值，并被称为关键的 食 品成分 (23 o实际上，颜色通常是人 们最 早感知的食品特征，并是评价食品质量的重 要感官指标。其重要性即使在人们 日益认识 到食品营养保健作用重要的今天仍不 应忽 视。因为即使是有着良好营养平衡和很高营 养价值的食品，如果不被消费，则终将无益。 今天，随着社会和食品工业的发展，各 种加工食品大量涌现。许多天然食品的颜色 在加工、贮藏的过程 中可有程度不等 的退 色、变色，对加工者来说，如何尽量保持食 品原有的颜色，并使之呈现令人赏心悦 目的 色彩便成了一个重要课题。而且，加工食品 的颜色一致还是人们认为加工一致的可见依 据。这正是今天人们大力发展食用色素生产 和应 用的重要原 因。 2．食用色素分类 通常，人们将食用色素按来源不同分成 二类，即食用天然色素和食用合成色素。近 年的文献资料多将其分成三种不同类型的有 机色 素。 (1)食用天然色素 过去，人们常把来 自动物、植物、微生 物以及矿物的着色物质称为天然色素。近年 认为，食用天然色素是来 自天然物，且大多 是可食资源，利用一定的食品制造方法所获 得的有机着色剂，如甜菜红来 自红甜菜，姜 黄素来 自姜黄等。至于天然色素的定义尚无 明确一致的意见 ，且多 少常有一般概 念和实 用的观点。例如叶绿素是真正的天然色素， 通常由绿色植物抽提而来，至于叶绿素铜钠， 则 自然界没有。但有人声称，这是人们试图 用其恢复真正叶绿素原来的颜色所致，并认 为它也是 “天然的”。焦糖作 为天然 色素， 则有人提出应排除用氨和铵盐制造的焦糖。 因为它在加工制造时使用了与通常食品加工 制造无关的方法，并产生了一定 的化 学改 变。但也有人认为它们都是天然色素。实际 上 目前许多国家将上述不同方法制得的焦糖 都认为是天然食用色素。 此外 ，有人还根 据植物染料 靛蓝在 活组 织中是一种无色的配糖物，只有在抽提时经 水解与氧化才使之呈现蓝色，因而对天然色 素提出一个延伸的定 义，即 “在植物、动 物 、真 菌或微 生物 的细胞 中形 成的色 素．包 括由细胞分离的有机化合物和改变结构．以 改善稳定性、溶解性或颜色强度的有机化合 物 ”。此定 义还包括遗 传 上改 变 了的有 机 体 所建造 的色素 。 (2)食用合成色素 这是 自然界没有 ，而是 人们用 化学合 成 法所生产出来 的一类有机色素，有 如苋菜 红、柠檬黄等。近些年来由于安全性 问题， 这类色素不断从各国许可使用的名单 中删 除 ，甚至在某些国家中全部禁用而逐 渐减少 。 (3)天然 同一色素 (Nature—identical colour S) 这是由人工化学合成所制造，且在化学 上 与 自然界 发现 的色 素完全相 同的一类有机 色素，如 一胡萝 卜素、 一apo一8 胡 萝 卜素醛、斑蝥黄质和核黄素。 上述 色素尽管在 自然界均有存 在，但 人 们 很 少 从 天 然 物 中制 取 和 应 用。 例 如 一 胡 萝 卜素在许 多蔬 菜、水 果 中均有存 在，但实际应用的多是化学合成品。这类色 素因系人工化学合成，质理规格要求甚严： 又因其长期被人摄食，且有的还是人体必需 营养素，如核黄素是维生素 B ， 一胡萝 卜 一 27 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．3 素是维生素 A原，故应用时较宽。我国对 各种食用合成色素，无论是使用范围或最大 使用量均有严格规定，而对 一 胡萝 卜素， 则在其使用范围内可按正常需要使用。 二、食用天然色素分类 通常，食用天然色素可按其天然来源和 化 学结构不 同划分 如下： 1．按来源分。通常将各种食用天然色素 分 为植物 (包括 藻类)、动物 和微生 物 三 类 。 (1)植物 (包括藻类 )色素 这约 占各国许可使用 食用天然 色素的 90％ 以上。它们大多来 自可食资源，尤 其 足人们长期食用的蔬菜、水果等。例如辣椒 红来 自红辣椒，葡萄皮红来 自葡萄皮等。 (2)动物色素 这类色素较少，目前应用的主要是以紫 胶虫分泌物紫梗中提取的紫胶红和从胭脂虫 制成的胭脂虫红与进一步精制的胭脂红酸。 (3)微生物色素 这类色素亦较少，目前广泛应用的是将 红曲霉接种于蒸熟的大米所制成的红 曲米。 以及进一步提取制得的红曲色素。 2．按化学结构分。通常人们将各种食用 天然色素分成花色素苷、类黄酮、类胡萝 卜 素、酮 ．醌 、四吡咯类等。这也 还可再分成 0H 0H 四吡咯、四萜类、醌类、氧杂 环、氮杂环 (不包括四吡咯)等。 (1)四吡咯类化合物 这类品种不多，但分布很广。叶绿素广 泛分布于 绿色植物和藻类 之中，并 已被 应用 于食品着色。但因其不稳定，实际使用 较 少。至于 叶绿素铜钠 (叶绿素衍生物)，则被 广泛应 用。 血红素虽广泛存在于 自然界，但 目前实 际应用很 少。 (2)四萜类化合物 此即人们熟知的类胡萝 卜类化合物。它 们种类繁多，大量存在于动、植物中，辣椒 红、栀 子 黄等 均 属 此类。 天然 同一色 素 一 胡 萝 卜素、 -apo一8 一 胡 萝 卜素 醛、斑蝥 黄质亦属此类 。 (3)醌类化合物 作为天然色素应用的品种很少， 目前主 要有萘醌类的紫草红和蒽醌类的紫胶红与胭 脂虫红。前者来 自植物，后者来 自动物。 (4)氧杂环化合物 这包括食用天然色素中品种最多的黄酮 类和花色苷类色素 前者如高粱红、红花黄 等：后者有如越桔红、葡萄皮红等。它也可 包括某些氧杂环的聚合物，如茶黄素和可可 色素 (图 1)。 茶黄素 图 1 茶黄素和可可色素 可可色素 n=5~6或更大 (5)氮杂环 化合物 黄素也可属此类 。另外用鱼鳞 干燥 、粉碎制 这可包括 由甜 菜花青 (Betacyanin)和 成的鱼鳞片作着色剂，其主成分为鸟嘌呤， 甜菜黄素 (Betaxanthin)组成的甜菜红。核 亦可属此类。 一 28 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．3 (6)其它 这有如焦糖及乌贼墨色素等，其化学结 构复杂，不清楚。又 自然界少有的二酮类色 素姜黄素及其它未列入上述类别中者均可列 此。 三、食用天然色素安全性 通常，人们认为食用天然色素安全性较 高，特别是那些来 自人们世代为食，且已成 为人们正常膳食一部分的天然色素则更安 全 。 要评价食 用天然色素 的安全性 ，特别 是 比较其安全性的高低应有一个。这个标 准应是 目前 国际公认的 FAO／WHO联 合食 品添加剂专家委员会 (JECFA)所制订的每 日允许摄人量 (ADI)。1977年 JECFA第 21 次会议曾对食用天然色素的安全性评价提出 如下原则⋯： 1．凡从 已知食物中分离出来，化学结构 无变化而又应用于原来的食品，其浓度又是 食物 中的正常浓度时，此产品可认为是 食 品，无需毒理学资料。 2．凡从已知食物中分离出来，化学结构 无变化的物质，当其使用浓度超过正常天然 浓度时，对此产品可能需要进行 毒理学评 价，各项要求与人工合成色素相同。 3．凡从食品原料中分离出来，但在生产 过程中其化学结构已发生变化，或是从非食 品原料中分离出来的，对它们进行毒理学评 价的要求与人工合成品相同。 4．天然食品添加剂可以人工合成，但通 过合成的 “天然同一”物可能含有杂质，故 毒理学评价应与人工合成品相同。 事实上尽管食用天然色素来 自果蔬等食 物资源，但它们大多并非机体所需，而且一 旦提取 出来 ，予以应用， 即使并 无污染，如 若长期多量摄食，结果如何，亦应有所考察。 姜黄素从 1970年起即由 JECFA对其进 行毒理学评价。1974年订有暂定 AD1 0～ 0：lmg／kg(这远 比人们通常使用的人工合成 色素柠檬黄、 日落黄低 )。以后连续进行有 关研究并予 以评价。至 1992年仍维持其 原 暂定 ADI，尚需在进行繁殖和致畸性研究后 于 1995年再进行评价 [53。 斑蝥黄质是人工化学合成的天然同一色 素 ，它 在真菌 、藻类 、鲑鱼 、大麻 哈鱼和虾 中都有存在。1974年经 JECFA评价后制订 AD1 0～ 25mg／kg。国际上广泛应用，但后来 深入研究 发现，它可在 人类视 网膜 中结 晶沉 积而 可有一定危 害。 1987年 JECFA 将其 ADI值修改为暂定 0～ 0．05mg／kg。1989年 再次评价时因不了解此沉积缓慢可逆或不可逆 的意义，不能制定 ADI而不再延长其先前 的暂定 ADI。 然而 同样 有结果 明，即使是经 JECFA 评 价 ，尤其 是 像 美 国 1976年 宣布 因有 致癌 性而禁用的人工合成色素苋菜红，在继续进 行有关的毒理学试验，和经过 JECFA多次 评 价后 ，最 终 于 1984年根 据 所掌 握 的 资料 认 为 它 无 致 癌 性 ， 并 制 定 AD1 0 ～ 0．5mg／kg。 又如原 曾由 JECFA暂定 ADI“不 限” 的食用天然色素甜菜红，后因报告有诱变 作用等 ，于 1982年将这一暂定 ADI撤销 。 然 而经进 一步试验 研究证 明，无论是甜菜红 抽提物、浓缩物或甜菜苷均无致癌或促癌作 用，安全性很好，由 JECFA重新评价后制 定 ADI“无需特殊规定”。由此看来，如何 更好、更有效地进行有关的科学研究和予以 评价尚有待进一步努力。 似乎，前述人们长期生活实践的结果， 在食用天然色素安全性评价中的确具有相 当 重要 的意义 。Kuhnau⋯ 声 称 ， 人 们 通 常 每天从食物中摄取的花色素苷，夏季 215mg 冬 天 l80rag，每 年 消费 可 达 70g之 多 。这 相 当于每年消费约 4000吨花色素苷，而作 为 着色剂加入到食品中的每年少于 5吨。对类 胡萝 b素、叶绿素和甜菜红也可作 类似 比 较 。 一 29 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国食品添加剂》 Chma Food Additives 1995 No．3 四、食用天然色素许可使用情况 各国批准许可使用的食用天然色素依各 自国家认 识和具体情况不同而 异。现将 中 国、美国、欧洲共同体许可使用品种名单介 绍 如下： 1．中国 如表 1所示。其号码为食品添加剂的分类和 代码 (GBl2493—90)。无 号者 为 1990年增 补品种和此后经全国食品添加剂标准化技术 委员会审议通过的品种 至于叶绿素铜钠和 一 胡萝 卜素，系人工化学合成。其分类和 代码分别为 08．009和 08．010。暂不在此 我国批准许可使用的食用天然色素品种 列出。 表 1 中国许可使用的食用天然色素 2．美 国 美国许可用于食品、饮料的食用天然色 素及食用天然色素来源如表 2所 示 C7)。这 一 些 品种因无需证 明而无 F & C 号。 译 ～ apo一8 L 胡萝 卜素醛、 _／胡 萝 卜素 和斑蝥黄质仅有天然同一形式。 表 2 美国许可用于食品饮料的食用天然色素 胭脂树橙抽提物 水果汁 ／~-apo一8 一胡萝 卜素醛 葡萄色抽提物 一 胡萝 卜素 葡萄皮抽提物 斑蝥黄质 辣椒 焦糖 辣椒油树脂 胡萝 卜油 核黄素 胭脂虫抽提物 藏红花 胭脂红 姜黄 脱水甜菜 (甜菜粉) 姜黄油树脂 焙 烤棉 子粉 引 自：Marmion，D·M-Handbook ofUS Coloran ts ， ．3rd．1991 — 30 — 3．欧洲共 同体 欧洲共同体许可使用的食用天然色素列 于表 3。应指出的是番茄红素、黄黄质、隐 黄质、玉 红 黄质、堇 菜 黄质 和 紫 杉紫 素 Rhodoxanthin)在商 业上未用，而核 黄 素、 - apo一8 L 胡萝 卜素醛和斑蝥黄质唯有 天 然同一形式 可用。 五、食用天然色素着色强度 食用天然色素品种繁多，性质不一，使 用时对某些色素抽提物、浓缩物、乃至喷雾 干噪粉末等的用量常比食用合成色素多。似 乎食用天然色素的着色强度低。 对食用天然色素的比较应以其纯色素为 标准。实际上不少食用天然色素的着色强度 远比合成色素高，甜菜 红 (苷)、姜 黄素、 一 胡萝 卜素等都是强着色剂。它们在食品 中的用量都可以很低，而取决于其纯色素的 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．3 表 3·欧洲 共同体许用的食用天然色素 注：H G．八 F．& Houghton,J．D．， Natural Food Colorants，1992 含量。表 4是几种食用天然色素与其色彩相 似的食用合成色素相对吸收系数的比较。所 列结果表明，这些食用天然色素的着色强度 比通常所用的合成色素高得多。至于食用天 然色素的纯色素含量与其提 制技术 密切有 关。这在今天，通过日益发展的分离精制技术 已明显提高。 表4 某些食用天然色素和合成色素的相对吸收系数 六、影响应用的某些因素 1．体 态 天然色素可有液体、膏状、固体和悬浮 液等不同。使用时液体通常比固体便宜、方 便，但为了便于贮运和控制一定质量，常制 成膏状或固体。这在使用时常需适 当溶解。 当以悬浮液应用时，需了解其色调是否会因 分散、溶解而改变。 2．色素含量 食用天然色素含色素量不等，尤其是某 些抽提物含量低，用量较多。含量高者用量少。 3．溶解性 某些色素是水溶性的，如甜菜红、花色 素苷；另一些如辣椒红、姜黄素是油溶性 的，需针对不同食品予以应用。而某些色素 的适 当混合如姜黄素和胭脂树橙的某种混合 可以是油和水易混和的。 4．pH 大多数食用天然色素的色调和稳定性容 易受 pH影响，如花色素苷在酸性 时变红， 碱性时变蓝。应用时需根据着色食品的特点 和需要有所选择。 5．加工条件 加热常可使某些天然色素降解、退色，如 甜菜红即不适宜长时间高温加工食品的着色。 6．食品组成 除了油脂含量高的食品需选用脂溶性色 素着色外，其它食品组分如单宁、蛋白质亦 可影响某些色素如花色素苷的使用。金属离 子也可有一定影响。 一 31 — 维普资讯 http://www.cqvip.com ② 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1995 No．3 7．其 它配料 某些油溶性色素如姜黄素和 卢一胡萝 b 素的使用，有时需添加适 当的稳定剂和乳化 剂，如食物胶等以使其呈水混溶性，且使被添 加的配料与加用色素的食品体系一致。 8．微生物质量 油溶性 色素的水分含量低 ，通常不易 因 微生物腐败变质，而水溶性色素如甜菜红、 花色素苷等可含有较多的水和糖类，应防止 微生物变 质。 9．包装条件 许多天然色素易受光、氧等的破坏，故 应有适当包装并注意保质期。 10．法规 各国许可使用食用天然色素情况不一， 应按食品销售国有关法规选用。 七、进一步开发、利用食用天然色素新 资源 发展食用天然色素，除了人们熟知的开 展综合利用、提高研制、应用技术等 以外， 重要的是进一步开发、利用食用天然色素新 资源 。 新资源，除了已知，且未被开发、利用 的叶绿素、类胡萝 b素、花色素苷等资源之 外，从生物体系色素分布的情况出发，很有 必要了解 自然界中来 自高等动、植物以外的 其它资源，有如真菌中存在的色素等。据报 告，迄今为止，对各类真菌所描述过的色素 已超 出 100o种，有结构描述的已达 500多 种。但几乎未被利用。用红曲霉制得的红曲 色素是 1t前唯一用于食品着色的真菌色素。 它长期被人食用，并且于 1590年首先在中 国医药论文中出现。中国、 13本等早有生产 并许可用于食品着色，近年来已13益受到欧 美各 国的关注。 开发、利用真菌等单细胞微生物资源的 另一重要意 义还在于 尚可 利用生物技术 生产 大量所需的食用色素，避免地理、气候等不 利因素的影响，红曲色素的深层培养即为一 例。此外，也还有可能在今后进一步利用基 因转移等技术生产各种安全有效的食用天然 色素。 参 考 文 献 黄琼华 中国食品添加剂简讯 5：8，l994 Meggos，H．N．Food Techno1．38：1．‘70，1984 Hendry，G．A F． & Houghton，J．D ．,Natural Food Colorants，Blackie and Son Lid．1992 W HO T~ mical report series 617．19r78 W HO Technical report series 828．199l2 Kutmau,J．。World Rev．Nutr．Diet．24：l17．19r76 M armion,D．M ．Handbook of U SCo lorants．3rd．John W iley & So n．INC．199l 中央电视台的焦点时刻中曾经提出了新 生儿神经管先天畸形 (缺陷)的问题，它是 一 32 一 关系到优生优育提高人民身体素质的重要问 题。神经管先天畸形的病症有脊柱裂、无脑 一 ／ 、灭 、 补 旁 化 脚 二 品 亿 舍 生 重 锔 一 ● D ． 舟 叶 维普资讯 http://www.cqvip.com