植物食用色素的研究现状与展望摘要:介绍了植物食用色素的分类,提取方法,纯化技术,色素的改性,分析了植物食用天然色素的发展现状及发展趋势.食品色素是为食品着色用的一种食品添加剂,广泛应用于食品,日化,医药等行业.作为食品的三要素(色,香,味)之一的颜色可使食品颜色更接近新鲜食品的颜色和自然色,对提高食品的嗜好性及刺激食欲具有重要意义.在科学技术尚不发达的时期,人们使用原始型天然色素(植物,动物为原料)对食品着色.自从1856年英国人w.H.Perkins发明了第一个合成有机色素苯胺紫以后,食品着色开始进入使用合成色素的时代.由于合成色素色泽鲜艳,性质稳定,成本低廉,因而在很长一段时间内几乎取代了天然色素,在其全盛时期,食用合成色素的品种超过90种.随着现代医学的发展,大多数合成色素被证明有不同程度的毒性而对人体有害,甚至有致癌,致畸作用,因此食用合成色素的使用不断降温,其使用范围和用量受到限制,目前仍在使用的合成色素13本有10种,英国有16种,我国只有8种,有的国家如丹麦,挪威则已完全禁止使用.天然食用色素,安全可靠,且种类繁多,不少品种兼有营养和药理作用,因此,天然色素更受人们欢迎而重新获得发展.英文摘要Introduces the classification of plant pigments, extraction method, purification technology, pigment, analyzed the modification of natural pigments edible plant development present situation and development trend of food pigment is for food. Use a shading food additive, is widely used in food, cosmetic, pharmaceutical, etc. As food of three elements (color, fragrance, taste), one of the color can make food color more close to the fresh food color and natural color, to improve food habits and stimulate appetite is important. In science and technology is not developed, people use the natural pigment (plants, animals, as raw materials) in food colouring.关键字：植物食用食用色素当前,天然色素的开发与应用发展很快.日本在这方面处于世界前列.早在1975年,其天然色素的使用量已超过合成色素.现在,有45家公司生产食用天然色素,品种达30个之多,其中大量使用的有20多个品种,生产原料大都从我国进口.美国在1976年使用的食用天然色素量已达4544 t,为合成色素用量的5倍.目前,国际上允许使用的食用天然色素已达50多个品种.我国目前允许使用的合成色素已由过去的30多个品种限制到8个品种,即:苋菜红,胭脂红,新红,柠檬黄,日落黄,靛蓝,亮蓝,赤鲜红.其中,前5种都属于偶氮型化合物,据有关研究认为,这类化合物在人体内代谢生成的β萘胺和α- 氨基–1 - 萘酚,都是具有致癌作用的物质,所以,我国对这些食用合成色素的使用都有严格的范围和用量的限制,从而使天然色素得到了迅速发展.对国内食用天然色素专利,论文进行系统检索表明,近10年来国内食用天然色素的研究开发十分活跃.据统计,其报道有100余篇,其中专利,论文各占一半,品种已达20多个.天然色素按原料来源不同可分为植物色素,动物色素,微生物色素和矿物色素.我国在天然色素方面的研究和应用中最多的是植物天然色素,因此,本文重点对植物色素的种类,提取技术,分离方法,色素的改性,市场情况及发展趋势作一简介.1 植物色素的分类1.1 按色素的化学结构式分类各种天然色素主要成分虽有不同,但可据化学结构式归为几类:类胡萝卜素类:如栀子黄色素,辣椒色素,胡萝卜色类等;花色甙类:如玉米色素,葡萄色素,玫瑰茄色素等;查尔酮类:如红花黄(红)色素,菊花黄色素等;黄酮类:如高粱色素,甘草色素,可可色素等;醌类:如胭脂虫色素,虫胶色素,茜草色素,紫草根色素;叶琳类:如叶绿素等;甜菜花青类:如甜菜红色素;1.2 按色素颜色分类1.2.1 食用天然红色素高粱红:是由高梁壳中提取的食用天然色素.紫草红:是由紫草的根部提取的萘醌类色素.越桔红:越桔红是由红豆越桔和笃斯越桔的果实中提取的,越桔红色素主要含在越桔果皮中,所以可用越桔榨汁余下的果皮渣中提取,综合利用越桔果实.其他红色素:根据我国情况,针对市场需求,对红辣椒,红桔皮,黑米,苋菜等红色素也可以适当开发.1.2.2 食用天然黄色素玉米黄:玉米黄色素是由生产玉米淀粉废弃的玉米黄浆中提取的,原料充足,成本较低,提取工艺成熟,色素稳定性好,用途广泛.沙棘黄:沙棘黄色素主要成分是类胡萝卜素,主要存在于沙棘果皮中.栀子黄色素:是从黄栀子中提取出来的,是国际国内都允许使用的天然色素.多穗柯色素:是用多穗柯树叶提取而制得的一种黄棕色酚类色素.1.2.3 食用天然绿色素根据资源情况和色素的特性,在我国食用天然绿色素是以由蚕砂(蚕粪)中提取的叶绿素铜钠盐为主,为蓝黑色带金属光泽粉末状或绿色的膏状.1.2.4 食用天然黑色素植物源黑色素的主要成分多属邻苯二酚型色素,如香蕉皮黑色素,葵花籽皮黑色素及黑芝麻黑色素等.1.3 按色素的溶解性分类1.3.1 水溶性色素水溶性天然色素一般是用水,酸碱水溶液或乙醇溶剂等萃取后经过滤,浓缩后制取的.水溶性天然色素一般用于水基类的食品中,如冰淇淋,奶制品饮料,果汁饮料,奶酪,谷物食品以及色拉装饰等.1.3.2 油溶性色素油溶性天然色素常用植物油直接浸出或溶剂萃取的方法制备.此类色素可用于黄油,冰淇淋,起酥油,色拉油,糖果涂层,糖霜,各种饼,派类食品以及微波加工食品等.1.3.3 乳浊型色素乳浊型天然色素是通过添加乳浊剂用特殊的加工方法生产的.常用的乳浊剂有丙烯二醇,多山梨醇酯以及单酸甘油酯等.可直接将其加人水基或油基食品中,如黄油,冰淇淋,酸乳酪,果汁饮料,烘焙食品,快餐食品以及糖果食品等.1.3.4 固体粉末型色素粉末天然色素是萃取后的色素经浓缩,干燥后制备的.主要用于固体含量高,不依赖于水的食品系统或需要高浓度色素的食品中,如干混食品,某些干燥食品,谷物食品,速溶食品以及烘焙食品等.3 植物食用色素的改性某些植物食用色素的性质限制了其使用范围,如胡萝卜素类色素多数是脂溶性的,这使它在很多食品中难以应用.又如目前天然色素中,绿色素与蓝色素的品种少,需求量大,为此人们对一些天然色素进行了改性研究,主要是溶解度改性和色调改性.溶解度改性是对脂溶性色素的改性,主要是通过薄膜和微囊技术改变色素的溶解和分散特性,并可提高天然色素的稳定性,目前较成功的是开发水溶性胡萝卜素.对水溶性色素的溶解度改性也有研究,如日本对一些黄酮类色素进行了改性研究.色调改性是通过化学方法与生物方法改进天然色素的色调,如用辅色素增强花色甙类色素的色调,用酶法将栀子黄色素改性生产出栀子蓝,栀子绿色素等.对天然色素的改性研究还有待今后的进一步发展.4 植物色素发展的现状与展望5.1 我国植物色素发展的现状目前国外的食品着色剂大多以天然色素为主,合成色素为辅.我国的天然食用色素研究起步较晚,目前尚处于天然色素与合成色素并存的现状,但我国已把开发天然食用色素作为发展食品添加剂的一个重要方向.仅国家"七五"重点科技攻关项目就开发了4种天然食用色素新产品,而列入我国食品添加剂使用卫生标准的天然食用色素已达30种以上.我国在天然色素方面的研究和应用最多的是植物天然色素,目前已对约59个植物品种资源的色素进行了基础理论和开发研究.据尤新统计口,仅1993年全国天然色素总产量达3000 t,而合成色素仅为1000 t,说明天然色素在生产和消费中都占了绝对优势.我国有丰富的植物资源,有些是人们长期食用的营养丰富,无毒害作用的植物,发展天然食用植物色素有着广阔的前景.在过去10年中,我国已发表的有关天然色素的论文达100余篇,但涉及天然色素结构的论文却很少,在天然色素结构的基础上进行修饰改造的就更少,其原因主要是分离技术和设备的落后,阻止了天然色素的应用和发展速度,有待于今后加强这方面的研究.5.2 对植物食用色素发展的展望天然色素的发展经历了肯定,否定,再肯定的曲折过程.随着人类生活水平的提高和医学的发展,人们要求食品添加剂天然化的愿望会愈来愈强烈,有益于人类健康的天然色素必将逐步取代合成色素,在食品中得到更为广泛的应用,天然色素的发展前景是非常光明的.5.2.1 多功能天然食用色素是发展方向天然食用色素有不少品种兼有营养和药理作用.随着食品添加剂向多功能化发展,多功能天然食用色素的研究日趋活跃.在多功能食用色素中,营养型天然食用色素倍受关注,最为成功的是胡箩卜素类色素.Siong Tee(1992)发现β一胡萝卜素具有一定的抗癌作用.Peterka(1993)报道,过多维生素A的摄入会导致胚胎畸形,而β一胡萝卜素的摄入则可避免胚胎毒的产生.Basu(2000)发现,β胡萝卜素能降低脂类的过氧化作用,提高谷胱甘肽在可移植的鼠类淋巴组织瘤中的水平,从而延长患癌症大鼠的寿命.因此,美国已把β一胡箩卜素类应用到幼儿食品中.番茄红素被誉为番茄中的黄金,具有多种生理功能:猝灭单线态氧作用,抗氧化能力强,具有较强的减轻组织氧化损伤作用;防癌,抗癌和抗诱变作用;激活免疫细胞作用,提高人体免疫力;防止心脑血管疾病.人体内番茄红素的含量与人的寿命有关.而最新研究表明番茄红素可以治疗男性不孕症.又如叶绿素铜钠有止血消炎的作用,我国已把它应用到牙膏中,深受消费者欢迎.随着功能性食品添加剂市场的扩大,天然色素将以保健品出现,而不再局限于着色剂.这个令人激动的设想,在不久的将来一定会实现.可以预言,多功能天然食用色素是今后食用色素的发展方向.表2列出了一些天然色素的功能作用.5.2.2 加强稳定化技术的研究与合成色素相比,天然色素最大的缺点是稳定性差,稳定化技术的研究是实现其工业化及提高产品质量的关键问题.由于我国天然色素的生产厂家大多数技术落后,设备简陋,产品的稳定性差已经严重影响我国的天然色素在国际市场上的竞争力.我国对天然色素稳定性的研究水平尚不高,加强这方面的研究已刻不容缓.5.2.3 生物技术在天然食用色素生产中的作用天然色素的原料供应易受季节,气候等影响,而用生物技术生产天然色素则克服了这一缺点.现在许多用传统溶剂萃取法生产的天然色素都改用生物技术生产,如辣椒红,β胡箩卜素等,将来生物技术必定在天然食用色素的生产中占据主要地位,发挥其越来越重要的作用.。