热、金属等因素也非常敏感,稳定性较差。
例如多数的天然色素在紫外光照射下都会发生褪色,有的甚至放在室内受散射光照射也会褪色。
吴永兰[25]研究表明甜椒红色素在日光照射下颜色越来越浅。
邱伟芬[26]等研究表明番茄红素在室内的散射光下8天后全部褪色,而在日光直接照射下8 h颜色就全部损失。
不同金属离子对天然色素稳定性的影响不同,有的可以使色素褪色,但有的反而可以起到稳定色素的作用。
因此,在实际应用中对不同金属离子要区别对待。
4.2天然色素着色力差相对于合成色素绝大多数天然色素着色力较差,着色不均匀。
若着色力强,天然色素使用量小而色泽不褪,反之则需要量大而且易受外界环境影响而褪色。
4.3天然色素对pH值变化敏感天然色素对pH值变化敏感,色调会随之发生很大变化。
例如花青素类物质的颜色随pH值的变化而改变,pH<7时呈红色,pH在7～8时呈紫色,pH>11时呈蓝色[27]。
黑莓红色素对酸碱极为敏感,在pH4.0以下呈鲜艳的红色,而随着pH值的增加,颜色逐渐褪去[28]。
4.4天然色素应用范围窄天然色素种类繁多,按来源不同可分为植物色素、动物色素、微生物色素三大类。
而按照化学结构的差异则可分为四吡咯类色素、类胡萝卜素、花青类色素、黄酮类色素、醌类色素、其它色素以及单宁等[29]。
天然色素因其来源或化学结构差异导致其性质复杂,单种天然色素相对于合成色素其应用范围比较窄小。
4.5天然色素综合利用问题天然食用色素的成本较高,必须综合利用,降低成本。
在天然色素的生产上,原料上应当走综合利用、变废为宝的道路。
许多天然色素原料是野生植物、农作物副产品或废弃物,例如用高粱壳生产高粱红,用葡萄皮生产葡萄皮色素等。
此外,适当运用如超临界萃取技术、膜技术和酶技术等高科技手段,都可以产生显著的效益。
4.6合成色素的安全性问题食用色素是一种非常重要的食品添加剂,但绝大多数合成色素主要成分是偶氮化合物,如苋菜红、胭脂红、日落黄、新红、柠檬黄等,系萘胺、硝酸、磺基、萘、萘酚、对氨基苯磺酸等化合而成。
在体内经代谢生成β-萘酚、α-氨基-1-萘酚等具有强烈致癌性的物质。
此外,产品中还可能混入色素中间体,或产生有毒副产物,如苯酚、苯胺等,对健康影响也极大。
因此,今后的研究重点是如何提高合成色素的安全性。
5针对食用色素工业现存的问题所提出的对策5.1稳定化技术5.1.1稳定剂的应用稳定剂主要是保护天然色素在加工、储藏等过程中延缓褪色,延长天然色素贮存期,提高天然色素耐热、耐光性。
常用的色素稳定剂有抗氧化剂(抗坏血酸、茶多酚等)和有机酸(苹果酸、丁二酸、阿魏酸等) 等。
目前研究较多的抗氧化剂有黄酮类和单宁类化合物,它们对多种类胡萝卜素、花青素类色素、酮类色素等有明显的稳定作用。
5.1.2微胶囊技术的应用微胶囊是指具有聚合物壁壳的微型容器或包埋物,可将固体、液体或气体物质包埋、封存,使被包裹的物料与不适宜的外界环境相隔绝,只在一定条件下才可将所包裹材料释放出来。
微胶囊技术应用在色素稳定中的主要优点有:可以提高色素的溶解性;有效地减少外界环境对色素的影响;减少色素向环境的扩散;掩蔽某些色素的异味。
这些优点有利于提高天然色素的稳定性,拓展天然色素的应用范围。
5.1.3利用互补特性改善色素稳定性相同的条件下,不同色素不稳定性的表现方式有很大的差异,可以利用色素的这些差异,综合加以利用,改善色素的稳定性。
可利用脂肪族天然色素与芳香族天然色素的互补特性,能协调改善二者的稳定性并扩大其使用范围。
例如栀子黄色素与红花黄色素有诸多生理活性,前者为脂肪族天然色素,其稳定性主要受光照、氧化、介质极性改变的影响,表现为褪色;后者为芳香族天然色素,其稳定性主要受pH值,金属离子的影响而变色。
5.1.4消除金属离子的影响金属离子(特别是Fe3+、Sn2+等)对很多天然色素的稳定性有影响,因此在天然色素的生产、贮藏和使用过程中应尽量避免使用金属容器,所用的水应进行离子交换处理,或者加入金属离子掩蔽剂,乔华实验[30]表明EDTA可以消除Fe3+对葡萄皮色素的影响。
5.1.5色素分子的改造与修饰通过改造天然色素分子的结构,以获得新的色调或改善色素的稳定性、溶解性、着色力,有很大的应用价值。
5.2天然色素综合利用问题的对策利用丰富的辣椒资源,采用超临界CO2萃取技术提取天然辣椒红色素,同时生产辣椒精、辣椒碱和辣椒籽—38—专论综述2010年第5期总第35卷中国调味品CHINA CONDIMENT。
由于植物的生长种植受到季节、气候、产地的限制,价格昂贵且不稳定。
用发酵法利用普通级的原料能大量生产天然色素,克服以动植物为原料生产天然色素的诸多缺点。
因此,采用微生物发酵进行大规模的天然色素生产将逐渐成为天然色素来源的主流。
在国内外,由微生物发酵生产天然色素以β-胡萝卜素、红曲色素、栀子蓝色素较多。
章建国等人[13]通过实验,以栀子黄提取后的废液为原料,通过将β-葡萄糖苷酶发酵和酶促反应分开的两步法制得了栀子蓝色素。
乔明武等人[14]已成功研制出以麦麸为基质来发酵培养红曲并产生次级代谢产物红曲色素。
而王广峰[15]则以玉米为原料,采用红曲霉菌,通过液体深层发酵同样培养出红曲色素。
2.1.4酶反应法通过酶反应产生所需要的颜色,如栀子果实用水提取出的黄色素,食品加工中经酶处理产生栀子蓝色素、红色素。
余清[16]等人在传统溶剂提取的基础上,研究了外加纤维素酶及果胶酶提取乌饭树叶中的色素,色素的提取率比用传统的方法提取的提取率提高了13.2%。
连喜军等人[17]利用酶解法将紫甘薯中的色素分解,最后得到紫甘薯色素。
吴素萍[18]通过在试验中添加淀粉酶,提取出长枣中的红色素。
此外,利用酶催化分解作用,可将杂质通过酶反应除去,起到精制作用。
如蚕纱提取叶绿素,利用酶精制方法可除去令人不愉快的气味,得到优质的叶绿素[19]。
2.2天然色素功能性研究现在有很多功能性色素正在开发中,目前国外使用的这类天然食用色素已有十几个品种,其中包括姜黄、虾红素、β-胡萝卜素和螺旋藻等。
番茄红素对预防前列腺癌、结肠癌和子宫癌等具有显著的相关作用[20]。
葛尧等人[21]从茶叶中浸提出茶色素,它是一种天然色素,具有清除自由基和抗氧化、防癌抗癌、防紫外线照射、抗动脉粥样硬化、抗龋齿等多种药理功能。
向智男[22]等人从玉米蛋白干粉中浸提玉米黄质,它是一种新型的油溶性天然功能性色素,具有保护视觉、减少心血管疾病,增强免疫功能等功效。
3食用合成色素的研究进展近几年来,随着人们健康意识的增强,对食品中的合成色素的使用越来越关注。
因此,研究工作者对食品中人工合成色素的分析研究日益增多,各种现代的仪器分析方法在食品添加剂的分析中得到充分体现。
目前测定食用合成色素除了国家标准规定的高效液相色谱法(HPLC)、薄层色谱法(TLC)外,尚有卡尔曼滤波光度分析法、导数光度法、示波极谱法等。
3.1高校液相色谱HPLC是利用聚酰胺吸附或液-液分配法提取食品中添加的合成色素制成水溶液后,注入高效液相色谱仪进行反向色谱分离,根据保留时间定性、峰面积定量的方法。
HPLC对食用合成色素最小检出量可达ng的水平。
陈夏芳等[23]人用乙醇氨水溶剂提取色素,溶液经超声振荡、过滤,采用C18(250 nm×46 nm,5μ)为色谱柱,乙酸铵和甲醇为流动相,在254 nm检测波长下检测出肉制品中人工合成色素。
HPLC法所用仪器设备比较昂贵,工作条件要求比较高,在一些基层单位不容易普及推广,但该法对色素分析具有干扰小、测定快速、准确、简便的特点, 是色素现代分析仪器分析测定的发展趋势。
3.2薄层色谱法TLC法是利用水溶性酸性合成色素在酸性条件下被聚酰胺吸附、在碱性条件下被解吸的性质,将合成色素从食品中提出,再用纸色谱或薄层色谱法进行分离,并与标准进行比较的定性、定量的方法。
薄层色谱由于对被分离物质的性质没有限制,可同时进行多个样品的分离,并可重复测定,可以扫描或彩色摄影永久保存;又由于吸附剂的高效化、定量分析的仪器化和自动化,提高了薄层色谱的分辨率及重现性,因此气相色谱和高效液相色谱并不能完全代替薄层色谱,在检测食用合成色素的工作中薄层色谱仍是被广泛应用的一种方法[24]。
3.3示波极普法示波极谱法是以滴汞电极电解合成色素分析样液,根据测量电解过程中的电流-电压特性曲线的半波电位或扩散电流进行定性或定量的方法。
这种方法无需对试样进行特殊处理即可同时测定多种混合合成色素。
随着科学的发展,精密的检测手段日趋完善。
但是,在食品中非法加入合成色素现象日益增多的今天,如果将可疑食品送交实验室进行分析,将失去对这些食品监督管理的最好时机。
因此,亟待研究开发一些快速的、准确可靠的、适用于现场定性分析的检测方法,为控制非法添加合成色素的食品流入销售市场提供有效的检测手段。
4我国食用色素发展中存在的问题4.1天然色素的稳定性问题天然食用色素化学结构大多含有不饱和双键及其它可氧化基团,在空气中氧的作用下会发生氧化作用而造—37—2010年第5期总第35卷中国调味品CHINA CONDIMENT专论综述。
西方的一些发达国家在食品中使用天然色素的比例已达85%,并有完全取代合成色素的趋势[4]。
我国目前允许使用的天然食用色素有40余种,是目前世界上批准使用天然着色剂最多的国家[5]。
上海爱普食品工业有限公司生产的天然焦糖色素在国内处于领先地位,品种繁多,约有160种焦糖色素产品,可满足客户的潜在需求。
例如,有食品印刷专用焦糖、抗吸潮型粉末焦糖,最近还开发了具有特殊色系的焦糖色素,有亮黄、艳红、纯黑等。
现我国生产食用色素的大型企业主要有:上海染料研究所有限公司,它是一家以生产食品添加剂———“狮头”食用色素(食用着色剂)的集科研、生产、检测服务、经营于一体的专业从事食用着色剂及其它精细化工产品研究和应用的高新技术公司,年销售额约1亿。
是我国规模最大的食品着色剂定点生产单位,生产的“狮头”牌产品行销全国各地,远销东南亚,享誉食品、医药、化妆品等行业。
此外还有,上海嘉汇精细化工有限公司,它是世界第四颜料生产商———国泰颜料集团有限公司属下的食用色素分公司。
主要生产“科力宝”食用色素,包括水溶性食用色素和水/油不溶性食用色淀两大系列产品,长期销往美国及欧共体,是国内出口规模最大的品牌色素。
河南中大生物工程有限公司,是中国天然色素行业崛起最早的研究所性质的企业,天然色素在食品应用领域的开拓者,中大公司是中国大陆规模最大的天然色素制造企业之一、亚洲最大的生产和出口天然色素产品及原料的公司之一,是中日技术合作企业,是专业从事生产符合欧共体、美国FDA、日本自主规格、中国国家法定标准的天然色素产品的跨国型技术企业。
2食用天然色素的研究进展近年来,我国食品着色剂产业随着食品工业的蓬勃发展而壮大,国家根据食品工业发展的需求对食品添加剂提出了“天然、营养、多功能”的发展方针。