食用天然色素的资源开发及研究现状.doc

uu 久胪皿turaf Vniv^sity《风味化学与食品添加剂》课程论文爲丈题目 食用夭然色素的开发应用及研兗现状专 业 食醃科学与工程 毕业届别 2010级 姓 名 学 号 指导教师 q 期 2013.6 食醃科学与工程学院食用天然色素的开发应用及研究现状扌商要：食用天然色素是一种天然食品添加剂具有广阔的应用前景本文就食用天 然色素的概况、特性、现阶段的研究状况以及发展趋势进行了论述关键i司：食用天然色素特性研究现状刖弓食用天然色素是由天然原料（主要是植物原料）提取并精制而得的产品它是-•种 天然食品添加剂，用于食品着色食用色素按其来源和性质可分为天然色素和合成色素 两大类随着食品、医药工业的发展需要，色素的需求量越来越人而近年来的研究表 明，合成色素对人体一般都有不同程度的副作用，有的其至有致癌物质天然色素是人 们通过一定的技术手段从自然界的动植物细胞组织中取得的色素，与合成色素相比，它 们具有无毒、色彩自然的特点，并且大多数的天然色素还具有一定的保健、营养及药理 作用因此，近年来广大科技工作者对天然色素的资源开发和应用进行了大量的研究日本在天然色素的开发与应用方面处于世界前列。

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，品种达30个之多，其中大 量使用的有20多个品种，生产原料犬都从我国进口美国在1976年使用的食用天然色 素量已达4544吨，为合成色素用量的5倍我国的天然色索开发也较快，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，允许使用的食用天然色素则达20 多个品种，如红花素、红花黄、桅子黄、辣椒色素等目前，国际上允许使用的食用天 然色素已达50多个品种动物及微生物色素应用很少，所以食用天然色素实际上主要 是植物色素我国许可使用的十种天然色素（姜黄、甜菜红、紫胶色素、红花黄、叶绿 素铜钠盐、辣椒红素、酱色（不加钱盐生产）、红曲米、胡萝卜素和越桔红）中， 除红曲米是微生物色素、紫胶色素属动物色素以及不加铁盐生产的酱色外，其余七种全 是植物色素一、食用天然色素的概况1. 食用天然色素的分类通常，食用天然色素可按其天然来源和化学结构不同划分如下：⑴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90%以上它们大多来自可食资源，尤其是人们 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，冃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⑵按化学结构分通常人们将各种食用天然色素分成花色素昔、类黄酮、类胡萝卜素、酮、酿、四毗 咯类等这也还可再分成四毗咯、四菇类、醍类、氧杂环、氮杂环不包括四毗咯等① 四毗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，并己被应用 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 四菇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、桅子黄等均属此类天然同一色素B—胡萝卜素、3-apo-8, 一胡萝卜素醛、 斑蛰黄质亦属此类③ 醍类化合物作为天然色素应用的品种很少，FI前主要有蔡醒类的紫草红和蔥醍类的紫胶红与胭 脂虫红前者來自植物，后者來自动物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昔类色素，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⑤ 氮杂环化合物这可包括由甜菜花青和甜菜黄素组成的甜菜红核黄素也可属此类另外用鱼鳞干 燥粉碎制成的鱼鳞片作着色剂，其主成分为鸟嗓吟，亦可属此类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2. 食用天然色素的特性大多数天然色素来自可食用的动植物组织与合成色素相比，天然色素具有副作用 低、安全性高等特点有些天然色素还具有保健、营养等功效由于天然色素能够保持 天然物的颜色，而且有些色素添加到食品中还会带来使人愉快的香气，所以更加受到消 费者的欢迎天然色素与与合成色素具有不同的特性，从而使之在食品工业的应用中具有一定的 局限性植物色素既可增加色调，又与天然色泽相近，是一种自然的美但是，植物色 素在植物体中含量较少，分离纯化较为困难，多数情况下，天然色素的生产成本远高于 合成色素它受植物的种类、产地和生长季节的影响很大植物色素种类繁多，性质复 杂有些色素在共存物存在时还可能产生异味、异臭天然色素与合成色素比较，大部 分植物色素着色强度相对较弱、染色不易均匀、不如合成色素着色鲜丽明亮，而且对光 热、氧、金属离子及PIT值变化的皱感性较高，稳定性较差。

在使用中，有些植物色素 为提高其商品的使用周期，还需添加色素稳定剂和抗氧化剂就一种植物色素而言，由 于受到其自身理化特性的影响，具有很强的专用性，应用范阖较窄所以，研究和开发 天然色素受到人们的极为关注食用天然色素与合成色素比有以下特点： 优点：⑴天然色素多來自动物、植物组织，因此一般來说对人体的安全性较高⑵有的天然色素本身就是一种维生素（如核黄素）或具有维生素活性（如B—胡 萝卜素），因此兼有营养的效果有的还具有一定的药理作用（如强肝、利尿 等）⑶能更好地模仿天然物的颜色，着色时的色调比较自然缺点：⑴大部份天然色素的耐热或耐光或耐金属性较差，随着pll值的变化，稳定性也 不相同，有的色调会变化⑵难于用不同品种的天然色素混合在一起任意调色⑶天然色素的染着性较差，有些品种有时会与加工食品中的某些成分反应，发生 变色⑷某些天然色素有异味，异臭⑸一般來说较难溶解，不易染着均匀综上所述，从安全性方面考虑，使用食用天然色素是比较理想的，至于天然色素的 一些弱点，依FI前国际上对天然素的深入研究，以及我们的一些研究试验，认为可逐渐 得到解决对于染着性较差和有异味、异臭等问题，可通过改进和提高提取、精制的技 术是可以解决的；色调随pll值而变化和与基质反应而变色等情况，则可通过充分了解 色素本身的性质及所要添加的食品的成分组成等，然后予以合理使用。

例如:为了提高 甜菜红的稳定性，用茶叶色素与其络合成稳定性很强的色素；类胡萝卜素具有油性，耐 热性强而耐光性差，若与维生素C、维生素E或天然抗酸化合物并用，可以大大提高其 抗光性能；蔥醍类天然色素一旦接触蛋口质就会由红变为紫色，可用明矶、酒石酸钠、 磷酸等作稳定剂，与蔥醍类天然色素并用，以防止发生变色；叶绿素铜钠盐，是将分离 的天然色素经化学方法处理而改变性能的色素另外，还可采取仿制天然物质结构来进 行人工合成，如B—胡萝卜素、B—阿扑一 8—胡萝卜素醛等等使用食用天然色素吋，除了与合成色素一样，应考虑无害，溶解度较高，染着性坚 牢度等性质较好外，还应注意无异味和异臭，对金属离子及其它化学物质的影响较小等 重要因素食用天然色素易在金属离子的催化作用下发生分解变色,或形成不溶的盐类, 因此加工装置应选用稳定的材料，并防止原材料中金属离子的污染；加工用水及原材料 中含有的氯及其他化学物质则可用加热分解、活性炭吸附以及中和剂，离子交换等方法 处理这里，并无统一的规定，只能在实际使用中认真考虑，采用最佳的组合条件3. 部分食用天然色素的特性⑴红曲色素早在宋期，我国祖先就将红曲霉培养在稻米上，制成红曲，用于制造红糟、红酒及 红腐乳并从中提取红曲色素。

与其它天然色素相比，红曲色素具有以下优点：色调不随 pH值而变化；几乎不受氧化剂、还原剂及金属离子的影响；耐热性和耐光性好；染着 力强，对蛋白质的染着力特强红曲色素在国际市场上很俏，其膏状体产品价格达35 万元/吨以上美国已有两项该色素提取方法的专利在我国申请⑵以农副产品为原料制取的高粱红等色素高粱红色素是从农副产品高粱颖片中提取的红色素，属纯天然色素高粱红可用于 熟肉制品、果冻、饮料、糕点、畜产品、水产品及植物蛋白的着色其它以农副产品为 原料提取的色素还有:葡萄皮色素、玉米黄色素、萝卜红色素、红米色素、黑豆皮色素 等⑶辣椒红素从茄科植物果实辣椒中可提取出橙红色的脂溶性色素该色素的主要成份为辣椒红 素和辣椒玉红素辣椒红素的耐酸性、耐热性较好，对可见光也较稳定，但在紫外线下 易褪色辣椒红素适用于糕点、饮料、罐头、人造奶油、奶油制品等食品的着色⑷桅子黄色素桅子黄色素从茜草科植物桅子的果实中提取该色素易溶于水，不溶于油脂，pH 对其色调几乎无影响，热稳定性好，光稳定性稍差，几乎不受铝、钙、铅、铜、锡等的 影响，但遇铁则变黑它适用于糕点、冷饮、糖果、乳制品等的着色桅子原产中国， 各地均有栽培，长江以南各省资源尤为丰富。

日本有近20家工厂生产桅子黄色素，原 料大都从我国进口⑷以花为原料提取的色素据报道，从花类提取的色素有:红花色素、密蒙花色素、鸡冠花色素、一串红花色 素、杜鹃花色素、向日葵花色素、觅菜色素和桑堪色素等二、天然色素在食品中的应用1、 面类制品在面类制品中最常用的颜色主要是蛋黄色，为达到这一目的，使用藏花素比较理想, 姜黄呈柠檬黄色，需用桔色的胭脂树橙调色，就能调制出诱人的金黄色胭脂虫红通常 与藏花素合用，可呈桔红至粉红色的产品，这4种色素对热很稳定，可用于烘烤加工 但由于姜黄对光不稳定，只适用于整个的蛋糕或面包的着色，而应用于片状蛋糕或面包 时，必须注意使切开的糕点表面不暴露在光中，否则将使姜黄褪色，产品的色泽随之发 生变化此吋，可改用B—胡萝卜素或藏花素代替姜黄2、 软饮料将天然色素应用于软饮料，是一项困难的挑战饮料产品的高水分含量，所需的长 货架期和光照是主要的限制因素其次，防腐剂（如亚硫酸和苯甲酸钠）和酸的存在也 会影响天然色素的物理稳定性因此，一些天然色素的性质如:姜黄的光皱特性，二氧 化硫对藏花素和叶绿素稳定性的影响，甜菜红对热加工的不稳性和高水分含量的影响 等，均限制了这些色素在饮料中的应用。

目前，胭脂树橙，胭脂虫红，红花黄，辣椒色素和花色昔类等天然色素均可用于软 饮料花色昔特别适用于软饮料，从葡萄皮中提取的花色背对酸性条件稳定，常被用于 着色黑葛味的饮料应注意的是将花色昔类用于不透明饮料时，会产生一种明显的兰化 效果经特殊加工的对酸和硬水都稳定的胭脂树橙是一种理想的软饮料着色剂，对于不 透明的柠橡酸饮料的着色，需要以物理扩散的方式使色素分布在整个饮料中，可选用具 有适当分子量的胭脂树橙浓缩物來实现，红花黄用于软饮料可得到一种黄色，也可与花 色昔配合使用，以得到黄至桔黄色的颜色辣椒色素经乳化制成水溶性产品后可用于软 饮料，对于不透明的桔汁饮料，水分散性辣椒色素特别适用，可得到桔黄至桔黄色的颜 色3、 糖果制品在大多数糖果制品中，要求所加入的组分能耐受高温，最严峻的考验Z—是熬糖工 艺，这个系统要求色素，香料和酸味剂等在140°C下保持数分钟，除甜菜红外，其它天 然色素在此温度都较稳定，因此，都可应用4、 腊、树胶、果胶类的果冻制品：在此类制品中也可成功地应用各种天然色素，然而，当选用姜黄时，必须考虑到产 品见光后所引起的褪色花色昔类虽然可用于果胶类果冻，但用于明胶基的草莓。