食品添加剂04 食品着色剂文档格式.docx
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合成着色剂的着色力强、色泽鲜艳、不易退色、稳定性好、易溶解、易调色、成本低,但安全性低。
按化学结构可分成两类:
偶氮类着色剂和非偶氮类着色剂。
油溶性偶氮类着色剂不溶于水,进入人体内不易排出体外,毒性较大,目前基本上不再使用。
水溶性偶氮类着色剂较容易排出体外,毒性较低,目前世界各国使用的合成着色剂有相当一部分是水溶性偶氮类着色剂。
此外,食品合成着色剂还包括色淀和正在研制的不吸收的聚合着色剂。
色淀是由水溶性着色剂沉淀在允许使用的不溶性基质上所制备的特殊着色剂。
其着色剂部分是允许使用的合成着色剂,基质部分多为氧化铝,称之为铝淀。
食品天然着色剂主要是由动、植物和微生物中提取的,常用的有叶绿素铜钠、红曲色素、甜菜红、辣椒红素、红花黄色素、姜黄、β-胡萝卜素、紫胶红、越橘红、黑豆红、栀子黄等。
按化学结构可以分成6类:
①多酚类衍生物,如萝卜红、高梁红等;
②异戊二烯衍生物,如β-胡萝卜素、辣椒红等;
③四毗咯衍生物(卟啉类衍生物),如叶绿素、血红素等;
④酮类衍生物,如红曲红、姜黄素等;
⑤醌类衍生物,如紫胶红、胭脂虫红等;
⑥其他类色素,如甜菜红、焦糖色等。
与合成着色剂相比,天然着色剂具有安全性较高、着色色调比较自然等优点,而且一些品种还具有维生素活性(如β-胡萝卜素),但也存在成本高、着色力弱、稳定性差、容易变质、难以调出任意色调等缺点,一些品种还有异味、异臭。
按溶解性分:
油溶性(β-胡萝卜素、辣椒红、姜黄)
水溶性(苋菜红、胭脂红、赤藓红、柠檬黄)
按结构分:
合成色素分为:
偶氮类色素、非偶氮类色素、色淀、聚合色素等
天然色素分为:
吡咯类、多烯类、酮类、醌类、多酚类等
1着色剂的发色机理
不同的物质能吸收不同波长的光。
如果某物质所吸收的光,其波长在可见光区以外,这种物质看起来是白色的;
如果它所吸收的光,其波长在可见光区域(400-800lnm),那么该物质就会呈现一定的颜色,其颜色是由未被吸收的光波所反映出来的,即被吸收光波颜色的互补色。
例如某种物质选择吸收波长为510nm的光,这是绿色光谱,而人们看见它呈现的颜色是紫色,紫色是绿色的互补色。
不同波长光相应的颜色及肉眼所见到的颜色见表4-1。
(见教材P84)
物质之所以能吸收可见光而呈现不同的颜色,是因为其分子本身含有某些特殊的基团即生色团(生色基或发色团),分子中含有一个上述生色基的有机物,由于它们的吸收波长在200—400nm之间,仍是无色的。
如果有机物分子中有2个或2个以上生色基共轭时,可以使分子对光的吸收波长移向可见光区域内,该有机物就能显示颜色。
例如,1,2---苯基乙烯是无色的,但在2个苯环之间连接3个共轭的碳-碳双键化合物,便开始显示淡黄色;
连接5个轭的碳-碳双键化合物,则呈橙色;
连接11个共轭的碳—碳双键化合物则为黑紫色。
有些基团,如一OH、一OR、一NH2、一NR、一SR、一Cl、一Br等,它们本身的吸收波段在远紫外区,但这些基团与共轭键或生色基相连接,可使共轭键或生色基的吸收波移向长波方向而显色,这些基团特称为助色团(助色基)。
着色剂都是由发色团和助色团所组成,因此能够呈现各种不同的颜色。
2食品合成着色剂及应用
食品合成着色剂的安全性问题日益受到重视,各国对其均有严格的限制,不仅在品种和质量上有明确的限制性规定,而且对生产企业也有明确的限制,因此生产中实际使用的品种正在逐渐减少,我国允许使用的有8种,美国有10种,日本有11种,欧共体有20种。
我国指定上海市染料研究所为全国惟一的生产单位。
但由于合成着色剂在稳定性和价格等方面的优点,世界总的使用量仍在上升。
现将我国允许使用的8种食品合成着色剂介绍如下。
2.1食品合成着色剂
2.1.1苋菜红(见教材P85)
苋菜红(amaranth),又名蓝光酸性红,为水溶性偶氮类着色剂。
苋菜红为紫红色均匀粉末,耐细菌性差,有耐光性、耐热性、耐盐性,耐酸性良好,对柠檬酸、酒石酸等稳定,遇碱变为暗红色。
耐氧化、还原性差,不适于在发酵食品及含还原性物质的食品中使用。
毒性:
苋菜红多年来公认其安全性高,并被世界各国普遍使用。
规定其ADI为0—0.5mg/kg。
使用:
我国规定,本品使用范围和最大使用量为:
山楂制品、樱桃制品、果味型饮料、果汁型饮料、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、罐头、浓缩果汁、青梅、对虾片,0.05g/kg。
人工合成着色剂混合使用时,应根据最大使用量按比例折算,红绿丝的使用量可加倍,果味粉着色剂加入量按稀释倍数的50%加人。
FAO/WHO(1984)规定,本品用于苹果酱或梨罐头、果酱或果冻,最大使用量为0.2g/kg;
小虾或对虾罐头,最大使用量为0.03g/kg;
冷饮最大使用量为0.05g/kg。
单独或与其他着色剂并用。
2.1.2胭脂红(见教材P86)
胭脂红(ponceau4R),又称丽春红4R,为水溶性偶氮类着色剂。
胭脂红为红色至深红色粉末,耐光性、耐酸性、耐盐性较好,但耐热性、耐还原性相当弱,耐细菌性也较弱。
本品经动物试验证明无致癌、致畸作用,ADI为0~4mg/kg。
目前除美国不许可使用外,绝大多数国家许可使用。
我国规定,胭脂红的使用范围和最大使用量与苋菜红相同,还可用于糖果色衣、豆奶饮料、红肠肠衣,前者的最大使用量为0.1g/kg,后者为0.025g/kg,其中对红肠肠衣的残留量为0.01g/kg,其余参见苋菜红。
FAO/WHO(1984)规定,本品用于果酱、果冻,最大使用量为0.2g/kg;
速冻小虾和对虾以及小虾和对虾罐头,最大使用量为0.03g/kg;
2.1.3赤藓红(见教材P87)
赤藓红(erythrosine),又称樱桃红,为水溶性非偶氮类着色剂。
赤藓红为红褐色颗粒或粉末,无臭。
着色力强,耐热、耐还原性好,但耐酸性、耐光性很差,吸湿性强。
FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会1990年对其进行评价后制订ADI为0-0.1mg/kg。
我国规定,本品使用范围和最大使用量:
果味型饮料(液、固体)、果汁型饮料、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、罐头、浓缩果汁、青梅,005g/kg,其余参见苋菜红。
本品耐热、耐碱,故适于对饼干等焙烤食品着色。
因耐光性差,可对罐头食品着色而不适于在汽水等饮料中添加,尤其是本品在酸性(pH值4.5)条件下易变成着色剂酸沉淀,不适于对酸性强的液体食品和水果糖等的着色。
FAO/WHO(1984)规定,本品用于苹果调味酱、梨罐头、果酱和果冻,最大使用量为0.2g/kg;
草莓、悬钩子、李子罐头的着色,最大使用量为0.3g/kg。
对什锦水果罐头(着色樱桃)和热带水果色拉罐头,可按良好加工方法添加。
本品也可用于小虾及对虾罐头,或速冻小虾与对虾(仅限热处理制品使用),最大用量为0.03g/kg;
午餐肉,最大用量为0.015g/kg;
冷饮,最大用量为0.1g/kg。
单独或与其他着色剂并用。
2.1.4新红(见教材P88)
新红(newred)属水溶性偶氮类着色剂。
新红为红色粉末,易溶于水,水溶液呈红色,微溶于乙醇,不溶于油脂,具有酸性染料特性。
为上海染料研究所研制成的新型食品合成红着色剂。
经长期动物试验,除偶见有肾盂移行上皮增生外,未见致癌、致畸、致突变性,大鼠MNL(最大无作用量)为0.5%。
我国规定,本品的使用同赤藓红。
2.1.5柠檬黄(见教材P89)
柠檬黄(tartrazine),又称酒石黄,为水溶性偶氮类着色剂。
柠檬黄为橙黄色粉末。
耐酸性、耐热性、耐盐性、耐光性均好,但耐氧化性较差。
遇碱稍变红,还原时退色。
柠檬黄经长期动物试验表明安全性高,为世界各国普遍许可使用。
本品ADI为0—7.5mg/kg。
我国规定,使用范围和最大使用量:
果味型饮料(液、固体)、果汁型饮料、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、罐头、浓缩果汁、青梅、对虾片,0.1g/kg;
豆奶饮料,0.05mg/kg。
红绿丝的使用量可加倍,果味粉着色剂加入量按稀释倍数的50%加入。
冰激凌,最大使用量0.01965mg/kg。
FAO/WHO(1984)规定,用于青刀豆和黄刀豆罐头,最大使用量为0.1g/kg;
梨、调味苹果酱罐头、果酱,最大使用量为0.2./kg;
酸黄瓜,最大使用量为0.3g/kg;
冷饮,最大使用量为0.1g/kg。
单独使用或与其他着色剂并用。
2.1.6日落黄(见教材P89)
日落黄(sunsetyellowFCF),又称橘黄,为水溶性偶氮类着色剂。
日落黄为橙色的颗粒或粉末。
对光、热和酸都很稳定,惟遇碱呈红褐色,还原时退色。
本品经长期动物试验,认为安全性高,为世界各国普遍许可使用。
本品ADI为0—2.5mg/kg。
果味型饮料(液、固体)、果汁型饮料、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、罐头、浓缩果汁、青梅、对虾片0.1g/kg;
风味酸乳饮料0.05g/kg;
糖果色衣0.165g/kg;
冰激凌0.0887g/kg。
FAO/WHO(1984)规定,本品用于调味酱、果酱、果冻、马荣兰,最大使用量为0.20g/kg;
小虾及对虾罐头,最大使用量为0.03g/kg;
冷饮,最大使用量为0.10g/kg;
酸黄瓜,最大使用量为0.30g/kg。
2.1.7亮蓝(见教材P90)
亮蓝(bfilliantblueFCF)属水溶性非偶氮类着色剂。
亮蓝为有金属光泽的深紫色至青铜色颗粒或粉末,无臭。
耐光性、耐热性、耐酸性、耐盐性和耐微生物性均很好,耐碱性和耐氧化还原特性也好。
本品经动物试验证明安全性高,ADI为0—12.5mg/kg。
果味型饮料(液、固体)、果汁型饮料、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、罐头、浓缩果汁、青梅、对虾片0.025g/kg;
冰激凌0.021999g/kg。
FAO/WHO(1984)规定,青豆罐头、冷饮,最大用量0.1g/kg;
苹果调味酱、豌豆罐头、果酱和果冻最大用量0.2g/kg;
酸黄瓜最大用量0.3g/kg。
本品因色度极强,故用量低,且通常与其他着色剂并用。
2.1.8靛蓝(见教材P91)
靛蓝(indigocarmine),又称酸性靛蓝、磺化靛蓝,为水溶性非偶氮类着色剂。
靛蓝为蓝色粉末,无臭,0.05%水溶液呈深蓝色。
对光、热、酸、碱、氧化都很敏感,耐盐性及耐细菌性亦较差,还原时退色,但着色力好。
本品经动物试验,认为安全性高,为世界各国普遍许可使用。
ADI为0~5mg/kg。
使用:
果味型饮料(液、固体)、果汁型饮料、汽水、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、青梅,0.1g/kg。
FAO/WHO(1984)规定,苹果调味酱、豌豆罐头、果酱和果冻最大用量0.2g/kg;
冷饮,最大用量0.1g/kg。
本品色泽比亮蓝暗,染着性、稳定性、溶解度也较差,实际应用较少。
此外,我国还许可使用上述8种食品合成着色剂的铝色淀。
色淀是由可溶于水的着色剂沉淀在许可使用的不溶性基质上所制备的一种特殊的着色剂,即在同样条件下不溶于水的着色剂制品。
若用于制造色淀的基质为氧化铝即为铝色淀。
其使用范围同各自的食品合成着色剂。
食用合成色素在食品中的应用
饮料类:
果味型、果汁型、汽水、冰淇淋;
配制酒;
糖果;
果脯、蜜饯、罐头;
糕点上彩装、红绿丝;
蔬菜类制品。
单独或与其他色素并用。
婴儿代乳品不得使用色素着色。
食用合成色素的一般性质
1.溶解性
溶解性包括两方面的含义:
一方面,着色剂是油溶性还是水溶性。
我国许可使用的食用合成着色剂均溶于水,不易溶于油,当要溶于油类时,要使用乳化剂、分散剂来达到目的。
水果糖、通心粉一般用水溶性着色剂,奶油、奶脂类、泡泡糖等宜选用油溶性着色剂。
酒类对各种着色剂都有一定的溶解性。
另一方面是着色剂的溶解度,溶解度大于1%者视为可溶,在1%与O.25%者视为稍溶,小于0.25%的着色剂视为微溶。
溶解度受温度、pH、含盐量、水硬度的影响。
一般的合成着色剂,温度升高,溶解度增大。
pH降低,易使着色剂形成色素酸而使某些着色剂溶解度降低。
某些盐类对着色剂起盐析作用而降低其溶解度。
水的硬度高易产生色淀。
天然着色剂的情况比较复杂,对其溶解度的变化情况,只有在实际中摸索。
2.染着性
食品的着色可分为两种情况:
一种是使之在液体或酱状的食品基质中溶解,混合成分散状态;
另一种是染着在食品表面。
不同色素染着性不同,用食用着色剂对食品着色时,要注意色素对上色部分的染着性质,即易不易染色,易不易脱色。
3.坚牢度
坚牢度是衡量食用着色剂在其所染着的物质上,对周围环境适应程度的一种量度。
着色剂的坚牢度主要决定于其化学性质、所染着的物质及在应用时的操作。
坚牢度是一个综合性评定,包括以下几个指标:
(1)耐热性由于食品在加工中多数要进行加热处理,所以要求着色剂要有一定程度的耐热性。
着色剂的耐热性与共存的物质如糖类、食盐、酸、碱等有关,当与上述物质共存时,多会促使其变色、退色。
柠朦黄、日落黄耐热性较强,靛兰、胭脂红热性较弱。
(2)耐酸性一般食品的pH大多在酸性范围,如果类食品、糖果、饮料、特别是酸渍食品与乳酸发酵食品,而着色剂在酸性较强的水溶液中会变色或析出,所以要考虑其耐酸性。
柠朦黄、日落黄耐酸性较强
(3)耐碱性对使用了碱性物质的食品,如使用了膨松剂的糕点类,则要考虑着色剂的耐碱性问题,而且这类食品还要经过高温加工等,所以温度等其他因素也要一起考虑。
柠朦黄耐碱性较强,胭脂红碱性较弱
(4)耐氧化性食用着色剂会与空气中的氧、氧化酸、含游离氯或残留次氯酸钠的水及共存重金属离子等作用而变色、退色。
日落黄、胭脂红耐氧化性较好,苋菜红、靛兰耐氧化性弱。
(5)耐还原性在发酵食品加工过程中,某些微生物、金属离子及某些食品添加剂,如抗坏血酸和亚硫酸盐等,都有还原作用,它们对着色剂有一定影响,在这方面氧蒽类着色剂比较稳定。
苋菜红耐还原性差,赤藓红耐还原性较好。
(6)耐光性在食品包装中,大量地使用透明材料,所以自然光的紫外线会影响着色剂。
食用着色剂的耐紫外线与其周围环境有关,pH、水硬度、金属离子对其耐光性都有影响。
靛兰耐紫外线性弱,柠朦黄、日落黄则较强。
(7)耐盐性主要是腌渍制品添加时要考虑。
柠朦黄在盐浓度波美20度以上仍较稳定。
(8)耐细菌性不同色素对细菌的稳定性不同。
柠朦黄、日落黄耐细菌性则较强,靛兰较弱。
4.变色
各种着色剂溶解于不同的溶剂中,可能会产生不同的色调和强度,以油溶性着色剂比较明显,在使用两种或两种以上着色剂调色时更为突出。
例如:
有时黄色与红色配成的橙色,在水中色调较黄,在酒精中较红。
在酒类中,酒精的含量不同,同样的着色剂会变成不同的色调,因此,在调配酒时,一定要根据其酒精含量来确定。
在调色、拼色工艺中,各种着色剂的坚牢度不同,退色快慢也不同,所以也可能引起变色。
如水溶性靛蓝比柠檬黄退色快,两者配成绿色用于青梅酒的着色,往往出现靛蓝先退色而使酒的色泽变黄。
在混合着色剂中,某种着色剂的存在会加速另一种色的退色,如靛蓝会促使樱桃红更快地退色。
所以,使用中要根据实际情况进行合理调配。
3食品天然着色剂的应用
我国利用天然着色剂对食品着色有悠久的历史,从植物中提取天然着色剂的技术也很早,北魏末年(公元6世纪)农业科学家贾思勰所著的《齐民要术》中,就有关于从植物中提取着色剂的记载。
食品天然着色剂的安全性较高,因而发展很快,世界各国许可使用的食品天然着色剂的品种和用量都在不断增加,国际上已开发的天然着色剂已有100种以上,其中天然着色剂中使用量最大的是焦糖色素。
大力发展天然着色剂已成为食品着色剂的发展方向。
我国植物资源丰富,为我国食品天然着色剂的发展提供了原料保障,目前我国许可使用的食品天然着色剂有34种,天然着色剂生产企业有100多家,年产量超过10000t。
天然着色剂按化学结构的分类
分类
着色剂名称
色调
来源
类胡萝卜素系
β-胡萝h素、胡萝卜色素
黄~橙
胡萝卜,合成
辣椒红、辣椒色素
红~橙
辣椒
藏花素、栀子黄
黄
栀子果
胭脂树橙
胭脂树
番茄红素
红
番茄
卟啉系
叶绿素、叶绿素铜钠
绿
小球藻、雏菊、蚕沙
血红蛋白、血色素
血液
藻青苷、螺旋藻蓝
蓝
螺旋藻
酚
酮
系
花青素
紫苏苷
紫红
紫苏
葡萄花邑素、葡萄皮红
葡萄皮
花翠素、紫玉米红、玫瑰茄红
红紫
紫玉米、玫瑰茄
查耳酮
红花黄
红花
黄酮
多酚、可可色素
褐
可可豆
二酮类、酮类
姜黄、红曲红
橙、黄、红
姜黄、红曲米
β-花青素系
甜菜苷、甜菜红
红甜菜
醌系
蒽醌
紫胶酸、紫胶红
红~红紫
紫胶虫
胭脂红酸、胭脂红
胭脂虫
萘醌
紫根色素
紫
紫根
其他
栀子蓝
栀子酶处理
栀子红
焦糖
糖类焙烤
氧化铁
红褐
合成
我国常用的食品天然着色剂
一、花色素苷
花青苷类着色剂是目前食品工业中主要的一类着色剂,如越橘红、萝卜红、红米红、黑豆红、玫瑰茄红和桑椹红等。
花青苷属多酚类衍生物,是一类水溶性着色剂,广泛分布于植物中,是植物花、叶、茎和果实等鲜艳色彩的主要成分。
花青苷是由糖和花青素组成的。
自然界最常见的花青素主要有天竺葵色素(pelargonidin)、矢车菊色素(cyd山n)、飞燕草色素(delphinidin)、芍药色素(peonidin)、牵牛色素(petunidin)、锦葵色素(malvidin)6种,其基本结构是苯并吡喃的衍生物。
花青苷在酸性时呈红色,pH值>
4时颜色较稳定,在碱性时则呈蓝色。
它对光和热都很敏感。
但苷配基的不同,特别是羟基数和甲氧基数的不同,所表现出的颜色不同,增加羟基数可使蓝色增加,而增加甲氧基数会使其红色增加。
氧和金属离子对其稳定性也有一定影响,尤其是铜、铁等金属离子可加速其降解或变色。
饮料、糖果、配制酒、罐头、蜜饯和糕点上彩妆、糕点、冰棍、雪糕、冰激凌、果冻,按正常生产(GMP)需要添加。
3.1萝卜红(见教材P93)
萝卜红(radishred)是由红萝卜压榨、真空浓缩制得,其主要着色物质是含有天竺葵素的花青苷。
3.2 葡萄皮色素(见教材P93)
葡萄皮色素(grapeskinextract),又称葡萄皮红(oenin,oenidins),为花青苷色素。
由制造葡萄汁或葡萄酒的皮渣用水萃取而得。
主要成分为锦葵色素、芍药素、飞燕草素、3/—甲花翠素等。
3.3红米红(见教材P94)
红米红(redricered)是由优质红米经萃取、浓缩制得,其主要着色物质是含矢车菊色素的花青苷。
3.4越橘红(见教材P95)
越橘红(cowberryred)是由越橘果实提取制得,其主要着色物质是含矢车菊素和芍药素的花青苷。
3.5黑豆红(见教材P95)
黑豆红(blackbeanred)是由黑豆皮用稀乙醇抽提后浓缩提取制得,其主要着色物质是含有矢车菊素-3—半乳糖的花青苷。
3.6玫瑰茄红(见教材P96)
玫瑰茄红(hibiscetin,roselle)是由玫瑰茄花萼片用乙醇提取、过滤提取制得,其主要着色物质是含氯化飞燕草素和氯化矢车菊素的花青苷。
(见教材)
3.7桑葚红(见教材P97)
桑葚红(mulberryred)是由桑葚果中提取制得,主要着色成分是矢车菊—3-葡萄糖苷。
3.8黑加仑红(见教材P98)
黑加仑红(blackcurrantred)是由黑加仑浆果果渣用水提取、浓缩、喷雾干燥制得,含多种成分,其主要着色物质为飞燕草色素(delphinidin)C15H1107X和矢车菊色素(cyanidin)C15H1106X。
二、黄酮类
黄酮类着色剂是多酚类衍生物中另一类水溶性着色剂,同样以糖苷的形式广泛分布于植物界。
其基本化学结构是—苯基苯并吡喃酮。
这类着色剂的稳定性较好,但也受分子中酚羟基数和结合位置的影响。
此外,光、热和金属离子对其也有一定的影响。
使用范围:
果汁、饮料(液、固体)、配制酒、糖果、糕点上彩妆、红绿丝、罐头、青梅、冰激凌、冰棍、蜜饯、果冻,熟肉制品、饼干、果冻、膨化食品等
3.9红花黄(见教材P98)
红花黄(carthamusyellow,saffloweryellow)是从菊科植物红花的花瓣中提取、浓缩干燥而得,主要呈色物质为红花黄及其氧化物。
3.10高粱红(见教材P99)
高梁红(sorghumred)由黑紫色高梁壳提取制得。
其主要着色物质为芹菜苷配基。
3.11菊花黄(见教材P99)
菊