天然色素在食品着色剂中的应用

jinqijixie
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天然色素在食品着色剂中的应用

帖子jinqijixie » 周三 9月 21, 2016 5:36 am











食品着色剂是食品添加剂之一, 人们几乎一生都在连续摄食。它不一定具有营养价值, 但必须对人体无毒无害。随着医学毒理学和生物学试验研究工作的不断深入, 发现在允许使用的化学合成色素中, 不少品种对人体是有害的, 特别是近年来发现的致癌问题, 引起了各国有关部门的重视。化学合成色素的原料主要是煤焦油, 通常称煤焦或苯胺色素, 其多属偶氮化合物, 偶氮化合物在体内代谢生成日一蔡胺和一氨基一一蔡酚, 这两种生成物具有强烈的致癌性。因此, 近年来, 各国对合成色素的控制也越来越严格, 而食用天然色素一般地说则无毒, 尤其植物色素安全性较高, 有的还有一定的营养价值或药理作用,而天然色素作为食品着色剂已有非常悠久的历史。因此, 天然色素需求量又大大增加起来。各国对天然色素的管理也不象对化学合成色素那样严格, 并提倡大量应用天然色素。目前可以说是合成色素与天然色素并驾齐驱的时代。

天然着色剂的分类
  动物色素
  动物血液和肌肉中的血红素(Heme)是红色色素, 但不用为食用色素故不赘述。现仅以胭脂虫红为例说明动物色素。
  1、胭脂虫色素
  胭脂虫(Coceus Cacti)是寄生在胭脂仙人掌上的昆虫, 其雌虫体内含有一种葱醒色素叫胭脂红酸(Carminic acid),该色素是用干胭月旨虫体压碎后抽提而得。
  2、胭脂红酸的性质及其在食品中的使用
  胭脂红酸溶解于水、乙醇而不溶于油脂。与铁等金属离子生成络合物而变色,可与复合磷酸盐并用而防止。胭脂红酸的颜色随pH值而变化,pH<4为黄色,pH为4现橙色,pH6为红色, 到pH 8为紫色。用于乳、肉等蛋白质制品时与蛋白质结合变为暗紫色。由于它的耐热性耐光性及耐微生物性都非常好, 故自古以来均用作化妆品,现代最适用于饮料类着色之用, 一般用量为0.005%。
  微生物色素
  1、红曲色素
  微生物色素仅举红曲色素为例, 该色素是红曲菌(Monascue SP)产生的色素。用纸层析或薄层层析法分离红曲色素,可见到黄、橙红、紫、青等颜色成分、以红紫色成分最多,有六种组分的化学结构已确定, 均属氧茆并类化合物(Benzofuran Compounds)。
  2、红曲色素
  红曲色素溶于乙醇、乙醚等有机溶剂而不溶于水, 但可溶于乙醇的水溶液,耐光性耐热性均较植物色素好。耐化学性也较好, 在400倍稀释的色素液中, 添加的100ppm抗坏血酸或亚硫酸钠等经48小时都不变色, 对金属离子十Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+十等也较稳定。经动物试验口投给1.8克/公斤体重, 未见有死亡例, 慢毒性试验最大投给量2克/公斤体重/日, 经一年四个月未出现任何问题。由于红曲色素安全性高, 工艺性能好, 现已广泛用于肉、豆、面、糖、果酱、果汁等类食品着色。
  植物色素
  植物色素资源极其丰富, 可谓多彩缤纷,种类很多,是构成食物色素的主体。主要分类有三种,分别是以叶绿素为代表的吡咯色素,有胡萝卜素类及叶黄素两类的多烯色素,以及可分为花青素、花黄素和鞣质三大类的酚类色素。在食品工业中用量较大的是类胡萝卜素和花青素。
  类胡萝卜素的颇色有黄、橙、红至紫色等, 广泛存在于生物体组织中, 已知的类胡萝卜素达300种以上。多数类胡萝卜素都可看成是蕃茄红素的衍生物。它的同分异构体为α-β-γ-类胡萝卜素。以β-型在自然界分布最广, 合量最高。如藏红花、万寿菊属杭物、紫花茴蓿、胡萝卜与棕相油、桔皮、玉米、蕃茄等。红青素又称花色甙,是花、果、叶、茎等呈现的兰、紫、红等颜色。它广泛分布于植物界, 以甙的形式分布千细胞液中。
  天然花青素资源丰富, 提取容易,是很好的天然色素资源。现已制成制品的有:紫葡萄皮色素、朱槿色素(从木槿属植物朱槿及玫瑰茄的花瓣中提取)、越桔红(从杜鹃花科越桔属植物的越桔果实中提取)、甜菜红等色素。
天然着色剂叶黄素
  叶黄素的结构与性质
  类胡萝卜素( Carotenoids ) 是指胡萝卜素(Carotene) 和叶黄素(Xanthophylls) 两大类色素的总称。其中最主要的有黄体素(Lutein) 、玉米黄素(Zeaxanthin) 。其中黄体素和玉米黄素组成的树脂被习惯成为叶黄素。叶黄素是一种无维生素A 活性的类胡萝卜醇,其分子式为C40H56O2,易溶于氯仿、二氯化碳,可溶于正己烷,微溶于醇、醚。其稳定性受物理、化学及生物因素的影响较大,例如光辐射、高温、酸、碱、游离卤素、水分状况等,但氧是影响其稳定性的主要因素,特别是纯的结晶产品更易被氧化破坏 因而在保存时要将黄体素结晶纯品或含黄体素的材料密闭真空或充入惰性气体包装,避免光照并且低温保存。
  黄体素和玉米黄素互为结构同分异构体,同属于脂环族叶黄素。它们分别是α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的3 ,3-二羟基衍生物,其结构式分别如图1所示:
  叶黄素的分布与来源
  叶黄素和玉米黄素在自然界分布广泛,含量也较高,一些绿色蔬菜水果如卷心菜、菠菜、莴苣、绿豆、油菜中均富含叶黄素,但该类植物中同时也含较多的叶绿素、β2胡萝卜素及其他类胡萝卜素的环氧、氧代衍生物,遮蔽了叶黄素和玉米黄素的色泽;黄体素是绿叶中主要的类胡萝卜素;玉米黄素的分布极其广泛,它一般与黄体素是伴生在一起的。在大多数植物中,黄体素的含量均大于玉米黄素;仅在玉米中玉米黄素的含量高于黄体素。此外一些黄橙色水果如芒果、木瓜、桃子、南瓜等也均富含叶黄素和玉米黄素。
  经过人们长期的寻找发现,万寿菊花中黄体素和玉米黄素的含量极高,其它类胡萝卜素杂质少,易于分离纯化,可作为工业生产的良好来源。万寿菊花(Marigold.Tageteserectal) ,又名金盏草(或金盏花) ,一年生草本,粗壮直立,高约60cm,叶对生,羽状深裂,裂片矩圆形或极针形。头状花序单生,黄色至橙色,直径5~10cm。种子繁殖,夏秋连续采摘。采摘后,在闭光发酵池中在发酵菌群的作用下发酵,再经压榨、干燥、粉碎、制粒等加工工序,可使总类胡萝卜素的含量达到15—25 克/公斤,成为提取叶黄素的最佳原料。我国是一个发展中的农业大国,万寿菊花更适合于我国东北、西部地区等地种植,我国具有廉价的农村劳动力,且万寿菊花的种植成本相对较低,具有国际市场竞争力。
  叶黄素的着色作用
  叶黄素突出生理作用是其卓越的着色能力。人们主要把含叶黄素的材料作为饲料添加剂,用在家禽、水产动物和鸟的蛋黄、皮肤、羽毛以及肉的着色上。在世界许多国家和地区,特别是美国和许多亚洲国家的消费者,由于习惯和心理作用,多数人偏爱金黄色或橙红色的蛋黄,喜欢金黄色皮肤的禽类、软红的肉质,并且往往从蛋黄的色泽判断蛋品的营养价值和新鲜程度。消费者根据经验将黄色的皮肤视为肉质和风味较好的肉鸡的标志,直接影响产品的售价。因此在现代养禽业中,饲料公司为了迎合市场的需要,往往在饲料中添加超常量的合成商品着色剂,不仅使成本大大增加,且对人类健康不利。因此,生物来源的含叶黄素和玉米黄素的材料就成为天然饲料着色剂的主要来源,其研究日益受到关注。在以此为饲料的家禽中,禽蛋上有70%的色素为叶黄素,而且当禽蛋煮熟后其着色效果并无变化。因为其良好的着色能力和稳定安全等特性,在欧美等国家已经把叶黄素列为食品着色剂,赋予食品美丽的金黄色。
天然着色剂的优缺点对比
  天然着色剂的优点
  (1)天然色素多来自动物、植物组织, 因此一般来说对人体的安全性较高。
  (2)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β-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)。
  (3)能更好地模仿天然物的颜色, 着色时的色调比较自然。
  天然着色剂的缺点
  (1)大部份天然色素的耐热或耐光或耐金属性较差, 随着pH值的变化, 稳定性也不相同, 有的色调会变化。
  (2)难于用不同品种的天然色素混合在一起任意调色。
  (3)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。
  (4)某些天然色素有异味, 异臭。
  (5)一般来说较难溶解, 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,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,对其的深入研究及试验, 相信是可以逐渐得到解决的。
  但亦不必完全排斥合成色素而使用天然色素,须知并非所有的天然色素都是安全可靠的,有个别的植物色素由于有一定的药物作用, 在常期和大量摄入后, 也是有害的。因此在努力开发天然色素资源的同时, 在认为进行安全性试验的基础上, 和从世界范围内食品工业发展的趋势看, 也要进行研究天然色素的全合成工作,严格按照国家标准规定的品种、范围和使用量来选择和正确使用着色剂。

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