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1、食品色素综述 前言 颜色总是在时刻影响着我们的生活,尤其是对我们的衣着穿戴、我们的房间和花园的装饰格调以及食物对我们的诱惑力。我们多数是在无意识的情况下对颜色作出选择,但许多研究表明我们所处的环境色彩一直在影响着我们的情绪和感觉。 大家对食物的颜色都很敏感。顾客的食欲几乎总是和他对食物的感觉直接相关的。这就是所谓的“看好吃香”。对于食品生产厂家来说,漂亮的草莓色告诉消费者这是一种高质量的产品,而褪色的或人工合成色素总是与劣质低挡产品联系在一起。在过去的20世纪,食品工业的发展受到了社会、技术和经济因素的影响。在这个期间,食品市场随着加工食品的需求扩大而迅速变化,来满足一些新的消费群体,如:参加
2、工作的母亲、单亲家庭和人数急增的老年人群。食品工业必须提供色香味美并且在质量和价格方面能满足消费者需求的食物。 色素生产工业要供应食品和饮料生产,提供种类齐全并得到批准的产品来满足各种需求。然而,需要不断的发展来提高色素的稳定性和处理属性,使用新的合成技术、新的加工工艺以及发展新色素。 1食品色素的历史 在食品中添加色素的历史最早可以追溯到古代埃及,大约在公元前1500年,当地的糖果制造商就利用天然提取物和葡萄酒来改善糖果的色泽1。到了十九世纪中叶,人们把一种叫藏红花的香料添加到某些食物中起装饰作用。 随着工业革命的发生,食品工业得到迅速发展。矿质和金属化合物也被作为着色剂来掩盖劣质和搀假食物
3、,更可怕例子还有:34和用作奶酪和糖果的着色剂,泡过的茶叶可以用砷酸盐再着色,然后在市场上卖掉。1860年,用作甜点的色素引起两次死亡事件。一些有毒化学物质也曾经被用作糖果和泡菜的着色剂。 在1856年,2发明了第一个合成色素()。在19世纪末20世纪初,未受审批色素添加剂广泛用于欧美市场的各种流行食物中,有番茄酱、芥末、果冻和酒类等。市场上出现80多种人工合成色素,其中一些是用于纺织业的,不是食品业。许多食品色素从来没有做过毒理和其它负作用方面的测定。 从1900年以来,大量人工合成色素生产以苯胺为原料,这是一种有毒的石油产品。最初,这些色素初称作煤焦油色素,因为合成的原料来自于含沥青的煤。
4、早期的色素来源于植物、动物和矿质原料,在20世纪初期仍然在食品中使用,但生产商在经济利益的驱使下逐渐将它们淘汰了。化学合成色素的生产工艺简单,价格低廉,染色性能非常理想,并且用量小,不会对食物产生不良风味。但随着合成色素使用量的增长。安全问题逐渐引起人们的关注。结果世界各国出台了许多法规,如美国批准的合成色素从700种锐减到7种。然而,食品搀假仍然持续了许多年。它们与近年来对食品色素和健康持异议的新闻媒体,共同促进了消费者对食物中色素添加剂的关注。 2市场趋势 对目前的食品色素市场规模还没有可靠的统计数字,但大体估计全世界每年有9.4亿美元的贸易额。各部分所占份额为:合成色素4亿美元,天然色素
5、2.5亿美元,天然来源色素1.89亿美元,焦糖色素1亿美元。 消费者的压力、社会的变迁和技术的进步极大地促进了食品加工业的发展,同时全面带动了食品色素市场。随着消费者对纯天然食品的兴趣日益增加,天然色素在市场上的份额迅速增加。据预测。在未来的几年天然色素每年将以510%的速度增加。合成色素也会稳定增加,但年增长率在35%之间。 3目前的食品色素 3.1合成色素() 目前美国批准7种合成色素(1906年以前有700多种,许多是剧毒物质),而欧洲批准了17种合成色素。这些合成色素都是水溶性的。美国批准了6种沉淀色素和分散色素,赤藓红色素由于碘含量没有被批准。在我国已批准允许使用的食品色素有65种,
6、其中植物提取物48种3。我国食品色素的总产量大约为10000/。其中合成色素1000/左右,天然色素约9000/,焦糖色素占80%,其余为植物提取物和微生物发酵产物等。最初水溶性色素是加工成粉末状的,但由于容易结块和污染而对用户很不方便。以后厂家就加工成颗粒状、方便香料袋和胶体状4。 3.2天然替代色素() 天然替代色素可与纯天然色素媲美。最普通的产品如合成类胡萝卜素,含有共轭碳水化合物,容易氧化而失去色泽。必须通过抗氧化系统来形成颜色(例如,生育酚)。1954年市场上出现了人工合成的胡萝卜素,目前占有很大的市场分额(全世界约占17%,欧洲占有40%,全球年产量估计超过500吨)。主要用于黄油
7、、软饮料、糖果和面包加工。世界上的胡萝卜素主要由两个厂家供应:瑞典的公司和德国的公司。为满足大多数食物和饮料的需要,这些厂家还提供油水分散相的色素(尤其是对黄油和软料市场)。可以采用乳化和色素悬浮的方法完成5。 3.3天然色素() 天然色素在25年前开始了在商业上的广泛应用,到现在已经取得了巨大的发展。消费者从健康的角度考虑,对天然产品的兴趣推动了食品工业对天然色素的需求。色素在水果、蔬菜、种子和根部广泛存在。我们每天从饮食中消费大量的各种色素,尤其是花青素、类胡萝卜素(大自然每年产生100万吨以上,其中的600种结构已经证实)和叶绿素。我们每天从食品中摄取的天然色素仅仅是很少的一部分。天然色
8、素的物理和化学性质差别很大。许多对氧化、变化和光照很敏感,他们的溶解度变化很大。目前在欧洲有13种天然色素得到使用许可,而美国批准26种天然色素。人们最初认为天然色素的性质远不如合成色素稳定,使用难度更大,价格更贵。据估计,全世界的植物70%还没有全面研究,只有0.5%的植物做过彻底的研究6。从这个方面来看我们对天然食品色素的研究才刚刚开始。然而,不幸的是,大多数的色素前面已经提到了,开发新的色素并不容易。任何一个新的色素在得到和欧洲的使用许可以前,都必须经过安全性评估,这要花费大量的时间和资金。最后一个问题是许多未发现的色素可能位于未发展的陆地和海洋,商业开发难度较大。鉴于这些困难,目前天然
9、色素的研究工作集中在发展现有色素,主要在以下三个方面:合成工艺、生产技术和可替代的色素资源.实践证明这些途径非常成功,极大地促进了天然色素在食品和饮料工业中的应用。食品厂商乐观的认为,色素供应商提供的大部分天然色素在色泽、稳定性和使用特性方面完全符合要求。 3.4焦糖色素() 焦糖色素在色素市场上占有重要地位(大约11%),主要是在可乐饮料方面。控制好碳水化合物的加热温度,就可以生产焦糖色素,如蔗糖、葡萄糖和果糖。根据在焦糖化过程中使用催化剂的不同,焦糖类色素可以分为4大类。市场对焦糖色素的需求基本保持稳定,每年的增长率大约是23%。随着市场的扩大和棕色食品的增长,焦糖色素也会逐渐增长。 4食
10、品色素的最新发展 4.1合成 近五年来色素发展的一个方面是提高天然色素和天然替代色素的稳定性,因为它们本身的稳定性和溶解性差异很大。合成色素的发展集中在加工工艺方面。色素的稳定性、实用性和色彩主要受色素配方中添加成分的影响。添加成分对成品的使用特性也有影响。色素配方的发展主要集中在以下四个方面: (1)使用乳化剂、抗氧化剂和稳定剂,使脂溶性的色素在水相中均匀分布。 (2)利用生育酚和棕榈酸盐等抗氧化剂的增效作用提高色素对氧化的稳定性。(3)提高色素在软饮料和果冻的酸稳定性和透明度。(4)利用色素替代一些引起消费者过敏的成分,如花生油和转基因玉米、大豆等。 果冻、糖果和某些饮料要求色素色泽稳定、
11、透明。脂溶性的色素如胡萝卜素和红辣椒在乳化以后产生模糊的色泽,加入聚山梨醇酯就可以解决这个问题。公司的晶体胡萝卜素和红辣椒就有很好的氧化和酸稳定性。天然替代色素的发展主要在去除功能性花生油和明胶等可能引起过敏的成分,以便大多数消费者能够接受。玉米油可以替代花生油,牛胶可以用鱼胶替代。7公司最近开发出一种新的7%()色素。呈现黄色背景和几乎完全透明的分散体系。这个色素配方包括-胡萝卜素,还有玉米油、鱼胶、麦芽糖糊精、蔗糖和二氧化硅以及抗氧化的棕榈酸盐、-生育酚。可以用于软饮料、糖果和奶制品。 4.2生产工艺 加工技术对天然色素和合成色素至关重要。把色素制粉,然后用难溶解的载体包装,产生的一系列悬
12、浮液性能大大超过原来的溶液。这项技术对天然色素的好处是:(1)提高了色素对光的稳定性,拓宽了它的使用范围,如酱油、调味品和软饮料,(2)使水相分散色素在油相中分散,如甜菜根抽提物和焦糖。(3)减少一些添加物的含量,如聚山梨醇酯80,它在日本市场就会受一些法律限制,在一些食品中有起泡问题.(4)用普通的水溶性色素生产不同颜色深浅的色素。姜黄色素可以呈现不同浓淡的金黄色,而深红色素能形成从紫红到粉红的一系列色彩。(5)颜色漂少.(6)喷雾干燥和配方工艺的改进促进了微胶囊天然色素的发展。高当量值的麦芽糖糊精已经被用来改善类胡罗素的稳定性10。例如混合的胡萝卜素和胭脂染料。 4.3色素来源 开发新色素
13、的一个主要限制因子就是漫长而昂贵的安全性测验和法规审批程序。成功的办法是利用以前没有使用并且符合现行法规的原料来开发天然色素。黑色胡萝卜已经被用做花青素类色素的原料来源。商业上由公司首先开发出叫“”商品。黑色胡萝卜生产花青素类色素的优势和利润在于:(1)对酸性食品如软饮料、罐头、果冻和糖果,能提供明亮而不同浓淡的草莓红色泽。(2)与传统的花青素原料如葡萄皮和草莓相比,黑色胡萝卜生产的花青素类色素对光、热和二氧化硫更加稳定,这是由于花青酰基化的缘故。(3)可以常年供应。(4)多酚类物质含量少。在葡萄皮花青素中含有的多酚能引起浑浊和沉淀问题。(5)符合犹太教的法规,在全世界可以广泛接受。(6)对于
14、低的食品,可以代替洋红色素。(7)在中性条件下,能提供更稳定的紫红/蓝色的色差。 近年来正在开发一种蓝黑萝卜品种。一次提纯的产品能呈现出比传统萝卜色素更受欢迎的香味。蓝黑萝卜花青质量高、稳定性好并且在全球被接受,是葡萄皮花青素的优良替代品,因为葡萄皮花青素容易发生质量、色泽和活性方面的问题。 4.4生物工艺 改进工艺能提高色素的生产效率11。色素生产涉及到植物细胞和组织培养、微生物发酵和基因调控等方面的研究工作。然而,在确定一种安全的食品添加剂以前,要对该产品做全面的安全性评估。也存在研发投资和生产设备方面的困难。植物组织培养是生产天然色素的有效途径12。类胡萝卜素、花青素和都已经用植物组织培养来生产,但目前的技术还难以实现连续生产,因为大多数的色素贮存在细胞里,细胞并不排泄到体外。到目前还没有食品级的色素可以通过植物细胞组织培养来大规模地生产。因而,就要重点解决组织培养这个难题。和那些从天然植物中分离出来的色素一样,组织培养分离的色素也存在稳定性的问题。就生物工艺来说,单细胞的藻类和真菌更适合于生产新色素。一个新的进展是用真菌生产-胡萝卜素。胡萝卜素可以在反应器中发酵生产。目前在市场上已经作为食品添加剂销售(,)。4.5 食品中色素的检测方法采用GeminiC185u250x4.
