食用天然色素的应用和发展趋势

        目前食用色素大体分为两类:一类是人工化学食用合成色素,这类色素大部分属偶氮类型化合物,对人体有一定的毒副作用;另一类是来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等的可食用色素,称为食用天然色素。

 


 


食用天然色素的应用及发展趋势


从添加量来看,食用色素在食品中占的比例很小,一般为产品的千分之几、万分之几甚至是十几万分之几。但是在其他产品中的作用以及在食品中的应用范围是其他任何产品添加剂所不可比拟的。1979年美国的Eskin.N.A.W教授在进行色泽、香气和结构对产品影响的测评后指出:食用色素虽然用量甚微,但在食品总的质量评价指标中,色泽评分约占45%,这从理论上支持了人们延续几百年来对食品的最直接、最传统的评价标准。这个标准就是:衡量一个产品好坏,首先看它的色、香、味,而色泽又是第一位的。从实践看,正是有了赤、橙、黄、绿、紫各种色泽的食用色素才构成了目前市场上五彩缤纷的食品,同时也丰富了绚丽多彩的社会生活。可以断言,随着人类社会的进步和人们物质生活水平的提高,以及人们对自身健康的渴望和追求,食用天然色素的品种和应用领域将会不断扩大,质量和对人体的功能性作用将会不断加强,食用天然色素产品将长青不衰,前景广阔。


1天然色素的历史沿革


可以说,对色泽的利用是人类进步的标志之一,当人类脱离原始社会,对美感有了需求渴望时,便有了利用色素的实践。例如在明朝,宫廷中和民间的一些时髦妇女利用紫草属植物的根皮染指甲进行装饰已是很普遍的现象;还有用红高粱的壳染制手织的大白布,做新娘的嫁衣、被褥等等也是普及面很广的一种方法;还有将红米或一些有色植物的叶或汁添加到菜肴和饭食中。随着社会的进步,使用天然色素的方法在食品业和化妆品行业中逐渐普及,使用技术逐步提高,天然色素逐渐成为美化生活不可缺少的一部分。这种情况一直持续到19世纪中期社会上出现人工合成色素为止。


在1856年,英国的W.H.Perkins教授发明了世界第一个合成有机色素“苯胺紫”以后,随着飞速发展的工业化生产,许多有机色素被相继合成。由于这类合成色素的色泽鲜艳,着色力强,稳定性好,品质均一,易于溶解和复配拼色以及工业化规模生产使成本大大降低等一系列优点,使之很快取代了天然色素,在食品等行业中得到普遍应用。品种很快就达到百余种,产量也在不断增加。据有关材料统计,当时欧亚和北美一些国家合成有机色素的年增长速度在2%以上,而南美、亚洲和非洲某些国家的年增长率超过7%,以食品工业较发达的美国为例,1982年产量高达2000余吨。这种增长大约持续了100余年。可以说自1856年Perkins教授发明了第一个合成有机色素后的100余年,是合成色素飞速发展的时期,也是食品行业从小到大飞速发展的时期。在这个时期工业化生产的合成色素基本取代了天然色素。



进入20世纪后,随着毒理学和分析化学的不断发展,人类逐渐了解了合成色素进入人体后的转化机理,认识到多数的合成色素品种对人体有较为严重的慢性病毒和致畸致癌性,并开始对合成色素重新进行毒理学和遗传学的研究。世界各国都投入了巨大的人力财力,并制定了相关条例和法规,以严格限制尚待摸清其安全性的合成色素品种。


突出的例子:美国在一系列法规条例陆续颁布以后,1958年又增加了一项修正案,指出,当一种食品添加剂,无论以多大剂量使用时,只要发现使实验动物致癌,则这种添加剂就被禁止使用。1969年当时的美国总统曾下令对使用的添加剂进行50年的文献回顾,并由科学院进行统计调查,要得出每人每天食入的每种添加剂的量。到目前为止,这项工作还在进行,仅此就耗资9000多万美金,同时要求某些品种在未作出毒理试验前停用的决定。


日本在严格限制使用品种和使用量的基础上,1974年开始对30余种食品添加剂进行了慢性毒性试验,肯定致癌试验阳性的有关品种一律禁止使用。同时为了增加食品添加剂的安全性,日本国立卫生试验所耗资1250万美金,与1978年建成了具有世界水平的最现代化设备的安全性生物试验研究中心,建筑面积7221㎡,动物房绝对保持无菌状态,温度、湿度、换气全部由电子计算机控制,毒性试验用大鼠、小鼠同时进行,先做亚急性试验,以最大无作用量的1/2-1/4作慢性实验剂量。


我国也于 1958 年由中国科学院上海生化研究所对人工合成色素的奶油黄进行了毒理性试验,发现其对小鼠致癌。1959年由国家科委领导对各城市生产、库存、销售和使用的人工合成色素进行了调查,对怀疑有毒性或化学结构不明的人工合成色素立即通知销毁或移作他用。1960年和1989年我国对正在使用人工合成色素从品种到使用量重新进行了两次严格的审定。


欧洲的丹麦、挪威、英国、法国以及非洲和亚洲一些国家,对合成色素的使用都相继制定一系列限用和禁用的法律法规。


FAO/WHO食品添加剂专门委员会,相继召开了数次食品添加剂联合专家委员会对食品添加剂,尤其是合成色素进行逐个品种的重新审议和论证。


由于人类对合成色素安全性的深入研究,发现很多合成色素对人体有毒害,有的品种在人体内可形成致癌物质,因此,世界各国和世界卫生组织制定颁布了一系列法规和条例,使不少有毒害的合成品种相继从各国许可使用的黑名单中被删除。现在的食用合成色素品种已为数有限,例如:在世界各国使用合成色素最多时,品种多达100余种,而现在美国仅剩7种、中国8种、英国22种、日本12种、捷克10种,瑞典、芬兰、挪威、印度、丹麦、法国等早已禁用重氮类色素,其中挪威等一些国家已经完全禁止使用任何化学合成色素。


在此形势下,尤其是自从美国1976年禁止使用合成色素苋菜红之后,世界各国开始重视天然色素和无毒无害食品添加剂的开发与应用,并很快掀起了研制开发天然色素的高潮。


随着人类科学技术进一步发展,使用了百余年的人工合成色素正在或将逐步被取自植物、动物、微生物的食用天然色素所取代。


2食用天然色素的应用及发展趋势


随着人们崇尚天然、追求健康和安全第一的心理要求,以及中国进入 WTO 所面临全球化经济的需要,食用天然色素的发展更加迅速,据资料统计,1971-1981年世界公开发表的食用色素专利为126个,其中87.5%是食用天然色素。


2.1 用量剧增


日本1995年食用天然色素的用量达23604t,食用合成色素仅186t,日本目前有45家工厂生产食用天然色素。美国1976年食用天然色素的使用量为4500多t,是化学合成色素的5倍。而中国1996年合成色素的产量约为800t,而食用天然色素的产量约达10000万t,目前我国生产食用天然色素的工厂百余家。


2.2 品种多样


目前国际上已经开发的食用天然色素共有100余种。中国正式批准的(1998)共47种,日本列为允许使用的共约102种,欧共体13种,英国26种。


2.3 产值猛增


全世界食用色素的总金额约为13.4亿美元,其中合成色素约4亿美元,天然色素约9.4亿美元。近年来合成色素的增长量不大,而食用天然色素约以每年4%的速度递增。


2.4 原料丰富


提取食用天然色素的原料多为植物性原料,主要包括:(1)从人工种植的植物提取食用天然色素,如辣椒红色素、萝卜红色素、甜菜红色素、姜黄色素、红花色素、黑米色素和红米色素等;(2)从农产品副产物或废弃物提取食用天然色素,如高粱红色素、β-胡萝卜色素、紫玉米色素、玉米黄色素、葡萄皮色素、橘皮色素、花生内衣色素、紫草红色素、植物炭黑色素和烟熏色素等;(3)从野外植物和野浆果类提取使用天然色素,如越桔红色素、黑加仑色素、乌饭树果色素、蓝腚果色素、桑葚色素、沙棘黄色素、茜草色素、黑樱桃色素、枫叶黑色素和万寿菊色素等。上述资源在我国取之不尽,用之不完,如能科学合理的应用,不但可以大大降低食用天然色素的成本,增加经济收入,同时对国家农业种植业结构的调整都将具有潜在的意义。


2.5 有益健康


天然色素大多为花青素类、黄酮类、胡萝卜类化合物,因此,食用天然色素不但无毒无害,而且很多食用天然色素含有人体必须的营养物质,或本身就是维生素或具有维生素性质的物质。还有一些天然色素具有一定的药理功能,对某些疾病有预防和治疗作用。因此,食用天然色素不但具有着色作用,而且具有增强人体功能、保健防病等功效。


2.6 研究动态


食用天然色素原料资源广泛,色调五光十色,如何选择那些资源丰富、成本低廉、色素稳定、色调艳丽、无毒无害、市场需求的品种,是科研人员最迫切的任务。如利用新的资源提取新的品种,针对现有天然色素对光、热、PH、金属离子稳定性的研究,提取工艺和方法的研究。


在十几年前,全世界仅有美国可口可乐公司拥有商品性的天然β-胡萝卜素的水溶品的国际专利技术,而且售价几万人民币/kg,而近几年我国已利用发酵法生产出了β-胡萝卜素,含量为90%,售价为1.1万元/kg。最近,常州市富思生物科技有限公司又从枣皮中成功地提取了枣红色素,这是食用天然色素研究的一大突破。


尽管食用天然色素在若干年的发展中经历了曲曲折折的历程,尽管它本身至今仍有一定的不足,但是,在人们渴求健康和回归自然的呼声中,食用天然色素的开发与应用必将会有更震撼的回应。


来源: 食品工业科技