合成色素

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《软饮料工业手册》第184页（4430字）

(一)焦油系色素(Tar colour)

1．食用焦油色素的分类

焦油色素是由煤焦油中具有苯核或苯酚核等物质合成的色素类，原来是为纤维类着色而开发的。纤维类色素要求着色牢，而用作食用色素最重要的是其毒性。目前焦油色素多以石油为原料，允许使用的共11种，其中红色系6种、黄色系2种、蓝色系2种、绿色系1种，均为酸性着色的水溶性酸性焦油色素。焦油色素与铝配合而成的不溶于水、稳定性好的铝色淀共有8种。目前较多使用的仍然是焦油系色素。

2．焦油系色素的一般性质

焦油系色素按结构的分类见表1－4－28。

表1－4－28 焦油系食用色素按结构的分类

食用焦油系色素的一般性质见表1－4－29，主要性质如下。

表1－4－29 食用焦油色素的性质

注：①1表示很强；2表示强；3表示弱；4表示很弱。

②括号内为日本色素名称。

(1)溶解性 除靛蓝、胭脂红外，都易溶于水。水溶性色素的溶解度除温度外，还与水的pH以及食盐等盐类的存在有关，温度上升，色素溶解度增加。但增加率不定，而且随色素品种而有较大不同。pH降低时，溶解度减小，特别是呫吨系色素有形成色素酸的倾向。水的硬度增加，有色淀现象，溶解变差，这类色素有赤藓红、焰红和玫瑰红。食盐溶液浓度提高会引起盐析，溶解度降低。除水外，焦油色素还溶于乙醇、丙二醇和甘油，但溶解度比水低。

(2)着色性 红色除酸性红外，呫吨系色素的着色力均很强，新胭脂红、柠檬黄、亮蓝等的着色力较弱，且易流色。色素添加量越少，着色时pH越低，色素的着色性越好。在最初5min的着色时间内，染色率基本达到一定值，然后慢慢上升。

(3)耐热性 耐热性由所用色素与共存物质，例如糖类、食盐、酸、碱等决定的。多数情况下上述物质的共存可以促进变色或退色，特别是与蛋白质、还原糖共存并高温加热时，色素还原退色更明显。一般新胭脂红、靛蓝等耐热性差，赤藓红、酸性红、柠檬黄、日落黄、亮蓝耐热性好。

(4)耐酸性 食用焦油系色素特别是赤藓红、焰红、玫瑰红等耐酸性很差。酸性强时成为色素酸，引起变色或沉淀。形成色素酸沉淀的pH，赤藓红和玫瑰红为4．5以下，酸性红、三苯甲烷系色素、偶氮系色素在一定酸性条件下较稳定。

(5)耐碱性 焦油色素耐碱性差，而且碱性食品都需经过高温处理，因此影响较大。坚牢绿、酸性靛蓝、新胭脂红耐碱性差，容易变色、退色。呫吨系色素、柠檬黄、日落黄、亮蓝等较稳定。

(6)耐还原性 食用焦油色素受到还原作用时往往会变色退色，这种现象多发生在发酵食品的加工过程、食品制造或贮藏中的微生物作用。此外罐头食品等金属与酸的反应，加工容器(铁、铝)与食盐的电位差，以及添加剂，例如异抗坏血酸、抗坏血酸、次氯酸盐、亚硫酸盐等也会发生还原作用。呫吨系色素、三苯甲烷系色素等较稳定，但靛蓝系色素和偶氮系色素不稳定。

(7)耐光性 一般食用焦油色素的耐光性较差，特别是用于饮料时，在有微量铁、铜等氧化触媒的存在下，会促进光的退色作用。另外焦油色素耐光性与食品生产用水(pH、硬度、有无重金属离子等)以及与色素共存的物质种类有关。在酸性场合下，焦油色素水溶液耐紫外线性降低。

除酸性红外，呫吨系色素耐光性最差，酸性靛蓝次之，酸性红、新胭脂红、亮蓝、柠檬黄、日落黄等耐光性较好。

(8)耐盐性 酸性红、亮蓝、柠檬黄在20°Bé以上时仍稳定，新胭脂红、玫瑰红在20°Bé，赤藓红、苋菜红在11～13°Bé、日落黄在10°Bé时稳定，酸性靛蓝在1～2°Bé时也不稳定。

3．焦油色素的色调

用焦油色素调配的各种色调见表1－4－30。

表1－4－30 焦油色素调配的色调举例 单位：%

4．色素纯度和相对强度

我国国标色素的含量是以纯色素百分含量计算的。商品规格多以相对强度表示，与纯色素含量有着内在的联系。最初我国生产的合成色素，纯色素含量较低，如苋菜红为35±2%、胭脂红29±2%、柠檬黄16±1%、靛蓝30±2%。1968年后，我国合成色素的含量有较大幅度的提高，为区分于原含量低的产品，常用相对强度来表示合成色素纯品含量的高低。相对强度是以原低含量产品的强度为100%计算，高含量色素与其比较所得之值的百分比。我国几种色素所定标准其相对强度如表1－4－31。

表1－4－31 几种色素的相对强度

相对强度高的色素，添加量可减少。低浓度产品含盐量高，制糖衣片、胶囊等时，影响产品质量，故需脱盐处理。特浓产品含盐量低，可直接使用。此外，特浓产品含副染料等杂质少，有利于提高产品的卫生质量。

5．合成色素的毒性和卫生管理

合成色素是添加在食品中的非营养成分，尽管添加量很少，但其安全性仍为人们所关注。世界主要国家允许使用焦油色素的情况见表1－4－32。

表1－4－32 世界主要国家允许使用的焦油色素

合成色素本身及其代谢产物对人体的毒害可能有三方面，即一般毒性、致泻作用与致癌作用。此外，产品中还可能混入染料中间体或产生的有毒副产物，如苯酚、苯胺等。因此，提高色素的纯度也是减少对人体危害的方法之一，不少国家均以提高色素纯度，消除杂质对人体健康的影响为发展方向。

6．常用焦油色素

常用焦油色素见表1－4－33。

表1－4－33 常用焦油色素

7．食用色素铝色淀(Food color aluminium lake)

(1)铝色淀及其色调色淀是用水溶性色素和金属盐或其他沉淀剂制成的一种不溶于水的有机色素。铝色淀是以硫酸铝、氯化铝等铝盐与碳酸钠等反应生成的氢氧化铝，将其加入酸性食用色素的水溶液，使铝盐吸附色素沉淀而成的。

铝色淀的色素含量，以色素酸计一般规定为10%以上，无上限，但多数色淀制品色素酸含量10%～30%。

目前使用的铝色淀共7种，都是无臭的微细粉末，其色调见表1－4－34。

表1－4－34 各种食用铝色淀及其色调

(2)铝色淀的性质与特点

①不溶性：色淀几乎不溶于水和有机溶剂，但不是完全不溶于水，在含有酸或碱的水中会慢慢溶解，另外根据种类和制造方法也有溶于水的铝色淀。

②分散性：色淀是不溶性的，着色时必须将其很好地分散。因此制造色淀的关键应使色淀成为超粒子(100μm)，色淀相对密度一般0．1～0．4。

水溶性色素的着色效果与色素含量成正比，但色淀着色效果与色素含量不一定成比例。

③着色坚牢性：与原来的水溶性色素相比，色淀的耐热性、耐光性、耐盐性等各种坚牢性都有提高。色素退色的各种化学变化主要都是水溶性引起的，由于色淀几乎不溶于水，因此色素退色或变色现象少。

(3)使用范围铝色淀使用方法和对象食品与一般色素是不同的，对食品的着色应以分散形态进行，铝色淀粉末的色调就成为调色食品的色调。铝色淀粉末可单独也可配合使用，加入食品中只需混合即可均匀着色。主要用于粉末食品，例如果汁粉、酸性果冻粉、冰淇淋粉、沙司粉等的着色，此外还可用于食品包装材料和容器的着色。果汁粉用量一般0．01%～0．3%。果汁粉调色方法参见表1－4－35。

表1－4－35 果汁粉用铝色淀的着色方法

(二)非焦油类合成色素

1．β－胡萝卜素(β－Carotene)

β－胡萝卜素别称食用橙色5号，是主要产生橙－黄色调天然类胡萝卜素的异构体，较多含于各种植物、水果及蔬菜中。β－胡萝卜素可由β－紫罗酮(β－Ionone)合成，也可从海藻等天然原料中提取。β－胡萝卜素性质及应用见表1－4－36。

表1－4－36 β－胡萝卜素性质及应用范围

2．核黄素(Riboflavin)

核黄素广泛存在于牛乳、鸡蛋、肉类以及干酵母、麦芽和菠菜中，也具有维生素作用。目前用发酵法和合成法制造，除作黄色素，用于食品的着色外，还可作营养强化剂。核黄素主要性质及应用见表1－4－37。

表1－4－37 核黄素主要性质及应用