《食品添加剂》教案（第11次课2学时）一、授课题目第十一章着色剂二、学习的目的要求本章主要讲述着色剂的功效和使用。通过本章的学习，应掌握食品着色剂的概念，了解食品着色剂的作用，具备在实际应用中把握食品着色剂的特点与正确发挥食品着色剂功效的基本知识。三、教学重点和难点重点：把握各类食品着色剂的作用和特点与正确发挥食品着色剂功效难点：也是把握各类食品着色剂的作用和特点与正确发挥食品着色剂功效四、教学过程1、教学方法：讨论、讲授等2、辅导手段：自习辅导；习题指导。3、学时分配：2学时；4、教学内容：第十一章着色剂11.1着色剂概述食品着色剂又称食用色素，是以食品着色为目的的一类食品添加剂。食品的颜色是食品感官质量的重要指标之一，食品具有鲜艳的色泽不仅可以提高食品的感官质量，给人以美的享受，还可以增进食欲。很多天然食品都有很好的色泽，但在加工过程中由于加热、氧化等各种原因，食品容易发生褪色甚至变色，严重影响食品的感官质量。因此在食品加工中为了更好地保持或改善食品的色泽，需要向食品中添加食品着色剂。食品着色剂按其来源和性质分为食品合成着色剂和食品天然着色剂两大类。食品合成着色剂，也称为食品合成染料，是用人工合成方法所制得的有机着色剂。合成着色剂的着色力强、色泽鲜艳、不易褪色、稳定性好、易溶解、易调色、成本低，但安全性低。其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一胡萝卜素、紫胶红、越
《食品添加剂》教案 （第 11 次课 2 学时） 一、授课题目 第十一章 着色剂 二、学习的目的要求 本章主要讲述着色剂的功效和使用。通过本章的学习，应掌握食品着色剂的 概念，了解食品着色剂的作用，具备在实际应用中把握食品着色剂的特点与正确 发挥食品着色剂功效的基本知识。 三、教学重点和难点 重点：把握各类食品着色剂的作用和特点与正确发挥食品着色剂功效 难点：也是把握各类食品着色剂的作用和特点与正确发挥食品着色剂功效 四、教学过程 1、教学方法：讨论、讲授等 2、辅导手段：自习辅导；习题指导。 3、学时分配：2 学时； 4、教学内容： 第十一章 着色剂 11．1 着色剂概述 食品着色剂又称食用色素，是以食品着色为目的的一类食品添加剂。食品的 颜色是食品感官质量的重要指标之一，食品具有鲜艳的色泽不仅可以提高食品的 感官质量，给人以美的享受，还可以增进食欲。很多天然食品都有很好的色泽， 但在加工过程中由于加热、氧化等各种原因，食品容易发生褪色甚至变色，严重 影响食品的感官质量。因此在食品加工中为了更好地保持或改善食品的色泽，需 要向食品中添加食品着色剂。 食品着色剂按其来源和性质分为食品合成着色剂和食品天然着色剂两大类。 食品合成着色剂，也称为食品合成染料，是用人工合成方法所制得的有机着 色剂。合成着色剂的着色力强、色泽鲜艳、不易褪色、稳定性好、易溶解、易调 色、成本低，但安全性低。其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、子黄等。食品天然着色剂按化学结构可以分成六类：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一胡萝卜素、辣椒红等；③四吡略衍生物（吓啉类衍生物），如叶绿素、血红素等；④酮类衍生物，如红曲红、姜黄素等：③醒类衍生物，如紫胶红、胭脂红等：③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（如夕一胡萝卜素)，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。自然光是由不同波长的电磁波组成的，波长在400～800nm之内是可见光，在可见光区不同波长的光显示不同的颜色。不同的物质能吸收不同波长的光，如果某种食物所吸收的光的波长在可见光区之外，则这种物质看起来是白色的。如果它吸收的光的波长在可见光区，则该物质会呈现一定的颜色。物质的颜色，是因色素分子吸收了自然光中某些波长的光，反射或透过未被吸收的光（即其互补色)而呈现出来的。例如，某种物质选择吸收了波长为640nm的红色光，其呈现出来的是红色光的互补色，即青绿色。光的波长越大，能量越低。食品的主要色素都是有机化合物，这些有机化合物分子主要是以α一键和II一键联结而成的。激发α一键所需的能量较高，所以其吸收波段在波长较短的紫外区(100一200nm)，因此，由S一键形成的有机物是无色的。由1一键形成的化合物的吸收波长在紫外区(200400nm）及可见光区(400一800nm），凡是能够在紫外区和可见光区内吸光的基团均称为生色团（生色基)。分子中含有1个生色团的化合物，其吸收波长在200～400nm之间，是无色的。当化合物分子中有2个或2个以上的生色团时，共轭体系中激发I电子所需能量降低。其最大吸收波长移向近紫外光区或可见光区，即吸收较长波段的光。共轭体系越长，则最大吸收峰的波长越长。当被物质吸收的光的波长移至可见光区时，该物质便显色。如乙烯中有1个双键，五色；番茄红素有11个共轭双键，呈红色。化合物中有些基团，像一OH、一OR、一NH：、一NR2、一SH、一Br等，其本身的吸收波段在远紫外区，但这些基团与共轭双键或生色团相连时，可使共轭体系吸收波长向长波方向移动。通常将这类基团称为助色团（助色基）。在色素物质中，助色团的个数或取代位置不同，表现出的颜色不同。食物中的色素化合物都是由生色团和助色团组成的，它们相互作用会引起化合物分子结构的变化，从而表现出不同的色素颜色。11.2着色剂的研究与开发动向随着科学技术和食品工业的飞速发展，以及消费者对食品安全意识的不断加强，对食用着色剂的产品质量提出更高的要求。针对食用色素（包括合成和天然）的研究与开发所涉及的学科面较广，其科研、生产和应用主要涉及化学、生物工程、化学工程、食品工程和毒理学等学科领域。食用色素产品的开发和品质提高，需要上述各学科的相互渗透、协同攻关。围绕食用色素的开发与应用，国内外科技工作者开展了多方面的研究工作。1)着色剂新品开发研究由于合成食品着色剂新品开发受到许多限制，比如在毒理性研究及开发方面的特殊性，要像其他染料那样开发新品种较为困难。按照食品卫生有关法规，食用着色剂新资源、新产品需经毒理学试验确认其安全性。曾有人估算合成食品着色剂
橘红、黑豆红、栀子黄等。食品天然着色剂按化学结构可以分成六类：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； ③四吡咯衍生物(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(如夕—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。 自然光是由不同波长的电磁波组成的，波长在 400～800nm 之内是可见光， 在可见光区不同波长的光显示不同的颜色。不同的物质能吸收不同波长的光，如 果某种食物所吸收的光的波长在可见光区之外，则这种物质看起来是白色的。如 果它吸收的光的波长在可见光区，则该物质会呈现一定的颜色。物质的颜色，是 因色素分子吸收了自然光中某些波长的光，反射或透过未被吸收的光(即其互补 色)而呈现出来的。例如，某种物质选择吸收了波长为 640nm 的红色光，其呈现 出来的是红色光的互补色，即青绿色。 光的波长越大，能量越低。食品的主要色素都是有机化合物，这些有机化合 物分子主要是以σ—键和∏—键联结而成的。激发σ—键所需的能量较高，所以 其吸收波段在波长较短的紫外区(100—200nm)，因此，由 S—键形成的有机物是 无色的。由∏—键形成的化合物的吸收波长在紫外区(200～400nm)及可见光区 (400—800nm)，凡是能够在紫外区和可见光区内吸光的基团均称为生色团(生色 基)。 分子中含有 1 个生色团的化合物，其吸收波长在 200～400nm 之间，是无色 的。当化合物分子中有 2 个或 2 个以上的生色团时，共轭体系中激发Ⅱ电子所需 能量降低。其最大吸收波长移向近紫外光区或可见光区，即吸收较长波段的光。 共轭体系越长，则最大吸收峰的波长越长。当被物质吸收的光的波长移至可见光 区时，该物质便显色。如乙烯中有 1 个双键，五色；番茄红素有 11 个共轭双键， 呈红色。 化合物中有些基团，像一 OH、一 OR、一 NH：、一 NR2、一 SH、一 Br 等， 其本身的吸收波段在远紫外区，但这些基团与共轭双键或生色团相连时，可使共 轭体系吸收波长向长波方向移动。通常将这类基团称为助色团(助色基)。在色素 物质中，助色团的个数或取代位置不同，表现出的颜色不同。 食物中的色素化合物都是由生色团和助色团组成的，它们相互作用会引起化 合物分子结构的变化，从而表现出不同的色素颜色。 11．2 着色剂的研究与开发动向 随着科学技术和食品工业的飞速发展，以及消费者对食品安全意识的不断加 强，对食用着色剂的产品质量提出更高的要求。针对食用色素(包括合成和天然) 的研究与开发所涉及的学科面较广，其科研、生产和应用主要涉及化学、生物工 程、化学工程、食品工程和毒理学等学科领域。食用色素产品的开发和品质提高， 需要上述各学科的相互渗透、协同攻关。围绕食用色素的开发与应用，国内外科 技工作者开展了多方面的研究工作。 1)着色剂新品开发研究 由于合成食品着色剂新品开发受到许多限制，比如在毒理性研究及开发方面的特 殊性，要像其他染料那样开发新品种较为困难。按照食品卫生有关法规，食用着 色剂新资源、新产品需经毒理学试验确认其安全性。曾有人估算合成食品着色剂
新品从开发到投放市场费用高达几百万英镑，这不是一般制造商能承受得起的再加上目前进入市场的不论是单色品种还是复配色的色谱，基本能满足食品着色的需要，因而目前在国际上很少有新品出现，最新的品种当推诱惑红及其色淀系列品种，这也都是20世纪60年代末70年代初问世的品种。近年来国外正致力于大分子聚合物合成色素的开发，这种聚合色素相对分子量为30000～：130000，这种色素在生理上不活跃，并经同位素标记证实几乎完全不会吸收，摄人人体内由肠道排出，不会对人体产生危害，适用于多种食品着色。除此之外，国内外制造商致力于应用研究开发，除了提高现有产品原色素质量外，还在这些色素不同制剂和衍生产品上做文章，以满足用户对色调、性能等方面的不同要求。2)着色剂化学成分研究无论是合成色素还是天然色素，目前面临的主要课题是搞清主要成分的结构、色素成分的性质、功能性以及安全性。化学成分研究的关键在于色素的分离、纯化和鉴定，它为食用色素的提纯、分类、应用提供依据。近年来，化学分离、纯化新技术的应用，使复杂的色素组分分离和纯化（特别是在天然色素方面）取得了突破性进展，如逆流色谱法、大孔树脂吸附色谱法、凝胶色谱法、高效液相色谱法的应用。在化学结构鉴定方面，应用高磁场核磁共振和液相质谱联用等先进仪器设备和新的色谱技术，使色素主化学结构和副化学结构的探测与研究取得了飞跃性进展。3）着色剂理化性质研究着色剂理化性质研究为食用色素的精制、生产、检测、应用提供依据。色素的理化性质涉及色素的形成、变化、反应动力学、色素与其他添加剂的相互作用，以及光、热、金属离子、微生物、食品基质对色素的影响、光谱特性等内容。近年来，国外用先进手段研究了色素的稳定、增色、变色、消色的机制，从分子水平揭示了色素的理化性质，是一个值得注意的研究方向。4)着色剂的检测色素的定性、定量检测，是测定色素理化性质的基础，也是食品卫生检测的基础。定性检测一般由色谱、光谱、化学反应特征来确认；定量检测一般由比色法测定，需要选择适当的比色条件。食品中使用的色素检测是食品卫生监督的一项重要内容。5)着色剂新工艺的研究在色素的合成、精制、干燥等生产过程中，采用高新技术（例如膜分离技术和超临界二氧化碳萃取技术等)进行工艺选择、参数优化、设备设计及制造，来提高生产能力和效率，提高工艺稳定性，降低能耗和成本，实现生产过程的连续化、自动化和清洁化，达到食品GMP要求，是色素制造商所追求的目标。6)着色剂应用的研究适用范围、使用方式、复方应用、调色及着色效果，为色素的推广应用提供依据。由于天然色素成分复杂，决定了天然色素在应用时存在许多问题，随着制剂化技术的进步和应用技术的开发，上述问题正得到逐步解决。天然色素的系列化、配套化、分类应用指导等的研究，使天然色素的应用更加科学和方便。食用色素不但作为食品的着色应用研究，更重要的是在高附加值的药品和化妆品等应用上做文章，具有广阔的市场前景。7)着色剂毒理学研究美国近年来除了大量开展对现有合成着色剂毒理学研究工作，对目前使用的色素进行毒理学再评价，并对合成食品着色剂中间体残留、副染料的形成和测定
新品从开发到投放市场费用高达几百万英镑，这不是一般制造商能承受得起的， 再加上目前进入市场的不论是单色品种还是复配色的色谱，基本能满足食品着色 的需要，因而目前在国际上很少有新品出现，最新的品种当推诱惑红及其色淀系 列品种，这也都是 20 世纪 60 年代末 70 年代初问世的品种。近年来国外正致力 于大分子聚合物合成色素的开发，这种聚合色素相对分子量为 30 000～ 130000， 这种色素在生理上不活跃，并经同位素标记证实几乎完全不会吸收，摄人人体内 由肠道排出，不会对人体产生危害，适用于多种食品着色。除此之外，国内外制 造商致力于应用研究开发，除了提高现有产品原色素质量外，还在这些色素不同 制剂和衍生产品上做文章，以满足用户对色调、性能等方面的不同要求。 2)着色剂化学成分研究 无论是合成色素还是天然色素，目前面临的主要课题是搞清主要成分的结构、色 素成分的性质、功能性以及安全性。化学成分研究的关键在于色素的分离、纯化 和鉴定，它为食用色素的提纯、分类、应用提供依据。近年来，化学分离、纯化 新技术的应用，使复杂的色素组分分离和纯化(特别是在天然色素方面)取得了突 破性进展，如逆流色谱法、大孔树脂吸附色谱法、凝胶色谱法、高效液相色谱法 的应用。在化学结构鉴定方面，应用高磁场核磁共振和液相质谱联用等先进仪器 设备和新的色谱技术，使色素主化学结构和副化学结构的探测与研究取得了飞跃 性进展。 3)着色剂理化性质研究 着色剂理化性质研究为食用色素的精制、生产、检测、应用提供依据。色素的理 化性质涉及色素的形成、变化、反应动力学、色素与其他添加剂的相互作用，以 及光、热、金属离子、微生物、食品基质对色素的影响、光谱特性等内容。近年 来，国外用先进手段研究了色素的稳定、增色、变色、消色的机制，从分子水平 揭示了色素的理化性质，是一个值得注意的研究方向。 4)着色剂的检测 色素的定性、定量检测，是测定色素理化性质的基础，也是食品卫生检测的基础。 定性检测一般由色谱、光谱、化学反应特征来确认；定量检测一般由比色法测定， 需要选择适当的比色条件。食品中使用的色素检测是食品卫生监督的一项重要内 容。 5)着色剂新工艺的研究 在色素的合成、精制、干燥等生产过程中，采用高新技术(例如膜分离技术和超 临界二氧化碳萃取技术等)进行工艺选择、参数优化、设备设计及制造，来提高 生产能力和效率，提高工艺稳定性，降低能耗和成本，实现生产过程的连续化、 自动化和清洁化，达到食品 GMP 要求，是色素制造商所追求的目标。 6)着色剂应用的研究 适用范围、使用方式、复方应用、调色及着色效果，为色素的推广应用提供依据。 由于天然色素成分复杂，决定了天然色素在应用时存在许多问题，随着制剂化技 术的进步和应用技术的开发，上述问题正得到逐步解决。天然色素的系列化、配 套化、分类应用指导等的研究，使天然色素的应用更加科学和方便。食用色素不 但作为食品的着色应用研究，更重要的是在高附加值的药品和化妆品等应用上做 文章，具有广阔的市场前景。 7)着色剂毒理学研究 美国近年来除了大量开展对现有合成着色剂毒理学研究工作，对目前使用的 色素进行毒理学再评价，并对合成食品着色剂中间体残留、副染料的形成和测定
进行了深入研究。日本也对合成食品着色剂中中间体残留及杂质含量进行控制。为了确保食品着色剂的安全性，世界各国都致力于提高合成食品着色剂的纯度，以前国际上通用的合成色素含量都控制在85%以上，过去国家标准含量有85%、60%两种规格，目前在修订合成色素国家标准时已逐步取消了含量60%规格，保留含量85%规格，以期与国际标准接轨。五、思考与练习1、什么是着色剂？2、我国允许使用的食品着色剂有哪些种类？3.举例说明一类品食品着色剂在食品工业中的应用六、课后记
进行了深入研究。日本也对合成食品着色剂中中间体残留及杂质含量进行控制。 为了确保食品着色剂的安全性，世界各国都致力于提高合成食品着色剂的纯度， 以前国际上通用的合成色素含量都控制在 85％以上，过去国家标准含量有 85％、 60％两种规格，目前在修订合成色素国家标准时已逐步取消了含量 60％规格， 保留含量 85％规格，以期与国际标准接轨。 五、思考与练习 1、什么是着色剂? 2、我国允许使用的食品着色剂有哪些种类？ 3．举例说明一类品食品着色剂在食品工业中的应用。 六、课后记