柑橘黄在食品中的添加及检测方法
吴明书
2021年7月
1、 人造色素的简介
食品的色彩是食品感观品质的一个重要因素。人们在制作食品时常使用一种食品添加剂——食用色素。使用的食用色素有天然食用色素和合成食用色素两大类。在1850年英国人发明第一种合成食用色素苯胺紫之前，人们都是用天然色素来着色。早在公元10世纪以前，古人就开始利用植物性天然色素给食品着色，最早使用色素的是大不列颠的阿利克撒人，当时他们用茜草植物色素做成玫瑰紫色糖果。以后，美洲的托尔铁克人与阿芒特克族人相继从雌性胭脂虫中提取胭脂虫红，用于食品着色。我国自古就有将红曲米酿酒、酱肉、制红肠等习惯。西南一带用黄饭花、江南一带用乌饭树叶捣汁染糯米饭食用。食品着色和改善食品色泽的食品添加剂。有天然和合成之分。天然食用色素是直接从动植物组织中提取的色素，对人体一般来说是无害，如红曲、叶绿素、姜黄素、胡萝卜素、苋菜和糖色等，就是其中的一部分。人工合成食用色素，是用煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成的，故又称煤焦油色素或苯胺色素，如合成苋菜红、胭脂红及柠檬黄等等。这些人工合成的色素因易诱发中毒、泻泄甚至癌症，对人体有害，故不能多用或尽量不用。
食用天然着色剂主要是指由动、植物组织中提取的色素，多为植物色素，包括微生物色素、动物色素及无机色素。绝大部分来自植物组织，特别是水果和蔬菜。安全性高，有的还兼具营养作用（如β－胡萝卜素）。
天然色素特点：能更好地模仿天然物的颜色，色调较自然；成本较高；保质期短。着色易受金属离子、水质、pH值、氧化、光照、温度的影响，一般较难分散，染着性、着色剂间的相溶性较差。
按来源可分为植物色素（如叶绿素等）、动物色素（如紫胶红等）、微生物色素（如红曲色素等）。此外，它还可包括某些无机色素。按结构尚可分为叶啉类（如叶绿素）、异戊二烯类（如β－胡萝卜素）、多酚类（如花色素苷）、酮类（如姜黄素）、醌类（如紫胶红）和甜菜红、焦糖色等。
截止1998年底，国家批准允许使用的食用天然色素共有48种：
包括天然β胡萝卜素、甜菜红、姜黄、红花黄、紫胶红、越橘红、辣椒红、辣椒橙、焦糖色（不加氨生产）、焦糖色生产焦糖色（加氨生产）、红米红、菊花黄浸膏、黑豆红、高梁红、玉米黄、萝卜红；可可壳色、红曲米、红曲红、落葵红、黑加伦红、桅子黄、桅子兰，沙棘黄、玫瑰茄红、橡子壳棕，NP红、多惠柯棕，桑椹红、天然芥菜红、金樱子棕；姜黄素、花生农红、葡萄皮红；兰锭果红；藻兰、植物炭黑，密蒙黄，紫草红；茶黄色素：茶绿色素、柑橘黄、姻脂树橙（红木素/降红木素）胭脂虫红、氧化铁（黑）等。常用的天然着色剂有辣椒红、甜菜红、红曲红、胭脂虫红、高粱红、叶绿素铜钠、姜黄、栀子黄、胡萝卜素、藻蓝素、可可色素、焦糖色素等等。
截止1998年底，国家批准允许使用的合成色素有：苋菜红、苋菜红铝色淀、胭脂红、胭脂红铝色淀、赤藓红、赤藓红铝色淀、新红，新红铝色淀。柠檬黄、柠檬黄铝色淀、日落黄、日落黄铝色淀、亮兰；亮兰铝色淀、靛兰、靛兰铝色淀，叶绿素铜钠盐、B-胡萝B卜素、二氧化钛、诱惑红；酸性红等，共21种。国内使用的较多的合成色素有9种，包括苋菜红、胭脂红、新红、柠檬黄、日落黄、靛蓝、亮蓝、赤红、诱惑红等。
人工色素的特点：色泽鲜艳；色调多；性能稳定；着色力强；坚牢度大；调色易；使用方便；成本低廉；应用广泛；但它有一个大缺点，即具有毒性(包括毒性、致泻性和致癌性)。这些毒性源于合成色素中的砷、铅、铜、苯酚、苯胺、乙醚、氯化物和硫酸盐，它们对人体均可造成不同程度的危害。特别是偶氮化合物类合成色素的致癌作用更明显。偶氮化合物在体内分解，可形成两种芳香胺化合物，芳香胺在体内经过代谢活动后与靶细胞作用可能会引起癌变。时下国家出台的相关规定，促使食用色素生产商更加严格规范化，但用量和使用范围还是受到严格限制。
对于少年儿童，正处于生长发育期，体内器官功能比较脆弱，神经系统发育尚不健全，对化学物质敏感。同时，由于孩子的肝脏解毒功能和肾脏排泄功能都不够健全，致使大量消耗体内解毒物质，干扰体内正常代谢功能，严重影响少年儿童的生长发育。
二、食用色素的发展与前景
发展历史人类为食品着色的发展历程大致可概括为：天然色素--人工合成食用色素--天然色素与人工合成食用色素并用--更加安全、稳定的天然使用色素。
自1856年英国人W.H.Perkins合成第一个人工染料苯胺紫后，人工合成染料借其特有的色艳、稳定性强、易于复配、价廉等优点很快替代了天然色素。随着化学合成色素及其生产技术在我国的传入，食品行业中也开始用合成色素取代天然色素进行相应的产品生产。20世纪初，毒理学和生物学研究的不断深入，发现原先曾允许使用的人工合成食用色素中，大多数种类对人体都有不同程度的伤害，尤其有致癌、致畸、致突变的后果，这一点引起人们的高度重视，大部分具有一定毒性的合成色素被淘汰使用。
据有关资料显示，我国在食用天然色素资源的开发、生产技术、工艺、装备水平等方面都有很大的提高，使得天然食用色素的品种、产量、质量也都取得了很大的进步。我国的科研工作者还在积极研究和开发茶色素、美人蕉花色素、茄子皮色素、红苷蓝色素、番茄红素、枸杞子红色素、板栗壳棕色素、牵牛花色素、花生衣色素、山楂红色素、血红素、鸡冠花红色素、灰白毛莓红色素等。
天然食用色素的功能性越来越多地被人们认识，如类胡萝卜素类的天然色素可在人体内转化为维生素A，并具有保持上皮细胞健全、维持正常视觉、提高免疫力的多种生理功能；红曲米粉作为天然着色剂，其中含有降血压的Lovastatin.黄酮类天然色素具有软化血管、增强血管弹性的功能，红曲降血脂产品已经打入国内外市场。用超临界萃取法精制辣椒红、叶绿素和天然β－胡萝卜素的微胶囊化工作正在深入。如人们正在研究开发的种类有：五味子红色素、紫苏色素、火棘色素、萝卜色素、山楂色素、落葵红色素、黑加仑色素、茶色素、柿皮色素、龙葵色素等，其中不少种类显现出良好势头，如浙江的乌饭树叶蓝黑色素含量最高达18.7%，且易溶于水，耐光耐热性能好；云南西双版纳的花色素为水溶性红色素，染着性极强；槠树果壳中棕色素含量很高，在pH8～11之间棕色无明显变化，着色力强而稳定；海南岛的仙人掌果实含有大量紫红色素，属甜菜类化合物，极具开发利用价值。灰白毛莓（俗称乌泡）浆果中红色素含量最高者（鲜果中花青苷含量为0.525%）；商陆浆果中甜菜苷含量比甜菜还高75%，并且这种植物块根是传统的中药。
天然食用色素的研究与开发，还存在两大难题：一是缺乏具有商业利用价值的色素资源；其二就是天然食用色素本身的稳定性问题。这样就导致了天然食用色素价格昂贵，在很大程度上也限制其在应用上的普及。
天然食用色素的最大特点是安全性高，市场巨大，国内从事研究、开发的单位也日益增多。有关天然食用色素的新资源、新品种及生产新技术的报道和专利每年都有几十篇。特别是在寻找色素新资源方面，已经取得了一些成果，发现了一些好的苗头，如从海洋生物中提取天然色素。
在解决天然食用色素稳定性差方面，人们也进行了各种各样的探索，取得了一些进展，例如将甜菜红与茶色素结合使其稳定性大大提高；类胡萝卜素为油溶性色素，耐热性强而耐光性差，当与VC、VE或天然抗氧化剂合用时，能较大程度地增强其耐光性；用明矾、酒石酸钠、磷酸等作稳定剂，与蒽醌类天然色素并用，可防止颜色变化；叶绿素通过用铜取代镁，再制成钠或钾盐，则变成了非常稳定的绿色素；采用微胶囊化技术提高天然色素稳定性，另外还可利用生物技术，改变天然食用色素的色调，扩大其应用范围，如栀子系列色素的研究与开发，栀子黄色素为水溶性的亮黄色，由于其成分中含有臭蚁醛配糖体，它与伯氨基物质反应，生成色素中间体，当改变pH、温度和氧气条件时，可获得青、蓝、红等色调，从而获得栀子蓝、栀子青、栀子红等新色素，由此还可以调配成其他色调，这样就扩大了天然食用色素的应用范围，从而为天然食用色素的应用开辟了更加广阔的前景。
发展展望在人们“回归自然”的呼声中及随着对天然食用色素的某些生理活性作用的逐步发现，天然食用色素将会越来越受到重视和喜爱，特别是功能性天然色素，由于其来源天然、安全、并兼有某种生理功能，更成为天然食用色素的发展大趋势。
在发展功能性天然色素的同时，还要加强对天然色素实用化研究。多数生产出来的天然色素都是原料型的，不适合直接加到食品中着色，且天然食用色素在应用方面要注意如下几个方面：
（1）需要着色的食品系统的性质；
（2）若食品系统为两相或多相系统（如水油两相），就需要弄清楚哪一相需要着色；
（3）生产食品时所应用的加工方法；
（4）所用的食品包装；
（5）包装好的食品的储存条件；
（6）天然色素的性质。
这需要研究生产复配型天然色素，通过复配使新的复配产品在颜色、剂型、稳定性、pH、某种食品应用的适用性上达到一种新的高度，最终完全满足某种食品的使用需要，从而使天然色素的应用更加方便、广泛。
三、柑橘黄的介绍与理化性质
柑橘黄是以甜橙的果实为原料，利用现代的生物技术提取而成的天然色素。
英文名称：OrangeYellow(Aa023)
柑橘黄素分子式：C40H56O
柑橘黄素结构式：
柑橘黄性质：黄色粉末，其乙醇水溶液可加入水中，呈亮黄色。相对密度为0.91~0.92.柑橘黄极易溶于乙醚、己烷、笨、甲苯、石油醚、油脂等。可溶于乙醇、丙酮，水。不同pH值对其呈色无变化，但耐光、耐热性差。
四、柑橘黄的提取制备
选用柑桔皮可提取柑桔皮色素，原料来源方便，价廉。
1.试剂
选用工业乙醇。
2.工艺流程
柑桔皮→（预处理）→柑桔皮浆状物→（提取）→滤液→（浓缩）→浓缩色素
3.操作步骤
（1）预处理：柑桔皮色素在柑桔果皮细胞中结合牢固，因此，必须先将果皮冰冻后粉碎，破坏其细胞壁，制成糊状物，倒入陶瓷缸中。
（2）提取：在陶瓷缸中加入同体积的乙醇，搅拌均匀后，浸泡48小时，过滤除去滤渣，收集滤液。
（3）浓缩：将以上滤液在减压条件下浓缩，即得到天然浓缩色素。
桔皮浓缩色素可作各种食品如果酱、果汁着色剂。也可作化妆品或营养添加剂的着色剂。
五、食品添加剂 柑橘黄的检测
对于柑橘黄的检测，国家已出台了相关标准，新版国标将在2021-08-22正式实施。
标准号：GB1886.346-2021
1 技术要求
1.1 感官要求
感官要求应符合表1的规定
表1 感官要求
项目 | 要求 | 检验方法 |
色泽 |
橘黄色至深红色 |
取适量样品置于清洁、干燥的烧杯中，在自然光线下观察其色泽、状态；在无异味环境中，嗅其气味 |
状态 |
粘稠状液体或膏状 |
气味 |
具有柑橘皮特征性气味 |
1.2 理化指标
理化指标应符合表2的规定。
表2 理化指标
项目 | 指标 | 检验方法 |
色价E1%1 cm（420nm~455nm） | 符合声称 |
附录A中A.3 |
溶剂残留a/（mg/kg）≤ | 40 |
GB 5009.262 |
铅（Pb）/（mg/kg）≤ | 3.0 |
GB 5009.75或GB 5009.12 |
总砷（以As计）/（mg/kg）≤ | 1.0 |
GB 5009.76或GB 5009.11 |
注：商品化的柑橘黄产品应以符合本标准的柑橘黄为原料，可添加使用糊精、食用植物油、食用酒精或符合食品添加剂质量规格要求的抗氧化剂、乳化剂等，其色价指标应符合声称。 |
溶剂残留提取溶剂为植物油抽提溶剂（六号溶剂），采用植物油检测方法。 |
附 录 A
检验方法
警示:本标准的检验方法中使用的部分试剂具有毒性或者腐蚀性,操作时应采取适当的安全和防护
A.1 一般规定
本标准所用试剂和水在没有注明其他要求时,均指分析纯试剂和GB/T6682规定的三级水。试验中所用标准溶液、制剂和制品,在没有注明其他要求时均按GB/T 601.GB/T 602、GB/T 603的规定制备。试验中所用溶液在未注明用何种溶剂配制时,均指水溶液。
A.2鉴别试验
A.2.1 试剂和材料
A.2.1.1乙醚。
A.2.1.2正已烷。
A.2.1.3甲苯。
A.2.1.4石油醚,沸程 30℃~60℃。
A.2.1.5乙醇。
A.2.1.6丙酮。
A.2.1.7亚硝酸钠溶液:称取5 g亚硝酸钠，加水溶解并定容至100 mL。
A.2.1.8硫酸溶液:吸取1.5 mL浓硫酸,缓缓注入80 mL水中,并加水定容至100 mL。
A.2.1.9展开剂:正己烷:丙酮=7:3。
A.2.2 仪器和设备
A.2.2.1电子天平,精度为0.01 g。
A.2.2.2分光光度计。 .
A.2.3 鉴别方法
A.2.3.1 颜色反应
称取0.1 g试样,精确至0.01 g,溶于100 mL正己烷中,溶液应呈黄色。
A.2.3.2最大吸收峰
称取0.1 g试样,精确至0.01 g,用正己烷溶解并稀释至100 mL,以正己烷为空白,试液在420 nm~455nm范围内应有最大吸收峰。
A.2.3.3溶解性
易溶于乙醚、正已烷、甲苯、石油醚等。可溶于乙醇,不溶于水。
A.2.3.4 薄层色谱
称取质量相当于0.8 g,色价为30的试样,加入10 mL正己烷溶解,混匀,在约3 000 r/min 条件下离心约10 min,取上清液5 μL,点样于硅胶薄层色谱板(预先在110℃干燥1 h),置于展开剂中展开。当溶剂前沿。上升至距原点约10 cm时,取出薄板,在空气中干燥。薄板上至少有2个黄色斑点,Rf值为0.7~0.8。干燥后在呈现的斑点使用亚硝酸钠溶液和硫酸溶液喷雾，斑点应消失。
A.3色价的测定，
A.3.1试剂和材料
正已烷。
A.3.2仪器设备
A.3.2.1电子天平,精度为0.000 1 g。
A.3.2.2分光光度计。
A.3.3分析步骤
称取试样1 g,精确至0.000 2 g,加人正己烷溶解并定容至100 mL,摇匀后过滤。移取滤液2 mL,用正已烷定容至100 mL,摇匀。取此试液置于1 cm比色皿中,以正已烷为空白,在420 nm~455 nm范围内的最大吸收波长处测定吸光度(吸光度值应控制在0.3~0.7,否则应调整试液浓度,再重新测定吸光度)。
A.3.4 结果计算
色价E1%1 cm（420nm~455nm），按式（A.1）计算。
式中:
A ——稀释后试液的吸光度；
n ——稀释倍数；
m ——试样的质量,单位为克(g)；
100 ——浓度换算系数。
试验结果以平行测定结果的算术平均值为准。在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值与算术平均值的比值不大于2.5%。
参考文献
[1]食用色素. 百度百科:食用色素_百度百科 (baidu.com)
[2]国家标准:GB1886.346-2021
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