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食用色素

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食用色素在国际空间站的一层薄薄的水膜上扩散

食用色素，又被称作色素，是添加到食品或饮料中时赋予颜色的染料、颜料等物质。食用色素有多种形式，包括液体、粉末、凝胶和糊剂。食用色素既用于商业食品生产，也用于家庭烹饪。食用色素也用于各种非食品应用，包括化妆品、制药、家庭工艺项目和医疗器械。[1]

1 食用色素的用途编辑

人们把特定的颜色和特定的味道联系在一起，食物的颜色可以影响从糖果到葡萄酒等任何东西的味锋味。[2]有时使用食用色素的目的是模拟一种消费者认为是天然的颜色，比如在糖霜樱桃（正常情况下是米色）中加入红色色素，但有时是为了达到特殊的效果，比如亨氏在1999年推出的绿色番茄酱。食品中使用颜色添加剂有许多原因，包括：[3]

  • 使食物更有吸引力、更美味、更开胃
  • 补偿因曝露于光、空气、极端温度、湿度和储存条件而造成的颜色损失
  • 校正颜色的自然变化
  • 增强自然产生的颜色
  • 给无色和“有趣”的食物上色
  • 让消费者一眼就能认出产品，比如认出糖果口味或药物剂量

2 人造食用色素的历史编辑

据传，早在公元前1500年，埃及城市就开始向食物中添加色素，当时糖果制造商在糖果中添加天然提取物和葡萄酒来改善产品外观。[4]在中世纪，欧洲国家的经济以农业为基础，农民习惯于在当地生产自己的食物或在村里进行贸易。在封建制度下，审美方面是不被考虑的，至少绝大多数非常贫困的人口是不考虑的。这种情况在近代初期随着城市化的发展而改变，当时出现了贸易——特别是珍贵香料和颜色的进口。1531年在德国奥格斯堡制定的最早的食品法之一涉及香料或色素，并要求焚烧藏红花假药。

随着工业革命的开始，人们开始依赖别人生产的食物。这些新的城市居民需要低成本的食物。分析化学仍然很原始，法规也很少。食品掺假现象盛行。重金属和其他含无机元素的化合物很廉价，适合“恢复”掺水牛奶和其他食品的颜色，一些更可怕的例子是：[5]

  • 红丹（Pb3O4）和朱砂（HgS）通常用于给奶酪和糖果着色。
  • 利用亚砷酸铜（CuHAsO3）对茶叶进行再着色以便重新销售。1860年，当它被用来给甜点上色时，导致了两人死亡。

当时的卖家提供了80多种人工着色剂，其中一些是为染色纺织品而发明的，而不是食品。[5]

因此，早餐吃罐装肉、鱼和酱汁时，他会或多或少地摄入红铅，甚至水银。晚餐吃咖喱或辣椒时，他有可能又吃了一剂铅或汞；有了腌菜、瓶装水果和蔬菜，他几乎肯定会摄入铜；当他在吃甜点的时候，没有人知道他会吃多少有毒的色素。而且如果他的茶是混合茶叶或是绿茶，他肯定逃不掉一点普鲁士蓝的毒害……[6]

许多颜色添加剂从未经过毒性或其他不良反应的测试。历史记录显示，伤害，甚至死亡，都是由受污染的色素造成的。1851年，英国约有200人中毒，其中17人死亡，直接原因是食用掺假的锭剂。11856年，威廉·亨利·珀金爵士发明了第一种合成色素——淡紫色。到了世纪之交，不受监控的颜色添加剂已经遍布欧洲和美国，出现在各种受欢迎的食品中，包括番茄酱、芥末、果冻和葡萄酒。[7][8]最初，这些颜色被称为“煤焦油”色，因为其原料是从烟煤中提取的。[9][10]

与天然衍生的替代物相比，许多合成染料更容易生产，成本更低，并且着色性能优异。[5]一些合成食用色素是重氮染料。重氮染料是通过将重氮化合物与第二种芳烃进行偶联制备的。[10][11]所得化合物含有有效吸收光谱可见部分光的共轭体系，也就是说，它们的颜色很深。合成染料的吸引力在于它们的颜色、亲油性和其他属性可以通过特定染料的设计来实现。染料的颜色可以通过选择偶氮基团和各种取代基的数量来控制。黄色通常通过使用乙酰乙酰苯胺来实现。红色通常是偶氮化合物。[11]靛蓝和靛胭脂呈现相同的蓝色，但是前者可溶于脂质，而后者是水溶性的，因为它有磺酸基官能团。

3 监管编辑

3.1 监管历史

对食品安全的担忧使世界各地纷纷出台法规。德国1882年发布的食品法规规定，不得使用含砷、铜、铬、铅、汞和锌元素等的危险矿物，这些矿物常用作色素的成分。[12]与今天不同的是，这些第一批法律遵循否定列表原则（不允许使用的物质）；它们已经被当今世界各地食品法规的主要原则所驱动，因为所有这些法规都遵循相同的目标：保护消费者免受有毒物质和欺诈的侵害。[13]在美国，1906年的《纯净食品与药品法》将允许的合成色素从700种减少到了7种。[13]最初批准的七种染料是胭脂红3R （FD&C红1号）、苋菜红 （FD&C红2号）、赤藓红 （FD&C红3号）、靛蓝 （FD&C蓝2号）、淡绿色SF （FD&C绿2号）、萘酚黄1 （FD&C黄1号）和橙1 （FD&C橙1号）。即使有了最新的食品法规，掺假现象仍持续了许多年，加上最近媒体对食品色素和健康的负面评论，继续引起消费者对食品添加色素的关注。

在20世纪，随着化学分析技术的进步和鉴定食品中添加物质毒性特征的试验的发展，否定列表被允许用于生产和改进食品的物质列表所取代。这一原则被称为肯定列表，几乎所有最近的立法都是以此为基础的。[13]肯定列表意味着供人类食用的物质已经过安全检测，在获得相应当局批准之前，它们必须满足特定的纯度标准。1962年，第一个欧盟指令 （ 62/2645/EEC ）批准了36种色素，其中20种是天然的，16种是合成的。[14]该指令没有列出色素可以或不能用于哪些食品。当时，每个会员国都可以指定哪些地方可以使用或不可以使用某些色素。例如，在德国，布丁和甜点中允许使用喹啉黄，但不允许使用柠檬黄。法国的情况正好相反。[15]这在1989年更新为89/107/EEC ，涉及授权用于食品的食品添加剂。[15]

3.2 当前监管情况

虽然世界各地的许多监管机构（包括美国食品和药物管理局FDA）都不要求天然色素经过认证，但它们仍需要在美国获得批准才能使用。世界各地都有不同的机构对食品色素的安全性进行测试，有时不同的机构对食品色素的安全性有不同的看法。

FDA允许的色素在《联邦法规法典》第21编第73和74部分中被分类为需要认证或不需要认证的色素，这两种色素在被批准并在食品中使用之前都要遵守严格的安全标准。[16]

  • 需要认证的色素是人工合成的，并且被广泛使用，因为它们能赋予物体强烈的、均匀的颜色、较便宜且更容易混合来产生各种色调。有九种认证的色素添加剂获准在美国使用。认证的通常不会给食品添加不良风味。
  • 免于认证的色素包括源自天然来源如蔬菜、矿物质或动物的色素。天然色素添加剂通常比需要认证的色素更贵，可能会给食品添加意想不到的味道。免认证色素的例子包括胭脂树甜菜提取物，焦糖、β-胡萝卜素、姜黄和葡萄皮提取物。该列表包含可能有合成来源的物质，如与天然β-胡萝卜素性质相同的合成β-胡萝卜素。

在美国， FD&C号（表明美国食品和药物管理局已批准色素用于食品、药品和化妆品）用于经批准的自然界中不存在的合成食用色素，而在欧盟， E编码用于食品应用中批准的所有添加剂，包括合成和天然添加剂。食物的颜色由以1开头的E编码表示，如E100（ 姜黄）或E161b（ 叶黄素）。[17]欧洲食品安全局对欧盟食品颜色和其他食品添加剂的安全性进行了评估。欧洲委员会于1994年颁布的颜色指示94/36/EC概述了允许的天然和人工颜色及其批准的应用和在不同食品中的限制。[15]这对欧盟所有成员国都有约束力。任何变化都必须在一定时间内纳入其国家法律中。在非欧盟成员国，食品添加剂由国家主管部门监管，国家主管部门通常（但不是在所有情况下）试图与欧盟通过的法律保持一致。大多数其他国家都有自己的规定和可用于各种用途的食用色素清单，包括每日最大摄入量限制。

加拿大法规

在加拿大，食品的销售不得超过：[18]

  • 300 ppm染料，包括诱惑红、苋菜红、赤藓红、靛蓝、日落黄FCF或柠檬黄或它们的任何组合，除非另有说明
  • 100 ppm的快速绿FCF或亮蓝FCF或它们的任意组合
  • 300 ppm诱惑红、苋菜红、赤藓红、靛蓝、日落黄FCF或柠檬黄和速绿FCF或亮蓝FCF组合
  • 150 ppm胭脂红SX染料。

3.3 允许使用的色素

欧盟

E编码102-143涵盖了人造色素的范围。有关当前允许的添加剂的概述，请参见此处[1]。欧盟批准用于食品的一些人工染料包括：

  • E104： 喹啉黄
  • E122： 淡红
  • E124： 胭脂红
  • E131： 专利蓝V
  • E142： 绿S

美国

在美国，食品中通常允许使用以下七种人工色素（最常见的是粗体）截至2016年。除了红3号湖，这些色素的湖泊也是允许的。[19]

  • FD&C蓝色1号–亮蓝FCF ，E133（蓝色色调）
  • FD&C蓝色2号-靛蓝，E132（靛蓝色调）
  • FD&C绿3号-固绿FCF，E143（绿松石色调）
  • FD&C红3号——赤藓红，E127（粉色调，常用于冰樱桃）[20]
  • FD&C红40号–诱惑红AC 、E129（红色色调）
  • FD&C黄色5号–柠檬黄、E102（黄色色调）
  • FD&C黄色6号– 日落黄FCF 、E110（橙色色调）

FDA允许两种染料用于有限的应用：

  • 柑橘红2号（橙色色调）-只允许给桔皮着色。
  • 橙色B（红色色调）-仅允许用于热狗和香肠肠衣（1978年后未生产，但从未退市）

许多染料因各种原因被摘牌，从着色性能差到监管限制。[21]这些已退市的食用色素包括：

  • FD&C红2号——苋菜红，E123
  • FD&C红4号——深红GN ，E125[22][23]
  • 苏丹红二号用来给佛罗里达的橙子着色。[21][22][24]
  • 橙色1号是20世纪70年代第一批商业化的水溶性染料之一，也是1906年6月30日《纯净食品与药品法》食用染料允许的七种原始染料之一。[21][22]
  • FD&C橙2号用来给佛罗里达的橙子着色。[21]
  • FD&C黄色1,2,3和4[22]
  • FD&C紫罗兰1号[22]

印度

根据印度2006年食品安全和标准法案，食品中通常允许使用以下八种人工色素。[25]

SL号 颜色 名称 INS号 化学类别
1 红色 胭脂红 124 含氮的
氮红 122 含氮的
赤藓红 127 氧杂蒽
2 黄色 柠檬黄 102 吡唑啉酮
日落黄FCF 110 含氮的
3 蓝色 靛蓝 132 靛蓝类染料
亮蓝 133 三芳基甲烷
4 绿色的 固绿FCF 143 三芳基甲烷

3.4 全球协调

自20世纪60年代初以来，JECFA不仅通过毒理学评估推动了食品添加剂国际标准的制定，而且还通过制定适当的纯度标准推动了食品添加剂国际标准的制定，这些标准在《食品添加剂规范简编》及其附录的两卷中都有规定。毒理学评估由世卫组织在《技术报告系列》中连续发布，而且还通过详细制定适当的纯度标准，这些标准载于及其补编的两卷中。这些规范不具有法律约束力，但常常作为指导原则，特别是在没有设立科学专家委员会的国家。这些规范不具有法律约束力，但通常作为指导原则，特别是在没有设立科学专家委员会的国家。[13]

为了进一步规范这些经过评估的添加剂的使用，世界卫生组织和粮农组织于1962年成立了一个国际委员会，食品法典委员会，由来自世界各地的当局、食品工业协会和消费者团体组成。在食品法典委员会内，食品添加剂和污染物委员会负责制定关于食品添加剂应用的建议，即食品添加剂通用标准。根据世界贸易组织《关税及贸易总协定》（GATT），食品法典标准虽然没有法律约束力，但却影响着世界各地的食品颜色法规。[13]

4 天然食用染料编辑

天然食物色素可以产生各种不同的色调

类胡萝卜素（E160，E161，E164）、叶绿酸 （E140，E141）、花青素（E163）和甜菜苷 （E162）是四种主要用于食品着色的植物色素。[26]这些核心基团的其他色素或特殊衍生物包括：

  • 胭脂树红 （E160b），一种由蓍草种子制成的红橙色染料
  • 焦糖色 （E150a-d），由焦糖化糖制成
  • 胭脂红 （E120），一种来源于胭脂虫的红色染料，胭脂虫
  • 接骨木色（E163）
  • 番茄红 （E160d）
  • 辣椒红 （E160c）
  • 姜黄 （E100）

蓝色尤其罕见。[27]目前使用的一种可行的蓝色染料来源于螺旋藻。最近的一些研究探索了将花青素与其他酚类或铝离子相结合来形成蓝色。然而，食品基质的性质所带来的固有问题，以及长期稳定的需要，使这一目标变得非常困难。栀子果实中含有的色素genipin，经氨基酸处理后可制得栀子蓝色素，该色素在日本已获批准使用，但欧盟和美国尚未批准使用。[28]

为了确保重现性，这些物质的有色成分通常以高度纯化的形式提供。为了稳定和方便，它们可以在合适的载体材料（固体和液体）中配制。己烷、丙酮和其他溶剂能破坏水果和蔬菜的细胞壁，最大限度地提取色素。这些痕迹可能仍保留在成品色素中，但不需要在产品标签上声明。这些溶剂被称为残留成分。

5 批评和健康影响编辑

公众普遍认为人工食用色素会导致幼儿注意力缺陷多动症——这一观点源自加利福尼亚州的儿科过敏专科医生本杰明·范戈尔德(Benjamin Feingold)，他在1973年提出水杨酸盐、人工色素和人工香料会导致幼儿多动症；[29]然而，并没有证据支持食用色素导致食物不耐受和幼儿注意力缺陷多动症这个广泛认同的说法。[30][31]有可能某些食用色素在遗传易感者身上起触发作用，但没有足够的证据。[32][33]

尽管担心食物色素可能导致儿童注意力缺陷多动障碍样行为，[32]但集体证据不支持这一说法。[34]美国食品及药物管理局和其他食品安全机构定期审查科学文献，并领导英国食品标准局（FSA）委托南安普敦大学的研究人员研究六种食用染料混合物（酒石黄,诱惑红,雨披4R,喹啉黄,日落黄和氮红（被称为“南安普敦6”））对普通儿童的影响。这些色素存在于饮料中。[32][35]该研究发现“食用这些人工色素和苯甲酸钠防腐剂与儿童多动症之间可能存在联系”；[32][35]FSA的顾问委员会评估了该研究，确定由于研究的局限性，结果不能外推至一般人群，并建议进一步测试。[32]南安普敦大学研究人员的研究发表后，美国食品和药物管理局没有做出任何改变。2008年，美国公众利益科学中心(Center for Science in the Public Interest)向美国食品药品监督管理局(FDA)提交了一份公民请愿书，要求禁止使用几种食品添加剂，美国食品和药物管理局审查了现有证据，但仍未做出任何更改。[32]

欧盟强调预防原则，要求在食品色素上加上标签，并暂时降低食品色素的每日允许摄入量（ADI）；英国食品标准局呼吁食品制造商自愿撤回这些色素。[32][35]然而，2009年，欧洲食品安全局（EFSA）重新评估了手头的数据，并确定“现有的科学证据不能证明任何染料的颜色添加剂和行为效应之间的联系”。[32][36][37][38][39]

6 代表性色素的化学结构编辑

  • 食用色素（天然）

  • 甜菜红，一种洋红色染料，主要由甜菜根制成。

  • 花青素，一种红色到蓝色的染料，颜色取决于官能团和pH值。

  • 胡萝卜素，一种黄色到橙色的染料。

  • 食用色素（合成）

  • 靛蓝洋红，蓝色。

  • 诱惑红，红色。

  • 喹啉黄，黄色

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