食用天然色素

食用天然色素 ● 前言 早在公元前1500年的埃及，人们就开始进行对食物的着色，利用天然抽出物及酒类的添加，以改善糖果的颜色。到了19世纪中叶，利用各种香辛料（如藏红花）来调色，已非常普遍。在日常生活中，当人们第一眼看到某一种食物时，对该种食物的第一个印象即是颜色，可以根据该食物的颜色来评判其香气与质量。例如成熟且具甜味的柳橙应呈黄色，成熟的西红柿应为红色，而烧焦的食物则为黑色或深褐色；食品的颜色不仅可以挑起消费者的购买意愿，更可以做为消费者选购的依据。在食品中添加色素的理由有四，即（1）强化食品本身所呈现的颜色，以满足消费者的需求，（2）确保每批产品颜色的一致性，（3）修补食品因加工过程所造成颜色上的变化或损失，（4）使颜色不良或无色的食品变为具有光鲜亮丽颜色的食品。由此可见，食品调色对食品工业的重要性。 天然色素（Natural Colorants）的来源广泛，包括植物色素、动物色素、微生物色素及焦糖色素等；许多蔬菜、水果及香辛料等植物都含有大量天然存在的色素，是天然色素的主要来源，这些天然色素包括花青素（Anthocyanins）、类胡萝卜素（Carotenoids）、叶绿素（Chlorophyll）等；动物血液中的血红素（Haems）则为动物性天然色素的代表；已经商业化量产及应用的微生物天然色素为红曲色素（Manascus）。天然色素在应用上虽然较人工色素更为昂贵，且安定性较差，但是却具备安全性的绝对优势。基于来自社会大众的需求及政府管理日趋严格的双重压力，将促使厂商增加天然色素的使用量，因此未来天然色素市场将呈现持续成长的现象。 食用色素的分类 自从公元1856年William Perkin发明人工合成色素以后，人们即开始在食品中添加人工合成色素（Synthetic Colors）。公元1976年开始，由于合成技术的精进，使得天然色素成分的合成技术获得突破性的进展，而发展出合成天然色素（Nature-Identical Colors）。因此目前可将有机食用色素分为合成色素、合成天然色素及天然色素三大类。 合成色素：由化学合成方式所得到的色素，这些色素并不存在于自然界中，例如晚霞黄（Sunset Yellow，黄色五号）、蓝光酸性红（Carmoisine）及酒石黄（Tartrazine）等。 合成天然色素：以化学合成的方式所合成，存在于自然界之色素，如β-胡萝卜素（β-Carotene）、核黄素（Riboflavin）及角黄素（Canthaxanthin）等。 天然色素：这些有机色素系衍生自天然可食用来源，经认可的加工过程所得到的食用色素，如姜黄素（Curcumin）、胭脂树色素（Bixin）及花青素等。 焦糖色素由于以化学修饰方法制造而得，且在制程中使用氨及其盐类，因此与叶绿酸铜一样，未能符合天然色素的要求。 欧美天然食用色素的管理 天然色素虽然广泛被允许做为食用色素，但各国对天然食用色素的定义及许可情况并不相同，有些物质被认定为香料而非色素，因此许多香辛料不被认定为色素。以瑞典为例，该国认定姜黄、辣椒、藏红花及檀香木不是色素，而是香辛料。其他如意大利、荷兰、瑞士及挪威等国的食品法规都有类似的规定。 欧盟及美国所认定的天然色素如表所示。美国FDA认为凡是使用表列之天然色素者，可不必提出证明，因此也不须FD&C号码。国际上对天然色素的管理并不很严格，在色素的使用上，只要记着三项原则即可畅行无阻，这三项原则为（1）选用国际所广泛认可的天然色素，（2）对各国所认定可以进行调色的食品进行调色，（3）对食品进行调色时所添加的色素量应低于最高含量的管制。例如甜菜根抽出物在瑞典是允许使用的天然色素，但是却仅允许使用于特殊食品中，如糖果、面粉糕饼及食用糖衣中，其使用量也有所限制，在食用糖衣中的用量不得超过20毫克/公斤（以甜菜红计）。 天然食用色素 （一） 花青素 花青素（Anthocyanins）是一群广存于植物界，呈现红色至蓝色的色素，其主要来源为葡萄、红醋栗、黑醋栗、草莓、苹果、樱桃等。在化学上，共已发现20种以上的花青素，其中有6种对食品较为重要，这6种花青素分别为Pelargonidin（深红色）、Cyanidin（艳红色）、Delphindin（蓝紫色）、Peonidin（玫瑰红）、Petunidin（紫色）及Malvidin（淡紫色）等。花青素分子中所存在的糖类有5种，其含量之多寡依续为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖及阿拉伯糖。此外，这些糖类可以和酚酸或脂肪族酸进行基化作用，若将这些衍生物一并计入，则花青素的种类可达300种以上。 在花青素的来源中，以葡萄为最重要，尤其是葡萄皮。在欧洲每年估计有10,000公吨的葡萄皮被用来抽出花青素，大约可得50公吨的花青素。通常以稀硫酸（3,000ppm）进行抽出，经过滤及脱硫以后，再将抽出液浓缩至20-30°Brix，此时花青素的含量约为0.5﹪-1﹪。浓缩抽出液可进行干燥成水溶性粉末，也可以再经纯化手续，制成高纯度花青素商品。 花青素的行为类似pH指示剂，其颜色会随pH的变化而改变，当pH由1逐渐提高到13时，其颜色会由红色、蓝红色、紫色、蓝色、绿色，最后转成黄色。在实际应用上，花青素仅应用于pH4或以下的pH范围内；一些阳离子，特别是二价及三价金属离子，会引起花青素产生变色作用，使趋于蓝色化，并沉淀下来，因此应避免使用铁或铜质容器；花青素对热尚称安定，可满足果酱、果冻及糖果制程中之加热处理。基化处理的花青素，可提高对热及光线之安定性；花青素于液态溶液中，会缓慢氧化，抗坏血酸也无法改善这种现象；二氧化硫会与花青素作用，使花青素产生退色作用，但此作用为可逆性，当于加热下，二氧化硫逸散，可重新呈现花青素原有的颜色，因此在蜜饯的制造过程中，应避免对含有花青素之原料进行二氧化硫处理；花青素可和一些蛋白质反应，例如动物胶，会使花青素产生浊雾化或甚至沉淀；酵素处理可能会造成花青素的损失，主要是葡萄糖酵素存在所造成的结果。 花青素在数项研究中均证明本身并不具毒性，在老鼠实验中，花青素的口服毒性为每天每公斤体重20公克，并且不会对繁殖作用产生负面的影响。 花青素在食品工业中的应用范围很广，主要可应用于清凉饮料、水果蜜饯、糖果（高度煮沸糖果、明胶果冻）、乳制品及干混食品中。在所有的应用中，以清凉饮料的使用最为重要，特别是pH为3.4以下，不含二氧化硫的透明、澄清清凉饮料。一般而言，乳制品因含有脂肪及pH的原因，而很少使用花青素来调色，但呈酸性的各种发酵乳却例外，可使用花青素调成蓝莓的颜色。 （二）叶绿素 叶绿素（Chlorophyll）是自然界植物中维生的重要色素，存在于所有能进行光合作用的植物体中。在食品工业中，吾人对于如何保持绿色蔬菜中叶绿素不被破坏的课，较如何运用叶绿素，以做为食用色素的课题更为重视。也因为叶绿素的安定性差，使在做为食用色素的应用上，受到极大的限制。 叶绿素是种油溶性色素，可以由多种绿叶、草中抽得。叶绿素在酸性的环境下，很容易产生降解作用，损失镁离子，变成脱镁叶绿素（Phaeophytin），呈黄褐色；利用铜离子来取代镁离子，可以提高叶绿素的安定性及染色强度。叶绿素铜虽然对热较为安定，但曝光后会产生退色。叶绿素以铜取代镁的作法已获得欧洲的许可，可广泛做为食用色素，但在美国仅限使用于牙膏。叶绿素铜复合物不能被视为是天然色素，而是化学修饰之天然色素。 JECFA将叶绿素列于表中，意即此种天然色素已被研究得很清楚，没有毒性学上限制的必要，其他同被列于表的天然色素包括类胡萝卜素、焦糖色素及核黄素。 叶绿素铜抽出液为油溶性黏稠糊状物，通常以蔬菜油进行稀释或化，其色素含量为5﹪-10﹪。一般商品除了油性抽出液以外，尚可为粉末状及碱溶液状，前者的色素含量为10﹪-100﹪，后者为10﹪以上。 食品加工业中，绿色产品的数量并不多，因此叶绿素的使用并不普遍，使用量也不大。主要可应用于柠檬系列产品，如莱姆口味的糖果及开心果口味的冰淇淋。对透明糖果的添加量约为30-50ppm，冰淇淋的添加量为50-100ppm。由于叶绿铜在大部分的食品中都会呈现蓝绿色，因此必须添加黄色色素加以调整之。 （三）类胡萝卜素 类胡萝卜素是最为人熟知，也是天然色素中最大、最重要的族群。它广存于自然界，其中以存在于海藻类中的海藻黄素（Fucoxanthin）和存在于绿叶中的叶黄素（Lutein）、紫黄素（Violaxanthin）及新叶黄素（Neoxanthin）的数量为最多。其他含量较多的类胡萝卜素如西红柿中的西红柿红（Lycopene）、红辣椒中的辣椒红（Capsanthin）及辣椒玉红素（Capsorubin）、胭脂树籽中的胭脂树籽红（Bixin）等，大部分的类胡萝卜素色素都是由这些来源所制得的。 类胡萝卜素在自然界以4种状态存在，即（1）在溶液中或油脂基质中以结晶或不定型固态存在，（2）以脂肪酸酯类的形态存在，（3）与糖类结合而存在，（4）与蛋白质结合而存在。类胡萝卜素的基本化学构造如β-胡萝卜素，由一联串的共轭双键结合尾端的β-芷香酮（β-Ionone）所构成，由β-芷香酮构造之不同，即可衍生出不同的类胡萝卜素，已知自然界存有600种以上的类胡萝卜素。类胡萝卜素所呈现的颜色，依共轭双键数目之不同而有所差异，例如六氢西红柿红素（Phytofluene）有5个共轭双键，呈无色；η-胡萝卜素具有7个双键，呈黄色；Neurosporene有9个共轭双键，呈橘黄色；西红柿红有11个双键，呈红色。 类胡萝卜素的急性口服毒性极低，在以狗的实验中，其口服LD50为1,000毫克/公斤，对老鼠进行肌肉内注射1,000毫克/公斤的剂量也没有显著的效应产生；每天每公斤体重给予100毫克的计量，对老鼠而言，没有致癌性，经过四代的实验，也没有繁殖上毒性产生。根据JECFA的建议，每天来自色素调色之类胡萝卜素的建议摄取量不要超过5毫克/公斤体重。 1、胭脂树籽红（Annatto） 胭脂树籽红是来自原产于中美洲及南美洲的胭脂树Bixa orellana之种籽外层的天然色素，它被人类利用已有百年以上的历史，主要做为乳制品的色素使用。目前全球出口量以秘鲁及巴西为最多，而用于抽出色素的种籽之年消耗量达到7,000公吨以上，假如其平均含量为2﹪，则全年产量约为140公吨左右。 胭脂树籽红色素的主要色素成分为胭脂树素（Bixin）及降胭脂树素（Norbixin），前者为类胡萝卜双羧酸的单甲基酯化物，可溶于油脂中；后者则为类胡萝卜双羧酸的皂化物，呈水溶性。Bixin不受pH变化的影响，对热安定，但在100℃以上的温度会降解，逐渐变为类似柠檬的黄色，曝露于光线下会使颜色逐渐消失，对氧、金属及二氧化硫敏感；Norbixin在酸性溶液中会产生沈淀，会与二价钙离子形成盐类，使溶解度降低，对热安定，对光、金属、氧及二氧化硫敏感。 胭脂树籽红色素在经过一系列的研究以后，发现它并不具遗传毒性，其急性口服毒性很低，非致癌性。对老鼠而言，其LD50为50公克油脂抽出液/公斤体重以上，较水溶性抽出液的36公克/公斤体重高出许多。JECFA的建议每日建议摄取量为Bixin 0.65公克以下。 胭脂树籽红的产品有油脂抽出液、油脂悬浮液、水溶性抽出液及干燥粉末等。直接以蔬菜油对种籽进行抽出，可抽得色素含量为0.2﹪-0.3﹪的抽出液，呈黄色，可应用于乳品涂抹酱、色拉调味酱及挤压休闲点心食品等之调色；将不溶解的Bixin色素悬浮于蔬菜油中，即可得到油脂悬浮液，呈橘红色，当温度上升，而造成溶解性提高时，则颜色逐渐转成黄色；Norbixin为水溶性，可制得水溶性抽出液，其最高色素含量可达5﹪，依其含量之不同而分成数种等级，但均通称为干酪色素（Cheese Colour）；利用麦芽糊精或修饰淀粉做为载体，可利用喷雾干燥法将胭脂红色素制成粉末状色素，但由于接触氧气的表面积增加，使更易于产生氧化作用。 2、藏红花素（Saffron） 藏红花色素是种很古老、也很昂贵的色素，公元前23世纪即有使用的纪录，除了可做为色素以外，也是种香辛料。藏红花色素来自Crocus sativus花的柱头，由于150,000朵花才能产出1公斤的色素，因此非常昂贵。主要的产地为北非、西班牙、瑞士、奥地利、西腊及法国。 藏红花色素的颜色呈纯黄色，其色素成分除了与胭脂树籽红类似以外，更含有Crocetin。由于分子中含有醣类，使呈水溶性，是类胡萝卜素色素中少有的水溶性色素。此外，由于含有Picrocrocin，会产生苦味。藏红花素制品对光线、氧化作用、微生物的攻击及pH的变化都很安定。藏红花色素是很好的色素，其染色能力很强，主要取决于类胡萝卜素的含量。主要应用于布丁饭（Risotto）、咖哩、烘焙产品、西式香肠及饮料的调色及调香。 3、辣椒红（Paprika） 辣椒红是种深红色的天然色素，主要来源为甜椒Capsicum annum，而其他种类的红色辣椒，如麻辣辣椒（Caynne Pepper）虽然也可以提供辣椒红色素，但多做为香辛料使用，许多辣椒品种在色素的应用上，都会受到辛辣特质的影响。因此辣椒红色素绝少应用于甜的食品，大多应用于肉类加工制品、汤类及调味酱等。 辣椒红的主要色素成分为Capsanthin及Capsornbin，主要以桂树脂酸酯类的形态存在，其他尚含大约20种的类胡萝卜素成分；辣椒红浸提精油（Oleoresin）是种抽自C. annum的橘红色油溶性抽出物，其被FDA认可的制程为将干燥及研磨成粉的红辣椒，以挥发性溶剂抽出，再将溶剂去除而得。过去所用的溶剂为氯化碳氢化合物，现今多用己烷或有时使用丙酮。油溶性抽出物通常以蔬菜油进行标准化，将其染色强度调整为10000、40000、80000或100000等常见商品。染色强度为10000的辣椒红商品，其类胡萝卜素的含量大约为10﹪。 辣椒红不具遗传性毒性，其急性口服毒性很低，对老鼠的LD50为11公克/公斤体重。由于辣椒红及其浸提精油在食品中的用量具有自行限量的使用特性，因此JECFA并没有提出每日摄取量的建议。 4、西红柿红（Lycopene） 西红柿红是Lycopersicon esculentum西红柿的主要色素，约占85﹪-90﹪，其他尚含有β-胡萝卜素及少量的类胡萝卜素。过去由于西红柿红易氧化降解而无法商业化，现今因为制程的改善及品种的改良，业已商业化成为食用色素之一。 由西红柿抽出西红柿红抽出物的方法很简单，包括碱皂化作用及以混合溶剂抽出，一般常用的溶剂为丙酮及己烷。丙酮可用清水洗涤加以移除，己烷可用真空及加热法加以去除，如此即可得到高纯度的西红柿红。 西红柿红是人体血液中含量最高的类胡萝卜素，据信它具有自由基螯合的效应，因此具有食用色素及膳食疗养等功能。西红柿红色素在欧洲已被允许做为食用色素，但在美国仍尚未允许。 5、β-胡萝卜素（β-Carotene） β-胡萝卜素是种油溶性色素，可以由胡萝卜、藻类及棕榈油等来源抽得，但目前实际使用为食用β-胡萝卜色素的商品，绝大多数都是化学合成品。天然β-胡萝卜素的价格较为昂贵，主要应用于制药工业及健康食品工业。 天然β-胡萝卜素可制成浓度为20﹪-30﹪的悬浮液，也可添加乳化剂及安定剂，制成水可溶性乳化液，也可制成喷雾干燥粉末。 β-胡萝卜素的急性口服毒性极低，对狗的LD50为1,000毫克/公斤体重以上，对老鼠进行肌肉注射1,000毫克/公斤体重的剂量，也没有显著的效应产生。不具遗传性及繁殖上的毒性，在人体内可被吸收，并转为维生素A，但研究显示，过量摄取会导致高血胡萝卜素症，使皮肤呈橘红色。JECFA的建议每日摄取量为5毫克/公斤体重以下。 （四）甜菜红 红色的甜菜根被栽培、食用已有数百年的历史，是温带气候区重要的作物之一。存在于甜菜根之主要色素称为甜菜红（Betalains），可分为两大类，即红色的Betacyanins及黄色的Betaxanthins。这两类色素成分都为水可溶性，一般含有甜菜红色素的植物，大多不含花青素。许多品种的甜菜根主要含有较多量的红色Betacyanin，大约可占总色素含量的75﹪-90﹪。甜菜根的色素含量极为丰富，每100公克的甜菜根含有高达200毫克的色素，是很好的色素来源。西欧每年大约产出20万吨以上的甜菜根，其中大约有10﹪系用来加工做为色素用途。 甜菜红色素的制品可分为3种，即液态浓缩液、脱水甜菜粉及喷雾干燥甜菜红色素。将研磨过的甜菜根加以压榨、澄清及过滤，再经过真空浓缩即可得到固形物含量为60﹪-65﹪浓缩液；浓缩液添加麦芽糊精及经过喷雾干燥以后，即可得到喷雾干燥粉末；将成熟的甜菜根加以脱水，并研磨成粉，即可得到甜菜根粉末。 甜菜红的安定性受到pH的影响，其最安定pH为4.5，当pH高于7.0以上时，会加速降解，因此不适用于碱性食品中；甜菜红对热敏感，受热会产生降解作用，其耐热程度同样受到pH及水活性的影响。在高糖浓度的环境下，可耐巴氏杀菌及高温短时间杀菌，但须尽快加以冷却，无法忍受高压高温杀菌；甜菜红对氧及光线都很敏感，都会造成降解退色作用。 由于甜菜红对热、氧气及光线很敏感，使其在应用上受到限制。一般常用于冰淇淋、凝态酸奶、干混食品及糖果等食品中。由于甜菜红的色质强度高，比许多合成色素为强，因此使用剂量极低，例如凝态酸奶的用量只要5ppm即可，而草莓冰淇淋的用量约为20ppm。 （五）胭脂虫红及胭脂虫红素 胭脂虫红素（Carmine）为胭脂红酸（Carminic acid）的铝螯合物，而胭脂红酸来自干燥雌性胭脂红虫Dactylopius coccus costa。胭脂虫红被人类使用已有千年的历史，是重要的红色色素来源。目前胭脂红虫主要产于秘鲁，全球年产量约为300公吨，大部分的胭脂虫红色素应用于化妆品工业。 胭脂虫红酸极易溶于水中，但亦受pH的影响。于酸性环境下呈橘红色，在碱性溶液中则呈紫色，当pH处于5.0至7.0之间时，颜色会很快的转成红色。胭脂虫红的染色强度很低，使其在应用上受到限制；胭脂虫红酸可以与金属产生螯合作用而成为胭脂虫红素，以改善其染色强度，一般以铝为主。胭脂虫红素可溶于碱性溶液中，但不溶于酸性溶液中。pH在4.0时为红色，当pH为10.0时则为蓝红色，其染色强度为胭脂虫红酸的两倍，应用上更具效率。 胭脂虫红除对酸碱敏感以外，阳离子也会影响其显色，当阳离子浓度增高时，其颜色会更趋于蓝色；胭脂虫红对热、光线、氧及二氧化硫都很安定。 胭脂虫红广被欧洲、北美洲各国所允许，可在食品中添加，但依各种食品之不同，其允许添加量也有所不同，在汤类及调味酱中其添加量最高不得超过50 - 500ppm不等。芬兰及瑞士更允许使用于糖果点心，其最高使用计量分别为100ppm及200ppm。一般胭脂虫红较常被应用于加工肉品、果酱、蜜饯、动物胶甜点、面粉点心、清凉饮料及部分乳制品等。 （六）姜黄素 姜黄素是姜黄科植物（Curcuma longa）之地下根所含的主要色素，被用来做为香辛料已有数千年之久的历史。姜主要生长于包括印度、中国、巴基斯坦及秘鲁等许多热带国家及地区，通常以干燥的地下根或研磨成粉销售。 姜黄素并不溶于水中，且在姜中的含量并不高，全球产量也不多，估计供为色素使用之姜黄素抽出制品的年产量不超过30公吨。姜黄素的主要抽出产品包括姜黄素精油、姜黄素浸提精油、纯姜黄素及喷雾干燥姜黄素等。姜粉以蒸气蒸馏，即可得到精油，但此物并不含姜黄素，商业上使用也少；姜黄浸提精油不仅含有色素成分，也含有香辛成分，其姜黄素含量约为37﹪-55﹪，是最常见的商品；姜黄素浸提精油再经过重新再结晶的加工以后，即可得到纯姜黄素。纯姜黄素的色素含量较高，可达95﹪以上，不含香辛成分。 姜黄素在酸性环境下呈带有绿色的柠檬黄色，当pH提高时，绿色会逐渐退去，于pH9.0以上时，则呈橘黄色；姜黄素对热安定，可耐烘焙加工；姜黄素对光线敏感，是其最大的缺陷；阳离子的存在，会使颜色更趋于橘褐色；二氧化硫会使溶解态姜黄素的颜色变淡，当其浓度高于100ppm时更为显著。 姜黄素在低剂量下即可呈现出亮黄色，在20ppm的浓度下即趋于饱和。在食品工业中，欲使产品呈蛋黄色者都可以使用，通常与胭脂树籽红混合使用，主要供乳品（香草冰淇淋、凝态酸奶、牛乳、乳品涂抹酱等）、干混食品（布丁粉）及面粉点心工业（蛋糕、西点）使用。 （七）红曲色素 真菌中红曲菌的数种菌株可以在种种培养基中生长（特别是蒸熟的米），产生红曲色素。在东南亚，人们利用这种微生物制造酒类及其他发酵食品，已有很长的历史，如红露酒及红糟等。 红曲色素具有4种不同的构造物，分别是Monasin、Ankaflavin、Rubropunctatin及Monascorubin，前两者为黄色，后两者为红色。这4种色素均为红曲菌正常的二级代谢产物，但也可以经过化学或酵素性修饰，成为紫色色素。此外，红曲色素也可以和氨基糖类、多氨基酸类、氨基醇类等多种化学物质产生开环及Schiff重排反应，产生水溶性衍生化合物。由于红曲菌在生长及代谢过程中易产生乙醇、酵素、辅酵素、抗生素、抗低压素及凝絮剂等物质，因此在做为食用色素之时，应避免产生或须加以去除。 红曲色素的安全性很高，研究显示，黄色的红曲色素对微生物不会产生变异作用，对小老鼠的LD50为132毫克/20公克体重，对大型老鼠不具毒性。红曲色素可溶于酒精，但仅微溶于水。当溶于酒精时（70﹪酒精），红曲色素的热安定性较佳，可达100℃以上。红曲色素在酒精中安定的特质，使其适合应用于酒精性饮料的调色；水溶性黄色到紫色的红曲修饰化色素则可应用于加工肉品、水产品、果酱、冰淇淋及西红柿酱。 影响色素使用的因素 当吾人在使用天然色素时，必须考虑下列因素，以做为选择之参考： （1） 色泽的需求：它可能需要混合两种或两种以上的色素，才能满足颜色上的需求。 （2） 当该项食品于销售时，是否能满足国家的管理法规。 （3） 物理形态的需求：一般而言，液态天然色素的成本比粉末状者为低。 （4） 食品的组成分：主要考虑油脂的含量及单宁或蛋白质的存在，前者与天然色素的溶解性有关，后者的存在，会使花青素的使用受到限制。同时也要决定产品的需求为澄清透明或呈云雾状。 （5） 加工条件：主要的考虑为加热温度及时间。 （6） pH：食品的pH可影响色素的安定性，因此可决定色素种类的选用及色泽的呈现。 （7） 包装：包装的透氧性及透光性均可影响天然色素的安定性，这也会影响到吾人对天然色素的选择。 （8） 产品的销售寿命及储存条件。 此外，天然色素的物理及化学特质各有很大的差异，因此在制定配方之前，应考虑下列物性因子： （1） 溶解性：如花青素及甜菜红为水溶性，而姜黄素、叶绿素及叶黄素则为油溶性。有些姜黄素及胭脂树籽红的混合物则可溶于水及油脂。 （2） 物理形态：天然色素可为液态、粉末、浆状或悬浮液。当使用悬浮液时，必须注意到加工过程中，颜色会因为色素的溶解而产生变化。β-胡萝卜素及胭脂树籽红悬浮液都会因为加工温度的提升，促进其溶解，使产生变色的现象。液态及浆状色素的黏度也会受到温度的影响，进而影响到在食品中的分散性，影响颜色的呈现。 （3） pH：大部分的液态、水溶性天然色素都是在其最高安定性的pH值下所制成的，也各有其不同的安定化pH值。于加工过程中或食品本身的pH值超出该色素之安定pH值时，就会产生变色作用。 （4） 微生物品质：油溶性的天然色素由于仅含少量水分，因此较不受微生物的影响。反之，花青素及甜菜红等水溶性色素因含有大量水分，甚至糖类，因此较容易受到微生物的污染。 （5） 其他成分：某些油溶性色素，如姜黄素及β-胡萝卜素，为了强化与水的溶合性，通常会添加胶类安定剂，当加入食品时，这些成分会与其他成分产生抗争作用。 未来之发展趋势 现今全球食用色素的市场总值推估达到9.4亿美元，其中以合成色素的市场规模为最大，达到4亿美元。天然色素的市场规模为2.5亿美元，但若加上合成天然色素，则市值将超越合成色素，达到4.4亿美元之谱。基于天然色素之食用安全性高及安定性之改善，预测未来食用色素的成长性，将以天然衍生的色素为最显著，其年成长率为5﹪-10﹪。 天然色素虽然具有种类多、来源丰富及安全性高的优点，但是在开发新的天然色素的工作上，由开始研发至取得许可，却是一种旷日费时，不符经济原则的工作。因此色素业者认为未来天然色素的发展重点并不在此，而在于色素的配方技术、加工技术及其他色素来源的开发等项目。 在配方技术的发展中，主要的发展焦点在于（1）利用乳化剂、抗氧化剂及安定剂的添加，产制油溶性天然色素之水性分散液；（2）利用抗氧化剂的添加，强化天然色素的氧化安定性；（3）改善天然色素的酸安定性及澄清性，以便广泛应用于清凉饮料、果冻及保藏性食品等；（4）将易引起消费者疑虑的配料加以替换，改用形象较为健康的配料。 在加工技术的改善方面，主要在于（1）改善色素的光安定性，拓展应用范围；（2）将水溶性的色素制成油溶性色素，如甜菜红及焦糖色素；（3）减少添加物的用量，特别是会对某些食品产生问题的添加物，如乳化剂、消泡剂等的用量；（4）由相同的色素成分产出不同色泽的色素；（5）设法避免颜色的转移作用。 在新的色素来源方面，主要在于（1）产出具备极佳亮度的草莓红，以便应用于酸性饮料及果冻等；（2）产出比传统来源，如葡萄皮或接骨木更具热光安定性及二氧化硫耐性的花青素；（3）改善天然色素全年供应的稳定性；（4）提供可取代胭脂虫红的色素，以便于低pH之素食品使用；（5）提供中性pH下安定的苯胺紫/蓝色色素。 生物技术也是未来食用天然色素发展的重点工作之一，植物细胞及组织培养、微生物发酵及基因转殖都是重要的手段。植物细胞及组织培养一直被认为是最有效率的生产方法，类胡萝卜素、花青素及甜菜碱已经可以利用植物细胞培养的方式产出，但由于色素并未能自动排出，因此无法进行连续生产。目前为止，尚无食品级天然色素利用此法进行商业化生产。