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返朴

食物的鲜艳色彩都是从哪来的？

返嘉伟约 9 分钟
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人类首先是“用眼睛吃饭”的动物，现在更是“让手机先吃”的时代，鲜亮的色泽不只是点缀，更是食欲与情绪的催化剂，能直接改变我们对味道的感知。

然而，原始食材并不总能提供稳定、理想的色调，这正是食用色素存在的意义。它们能恢复、加强食材的原有色泽，甚至能创造出全新的色彩，让食品在视觉上更具吸引力。

另一方面，近日甘肃天水的幼儿血铅异常事件让公众心有余悸，事件中非法添加的彩绘颜料其实并不属于食品添加剂，而是非法添加物。这已经超出了本文的范围，适量使用的食品添加剂一般来说是安全的。

撰文 | 嘉伟
美食，展示就是一切。
中华饮食文化中被广泛使用的三重感官评判标准——色、香、味，代表视觉要素的“色”居首，这与现代心理学的结论基本一致。
有大量心理学和感官科学的实验表明，视觉信息是人们对食品味道形成印象的首要因素。相同的食物，如果外观更好看，消费者的味觉体验也会显著更好。即使味道保持一致，颜色偏淡或外形不整洁的食物也会被评为“不新鲜”或“口味平庸”。
这是所谓“跨通道效应”（crossmodal effect）的一部分，属于心理学中“感觉统合”（sensory integration）的研究范畴。英国实验心理学家查尔斯·斯彭斯（Charles Spence）在《美味的科学》（Gastrophysics: The New Science of Eating）一书中，为此类多感觉统合（multisensory integration）在味觉体验中的真实作用，创造了一个新词——Gastrophysics（美食物理学）。它指的是一个融合物理学、心理学、感官科学与烹饪艺术的新兴跨学科领域，旨在研究我们吃东西时的多感官体验是如何被塑造的——不仅仅是味道本身，还有视觉、听觉、触觉、嗅觉、环境、记忆与情绪等因素的影响。
食物的颜色本身就构成了一种诱惑。所以在现代食品工业中，为了还原、强化这种视觉吸引力，色素变得不可或缺。它不仅是装饰，更是一种语言：告诉你这块糖果是草莓味，那瓶饮料是柑橘口感。色彩，成了味觉的引导者，也是饮食心理的一部分。
合成和天然色素
喜欢烘焙的朋友或许知道，食用色素大多是人工合成的。在中国，可合法使用的食用色素由国家市场监督管理总局和国家卫生健康委员会通过《食品添加剂使用标准》（GB 2760）等法规进行严格规范。根据最新公开资料，中国目前允许使用的色素包括11种合成色素和数十种天然及其他来源的色素。
合成色素（11种）：柠檬黄、喹啉黄、日落黄、偶氮玉红、苋菜红、胭脂红、赤藓红、诱惑红、靛蓝、亮蓝、新红。
天然及其他色素：茶黄色素、茶绿色素、多穗柯棕、二氧化钛（171）等。
其中，二氧化钛后面的“171”是食品添加剂编号系统中的编码，用于标识二氧化钛作为一种白色色素在食品中的用途。这个编号系统在不同国家和地区略有差异，国内常简称为“色素171”或“添加剂171”。
食品加工企业用合成色素给果汁饮料、配制酒、碳酸饮料、糖果、糕点、冰淇淋、酸奶乳制品等食品着色。理论上，只要不是超大量摄入，它们就都是无害的。但人工合成添加剂在部分消费者心里始终是减分项。
例如在2022年，美国消费者起诉糖果巨头玛氏公司（Mars），称其生产的彩虹糖中二氧化钛含量过高。Mars则表示，二氧化钛添加剂是根据FDA规定生产的，FDA允许使用少于食品干重1%的二氧化钛。
二氧化钛 (TiO2) 是一种白色着色剂，常用于糖果、糕点、蛋糕装饰、蜡烛、牙膏、化妆品、油漆和纸张。它不参与反应，不影响食物的风味，在国际食品标准中归类为“其他色素”或“无机色素”，不属于合成色素。
大约10%至50%的二氧化钛颗粒尺寸小于100纳米，也就是纳米级。虽然比例因产品和检测方法而异，但纳米级颗粒的存在引发了广泛的安全性关注。研究显示，部分纳米级二氧化钛微粒可能具有基因毒性——即引发DNA损伤，进而可能诱发癌症。正因如此，出于对潜在健康风险和安全剂量不确定性的担忧，自2022年8月3日起，欧洲已禁止将二氧化钛作为食品添加剂使用。
不过英国食品标准局决定不在食品中禁用二氧化钛，因为他们在审查了欧盟的报告后发现，其引用的研究存在太多的局限性和不确定性，无法支持得出的结论。
珍贵的蓝色
基于对安全性的担忧，寻找可与绚丽的合成色素相媲美的天然色素，一直是食品科学家的努力方向。
回想一下我们日常餐桌上的水果和蔬菜，红、橙、紫等天然色调并不稀奇，但是天然呈现蓝色和亮金色的食材屈指可数。实际上，纯净的蓝色在自然界中相当罕见。
目前大多数呈蓝色的食品、药品和化妆品，都是两种广泛使用的人工色素的效果。它们被称为FD&C Blue No.1（又名“辉煌蓝”，即亮蓝）和FD&C Blue No.2（即靛蓝）。
好消息是，在2021年4月，科学家们终于从自然界分离出稀有的蓝色食用色素，并找到了大规模生产的方法。
这是一项大约持续了10年的国际合作项目——科研人员在紫色卷心菜（紫甘蓝，red cabbage）中分离出了一种独特的花青素，可以用作天然蓝色染料。这描述起来简单，但实现起来不容易，需要多学科协同。
比如说，我们需要的化学物质，被称为P2，在卷心菜中仅会生成那么一点点，总共只占紫色卷心菜整体花青素含量的5%不到。
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研究提出的三聚体结构，其中三个P2分子在铝离子周围形成螺旋桨状结构。丨图源：Science Advances
不过幸运的是，其它花青素成分也可被转化。在对紫卷心菜的化学结构进行综合分析后，研究人员推断，使卷心菜显红色的花青素会在接触一种特殊的酶后变成蓝色，就像P2一样。
研究人员搜索大量基因组公共数据库，最终找到了一种能够将红卷心菜中的P6、P7和P8花青素变成蓝色的酶。
然后他们对这种酶进行了定向改造，借助合成生物学策略和蛋白质设计工具，创造出一种能够高效催化青蓝色花青素形成的突变版本。凭借这项酶促转化技术，他们已在多种食品基质中成功制备出色相稳定、源自天然的亮蓝和绿色着色剂。
当然，在我们入口之前，它还需要一系列的安全测试。但估计吃上纯天然蓝色（更贵？）食品的日子已经不远了。
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天然青蓝色花青素染色的蓝色冰淇淋丨图源：Rebecca Robbins/Mars Wrigley Global Innovation Center
不用食品添加剂的上色方法：结构色
在2020年前后，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）的研究人员在闲聊时产生一个念头。他们决定开发一种技术，使巧克力具有彩虹光泽，但无需任何着色剂或其他添加剂。
大多数材料会显示出某种颜色，是因为它们对不同波长的光具有不同的吸收、反射和透射能力。例如，树上的叶子绿意盎然，是因为叶片强烈吸收红光和蓝光而反射绿光。但某些物体并非依赖色素，而是通过自身的微观物理结构来呈现颜色，这种光学效应被称为结构色。
自然界中有很多结构色的例子。如鸟类羽色、蝴蝶翅色主要来自光的干涉；昆虫体壁上有极薄的蜡层、沟缝或鳞片等细微结构，使光发生折射、漫反射、衍射或干涉而产生各种颜色；肥皂泡、光碟背面在日光下产生虹彩，这也是一种结构色。展现结构色的物体表面，在改变照明条件时可以看到不同的色彩光泽。
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具有彩虹光泽的巧克力|图源：Giulia Marthaler/苏黎世联邦理工学院
ETH的食品科学团队确实做出了彩虹光泽的巧克力，不过他们并未公布技术细节。食品科学领域的其他学者认为，他们用到正是结构色。有人猜测，ETH的研究人员可能是用电子束光刻技术在玻璃或硅晶圆上蚀刻出大约100 nm线宽的纹理，然后通过纳米压印等工艺把纹理转移到食品级模具乃至巧克力表面。
结构色单纯通过处理食物表面的细微结构来制造颜色，没有用到食物之外的添加剂。ETH的研究人员也希望将他们的技术从实验室推广到大众市场。
目前来看，虹彩巧克力似乎并未引起消费者的太大兴趣。但部分业内人士对前景持乐观态度——将纳米着色技术与食物、织物、纸张和塑料等基材相结合，可能会带来令人兴奋的新产品。例如，日本一家公司利用结构色方法研发了一种名为“Morphotex”的织物，该织物以具备艳丽蓝紫色翅面的闪蝶（Morpho）命名，没有使用任何染料。
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Morphotex连衣裙丨图源：Donna Sgro
可食用亮片
虹彩巧克力反响平平，但这并不意味着消费者不喜欢食物流光溢彩、“布灵布灵”的效果。
看看视频网站上网红主厨烘焙蛋糕甜品的视频——令人垂涎欲滴的糕点，单纯看看就是一种极大的视觉享受——很多都添加了某种食用闪光剂。
根据美国食品药物监督管理局（FDA）的指导意见，可食用闪光剂的常见成分包括“糖，阿拉伯树胶，麦芽糊精，玉米淀粉和专门批准用于食品的色素添加剂，包括云母基珠光颜料和FD＆C色素。”（FD＆C指FDA认证的食品色素列表）
所有这些都应该标示在食品说明中。未出现在标签中的成分，就意味着它不是食物。正如FDA解释的那样，“一些用于食品的装饰性闪光剂和彩粉实际上可能含有不应被食用的物质。”
这些物质可能被标记为“无毒”，但不是“可食用”。再明确点说，有些洒在蛋糕上的装饰性添加剂，主要成分就是塑料。这些闪光剂含有塑料、着色剂和反射材料（例如铝或二氧化钛）。说它们无毒，主要因为其本身是惰性的，不会轻易被消化分解，但最好还是不要把它们吃进肚子里。当然，即便吃下去，一般来说也能正常排出。
这其中稍显特殊的是所谓的“可食用”金箔（粉）。吉尼斯纪录里最昂贵的烤奶酪三明治——售价214美元，卖点就是缀以可食用金箔的法式铂尔曼香槟面包。
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最昂贵的烤奶酪三明治，外面蘸有23k“可食用”金箔。丨图源：World Record Academy
原则上说，金箔和二氧化钛一样，化学性质（更加）稳定，可被身体直接排出。但金箔不属于食品添加剂，我国明确禁止将其用于食品生产，也不能在食品广告中进行宣传。因为部分金箔可能不够纯净，含其他有害物质，导致组织损伤甚至重金属中毒。
国内目前尚无专门针对“可食用亮片”这一类产品的独立国家标准，基本原则大致上是说，对于食品而言，无论是亮片还是其它装饰物，所使用的材料首先必须是《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760）明确列出的允许使用的食品添加剂种类。
如金银箔粉这样不属于食品添加剂的材料，理论上标称“可食用”即属违规。
想要了解更多详细信息，可以登陆中国国家食品安全风险评估中心（CFSA）运营的《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准（GB 2760-2024）》的在线查询平台：https://gb2760.cfsa.net.cn/。

参考资料

[1]《美味的科学》，[英] 查尔斯·斯彭斯，湖南科学技术出版社
[2]国家《食品添加剂使用标准》（GB 2760）
[3]https://www.sciencealert.com/skittles-contain-toxins-and-aren-t-safe-to-eat-lawsuit-alleges
[4]Discovery of a natural cyan blue: A unique food-sourced anthocyanin could replace synthetic brilliant blue | Science Advances
[5]Making chocolate colourful | ETH Zurich
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