（2）毒性试验

毒性试验是研究动物在一定时间内以一定剂量进入其机体所引起的毒性反应，包括急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验，通过这些试验可以看出试验物质在每天以一定量食用后，短期、近期、长期是否会引起动物机体器官的病变。国家对选择不同类型原料作为食品色素有不同要求的试验规定。

有害金属离子含量

为了保证天然食用色素使用的安全性，防止生产过程中有毒物质的带入，国家规定天然食用色素产品中砷、汞、铅等有害金属离子不得超过规定量。

（3）卫生检验

主要是检验致病微生物，应呈阴性反应，还不应含有黄曲霉毒素等有害物质。一般菌落应在30个以下。只有以上几方面到达要求，该品种才达到要求的安全性。

选择天然花卉食用色素原料品种，可首先从上述几方面进行筛选，并进一步研究工业化的可能性。

三、天然色素生理功能

天然色素是从植物、微生物、动物材料的部分用各种方法提取、精制而得到的着色剂，具有较高安全性，而且其中很多品种具有防腐作用和抗氧化活性。在食品工业和医药行业上有很多应用。这里仅就几种代表性的天然色素的生理功能作如下介绍。

1.类胡萝卜素类

类胡萝卜素中大多数有很强的清除单线态氧的能力，因而具有较强的防癌、抗癌功能。具有重要生理作用的该类色素主要有虾青素、番茄红素、沙棘黄素、玉米黄素、栀子黄色素等。

虾青素

虾青素即3，3-二羟基-4，4-二酮基-β-胡萝卜素，是β-胡萝卜素合成的终止点。虾青素有很强的抗氧化作用，但化学合成比较困难，目前主要从水产品的加工废弃物中提取，或由某些酵母菌及藻类培养生产。动物实验表明，它有抑制肿瘤发生、增强免疫功能等多方面的生理作用。医药及食品工业利用虾青素的抗氧化作用、抗炎症作用及免疫促进作用，作为药物预防氧化性组织损伤和配制保健食品。其生理功能简述如下：

①抗氧化作用。虾青素是一类短链抗氧化剂，具有很强的抗氧化性能。研究人员利用内生过氧化物产生分子氧研究了多种类胡萝卜素猝灭分子氧的能力，发现猝灭分子氧的能力为：虾青素＞α－胡萝卜素＞β－胡萝卜素＞红木素＞玉米黄质＞黄体素＞胆红素＞胆绿素。研究人员比较了包括虾青素在内的共轭双键数目不同的5种类胡萝卜素，在豆油光氧化作用中猝灭活性氧的作用，发现此作用随类胡萝卜素共轭双键数目的增加而增强，以虾青素的作用最强。有人研究了紫外线A和B对SKHI无毛鼠皮肤的影响，发现虾青素的添加可强烈抑制腐胺产生，并降低精胺和亚精胺等游离多胺浓度，具有极强的单线态氧猝灭能力。有人则比较了虾青素和其他类胡萝卜素与生育酚清除自由基的能力，发现虾青素最强，而且认为类胡萝卜素中羟基和酮基的存在与数目对清除自由基的作用十分重要。还有人评价了虾青素的抗氧化能力，将鼠的肝脏红粒体暴露在螯合离子中，再注入微粒体膜，定期测定磷脂的脂质过氧化物含量，发现虾青素具有显著降低脂质过氧化物累积的作用。

②抗癌变作用。虾青素具有很强的抗癌作用。有人研究了虾青素等类胡萝卜素对黄曲霉毒素B1引发肝致癌作用的影响，发现虾青素、β－胡萝卜素及3－甲基胆蒽在降低肝癌病灶的数目和大小方面效果显著，而番茄红素和过量VA无效。给由二乙基亚硝胺或α－硝基丙烷引发肺肿瘤的鼠喂饲3或4周的虾青素，可显著降低肺肿瘤病灶的大小与数目。用雄性F344老鼠研究了虾青素对4－亚硝基喹啉－1－氧化物诱导的口腔致癌作用的影响。发现喂虾青素组肿瘤发生率比单喂4－亚硝基喹啉－1－氧化物组小很多，而且喂虾青素组未见有口腔肿瘤发生。此外，虾青素还能显著降低MRL／L鼠淋巴结病和蛋白尿的发生，虾青素虽然没有VA活性，但在延迟这些症状的显现却比β－胡萝卜素作用更为显著。

③增强免疫作用。科学家研究了虾青素和β－胡萝卜素两种类胡萝卜素对小鼠淋巴细胞体外组织培养系统的免疫调节效应，结果表明类胡萝卜素的免疫调节作用与有无VA活性无关，虾青素表现出更强的免疫调节作用。通过整体实验观察，他们还发现虾青素等类胡萝卜素均能显著促进胸腺依赖抗原刺激时的抗体产生，使分泌IgM和IgG的细胞数增加。补充虾青素可以部分恢复老年B小鼠对TD－Ag反应时的抗体产生，有助于恢复老龄动物的体液免疫。体外实验研究表明，虾青素还可显著促进B6小鼠脾细胞对TD－Ag反应中抗体的产生、提高，促进依赖于T专一抗原的体液免疫反应。同时由于虾青素有艳丽红色，并可与肌动蛋白非特异结合，将其加入水产饲料中，可以改善养殖鱼类的皮肤和肌肉色泽，增加鱼类的抗病能力。

β-胡萝卜素

β-胡萝卜素是自然界中含量较多、分布较广的色素之一。天然β-胡萝卜素多用石油系溶剂从胡萝卜及其他含有胡萝卜素的天然物中萃取。β-胡萝卜素是维生素A的前体，可提高机体的免疫功能，抵御紫外线辐射，预防VA缺乏症，并可防治中风、心肌梗塞等心血管疾病，并有抗癌作用。β-胡萝卜素可用作软饮料和休闲食品的着色剂，主要还是用在医药和保健品的添加剂中。

番茄红素

番茄红素亦属四萜类化合物，在自然界中分布较窄，主要存在于番茄、西瓜、红色葡萄柚、木瓜及苦瓜籽、番石榴等植物果实中。由于番茄红素不具有维生素VA原的作用，前些年人们对其研究较少。近年来研究表明，它是一种很有前途的功能性天然色素。番茄红素消除单线态氧的速率是目前常用抗氧化剂维生素E的100倍，是β－胡萝卜素的两倍，它能有效地预防前列腺癌，对子宫癌、肺癌细胞的抑制作用显著高于β－胡萝卜素，对于预防和治疗心血管疾病、动脉硬化和肿瘤以及增强免疫系统具有重要的意义。

越来越多的研究表明，多食水果和蔬菜可以降低患某些癌症的危险性。起初认为这是类胡萝卜素，特别是β－胡萝卜素所起的作用，然而，将β－胡萝卜素作为天然化学预防剂用于人群干预研究，在强化补充12年后被认为是不成功的。最近的一次干预实验，得到出乎预料的结果，实验组比对照组更易患肺癌。在更为准确的食物组分数据的帮助下，认为β－胡萝卜素以外的类胡萝卜素起保护作用。以纯的β－胡萝卜素所进行的试验也表明它与受用者患皮肤癌、结肠癌甚至所有各种癌的可能性之间不存在相关性。若在流行病学研究中使用准确的食物成分数据，那么番茄红素很可能会越来越多地被确定为同其他类胡萝卜素一起与癌危险呈负相关，甚至是唯一与某些癌危险呈负相关的类胡萝卜素。

这些年来的研究表明，番茄红素可以防止前列腺癌、乳腺癌及消化道癌等的发生。在消化道癌发病率较高的北爱尔兰及意大利进行的对照试验表明，富含番茄红素的食物可以使该类肿癌的发病率降低40％～50％。日本人也发现血液中番茄红素浓度较高时，机体患胃癌的危险会大大降低。有人对鼠2，7－甲基苯蒽酮所致乳腺癌模型的影响进行了研究，发现以番茄红素油树脂注射过的大鼠，其癌变的发病率明显低于对照组，即使是发生癌变的，其肿瘤也较对照组小得多。番茄红素表现出对癌症很强的抑制作用，而与之对照的β－胡萝卜素则无此功能。皮肤暴露在紫外线辐射中会导致皮肤灼伤、早衰并增加皮肤癌的患病率。紫外线照射会使得受照射部位单线态氧和自由基的产生量大大增加。最近研究发现，与对照相比紫外线照射可使皮肤中番茄红素浓度下降31％～46％，而皮肤中β－胡萝卜素的含量未见明显变化。一份食品消费情况问卷调查发现，摄入番茄红素的量增加却可以降低前列腺癌危险。

玉米黄素

玉米黄素是一种利用价值较高的天然食用色素，从湿法制玉米淀粉副产品玉米蛋白粉中提取。它主要由玉米黄素和隐黄素组成。玉米黄素在体内也可转化为VA，具有保护视觉、上皮组织，提高机体免疫力的作用。玉米黄素能猝灭单线态氧，能间接减少晶状体蛋白的氧胁迫。饮食中玉米黄素的含量高时，发生湿性黄斑变性病的危险降低。

栀子黄色素

栀子黄色素是从茜草科栀子的果实中提取得到的，主要成分为藏红花素，为自然界中罕见的水溶性酸类胡萝卜素，不溶于脂肪，在碱性和中性条件中，对光、热和金属离子稳定性好。栀子黄色素不仅是很好的着色剂，而且兼有镇静、止血、消炎、利尿、退热的药效，已广泛用于医药、日化、食品。其主要产品有中西药片剂、护发素、洗发香波、牙膏、棉花糖、巧克力、果冻等。由于产品中所含栀子素配糖体有泻下作用，添加时应注意。

2.花青素类

花青素

花青素是广泛存在于植物界的一种色素，由花色苷元和糖组成，花色苷元基本结构为2－苯并吡喃，自然界常见的是它的氯化物。由于A环和B环取代基的数量和种类不同构成了各种苷元，最常见的有天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、矮牵牛花色素、芍药色素、锦葵花色素等。近10年来研究发现多酚类中的花色苷具有强大的生理功能，主要表现在如下几个方面：

①抗氧化及清除自由基。科学家研究了山葡萄、红芜菁及茄属的抗氧化作用，发现花翠苷的活性最高，红蔓菁苷与锦葵色素苷的抗氧化活性差不多。

②抑制人体内过氧化作用。人体内由于多种因素，能生成大量活性氧，从而使体内发生过氧化作用。大量研究表明，此过氧化作用与人的衰老及癌症等有关。动物实验表明，在饲料中加入如花翠苷之类的花色苷，能抑制动物肝脏硬化指数及脂质过氧化物的上升。花翠苷在体内显示出较强的抗氧化及消除自由基的活性。

③其他生理功能。越橘中含有的花色苷具有明显提高视力的功能。通过给兔子静脉注射花青苷、花翠素、甲花翠素及锦葵花素的配糖体，在暗黑下的适应初期，可促进兔子视紫质的再合成，于是推测花色苷对视紫质的再合成体系具有活化作用，从而具有提高视力的功能。此外，越橘中含有的花色苷还有改善微循环、预防癌症等生理作用。

黑米皮的提取物黑色色素具有显著的延缓衰老作用，可以降低小鼠脑单胺氧化酶活性，增加肝脏超氧化物歧化酶活性和全血谷胱甘肽的活性。同时，可以使肝脏过氧化脂质含量下降。此外，经常感觉眼睛疲劳的患者每日摄入花色苷250mg，能明显缓解眼睛的疲劳症状。

黑米、黑大豆、黑芝麻中提取的黑色素主要成分属花青素，同时含有大量的Fe、Zn、Mn、Cu等微量元素，其含量为白米、黄大豆的数十倍，这对防止缺铁性贫血，促进儿童智力发育，改善心血管功能具有重要作用。花生皮抽提液中的前花色素能抑制引起艾滋病的人类免疫缺乏I型病毒的细胞增殖，其功效虽较嗜酸胸核苷和硫酸葡萄为弱，但对细胞毒性低，故可用作HIV抗活性剂，有关制剂在日本已申请专利。从翠菊花中得到的紫菀苷在化妆品中加入可提供较好的稠度和柔滑感，且有祛臭、收敛的功效。从aroniamelanocarpa果实中抽提出的花色苷能抑制白鼠由盐酸／乙醇诱发的胃溃疡，还能抑制肺、肝脏、小肠中的过氧化作用，期待其在临床上可作为胃保护材料。此外，红葡萄的花色苷在体内除了抑制LDL的过氧化外，还有延迟血小板凝集作用等功能。

原花青素

原花青素又称原花色素，是一类结构与花青素相似，味涩而无色的化合物。原花青素在酸性条件下加热会转变为花青素而呈色。它们的基本结构单元常为黄烷－3，4－二醇，通过4－8或4－6位缩合而形成二聚物、三聚物或多聚物。具有生物活性的多为二聚体，它有很强的捕捉自由基的作用。

有人最近发现葡萄提取物及所含有的原花色素具有防治胃溃疡的生理功能，这是因为原花青素的低聚物具有清除自由基的抗氧化活性，可使胃壁不受自由基引起的伤害，同时原花青素可与蛋白质紧密结合而具有保护胃壁的功效。它不仅可用作食用脂肪、油、化妆品的抗氧化剂，而且在抗变异原性、抑制动脉硬化、胃溃疡、大肠癌、白内障及糖尿病并发症等也有疗效。在其广泛的应用中，最引人关注的是它可以抗菌消炎、治疗心血管疾病等。

姜黄色素

姜黄色素是从生姜科姜黄属植物的肉质地下根茎提取的黄色素。主要成分为姜黄素、脱甲氧基姜黄素和双脱甲氧基姜黄素。相对于其他天然色素，姜黄素具有稳定性好、着色力强、色泽鲜亮等优点，广泛作为食品的着色剂使用。而在汉方中，姜黄一直作为药食两用的药材，具有破血行气，通经止痛等作用。此外，还用于治疗胸肋刺痛、闭经、风湿肩臂疼痛、咽喉肿痛等。最近，许多文献相继报道了姜黄中姜黄素类物质的生理功能和作用机理。

在癌发初期把姜黄素涂于患癌皮肤的表面，发现它具有很强的抑制皮肤癌作用。Rao等以AOM诱导的白鼠大肠癌为模型，确证姜黄素具有很强的预防大肠癌的效果，证实经口摄取姜黄素类化合物也具有很强的防癌效果。佐藤利夫等把从姜黄中萃取出来的姜黄精放到两种被认为与癌细胞增生有关的酶中，在37℃的温度下使它们发生反应，结果证实，姜黄精比现在使用的抗癌药物能更好地抑制酶的活性。研究人发现，姜黄素经口摄取后，在肠管部分的上皮细胞上吸收并转换为四氢姜黄素，四氢姜黄素显示比姜黄素更强的抗氧化性。因为四氢姜黄素捕捉自由基后，自身又会降解成为2－甲氧基邻羟基苯丙酸之类的化合物，而该化合物同样是很强的抗氧化物质，于是四氢姜黄素具有二重抗氧化防御机制。此外，研究表明姜黄素的诱导体具有非常强的抑制某种氨基酸酶活性，该酶在氨基酸合成黑色素中起着重要作用，黑色素的过剩积蓄，是形成老年色斑的主要原因。

姜黄素具有许多生理活性作用，特别是抗癌活性，是非常引人注目的，有望广泛地应用于新型抗癌和预防癌症的保健食品中。