醬油中色素的安全性及生理功能分析

陳婧怡

（南京師范大學附屬中學 江蘇南京 210003）

醬油（Soy sauce）是一種起源于中國的古老調味品，其主要功能之一是為菜品上色。上色過程中，色素發揮了主要作用。醬油中的色素主要有天然形成的褐色色素（Melanoidins）、真黑色素（Eumelanin），以及人工添加的天然色素焦糖色（Caramel color）等。由于真黑色素與褐色色素的產生機理、生理功能等較為相似，且褐色色素的生理功能涵蓋了真黑色素的抗氧化、清除自由基的功能[1]。故下文只對褐色色素的生理功能等進行闡述。褐色色素有許多有益于人類生理的功能，如降血糖、降血壓、促消化等。焦糖色因其含有對人體有害的4-甲基咪唑，且被應用于醬油色素中受到質疑，我國在1975到1985年間曾經禁用[2]。但事實上，焦糖色中4-甲基咪唑含量較低，醬油中的添加量遠遠達不到危害人體的劑量。此外，焦糖色還具有對人體有益的生理功能，如抗氧化活性，它能夠清除超陰離子與自由基[3]。本文研究了褐色色素與焦糖色的產生機理、生理功能、安全性等，旨在一定程度上緩解大眾對醬油中色素的恐慌，同時為醬油中的色素“正身”。

一、醬油

醬油俗稱豉油，是以豆類、谷類及其副產品為主要原料，經制油、微生物發酵等工序制備得到的紅褐色調味汁液。

（一）醬油的分類

根據國家標準（GB 2717-2003），醬油主要分為釀造醬油和配置醬油。釀造醬油是以大豆、脫脂大豆、小麥、麩皮等糧食作為原料，經微生物發酵，最終制成的具有特殊色、香、味的液體調味品。配置醬油又稱配制醬油，是以釀造醬油為主體，加入酸水解植物蛋白調味液、食品添加劑等配制而成的液體調味品。市面上配制醬油較少，以釀造醬油為主。

（二）醬油中的色素

醬油中主要有三種色素：真黑色素、褐色色素、焦糖色。醬油在釀造過程中，其中的氨基酸、糖類在曲霉菌等的催化作用下形成褐色色素、真黑色素。醬油生產后期，人工加入焦糖色進行調色。

褐色色素是美拉德反應后期形成的一種棕褐色化合物[3]，顏色為棕褐色。焦糖色是高溫加熱糖類物質，發生脫水等反應后合成的復雜紅褐色或黑褐色混合物[1]。

焦糖色是醬油中的主要色素。根據趙俊平等人[5]的市場調研，150份樣品醬油中93%的樣品添加了焦糖色。因為在醬油中添加焦糖色能夠縮短發酵時間、提高成品率，還能降低因高溫發酵、顏色變深導致的氨基酸損失，即降低生產成本的同時提高營養價值；同時提高醬油的紅色指數，改善醬油的體態等等，所以，焦糖色普遍在醬油中有所添加。

不論是醬油發酵過程中產生的褐色色素，還是人工添加的焦糖色，都有一定生理功能。

二、褐色色素的生理功能

（一）類似食物纖維的作用

褐色色素不能被人體消化，當人體攝入適量褐色色素時，能夠產生飽腹感和刺激作用，起到清除毒素、降低血脂、延緩身體衰老等作用。褐色色素能夠幫助人體提高食物的消化速度，降低血液中的膽固醇，改善腸道菌群。五明紀春[6]等人在大白鼠的飼料中添加5%、10%褐色色素，食物在腸中的滯留時間分別縮短至未添加時的75%和50%。此外，在大白鼠飼料中添加5%的褐色色素，飼養一個月，其小腸內壁的粘膜組織加快剝離，并且刺激腸道；飼養三個月，其腸道中乳酸菌增殖，腸內環境有所改善。

（二）抑制酶活性作用

唾液淀粉酶、腸道粘膜消化酶能夠幫助人體消化淀粉，而褐色色素能夠抑制這兩種酶的活性。因此，褐色色素可延緩消化淀粉速度，起到抑制血糖值變動的作用。五明紀春等[6]在馬鈴薯淀粉丸子中添加褐色色素，其平均消化速度是未加褐色色素的70%。同樣，如果向砂糖水中加入褐色色素，則砂糖成分在腸道的移動速度變慢，從而抑制血糖值的變動。

同時，褐色色素有很強的抑制胰蛋白酶活性的作用，從而促進胰島素分泌，進一步起到降糖作用。有文獻表明[7]，如果在胰蛋白酶溶液中加入1μg/mL褐色色素，就能起到抑制胰蛋白酶的作用。由此推斷，褐色色素可用于早期Ⅱ型糖尿病的治療，緩解早期胰島素的相對不足。

血管緊張素轉化酶（Angiotensin converting enzyme，簡稱ACE）是一種與血壓調節有關的酶，分布于動脈血管壁細胞中。褐色色素對ACE有抑制作用，可使人體血壓下降。在體外實驗中[8]，當褐色色素的濃度在0.2%時，ACE活性減半。

（三）其他生理功能

體外實驗證明，褐色色素能夠抑制致胃癌物質亞硝胺的生成，使其下降到未添加時的5%左右[8]。此外，褐色色素還具有很強的抗變異原性、抗氧化性，但是否在體內仍有此作用，還有待實證。

三、焦糖色

焦糖色是全世界用量最大的一種天然食品色素，根據國家標準（GB2760-2014），焦糖色是我國國標添加劑中的重要組成部分。它能夠應用于生產醬油、食醋等調味品，并能有效提高產品品質。焦糖色在醬油中的添加量為2～5%。

按照生產工藝的不同，焦糖色分為以下三類：普通焦糖、苛性亞硫酸鹽焦糖、氨法焦糖。其中，氨法焦糖是我國生產量最大的焦糖，是應用于醬油的耐鹽焦糖。

（一）安全性分析

焦糖色曾因為其特殊性副產物4-甲基咪唑（簡稱4-MI），4-甲基咪唑是一種驚悚劑，能引起人體痙攣甚至誘發癲癇。有研究表明，其致癌性主要作用于嚙齒類動物。早期實驗中，只有大劑量食用（如一天喝1000罐可樂）才會發生不良影響，遠高于正常食用量。TOX-67試驗中，4-甲基咪唑會對老鼠的骨髓、血液微核產生負面影響。2011年，美國加州公布4-甲基咪唑會對老鼠致癌，但目前并沒有研究表明這種物質能使人體致癌。其一度被人們懷疑有致癌性，甚至禁用。經過科學家的研究證明，它對人體是無害的。

目前，歐盟、美國藥管局等都對4-甲基咪唑的添加量做出明確規定。在中國，根據《中華人民共和國國家食品添加劑 焦糖色（亞硫酸法、氨法、普通法）》（GB8817-2002），其含量不可超過0.02%。加拿大等國家認為該物質無毒，可放心添加。

此外，李悠慧等[9]進行了焦糖色的毒性試驗，以各類焦糖色對兩性大白鼠進行灌胃，劑量為15g/kg體重。實驗結果證明，焦糖色實際上是無毒物。以1g/kg體重對受孕大白鼠進行灌胃，其對雌鼠無影響，對胎鼠也未產生明顯的致畸作用。

（二）抗氧化活性

李榮等[2]研究發現，焦糖色有顯著的抗氧化活性。樣品色率越高，抗氧化能力越強。焦糖色對超氧陰離子自由基(O2-)和DPPH自由基的清除能力較強，此外還具有較強的還原能力，而對羥自由基的清除能力則相對較弱。在醬油中正常添加焦糖色可賦予食品顯著抗氧化能力。

四、展望

醬油中的色素，無論是天然形成的褐色色素還是人工添加的焦糖色，都對人體無害，適量食用甚至對人體有益。但目前所知是通過定性分析得出，尚無定量數據依據，我們希望以后的實驗者在研究中，能夠對褐色色素（不僅限于醬油）在各種食品中的含量進行定量分析，探究其功效，從而更好地利用這種色素。同時，上述部分生理功能僅限于體外實驗驗證，但是否能在生物體內發揮作用還有待探究。褐色色素在豆豉、經烘焙的咖啡等原料中含量較豐富。研究者可研究褐色色素簡便、經濟的提取方法，推廣褐色色素。