天然紅色色素為何這麼難做？從胭脂蟲紅、花青素到甜菜色素　3大替代方案都有難題

撰文＝編輯部

紅色40號色素（Allura Red AC）是美國食品供應中廣泛使用的合成紅色色素，常應用於飲料、糖果及其他加工食品。由於添加量低即可提供鮮豔且高度一致的紅色，長期成為食品業常用的著色選擇。

不過在人工色素退場壓力增加之下，尋找天然替代方案並沒有想像中簡單。對食品科學家而言，找到一種天然紅色色素並不困難，真正的難題在於：這個紅色能不能撐過加熱、烘焙、油炸、擠壓加工，甚至長時間上架後，還維持原本的鮮豔與穩定？

FoodNavigator引述天然色素業界人士指出，目前市場上仍缺乏一種能橫跨各種食品應用、同時兼具耐熱與穩定性的天然紅色色素。無論是穩定度高但來自昆蟲的胭脂蟲紅、容易受酸鹼值影響的花青素，以及遇熱可能褪色或變色的甜菜色素，每一種天然紅色背後，其實都有難以忽視的限制。

胭脂蟲紅、花青素、甜菜色素各有優勢　卻都不是完美答案

食品業目前面對的難題，不只是取代紅色40號色素，也包括找到能夠取代胭脂蟲紅的植物性色素。

1、胭脂蟲紅：來源天然但涉及動物性爭議

胭脂蟲紅是從雌性胭脂蟲中取得的天然紅色色素，長期受到食品業青睞，關鍵就在於它能承受加熱、適應較廣的pH範圍，並在長時間儲藏後維持色澤。對業者而言，這樣的穩定性幾乎等同於「天然界的標準答案」。

不過，胭脂蟲紅畢竟來自昆蟲，因此不適用於純素產品，也可能面臨部分素食、宗教飲食及消費者對原料來源接受度的問題。在市場趨勢逐漸走向植物性與透明標示的情況下，食品業希望找到來源更符合消費期待、同時性能又能接近胭脂蟲紅的替代方案。

2、花青素：顏色隨環境變化、穩定性受限

花青素是目前最常見的天然紅紫色色素之一，廣泛存在於黑胡蘿蔔、紫心地瓜、紫玉米、葡萄、莓果及紅甘藍中。它的優勢在於來源多元、形象天然，但挑戰也同樣明顯。

花青素在酸性環境下通常呈紅色，但當pH升高時，顏色可能轉為紫色甚至藍色，穩定性也隨之下降。換句話說，它的顏色並不是固定不變，而是會隨產品條件「變臉」。

文獻指出，花青素的表現會受到pH、溫度、光線、氧氣、酵素、金屬離子及分子結構影響。因此，花青素在果汁、汽水等低pH產品中通常較容易維持紅色色澤；相較之下，在餅乾、烘焙食品或擠壓零食中，pH條件與高溫加工都可能增加維持色澤的難度。

3、甜菜色素：遇熱易變色、應用場景兩極化

甜菜色素則是另一個常被視為天然紅色解方的原料。它主要分為呈紅紫色的甜菜紅素與呈黃橙色的甜菜黃素。相較花青素高度依賴酸性環境呈現穩定紅色，甜菜色素在部分食品中的pH應用特性有所不同，但其主要限制仍在於熱、氧氣與光線造成的降解。

甜菜色素對溫度、氧氣與光線相當敏感，加熱時間越長、溫度越高，降解速度通常越快。甜菜紅素降解後，原本的紅紫色色澤可能減弱或產生色調變化，在實際食品系統中也可能進一步出現褐變。

有趣的是，這樣的特性在不同產品中會產生截然不同的效果。例如在植物肉中，甜菜色素受熱後由紅轉褐，反而能模擬肉品熟化的視覺效果；但在紅色蛋糕或糖果中，這樣的變化卻會被視為品質缺陷。對食品業者來說，同一種原料，可能同時是賣點，也可能是風險。

更換一種色素不只是改配方　可能等於重新設計整項產品

天然色素改革最常見的誤解，是認為只要將人工色素換成天然色素，就能完成產品轉型。但在實務上，往往遠比想像複雜。

不同色素對食品中的酸鹼值、水分、油脂、蛋白質與礦物質反應各不相同。當業者替換色素後，往往需要重新調整添加量、酸度、加工條件，甚至重新驗證風味、口感與保存期限。

例如，降低加工溫度或縮短烘烤時間，或許能減少色素降解，但也可能影響產品酥脆度或殺菌效果；加入抗氧化劑雖能延緩褪色，卻可能增加成本，甚至影響標示與風味。

此外，天然色素通常需要較高添加量才能達到相似的顏色效果，這不僅提高成本，也會增加整體配方設計的複雜度，部分天然來源在氧化或儲藏過程中還可能伴隨風味變化。

FoodNavigator引述業界人士指出，由於天然色素通常需要較高使用量，從合成色素改為天然色素後，實際使用成本甚至可能提高至原本的20倍。不過，實際差距仍會依色素種類、產品配方及使用濃度而異。

天然色素轉型還涉及時間成本。業界指出，加速穩定性試驗無法完全取代實際貨架期測試；若一項產品原本保存期限長達12個月，企業可能必須在改革上市時程與完整穩定性驗證之間取得平衡。

因此，對食品業而言，天然色素轉型不只是「換原料」，更像是一次產品重新設計與驗證的過程。

合成色素一定危害健康嗎？現有研究仍不能一概而論

推動天然色素改革的另一股力量，來自消費者對人工色素健康影響的疑慮。

其中，紅色40號色素的潛在健康影響也成為討論焦點。目前並無主管機關將Allura Red AC列為致癌物。2024年一篇研究綜述指出，現有細胞與動物等研究顯示，Allura Red AC可能涉及發炎、腸道菌相改變及DNA損傷等與大腸直腸癌形成相關的生物機制，但目前仍不足以證明一般飲食攝取會增加人類大腸直腸癌風險。

除了癌症相關機制，人工色素是否會影響兒童行為，也是長期受到關注的議題。2007年刊登於《The Lancet》的隨機、雙盲、安慰劑對照交叉試驗，納入153名3歲兒童及144名8～9歲兒童。研究發現，部分含人工食用色素與苯甲酸鈉的混合飲料，相較安慰劑與兒童平均過動行為分數增加有關，但不同年齡與不同配方的結果並不完全一致。

不過，這項結果不能被簡化為「人工色素一定會造成兒童過動」。該研究無法區分是特定色素、防腐劑或其交互作用造成影響，且觀察到的是平均行為變化，並不等同於診斷過動症。兒童之間也存在明顯個體差異。

因此，這項研究支持特定人工色素與苯甲酸鈉組合可能影響部分兒童行為，但不能據此推論所有人工色素都會造成過動，也不能將研究結果等同於過動症診斷。

色素安全性仍應依個別成分、使用量與法規評估，不能單憑「天然」或「合成」兩個標籤直接判定安全與否。

包裝減量與可回收化　可能讓天然色素更難維持

即使天然色素成功撐過加工過程，產品進入貨架後，還要繼續面對光線、氧氣、水氣與溫度變化。

過去食品包裝經常採用多層材料，以提高遮光、隔氧與防潮能力。但當產業為了提升可回收性，逐漸簡化包裝結構或改採單一材質時，包材對光線與氧氣的阻隔效果也可能改變。

這對天然色素是一項新的考驗。花青素與甜菜色素都可能因光照與氧化而褪色；含油脂的零食中，色素褪色有時甚至與油脂氧化同步發生。

Kalsec在FoodNavigator報導中展示的辣椒色素零食樣品便出現這種情況：明顯褪色的樣品，同時帶有油脂酸敗異味，顯示色澤流失有時不只是外觀問題，也可能是產品氧化與風味劣化的外在訊號。

因此，產品失去的不只是鮮豔外觀，也可能同時產生油耗味與風味劣化。

色素不能再被視為獨立存在的配方原料。製造商必須同時考量色素、食品基質、抗氧化系統與包裝阻隔性。一種在工廠生產時看起來完美的紅色，換到不同包材後，可能在保存數月後變成另一張臉。

天然紅色的終點不是找到神奇原料　而是整合完整食品系統

目前食品業並不缺少可以呈現紅色的天然來源，真正缺少的是一種能夠同時承受高溫、氧氣、光線、不同pH、長時間儲藏與商業量產，成本又能被市場接受的植物性紅色色素。

未來的解答可能不會是一種完美原料，而是不同色素混合、包埋技術、抗氧化系統、加工控制與包裝設計的共同成果。

天然色素轉型也可能需要重新調整消費者對食品外觀的期待。天然來源未必能完全複製合成色素高度鮮豔、均一的視覺效果；如果市場要求產品「換成天然，但外觀看起來完全不能變」，反而會提高配方改革的難度。FoodNavigator引述業界觀察指出，歐洲較早推動天然色素轉型後，消費者也逐漸習慣較不鮮豔、較自然的食品色澤。

天然紅色之所以難，不是因為大自然沒有紅色，而是那些紅色離開植物、走進工廠後，必須在一連串熱、光、氧氣與時間的考驗中存活下來。

找到正確的紅色只是第一關。如何讓它在產品的整個生命週期中留住，同時兼顧成本、配方、加工、包裝、保存與消費者期待，才是天然色素轉型真正尚未完全破解的難題。

審稿編輯：林玉婷

參考資料
▶Food Navigator, Why food scientists still can’t crack the perfect natural red
▶PubMed Central：Anthocyanidins and anthocyanins: colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits
▶IFT：Betalain Stability and Degradation—Structural and Chromatic Aspects
▶Lancet：Food additives and hyperactive behaviour in 3-year-old and 8/9-year-old children in the community: a randomised, double-blinded, placebo-controlled trial
▶MDPI：Smart Packaging System with Betalains and Rosemary Essential Oil to Extend Food Shelf Life and Monitor Quality During Storage
▶PubMed：Allura Red AC is a xenobiotic. Is it also a carcinogen?