天然色素為何不能直接取代人工色素？包埋、結晶、育種與發酵正在改變食品著色技術

撰文＝編輯部

當人工色素面臨愈來愈嚴格的法規審查，食品品牌也積極尋找成分更單純、來源更容易理解的天然替代方案。尤其美國食品藥物管理局（FDA）已撤銷紅色3號（FD&C Red No.3）的食品使用許可，要求食品製造商在2027年1月15日前完成產品調整，更讓色素替換成為食品業者眼前的改配方課題。

然而，要真的換掉人工色素，中間仍隔著一道不小的技術門檻。

天然界其實從來不缺少紅、黃、藍、紫等各種色彩，可真正困難的是，這些色素進入食品加工製程時，能不能承受加熱、光照、氧氣、酸鹼變化與長時間儲存，最後仍維持消費者熟悉的鮮豔色澤。同一種天然色素在酸性飲料中可以維持穩定，不代表放進烘焙食品、糖果或經過高溫加工後，也能呈現相同效果。

這也是為什麼，即使潔淨標示與天然色素已成為食品產業的重要趨勢，人工色素至今仍未完全退出市場。根據市場研究公司Innova Market Insights 2025年的全球分析，含人工色素的新品占比約9％，仍高於使用天然色素的新品約7％。

不過，天然色素產業也正透過包埋、乳化、結晶化、植物育種、發酵與食品配方設計等方式，改善天然色素在加工、保存及大規模生產上的限制。

天然色素不是找到相同顏色就能換　食品加工才是真正考驗

人工色素之所以長期受到食品產業青睞，關鍵就在於色彩表現穩定、使用方便，而且食品廠容易預測加工後的結果。

天然色素供應商California Natural Color色彩技術經理Jay Howard指出，許多食品品牌已經習慣人工色素簡單、穩定且容易預測的特性，相較之下，天然色素並不是一套能套用在所有食品上的萬用方案。

天然色素通常來自水果、蔬菜或其他植物來源，其中色素分子的化學特性各不相同，因此會受到pH值、溫度、光線、氧氣、水活性、包裝型態與其他食品成分交互作用影響。例如適合低pH值飲料的天然色素，不一定適合烘焙食品；能在軟糖中維持穩定的顏色，經過高溫或其他加工製程後，也可能出現不同結果。

以紅色3號（赤蘚紅，Erythrosine，台灣稱食用紅色7號色素）替換為例。這種人工色素過去常被用於糖霜、彩色糖針、蛋糕預拌粉與烘焙食品，能穩定呈現鮮明的粉紅色。隨著美國要求食品業者在2027年1月15日前停止使用，相關產品必須尋找其他著色方案。

但食品業者並不是找到「看起來一樣紅」的植物色素就能直接替換，還必須重新考慮耐熱性、配方交互作用、加工穩定度及貨架期間的色澤變化。

食品原料公司dsm-firmenich全球著色事業負責人Sandro Tomita指出，5年前，許多品牌只要找到「可以接受的天然替代方案」，就可能把改配方視為成功，即使顏色沒有人工色素那麼鮮豔，或貨架期間稍微容易褪色，品牌仍願意為了潔淨標示做出妥協。

但現在市場要求已經提高，天然色素不能只有天然，還要兼顧鮮豔度、一致性、加工穩定性、貨架期，以及能否穩定供應全球食品生產所需。

從「找到色素」走向「設計色彩」　包埋、乳化提高天然色素穩定性

當天然色素容易受到外界環境影響，產業的研發重點也從尋找新的色素來源，進一步延伸到如何讓天然色素在食品加工與保存過程中維持穩定。

天然色素在食品製程與儲存過程中，可能因熱、光或氧化而分解，導致顏色變淡、變色甚至產生沉澱。包埋與乳化等技術則可降低色素受到外在環境影響，改善加工與儲存期間的色彩穩定性。

dsm-firmenich目前便透過包埋、乳化與類胡蘿蔔素精準工程技術，改善天然色素在飲料中可能出現的分層、沉澱、瓶身染色與褪色問題，並開發可應用於飲料的清澈黃色、橙色與紅色色素。

California Natural Color則從色素純化與結晶化著手，將變異較高的植物萃取物進一步純化、濃縮，製成結晶色素，藉此提高不同批次之間的色彩一致性。

California Natural Color表示，其晶體色素的色彩濃度可達液態產品的5～10倍，部分食品中的使用量可低至約0.02％以下；同時具有流動性佳、粉塵少及快速溶解等特性，讓食品廠更容易導入既有生產流程。

California Natural Color利用晶體色素技術提高天然色素的濃度與使用便利性，可依不同食品製程需求應用於冰淇淋、糖果、烘焙食品及寵物食品等產品。（圖片來源：California Natural Color）

從田裡種出更多色素　植物育種直接從原料端改善天然色彩

天然色素技術的進步，並不只發生在食品工廠裡。要提高天然色素性能，天然色素公司GNT選擇從作物本身開始改善。

GNT Group產品管理主管Sonja Scheffler指出，透過原料篩選與植物育種，可以培育色素濃度更高、環境適應能力更強的作物。

如果植物本身就能累積更多色素，後續萃取時便可能取得更高的色素產量，有助於提高顏色表現、降低整體資源投入，並改善天然色素的生產成本。從育種、栽培、萃取、純化到食品配方，每一個環節都有可能影響最終產品的顏色。

尤其在藍色、綠色與紫色等過去天然色素較難處理的色系上，業者也持續尋找新的原料來源。

GNT持續投入以螺旋藻為基礎的藍、綠、紫色色彩；天然色素供應商Oterra則透過不同原料來源擴充天然藍色色系，包括與冰島微藻生物科技公司VAXA Technologies合作推出Arctic Blue，以及與哥倫比亞天然原料與生物創新公司Ecoflora Cares合作開發來自jagua果實的Jungle Blue，進一步拓展天然藍、綠及紫色在乳製品、冷凍甜點與糖果中的應用。

不靠季節收成也能製造色素　發酵提高全年供應穩定性

除了提高色素穩定性之外，天然色素想真正與人工色素競爭，能不能長期、穩定供貨也是另一項商業化考驗。

植物來源色素高度依賴農業生產，因此容易受到產季、土地、氣候、病蟲害與產區變化影響。只要農作物歉收，不只是價格可能上漲，原料中的色素濃度與品質也可能跟著波動。

發酵技術因此成為天然色素產業另一個重要發展方向。

Tomita指出，利用發酵生產β-胡蘿蔔素等成分，可以讓原料全年持續生產，降低對季節性農作物收成與農業土地的依賴，同時有助於維持產品品質的一致性。

發酵因此不只是增加天然色素來源，也有助於提高全年供應穩定性與品質一致性。對需要跨國、大量生產的食品品牌而言，色素能否穩定取得，也是從人工色素轉向天然色素時的重要考量。

未來包括發酵、植物育種、升級再造、先進萃取、數位化與人工智慧（AI）輔助研發等技術，也可能彼此搭配，而不是各自獨立發展。

天然色素下一場競爭　不只是更天然而是更好用

過去，天然色素經常被當成合成色素退場後的替代方案，品牌可能願意為了較簡單的成分標示，接受顏色稍淡、穩定性較差或成本較高。

但隨著人工色素法規環境改變，食品業者需要替更多產品重新設計配方，天然色素能否真正補上人工色素的性能，也變得更加重要。

從植物育種提升色素含量，到發酵建立穩定供應，再透過萃取、結晶化、包埋、乳化與配方設計改善加工及保存表現，天然色素正從單一原料走向涵蓋原料、生產與食品應用的色彩解決方案。

未來食品業者選擇色素時，考量的不再只是「人工或天然」，而是能否同時兼顧色澤表現、加工穩定性、貨架期、成本與供應可靠性。

天然色素要跨越的關鍵門檻，也因此從「找得到替代來源」，走向「性能能不能真正接得上」。當育種、發酵、色素加工與食品配方技術逐步成熟，天然色素才有機會從「可以替代」，進一步走向「性能足以競爭」。

審稿編輯：林玉婷

參考資料
▶Food Ingredients First, Color innovation breakthroughs push natural shades beyond the performance gap
▶Food Ingredients First, California Natural Color on replacing synthetic dyes with plant-based alternatives