Colorants alimentaires : chimie, procédés de fabrication, réglementation et sécurité

« Nous sommes ce que nous mangeons »… Mais savons-nous pourquoi nous choisissons de manger ceci ou cela ? Outre le goût et l’odorat, la vue détermine en grande partie notre comportement maintenant que, dans nos sociétés occidentales au moins, nous ne craignons plus la faim. Pour choisir ce que nous mangerons, et qui deviendra partie intégrante de notre corps, nous exigeons que le produit soit non seulement bon pour notre santé, mais aussi soit désirable, donc d’une couleur séduisante et qui nous semble « normale ». D’où l’utilisation de colorants, que d’ailleurs nos grands-mères utilisaient spontanément en badigeonnant leurs brioches et leurs rôtis en croûte de jaune d’œuf afin de les rendre encore plus tentants.

Qu’est-ce qu’un colorant alimentaire et pourquoi l’utiliser ?

Les colorants alimentaires sont des additifs alimentaires qui sont ajoutés aux aliments pour les raisons suivantes principalement: compenser les pertes de couleur dues à l’exposition à la lumière, à l’air, à l’humidité ou aux variations de température; renforcer les couleurs naturelles; ajouter de la couleur à des aliments qui, autrement, n’en auraient pas ou auraient une couleur différente. Ils sont ajoutés lors de la fabrication pour leurs propriétés technologiques ou organoleptiques. En tant qu’additifs, ils sont soumis à des règles strictes et doivent être indiqués sur l’étiquette, soit par leur nom, soit par leur numéro E.

Classification selon l’origine

Il existe trois types de colorants alimentaires : les naturels (par exemple betterave, caramel), les colorants de synthèse fabriqués par l’industrie chimique mais qui existent à l’identique dans la nature, et les colorants artificiels, c’est-à-dire produits par l’art de l’homme et qui n’ont pas d’équivalents dans la nature (par exemple le bleu patenté V). À savoir que du point de vue de la réglementation, un colorant n’apporte pas de goût. Trois catégories de colorants- Les colorants naturels, obtenus à partir d’une source naturelle, sans modification chimique de la molécule (par exemple la curcumine qui est le pigment jaune contenu dans le curcuma).- Les colorants dits nature-identiques, qui sont produits par synthèse chimique dans le but d’obtenir des molécules parfaitement identiques à celles présentes dans la nature (par exemple le bêta-carotène de synthèse).- Les colorants de synthèse, qui n’existent pas dans la nature et donc forcément obtenus par synthèse chimique.

Exemples et molécules naturelles

Les anthocyanes, qui sont des anthocyanidines portant des sucres, sont présents uniquement dans les vacuoles des plantes et chez les champignons, mais ne sont pas trouvés chez les animaux. En général, ils apparaissent dans les fruits, mais aussi dans les feuilles et les racines. Ils appartiennent à la classe des flavonoïdes et sont principalement localisés dans les cellules des couches externes telles que l’épiderme. Ce sont eux qui colorent les fruits rouges et le raisin noir. La curcumine est le composé actif majoritaire extrait du curcuma. Elle compose avec deux autres produits, la famille des curcuminoïdes. Le curcuma se présente sous forme d’une poudre de couleur jaune-orange. Grace à ses propriétés colorantes et gustatives, la curcumine peut entrer dans la composition des produits laitiers, des produits carnés, des produits de la pêche, du thé, des boissons, des mélanges d’épices et de condiments, entre autres. En tant qu’additif, la curcumine porte le numéro E100.

Chimie des colorants : chromophores, auxochromes et propriétés

Le groupe fonctionnel responsable de la couleur du colorant est appelé groupe chromophore. Ce sont des systèmes moléculaires très insaturés, polyoléfines, aromatiques, comprenant souvent des atomes d’azote, comme dans les diazoïques, etc. existant sous forme ionique. Ils absorbent certaines longueurs d’onde de la lumière, et apparaissent ainsi colorés. Dans les colorants utilisés, ils sont associés à un auxochrome, qui permet de les fixer sur le produit ; ce sont essentiellement des groupes acides ou basiques. C’est par leur caractère polaire, qui permet la formation de liaisons ioniques, que les auxochromes permettent cette fixation sur le substrat. Ils possèdent une autre propriété importante qui est d’amplifier la couleur, c’est-à-dire d’élargir la bande d’absorption de la lumière.

Différence entre colorants et pigments

Les colorants sont en général des substances organiques alors que les pigments sont souvent des composés minéraux (sels métalliques) : les colorants sont utilisés en solution, leurs molécules sont dispersées dans le milieu qu'elles colorent et les teintures sont absorbées par le support, alors que les pigments sont des solides pulvérulents utilisés en suspension, mélangés avec des liants avant leur application sur les surfaces.

Procédés de fabrication et sources d’approvisionnement

C’est en 1856 que le premier colorant artificiel fut découvert par hasard par William Henry Perkin : la mauvéine, un dérivé de l’aniline contenu dans le goudron de houille. Lorsqu’il s’agit de colorants identiques au naturel, qui possèdent donc très exactement la même structure moléculaire que celui qui a été biosynthétisé dans la plante ou l’animal, la distinction n’a évidemment pas de sens. En réalité dans ce cas particulier le chimiste, dans son laboratoire ou dans son usine, ne fait donc que fabriquer par synthèse ce que la nature avait fait elle-même par voie biologique - elle permet de ne pas épuiser les ressources végétales et animales pour fabriquer des produits.

Le POP (Produit d’oxydation de la phloridzine) illustre une voie d’obtention de colorant à partir de sous-produits fruitiers : la phloridzine, molécule incolore présente dans la pomme, peut s’oxyder en présence d’oxygène et d’une polyphénol oxydase pour donner un pigment jaune naturel, soluble dans l’eau. Le POP met en scène trois acteurs : l’oxygène, le polyphénol et l’enzyme; ainsi, un nouveau pigment jaune naturel est créé. Le POP pourrait remplacer la tartrazine, suspectée d’être allergène. L’Inra a d’ailleurs déposé un brevet.

Applications industrielles et limites techniques

Les colorants alimentaires sont présents dans de nombreux aliments, notamment les en-cas, la margarine, les fromages, les confitures et les gelées, les desserts, les boissons, etc. Ils sont ajoutés pour renforcer les couleurs naturelles ou compenser des pertes durant la transformation. Certaines productions industrielles mécanisées et automatisées réduisent le risque d’exposition des travailleurs, mais les incidents nécessitant des interventions de maintenance restent dangereuses.

Sécurité, toxicologie et effets sur la santé

La dangerosité des colorants alimentaires est toute relative. C’est en réalité la nature chimique et son mode d’utilisation (la préparation de l’aliment) qui jouent sur les éventuels effets secondaires d’un colorant. En faible quantité, tous ces produits, naturels ou non, sont très certainement innocents. À des doses très importantes, il peut en aller différemment, pour les uns comme pour les autres. Certaines personnes sont allergiques aux fraises, mais ce n’est pas dû aux composants chimiques qui les composent, cela vient de ses « poils » superficiels, comme dans le cas des allergies aux kiwis.

Des études ciblées fournissent des renseignements sur les dangers alimentaires potentiels et contribuent à améliorer les programmes de surveillance régulière. La présence de colorants non autorisés peut présenter un risque pour la santé du consommateur, car certains d'entre eux pourraient avoir des effets dommageables sur l'ADN et être cancérogènes pour l'humain. La présence d'un ou de plusieurs colorants approuvés dans les aliments n'est pas surprenante. L'utilisation non déclarée de colorants alimentaires synthétiques autorisés pourrait également être une source de préoccupation pour un faible pourcentage de la population qui éprouve une sensibilité aux colorants synthétiques, lesquels peuvent entraîner des éruptions cutanées et déclencher des réactions asthmatiques chez les personnes souffrant d'asthme. En outre, plusieurs études ont laissé entendre qu'il y aurait un lien entre la consommation de certains colorants alimentaires synthétiques et l'hyperactivité chez les enfants, même si ce lien n'a pas été prouvé de façon concluante.

Risques professionnels

L’exposition permanente des travailleurs à des colorants et pigments induit des effets pathologiques variés et certaines molécules, les amines aromatiques et sels métalliques notamment, peuvent avoir une grave toxicité. Par inhalation sous forme de poussières ou par contact cutané, les colorants et pigments peuvent être responsables de pathologies respiratoires, de cancer des voies urinaires et du poumon, d’effets nocifs sur les globules rouges, d’effets cutanés allergiques... Les amines aromatiques, telles que la 2-naphtylamine, la benzidine, le 4-amino-diphényle, l’ortho-dianisidine ... sont associées à des risques cancérogènes. Les oxydes de métaux sont utilisés pour colorer le verre, les peintures, les encres, la céramique, les plastiques : cadmium, chrome, cuivre, nickel, cobalt, manganèse, étain, titane, tungstène, zinc, plomb, fer ...

La prévention professionnelle implique : substitution des produits les plus nocifs, mise en place d’une organisation du travail adaptée (installations automatiques, machines fermées étanches), systèmes d’aspiration de poussières et de fumées, ventilation, équipements individuels de protection, information et formation à la sécurité des opérateurs, surveillance médicale renforcée, nettoyage régulier des installations, accès à des installations sanitaires. Les Fiches de Données de Sécurité (F.D.S.) doivent être mises à disposition et la connaissance de leurs risques expliquée. L’exposition aux agents cancérogènes ou aux métaux lourds impose une surveillance périodique des travailleurs au moins une fois par an.

Réglementation européenne et nationale

Comme toutes les molécules introduites intentionnellement dans un aliment, les colorants alimentaires sont soumis à autorisation par les gestionnaires du risque. Ils font l'objet au préalable d'une évaluation du risque toxicologique. Les colorants utilisés dans l'alimentation font partie des additifs alimentaires et relèvent du règlement (CE) n°1333/2008. L'article 32§1 de ce règlement avait prévu que tous les additifs alimentaires autorisés dans l'UE avant le 20 janvier 2009 devaient faire l'objet d'une nouvelle évaluation des risques par l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA). Dans ce cadre, l'EFSA a réévalué en premier lieu la sécurité des colorants alimentaires autorisés au 20 janvier 2009. Chaque colorant alimentaire autorisé dans l'Union européenne fait l'objet d'une évaluation rigoureuse de sécurité par l'EFSA. La réglementation européenne impose que les additifs alimentaires soient indiqués dans la liste des ingrédients.

La Dose Journalière Admissible (DJA) est la quantité d’une substance qu’un être humain peut ingérer chaque jour au cours de son existence sans risque notable pour sa santé. Selon l’EFSA, les DJA sont habituellement exprimées en mg/kg de poids corporel par jour. La DJA peut être réévaluée en fonction des nouvelles données scientifiques accessibles et de diverses allégations concernant l'innocuité. Dans certains cas, l'EFSA a considéré qu'il n'était pas justifié de fixer une DJA pour certains colorants alimentaires.

Numérotation et catégories en Europe

Les colorants alimentaires dans l'Union européenne portent un numéro composé de trois chiffres précédé de la lettre E. On distingue des colorants jaunes (E101 à E104), jaune-orange (E110), rouges (E120 à E129), bleus (E131 à E133), verts (E140 à E142), bruns ou noirs (E150 à E155), des colorants de nuances diverses (E160 à E163), des matières colorantes pour la coloration en surface seulement (E170 à E175) et une matière colorante pour certains usages seulement (E180).

Exemples d’évolutions réglementaires et interdictions

En 2016, l'EFSA a finalisé la réévaluation de tous les colorants alimentaires précédemment autorisés. En 2021, l'EFSA a conclu que le dioxyde de titane (E 171) ne pouvait plus être considéré comme sûr en tant qu'additif alimentaire. Des réductions de DJA ont été décidées pour certains colorants, par exemple le jaune de quinoléine (E 104), le jaune orangé (E110) et le Ponceau 4R (E124) ont vu leur DJA réduite lors des réexamens. Sans interdire ces colorants, un règlement européen a habilement obligé à écrire sur les paquets : "peut avoir des effets indésirables sur l’activité et l’attention chez les enfants" pour certains colorants azoïques.

Surveillance, contrôle et études analytiques

Les études ciblées axées sur les colorants ont été faites en partie en raison des problèmes de santé possibles associés à l'utilisation de colorants non autorisés dans les aliments transformés. La présence de colorants non autorisés peut présenter un risque pour la santé du consommateur. Par exemple, une étude comportant 192 échantillons de produits variés a montré que des colorants alimentaires ont été détectés dans 61 (32%) des échantillons analysés et que 182 (94,8%) étaient conformes aux normes et limites canadiennes. Les mélanges séchés et les produits de boulangerie présentaient les pourcentages les plus élevés d'échantillons contenant des colorants alimentaires.

Des laboratoires accrédités ISO 17025 analysent les échantillons pour déterminer s'ils contiennent des colorants hydrosolubles, liposolubles ou les deux. Les résultats orientent les mesures de suivi prises par les agences de sécurité alimentaire selon le degré de contamination et les craintes pour la santé, conformément aux conclusions d'une évaluation des risques.

Tendances : retour au naturel et innovation

Les consommateurs souhaitent beaucoup plus de naturel dans leur alimentation. Ne pas contenir de colorants de synthèse devient un argument économique pour les industriels. De plus en plus, ces derniers essaient de remplacer la tartrazine jaune, qui est un colorant de synthèse, par des carotènes. Dans certains produits, les colorants utilisés jusqu’alors ont été remplacés par des colorants naturels : ainsi le vert est un peu moins vert, le orange un peu moins flashy, mais le tout est naturel.

Des recherches universitaires et industrielles visent à développer des colorants naturels issus de sous-produits agricoles pour améliorer la durabilité et réduire la pression sur les ressources végétales. Des projets portent sur l’extraction de la couleur à partir de sous-produits de l’industrie légumière et fruitière afin d’obtenir un coût inférieur et de valoriser des matières résiduelles (marc de pomme pour la phloridzine, etc.).

Aspects pratiques pour les professionnels et consommateurs

Le professionnel a l’obligation d’utiliser, parmi les additifs autorisés, l’additif alimentaire qui est le plus adapté à la fonction recherchée, et qui ne peut pas être satisfaite par d’autres moyens. Il tient compte des caractéristiques de fabrication et de la nature de la denrée alimentaire. Il est tenu de respecter les conditions d’utilisation de l’additif, notamment de ne pas dépasser une valeur seuil ou utiliser davantage d’additif que nécessaire pour atteindre l’effet recherché. Certains produits alimentaires ne peuvent être colorés, comme le pain, les pâtes alimentaires, les sauces à base de tomates, les confitures, le vinaigre de vin, le miel, etc. Certains colorants ont une utilisation limitée (dose maximale ou limitation à certains produits alimentaires), par exemple l’argent (E174) n’est utilisable que dans les enrobages de confiseries, les décorations de chocolat ou les liqueurs.

Au Canada, les colorants alimentaires sont considérés comme des additifs alimentaires et réglementés au moyen des autorisations de mise en marché délivrées par le ministre de la Santé. Préalablement à la mise en marché des additifs alimentaires, Santé Canada effectue des évaluations détaillées, rigoureuses et axées sur l'innocuité avant d'autoriser leur utilisation dans les aliments et d'établir les concentrations maximales admissibles pour l'utilisation de ces colorants. En 2018, Santé Canada a modifié les exigences relatives à l'étiquetage des colorants alimentaires qui obligent désormais les fabricants à indiquer les colorants sur les étiquettes par leur nom usuel afin que les consommateurs disposent de plus amples renseignements lorsqu'ils font des choix alimentaires.

Alternatives et décisions d’entreprise

Chez certains artisans et entreprises artisanales, le choix a été fait de ne pas utiliser de colorants artificiels. Ils privilégient la qualité des ingrédients, leur fraîcheur et leurs couleurs naturelles pour émerveiller les papilles sans compromettre la santé. D’autres techniques visuelles existent : mis à part les colorants, il y a ce qu’on appelle les « marquants » - petits brins de plantes aromatiques, petits grains de poivre broyés - qui soulignent la présence de certains ingrédients sans modifier la couleur globale.

Points clefs

• Les colorants alimentaires répondent à des fonctions technologiques et organoleptiques et doivent être autorisés et évalués scientifiquement avant usage.
• Ils se classent en naturels, nature-identiques et synthétiques; chacun présente des avantages et des limites techniques, économiques et toxicologiques.
• La chimie fondamentale repose sur les chromophores et les auxochromes qui déterminent couleur et fixation.
• La réglementation européenne (règlement CE n°1333/2008) et l’évaluation par l’EFSA encadrent utilisations et DJA; des réévaluations régulières ajustent les autorisations.
• La prévention des risques professionnels liés à la manipulation des colorants est cruciale (ventilation, substitution, EPI, surveillance médicale).
• Le marché évolue vers plus de naturalité et de valorisation de sous-produits pour produire des colorants durables.

Tableau : Exemples de colorants et préoccupations

Les colorants alimentaires ont une longue histoire, des applications industrielles larges et sont au cœur d’un équilibre entre désirabilité organoleptique, sécurité sanitaire, protection des travailleurs et exigences réglementaires. Le développement de solutions naturelles et durables ainsi que la surveillance rigoureuse par les autorités restent des leviers essentiels pour concilier innovation, santé publique et attentes des consommateurs.

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