对于一种食品，我们经常从“色、香、味”这三个角度来评判它的优劣，而对食品感观质量最有影响的因素之一是它的色泽。不论食品的营养、风味如何好，只要色泽不良，就会影响到人们的接受，因此良好的色泽也从经济价值上提高了食品的可接受性。食品除了它本身具有的颜色外，有很大部分颜色来自于添加的食用色素。
食用色素分天然食用色素和人工合成食用色素。天然食用色素存在于动植物体中，可通过物理、化学等手段提取、纯化。天然食用色素主要有叶绿素、血红素、类胡萝卜素、花青素、黄色素和焦糖等。
叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇及甲醇等组成的酯，是四吡咯螯合金属镁的衍生物。根据其中一个吡咯环上的一个取代基是甲基（-CH3）或是醛基（-CHO），把叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b两种。叶绿素a为蓝绿色，分子式为C55H72N4O5Mg，叶绿素b为黄绿色，分子式是C55H70N4O6Mg。纯叶绿素是黑蓝色兼有金属光泽的粉末，熔点约在120℃，不溶于水，易溶于有机溶剂中，可用丙酮从新鲜绿叶中提取。
叶绿素可通过很多途径发生化学变化，但在食品工业中，最常见的变化是叶绿素脱镁化。用稀盐酸或稀草酸处理叶绿素时，分子中的Mg容易被除去，发生颜色变化，加热则加速这种脱Mg反应。这一现象我们在日常生活中即可见到。如蔬菜收获后由于蔬菜本身会生成有机酸，致使生成脱镁叶绿素，使绿色菜叶变黄以致变褐。绿色的黄瓜、橄榄等腌渍后会失去绿色，也是因为发酵生成乳酸而造成叶绿素脱镁的缘故。炒菠菜时如果加盖很容易使菠菜变黄，也是因为菠菜中的草酸不能挥发，造成叶绿素脱镁。如何在蔬菜加工过程中保留它的绿色？研究发现叶绿素在弱碱性条件下是较稳定的，因此，可使用碱性盐、氢氧化钙和氢氧化镁来保持叶绿素分子中的镁离子，从而使产品保持较好的色泽，但储藏保色时间不长。目前，保持叶绿素稳定性的最好方法是使用高质量原料，尽快加工以及在低温下储藏产品。
血红素和叶绿素同为四吡咯衍生物，但它是铁的螯合物，肌红蛋白是由一个蛋白质部分和一个血红素部分组成的，肌肉主要是由肌红蛋白显色的。肌红蛋白是紫色的，它易与空气中的氧结合为氧肌红蛋白，一般认为肌肉的鲜红色是由肌红蛋白呈现的。但肌红蛋白中的二价铁也易被氧化为三价铁形成偏肌红蛋白，呈赤褐色，这便是肉放久了要变色的原因。如果肌肉中加入了还原剂，偏肌红蛋白又能被还原成红色的肌红蛋白，香肠能够保持肉红色正是因为加入了亚硝酸（由亚硝酸钠和硝酸钠生成）还原而形成的。
类胡萝卜素是一类基本上脂溶的化合物，在蔬菜、黄色和红色水果及许多绿色植物中最为常见。动物不能合成类胡萝卜素，但从植物中摄取后可以改变为动物胡萝卜素，蛋黄、部分羽毛、甲壳类、金鱼和鲑鱼的颜色，就来自于类胡萝卜素。类胡萝卜素通过动物体内时变化不大，被吸收后经血液运行从汗腺排出时会将皮肤染黄，大量食用柑橘、南瓜等后呈现这种现象被称之为皮橙色病或类胡萝卜素沉着病。类胡萝卜素是两分子β-型的维生素A的缩合物，由于分子中两端基团的不同，可以形成各种衍生物。因此，类胡萝卜素实际上是一类化合物的总称。类胡萝卜素可分为胡萝卜素（叶红素）和叶黄素两部分。胡萝卜素有α、β、γ三种，都是红、黄色，广泛存在于胡萝卜、南瓜、甘薯、柑橘、绿色植物中。一般植物中，α胡萝卜素和β胡萝卜素在叶子中较多，而γ胡萝卜素则在果实和花中较多。胡萝h素中还有一种红色的番茄红索，桃、杏、番茄、西瓜、柿子等由黄至红的鲜艳色泽，均由这种色素决定。
叶黄素种类很多，如柑、木瓜、玉米、柿等中的隐黄素，蛋黄、黄瓜、绿色植物中的蛋黄素，玉米、肝脏、蛋黄中的玉米黄素，虾蟹等甲壳类中的虾黄素等。甲壳类的虾黄素通常与蛋白质相结合而成灰绿色，加热后，虾黄素与蛋白质的结合键被打断，虾黄素游离出来，并被氧化成虾红素，故而呈红色。食品中类胡萝卜素降解的主要原因是氧化。解决的办法有：低温保藏、用惰性气体保护、杀青、添加抗氧化剂等，一般采用最后一种方法。
花色苷类（花青素）是广泛分布于植物王国中的一类略带红色的水溶性色素，正是由于存在于细胞液中的这类水溶性色素，才使水果、蔬菜和有了五彩缤纷的纷的色彩。目前已知的有20多种花青素，但应用在食品中的仅6种，即天竺葵色素、天本菊色素、飞燕草色素、马药色素、牵牛花色素、锦葵色素。花青素都是水溶性的，颜色随着溶液pH的变化而变化。这类色素容易变色，这在果蔬加工中是比较头疼的事。花青素的降解速度与pH有关，pH越高降解速率越快。由于限制使用人造红色食品色素，因此激发了人们寻找潜在的花色苷类化合物作为食品着色剂的兴趣，有实验者制得一些花色苷不同取代基的化合物，并取得专利，但不幸的是它们易与二氧化硫、抗环血酸（维生素C）和其他试剂反应并受pH的影响，又有研究者发现一种花色苷甚至比那些许可添加的人工红色素更稳定，但这种化合物被认为是一类新化合物，因而要通过毒理学的全部验证步骤。
黄色素与花色苷类同为苯并吡喃的衍生物，黄色素广泛存在于植物的花、叶、茎和果实中，多为黄色，它易与金属离子作用而改变颜色，这一点在食品加工尤其是装罐头时十分重要。黄色素在空气中也容易被氧化，产生褐色沉淀，这是果汁久置变色产生混浊的一个原因。
焦糖也就是酱色，与上述各种色素不同，它不存在于动植物中。焦糖是我国传统使用的色素之一，是红褐色或黑褐色的液体，也有的是固体。液体的焦糖是将蔗糖、葡萄糖或麦芽糖浆，在160℃～180℃的高温下加热3小时使之焦糖化，然后用碱中和得到。我国规定酱油和食醋中不得添加焦糖，对于这一点，近年来食品化学工作者之间有争议，有的意见认为，取消焦糖后，酱油和食醋的质量有所下降，从国际上对焦糖的评价与国内调查研究的结果来看，应该恢复使用焦糖；另一些人则举出一些加色食物中的问题，认为不加焦糖的规定是正确的。
我国允许使用并已制定国家标准的天然食用色素有：姜黄素、虫胶色素、红花黄色素、叶绿素铜钠盐、辣椒红色素（类胡萝卜α素中的一种）、红曲米、β-胡萝卜素及焦糖等。由红甜菜制得的甜菜色作为食品着色剂，备受人们的青睐，这种着色剂可以是干甜粉、单一浓度汁或喷雾干燥果汁粉，它的色素浓度约为1％，经纯化制得的高浓度色素则更为理想，但还没有人做过必要的毒性研究。在美国，叶绿素只能以绿色蔬菜形式加于食品中，在这种情况下，它们被看作食品的拼料。血红蛋白及其较稳定的化学衍生物，是潜在的食品着色剂，但以纯的形式使用尚未得到许可。
生活中我们已能得到各种颜色的食品，但是着色剂的安全性问题，仍是人们所关心的。通常着色剂安全性试验需花费很大的人力、物力。制造对人类安全的着色剂，这是未来食用色素发展的方向之一。