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1、第3章 食品的色香味随着社会经济的不断发展，生活水平的不断提高，人们对食品的要求越来越高，也就是说，食品不仅要符合质量卫生标准、具有较高的营养价值，而且花色品种要多样化，色香味俱全。因此，食品的风味就显得非常重要。食品的风味是指食品入口前后对人体的视觉、味觉、嗅觉和触觉等感觉器官的刺激，从而引起人们对它的总体特征的综合印象。风味鉴别常采用感官分析法，它是以人的感觉器官直接鉴定食品的新鲜度、成熟度、加工精度、品种特性及其产生的变化情况等的方法，它方便、快捷又节省费用，是评价食品品质的常用方法之一。我国的食品以色、香、味俱佳、风味独特而享誉全球。因此，了解食品中色、香、味的基础知识，对提高食品质量
2、具有多方面的意义。第一节 第一节 食品中的天然色素食品中能呈现颜色的物质称为色素，主要的食品色素都是有机化合物。食品中的色素主要分为天然色素和人工合成色素。食品原料中天然存在的，或经加工而改变的食品色素称为食品中的天然色素。天然色素按来源不同，可分为动物色素（如血红素、类胡萝卜素）、植物色素（如叶绿素、胡萝卜素、花青素等）、微生物色素（如红曲霉的红曲素）等。植物色素最为缤纷多彩，是构成食品色泽的主体；按溶解性不同可分为脂溶性色素（叶绿素、类胡萝卜素等）和水溶性色素（花青素）；若按化学结构来区分，则可分为吡咯色素、多烯色素、酚类色素和醌酮类色素。一、 吡咯色素吡咯色素是以4个吡咯环的-碳原子通过
3、次甲基相连而成的卟吩环为结构基础的天然色素。生物组织中天然吡咯色素有两大类，即动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素，它们都与蛋白质相结合，不同之处在于卟吩环上的侧链基团和卟吩环中结合的金属离子不同。（一）血红素1血红素的结构 血红素是高等动物血液和肌肉中的红色色素。在血液中血红素主要以血红蛋白（Hb）的形式存在，在肌肉中主要以肌红蛋白（Mb）的形式存在。血红素是铁和带侧基的卟吩环构成的铁卟啉类化合物。可溶于水，亚铁血红素的分子结构如图3-1：其结构特点为：（1）铁为+2价；（2）有一个由4个吡咯环连接而成的卟吩环；（3）存在共轭体系，使该物质呈现颜色；（4）有酸性。血红素的4个氮原子在同一平
4、面上。其中2个氮原子与铁原子以共价键相结合，另外2个氮原子以配位键（从氮原子上共享电子）与亚铁离子相结合。因亚铁离子有配位能力（即能从其它原子共享电子），配位数为6，因此在4个氮原子组成的平面上，还能与球蛋白分子中组氨酸残基上的咪唑环上的氮原子相结合，在平面的下面还能与O2或H2O相结合。 图3-1 血红素的结构血红蛋白（Hb）是由4分子亚铁血红素和1分子由4条肽链组成的球蛋白结合而成。相对分子质量为6 800，而肌红蛋白（Mb）则为1分子亚铁血红素和1分子肽链组成的球蛋白所组成，相对分子质量为1 700，恰为血红蛋白（Hb）的四分之一。血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）是构成动物肌肉红色的主
5、要色素，牲畜在屠宰放血，血红蛋白排放干净之后，酮体肌肉中90%以上是肌红蛋白（Mb）。肌肉中的肌红蛋白（Mb）随年龄不同而不同，如牛犊的肌红蛋白较少，肌肉色浅，而成年牛肉中的肌红蛋白（Mb）较多，肌肉色深。虾、蟹及昆虫体内的血色素是含铜的血蓝蛋白。2血红素的性质 血红蛋白最特殊的性质是与O2结合成氧合血红蛋白（HbO2）而呈现鲜红色。因HbO2并非化合物，分子中的铁未被氧化，仍为亚铁离子，在O2分压低的环境下，又能分解成Hb和O2 ： 同样，Mb当肌肉切开后，Mb也能与O2结合而成鲜红色。屠宰后的酮体组织因缺氧而失去呼吸作用，但发酵和呼吸酶仍能活动，以致肌肉组织能保持还原状态而呈暗紫红色。当鲜
6、肉在空气中过久，细菌大量繁殖，降低部分氧压，致使氧表面氧合肌红蛋白MbO2氧化而形成棕褐色的高铁肌红蛋白。同样MbO2在有氧加热时，球蛋白变性，血红素中Fe2+氧化为Fe3+而生成棕褐色的高铁肌红蛋白（MMb ），即为熟肉的颜色。 因Hb和Mb能与亚硝基-NO作用，形成稳定艳丽的桃红色亚硝酰肌红蛋白（NO-Mb）和亚硝酰血红蛋白（NO-Hb），加热颜色也不变。基于此原理，在火腿、香肠等肉类腌制加工中，往往使用硝酸盐或亚硝酸盐等作为发色剂。目前的研究显示硝酸盐或亚硝酸盐对脑组织有损伤，且有致癌作用。 （二）叶绿素1叶绿素的结构特征 叶绿素存在于植物体内，与蛋白质结合成叶绿体。叶绿素主要有叶绿素a
7、和叶绿素b两种，如图3-2。图3-2 叶绿素的结构叶绿素a：R = CH3 叶绿素b：R = CHOR= CH2CH=C（CH3）（CH2）3CH（CH3）3CH3叶绿素与血红素结构上既有相似的地方，也存在区别：（1）环中结合着Mg2+，而不是Fe2+。（2）除4个吡咯环之外，还形成了1个副环（V）。 （3）侧链基团不同，叶绿素分子中存在酯基。2叶绿素的性质特点 叶绿素a是蓝黑色的粉末，熔点为117120 ，溶于乙醇溶液而呈蓝绿色，并有深红色荧光。叶绿素b是深绿色粉末，熔点为120130 ，其醇溶液呈绿色或黄绿色，并有荧光。二者不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等脂肪溶剂中，不耐热和光。在高等植物
8、中，叶绿素a与叶绿素b按31的比例共存。在酸性条件下，叶绿素分子中的镁离子被氢离子取代，形成脱镁叶绿素造成色泽转化为黄褐色。当用稀的硫酸铜溶液处理时，叶绿素分子中的镁离子可被铜离子取代生成铜叶绿素，铜叶绿素的绿色比叶绿素更鲜艳、更稳定。叶绿素的分子结构显示出它是一种酯，在碱性条件下，它可以水解成叶绿酸盐和醇，叶绿酸盐绿色较叶绿素稳定。3 3叶绿素在食品加工和贮藏中的变化（1）酸和热引起的变化。在酸的作用，叶绿素会发生脱镁反应而生成脱镁叶绿素，颜色由绿色向褐色转变。如蔬菜在收获后，植株体内有机酸的存在，可生成脱镁叶绿素，变黄甚至变褐，腌制蔬菜时常常发生颜色由翠绿向褐色转变，也是由于发酵产生的乳酸
9、而致。（2）酶和光。许多酶能促进叶绿素的破坏，如脂酶和蛋白酶作用于叶绿素脂蛋白复合体；叶绿素酶直接以叶绿素为底物。蔬菜的加工处理（热烫和杀菌）是导致叶绿素损失的主要原因，其变化主要是热和酸造成了叶绿素向焦脱镁叶绿素的转化，造成颜色的变化。这是由于：（a）加热下组织的破坏，细胞内的成分（包括有机酸）不再区域化，因而加强了与叶绿素的接触。（b）加热时，生成新的有机酸如草酸，苹果酸，乙酸，琥珀酸，柠檬酸，脂肪会水解成脂肪酸，蛋白质分解成H2S或脱羧产生CO2等，降低了pH，使其酸性化。为了护色，常将石灰水或氢氧化镁加入热烫液中，以提高pH，并有一定的保脆作用。绿色植物在储藏加工过程中经常发生光解。即
10、在光和氧气的作用下破坏卟吩环，产生一系列小分子。对此在储藏绿色植物性食品时，应避光、除氧，以防止光氧化褪色。二、多烯色素多烯色素是由异戌二烯残基组成的共轭双键长链物质，因最早发现的是存在于胡萝卜中的胡萝卜素，故又称为类胡萝卜素。广泛存在于生物界中，目前已知有300多种。类胡萝卜素主要存在于植物的叶、花、果、根、茎中，以黄色和红色的果蔬中较多。一些微生物也能大量合成类胡萝卜素，在动物的蛋黄、羽毛、甲壳和金鱼体内都存在。类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为两大类：胡萝卜素类和叶黄素类。1 1结构特点（1）胡萝卜素类 胡萝卜素类的结构特点是存在大量共轭双键（形成发色基团，产生颜色）。大多数天然胡萝卜素类
11、都可看作是番茄红素的衍生物。番茄红素的结构式如下：番茄红素的一端或两端环构化，便形成了它的同分异构体-胡萝卜素、 -胡萝卜素、 -胡萝卜素。几种胡萝卜素端环的结构如下：在端环中双键位置在4、5-碳位间的称为 紫罗酮环，在5、6-碳位的称-紫罗酮环。 只具有-紫罗酮环的胡萝卜素类在体内才能转变为维生素A。番茄红素和-胡萝卜素、-胡萝卜素、-胡萝卜素是食品中主要的多烯烃类着色物质，分布广泛，其中-胡萝卜素在自然界中含量最多，分布最广。1分子-胡萝卜素在动物体内能转化为2分子维生素A，因此是有效的维生素A原，而一分子的-胡萝卜素、-胡萝卜素只能形成一分子维生素A，而番茄红素不能转化成维生素A，没有营
12、养作用。（2）叶黄素类 叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍生物，主要有叶黄素，隐黄素，辣椒红素，番茄黄素等。几种常见的叶黄素类色素的结构、学名、存在见表3-1。表3-1 食品中重要的叶黄素类色素颜 色俗 名学 名存 在橙黄色叶黄素C40H56O23，3-二羟基-胡萝卜素绿叶玉米黄素C40H56O23，3- 二羟基-胡萝卜素玉米、辣椒、桃、柑橘、蘑菇等隐黄素C40H56O3-羟基-胡萝卜素南瓜、辣椒、玉米、桃、柑橘红色番茄黄素C40H56O3-羟基番茄红素番茄番茄叶黄素C40H56O23，3-二羟基番茄红素番茄辣椒红素C40H56O3红辣椒虾黄素C40H52O43，3-二羟基-4，4-二酮-胡萝卜素虾
13、、蟹、牡蛎、昆虫等2多烯色素的性质与应用多烯色素是脂溶性物质，几乎不溶于水而溶于乙醚，其中胡萝卜素类微溶于甲醇、乙醇，而叶黄素类则易溶于甲醇和乙醇，利用此性质特点可将两者分开。多烯色素较稳定，耐酸耐碱，较耐热。在锌、铜、锡、铝、铁等金属存在下也不易破坏，因此在食品加工中不易损失。但多烯色素分子中的双键特征，使其易发生氧化。在强氧化剂作用下，多烯色素被破坏而褪色。此外，多烯色素在热、酸和光的作用下，易发生顺反异构变化，而引起颜色在黄色和红色范围内轻微变动，如：加热胡萝卜使金黄色变成黄色，加热番茄会使红色变成橘黄。多烯色素的破坏主要原因是光敏氧化作用，即双键经氧化后饱和，形成环状氧化物，进一步氧化
14、发生断裂，形成有部分双键的含氧化合物。其中之一有紫罗兰酮（具有紫罗兰花气味），其结构式的环状部分即紫罗酮环，由此而得名。过度氧化后，多烯色素则可完全失去颜色。 有些酶可以加速多烯色素的氧化降解，食品加工中热烫等适当的钝化酶处理可以保护类胡萝卜素。多烯色素在食品加工中，通常不会严重降解。如土豆碱液去皮仅引起类胡萝卜素的轻微降解和异构化。胡萝卜果脯熬制时红黄色很稳定，低温和冷冻下类胡萝卜素也很少变化。油炸、烤制和过度加热会引起多烯色素的高温热解，干制品在光照下贮藏会发生褪色，是因为光促进了氧化。多烯色素作为一种天然色素广泛地应用于油脂食品，如人造奶油、鲜奶和其他食用油脂的着色。近年来，采用了一些新技术，使多烯色素能吸咐在明胶或可溶性糖类化合物载体如环状糊精上，经喷雾干燥后形成微胶相分散体，使其能均匀分散于水，能形成透明的液体，可直接用于饮料、乳品、糖果、面条等食品的着色。三、酚类色素酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分，分为花青素、花黄素和鞣质三大类。其中鞣质既又可视为呈味物质，又可列入呈色物质。它们和叶绿素、多烯色素不同，存在于细胞液泡中。分布于植物的花、茎、叶、果实中而呈现美丽的色彩。在化学结构上，它们都具有相同的基本结构（花色基元） 母核，即2-苯基苯并吡喃阳离子，同时在苯环上都具有两个或两个以上的羟基，因此可看作是多元酚的衍生物，故名多酚色
