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1、第8章 菜肴颜色的化学基础学习目标第一节 概述 一、 色泽是食品的重要感官质量二、 颜色的形成三、 食品颜色的形成和变化四、 食品色素的分类第二节 食品中的天然色素及其变化一、 叶绿素和绿色蔬菜在烹饪中变色二、 血红素和肉类变色三、 食品中的其他天然色素及其变化第三节 食品的褐变作用一、 食品褐变概述二、 酶促褐变三、 抗坏血酸褐变的作用第四节 烹饪中的人工着色一、 人工着色的食用天然色素二、 食用合成色素本章小结思考与练习第8章菜肴颜色的化学基础学习目标掌握叶绿素及绿色蔬菜变色了解血红素及肉色变化熟悉酶促褐变第一节 概 述一、色泽是食品的重要感官质量 食品的色泽是食品感观质量的一个重要方面，
2、是人们通过视觉对食品的一种感受。食品的几何形状、大小、外观形态和质感都可以用视觉来认识，但颜色是最重要的视觉因素，因为食品几乎所有的理化变化都可能给食品带来颜色、光泽方面的变化。良好的色泽对食品营养价值、口感、风味等方面有一定程度的保障和体现。在烹饪加工中，操作者很大程度上是凭颜色来判估加工中食品的性质的。可以说，烹饪的一个重要目的就是怎样能使菜肴的色泽更加诱人。 作为第一外观因素，人们往往对颜色有偏爱，因此食品颜色成了人们评价和选购食品的主要依据。例如，红色可以使人解馋，黄色可以止渴，绿色则使人清凉等。又如，人们会根据红烧肉颜色的深浅来判断它的油腻程度，根据葡萄酒粉红色的程度来判断它的风味，
3、根据咖啡颜色的深浅来判断苦味的差异大小等。 二、颜色的形成颜色是由光波的波长（或频率）决定的。波长愈长，愈偏向红色；波长愈短，愈 偏向紫色。例如，红光的波长在750640nm之间，橙光的波长在640600nm之间，而紫光的波长在400 nm附近。物体呈现一定的颜色的关键在于它能选择性的吸收可见光的一部分，而剩下的其他光则按三原色原理综合起来形成该物体的颜色。因为不同的物质吸收光的波长和程度不同，所以表现出各种不同的颜色。如果吸收光的波长是在可见光区以外，那么这种物质是无色的。例如，在全色光照射下，如果一个物体只吸收510mm波长（绿色）的那部分光，那么剩下的其他光相加是紫色的。物体吸收什么波长
4、的光，吸收程度的大小都是由其分子结构决定的，当分子结构中含有多个共轭双键或N=N等基团时，便在可见光中显色，这些基团叫发色团。三、食品颜色的形成和变化 一种食品或菜肴的颜色是在一定照射光下，食品各成分对光的行为（吸收、反射、透射等）的总结果。但食品各成分所起作用的大小不一样，我们把起关键作用的、对食品颜色有决定作用的成分称为色素。菜肴颜色的形成和变化有两个方面的影响因素：一个是照射光的颜色及强度；另一个就是菜肴中色素的种类、含量和状态。因此，从化学方面来看，食品的变色可以分为两方面：一是原有色素性质的改变；二是原有色素或新增色素在含量上的增减。色素增加可叫褐变，色素减少叫 褪色或漂白。 四、食
5、品色素的分类 食品中的色素按其来源可分为天然色素和人工色素。天然色素又可按来源、溶解解性和化学结构分成不同类别和具体种类。常见天然色素的分类和特征见表81。类别和结构特征色素名称亚类 （具体色素）溶解性存在方式种类数量颜色主要来源四吡咯类（卟啉类）叶绿素叶绿素a叶绿素b脂溶叶绿体25绿色、褐色绿色蔬菜血红素血红素铁血红素铜水溶血红蛋白肌红蛋白6红色、褐色禽畜肉四吡咯衍生物藻色素藻红素等水溶色素蛋白15红色到绿色海藻四吡咯衍生物胆色素胆绿素等水溶6红、绿、黄色禽畜肉异戊二烯衍生物（多烯色素）类胡萝卜素叶红素类（番茄红素、胡萝卜素等）脂溶脂肪或蛋白质复合物450黄色到红色蔬菜水果等植物原料叶黄素类
6、（辣椒红素、虾青素、卵黄素等）植物、部分动物多酚类衍生物花青素天竺葵色素等水溶糖苷形式150红、紫、蓝色花、水果等花黄素（黄酮类）芹菜素、橙皮素等800黄色植物儿茶素（黄烷醇）儿茶素、没食子酸等30反应型茶叶鞣质儿茶酚、黄木素等水溶或不溶单体或聚合物200反应型植物醌类衍生物甜菜红甜菜红素、天然苋菜红素等水溶糖苷形式70黄色到红色红甜菜等许多植物虫胶色素水溶1橙色到紫色紫胶虫胭脂虫红水溶1红色胭脂虫黑色素水不溶聚合物、蛋白质复合物16黑色动物酮类衍生物红曲色素红斑素等脂溶15红色微生物（红曲）姜黄素水溶脂溶1黄色姜黄、芥末异咯嗪核黄素水溶酶蛋白辅基1黄绿色动物第二节 食品中的天然色素及其变色
7、一、叶绿素和绿色蔬菜在烹饪中变色 叶绿素是存在于植物细胞叶绿体内的一种能进行光合作用的绿色色素，它使蔬菜和未成熟的果实呈现绿色。 （一）叶绿素的组成和结构叶绿素是一种镁卟啉衍生物，其结构见图8 -1。它的化学组成或名称可以叫镁卟啉二羧酸叶绿醇甲醇二脂。叶绿素是含镁的卟啉二羧酸（叶绿酸）与叶绿醇（含20个碳原子的一种高级一元醇，或叫二十碳醇，它是一种二萜化合物）和甲醇（CH3-OH）形成的酯。H3CH：C H 图8 -1 叶绿素的分子结构 不同的叶绿素分子只是在于卟咯环上R取代基不同。叶绿素a是最常见的一种，其R为甲基；叶绿素b也常见，R为甲醛基。叶绿素a、b常一同存在，并以3：1的比例一起构成
8、叶绿体中的复合体。 （二）叶绿素的性质 1叶绿素的物理性质 叶绿素的绿色来源于其组成中的镁卟啉结构，所以只要这部分结构变化都会引起变色。叶绿素中的叶绿醇是脂溶性的，所以叶绿素是脂溶性色素，但叶绿酸是水溶性的。 2化学性质 叶绿素分子中与颜色和溶解性有关的结构可以发生如下反应，从而对绿色蔬菜的色泽有重大影响。 (1)叶绿素分子中镁卟啉发生镁取代反应 叶绿素镁卟啉结构中的镁可被H+和其他金属离子取代，从而产生变色。 叶绿素在稀酸环境中镁可被两个氢原子取代，生成褐色的脱镁叶绿素，从而使原有的绿色消失。所以，在酸性中加热，蔬菜容易变为褐色。 叶绿素中的镁可被铜离子取代，形成绿色鲜亮且稳定的铜叶绿素。该
9、色素可以用做人工着色。 (2)叶绿素的水解反应 在酸、碱或叶绿素酶的作用下，叶绿素的二酯结构可水解，生成叶绿醇、甲醇及水溶性的叶绿酸或仍然是脂溶性的脱叶醇基叶绿素（甲基叶绿素）。水解对绿色没有影响，但能改变叶绿素的溶解性能。 (3)叶绿素分子中镁卟啉环上发生变化 当组织衰败时，叶绿体蛋白与其辅基叶绿素分离，在光辅射或酶的作用下，叶绿素分子的卟啉环上可发生氧化、还原、加成或裂解等反应，从而引起颜色的巨大变化，生成无色或紫色物质。 （三）绿色蔬菜组织变色及保护 1绿色蔬菜储藏中变色 绿色蔬菜在储藏过程中容易发生“黄化”作用而变色，这是因为叶绿索受酶、酸、氧的作用，逐渐降解为无色产物和黄色的脱镁产物
10、，使蔬菜中原有的呈黄色的类胡萝卜素显露出来的缘故。要防止这种变色，应尽量维持新鲜蔬菜的最低生命状念，做到临用时才加工。 2绿色蔬菜烹饪加热中变色 蔬菜在烹饪加热中会引起叶绿素不同程度的变化。短时间的快速加工，主要是发生蛋白质变性、组织破坏而释出叶绿素，叶绿素本身没有变化，所以蔬菜的绿色更加明显，这个现象是烹饪中加工蔬菜时判断制熟程度的主要标志。但长时间的加热，会使游离叶绿素在蔬菜组织中的有机酸的作用下，发生脱镁反应，生成褐色脱镁叶绿素。这是蔬菜久煮变化的原因。同时，叶绿素加热还会发生水解反应，产生水溶性成分。以上这些变化可概括为图8 -2。 （绿色脂溶性产物） （绿色水溶性产物） （绿色水溶性
11、产物）叶绿体蛋白 叶绿素 脱叶醇基叶绿素 叶绿酸 脱镁叶绿素 脱镁脱叶醇基叶绿素 脱镁叶绿酸（褐色脂溶性产物） （褐色水溶性产物） （褐色水溶性产物）图8 -2 绿色蔬菜烹饪加热中的变色反应 3绿色蔬菜烹饪中的护色 从上面分析可以看出，绿色蔬菜加热中变色的主要影响因素应该是pH值和加热时间。pH值越低，变色越容易，一般在pH8.6时，蔬菜呈青绿色，因为稀碱能中和有机酸，能防止叶绿素脱镁，从而保持叶绿素原有的鲜绿色，这就是在烹饪中经常谈到的稀碱定绿的原理。 开锅盖或加锅盖炒菜，其变色速度不一，前者慢，后者快，这种现象亦和pH值有关。开盖煮时，菜中部分有机酸挥发，菜汤的pH值较大，所以变色速度慢。
12、煮菜时间对变色程度有影响，长则变色程度大，短则小。 传统烹饪工艺中常使用热水烫漂（即焯水）来保护绿色。其原理大致是：大量高温的热水，能使叶绿素酶迅速失活，排除蔬菜组织内的氧气，对组织中的有机酸具有稀释和挥发作用，从而减少了叶绿素生成脱镁叶绿素的机会。这种方法成功的保证是，一要水多、二要快速、三要高温。另外，目前较好的蔬菜护绿方法是多种技术联合使用。例如，在采用高温短时间处理的同时，并辅以加碱式盐、脱植醇，低温贮藏产品，添加铜叶绿酸钠等。二、血红素和肉类变色血红素是高等动物血液和肌肉中的红色色素，存在于肌肉与血液的红血球中，以复合蛋白质的形式存在，分别称肌红蛋白（Mb)和血红蛋白(Hb)。在活的
13、机体 中，它是呼吸过程中02和CO2的载体。 （一）血红素的结构和存在方式血红素是一原子铁和卟啉构成的铁卟啉化合物。其结构见图8 -3。图8 -3血红素结构 在动物中，血红素都是以肌红蛋白和血红蛋白方式存在的，很少有自由的血红素。肌红蛋白是由1分子血红素和1分子一条肽链组成的球蛋白构成，而血红蛋白是由4分子的血红素和1分子四条肽链组成的球蛋白构成。肌红蛋白的分子量为17 000，血红蛋白为68 000。 各种肉的颜色不同的原因就是其所含的肌红蛋白、血红蛋白的含量及它们的状态、分布不同。特别是正常屠宰的动物肉，其颜色与肌红蛋白的含量、状态和分布极其相关，所以肉色素常指肉中肌红蛋白（有时包括血红蛋
14、白）的各种存在方式和状态。例如，生猪肉与熟猪肉颜色的差异实质上是其肌红蛋白存在方式和状态上的差异。 （二）血红素的存在方式和理化性质 1血红素及肌红蛋白的物理性质 血红素及肌红蛋白都是水溶性的红色成分，存在于肌肉的肌浆中。 2血红素及肌红蛋白的化学性质 肌红蛋白及其所结合的血红素可以发生许多化学变化，导致肉色改变。这些反应有： (1)血红素卟啉铁的结合反应 正常情况下，肌红蛋白中的血红素铁处于二价，它能够通过配位键与O2、CO、NO等结合，分别形成氧合肌红蛋白( MbO2)、羰合肌红蛋白(一氧化碳肌红蛋白MbCO)、亚硝基肌红蛋白(MbNO)。它们都是红色物质。氧合肌红蛋白(MbO2)可以脱氧变回肌红蛋白状态。(2)血红素卟啉铁的氧化还原反应 血红素铁在低压氧时，能够被氧化为三价，形成褐色的高铁血红素肌红蛋白或称为变肌红蛋白(MMb)；
