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1、第八章第八章 色素与着色剂色素与着色剂本章提要本章提要常见食品天然色素的化学结构及基本的物理化学性质；常见食品天然色素在食品加工贮藏中发生的变化及条件；食品加工和贮藏中的酶促褐变及其抑制8.1 8.1 概概 述述人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了可见光区（400800nm）的某些波长的光后，透过光所呈现的颜色。即人们看到的颜色是被吸收光的互补色。1 发色团在紫外或可见光区（200800nm），具有吸收峰的基团被称为发色团，发色团均具有双键。如NN,NO,C=S,C=C,C=O2 助色团有些基团的吸收波段在紫外区，不可能发色，但当它们与发色团相连时，可使整个分子对光的吸收向长波方向移动，这类基团
2、被称为助色团。如OH,-OR,-NH2,-NHR,-NR2,-SR,-Cl,-Br。8.2 8.2 卟啉类色素卟啉类色素由四个吡咯联成的环称为卟吩，当卟吩环带有取代基，称为卟啉类化合物。1 叶绿素（1）结构叶绿素a植醇（2）叶绿素的稳定性（绿色,水溶性）脱植叶绿素脱镁脱植叶绿素（橄榄绿,水溶性）焦脱镁脱植叶绿素（褐色,水溶性）叶绿素（绿色,水溶性）脱镁叶绿素（橄榄绿,脂溶性）焦脱镁叶绿素（褐色,脂溶性）植醇叶绿素酶Mg2酸/热Mg2酸/热COCH3热COCH3热（3）影响稳定性的因素n n光、氧n n酸、热n n酶n n水分活度n n气体环境n n盐（4）护绿方法n n加碱护绿n n高温瞬时杀
3、菌n n加入铜盐和锌盐2 血红素（1）结构血红素是亚铁卟啉化合物血红素基团的结构血红蛋白和肌红蛋白是动物肌肉的主要色素蛋白。血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白，其结构为血红素中的铁在卟啉环平面的上下方再与配位体进行配位，达到配位数为6的化合物。肌红蛋白结构简图(2) 性质氧合作用：血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合，而亚铁原子不被氧化，这种作用称氧合作用。氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成高铁血红素的作用称氧化作用。氧合肌红蛋白鲜红色肌红蛋白红紫色高铁肌红蛋白褐色低氧亚（120mm汞柱）时，主要为氧化作用。高氧亚时，主要为氧合作用。氧分压对三种肌红蛋白的影响3 3 腌肉色素腌肉色素硝
4、酸盐或亚硝酸盐发色原理如下：硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下：NO3-细菌还原作用NO2-pH5.46HNO2肉内固有还原剂NOH2O歧化HNO3 + NOH2OMb(紫红色)NONOMb(氧化氮肌红蛋白)(鲜桃红)加热氧化氮肌色原(鲜桃红)MMb(褐色)NONOMMb(氧化氮高铁肌红蛋白)(深红)NOMb, NOMMb,氧化氮肌色原统称为腌肉色素，颜色更鲜艳，性质更稳定（对热，氧）。MNO2的作用n n发色n n抑菌n n产生腌肉制品特有的风味但过量使用安全性不好，在食品中导致亚硝胺生成，肉色变绿。肉及肉制品的护色n n采用低透气性材料，抽真空和加除氧剂n n高氧亚护色n n采用100CO2条件
5、，若配合使用除氧剂，效果更好n n腌肉制品的护色一般采用避光，除氧5 肉色变绿血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发生在亚甲基上，绿色的形成有三种情况：n n一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化亚甲基。n n细菌活动产生的H2S等硫化物，在氧或H2O2存在下，可直接加在亚甲基。n nMNO2过量引起。8.3 8.3 类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。1 结构类胡萝卜素包括：n n纯碳氢化合物组成的共轭多烯（烃类胡萝卜素）n n上述化合物的含氧衍生物（氧合叶黄素）结构特征具有共轭双键，构成其发色基团。这类化合物由8个异戊二烯单位组成。异戊二烯单位的联系方式
6、是在分子中心的左右两边对称。（1）烃类胡萝卜素番茄红素和胡萝卜素的结构关系(表示1515碳和C5异戊二烯对称)（2）含氧衍生物n n玉米黄素：存在于玉米、柑橘和蘑菇中n n叶黄素：存在于金盏花、绿叶n n辣椒红素：存在于红辣椒n n柑橘黄素:存在于柑橘皮和辣椒n n虾青素：存在于虾、蟹、牡蛎（3）其它n n类胡萝卜素也可与糖或蛋白质结合，或与脂肪酸以酯类的形式存在。n n类胡萝卜素与蛋白质结合不仅可以保持色素稳定，还可改变颜色。n n类胡萝卜素可通过糖苷键与还原糖结合。2 类胡萝卜素的性质n n所有类型的类胡萝卜素都系脂溶性化合物。n n具有适度的热稳定性。n n易发生氧化而褪色，亚硫酸盐或金
7、属离子的存在将加速胡萝卜素的氧化。n n热、酸或光的作用下容易发生异构化。n n类胡萝卜素的颜色在黄色至红色范围，其检测波长一般在430480nm。n n许多试剂能与类胡萝卜素作用产生光谱位移，因此可用于类胡萝卜素的鉴定。类胡萝卜素常与蛋白质结合，比游离态稳定。n n类胡萝卜素易被组织中存在的酶体系特别是脂肪氧合酶迅速降解。n n类胡萝卜素可作为单重态氧猝灭剂，这种作用与氧分压大小有关。n n类胡萝卜素可作为食品添加剂用于油脂食品的着色，使用无限量。3 加工过程中的稳定n n在一般加工和贮藏条件下相对稳定。n n加热或热灭菌会诱导顺/反异构化反应。7.4 7.4 酚类色素酚类色素1 花青素（1
8、）结构n n花色苷是类黄酮的一种，具有特征C6C3C6骨架。n n所有花色苷都具有2苯基苯并吡喃阳离子结构。A环、B环上都有羟基存在。花色苷的颜色与A环、B环的结构有关。羟基取代基增多，蓝色加强n n花色素苷由配基（花色素）与一个或几个糖分子结合而成。n n目前只发现5种糖构成花色素苷分子的糖基部分，按其相对丰度大小依次为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。花色素苷按其所结合的糖分子数分成许多种类：单糖基只含一个糖基，几乎都连接在3碳位二糖苷含二个糖分子，可都在3碳位，或3碳位和5碳位各有一个三糖苷的三个糖分子通常二个在3碳位，一个在5碳位，有时三个在3碳位形成支链或直链结构n n（2）影
9、响花色素苷稳定的因素结构分子中羟基数目增加则稳定性降低甲基化程度提高，稳定性增加糖基化有利于色素稳定酸度酸度改变，花色素结构改变，颜色随之改变在pH0.71时为深红色，pH升高色素转变为蓝色醌式碱（3）光照和温度n n加热有利于生成查尔酮型，颜色褪去n n花色素苷的热降解机制与花色素苷的种类和降解温度有关n n光通常会加速花色素的降解（4）金属离子（5）氧和还原剂（6）水分活度（7）糖及其降解产物（8）酶（9）缩合反应2 类黄酮（1）结构类黄酮的基本结构：2苯基苯并吡喃酮最重要的类黄酮化合物是黄酮和黄酮醇的衍生物（2）性质n n类黄酮的羟基呈酸性n n类黄酮在碱性溶液中易开环生成查尔酮型而成橙
10、色，黄色或褐色n n可与金属离子形成络合物n n在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀（3）类黄酮在食品中的作用n n抗氧化作用n n柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素P，还应用于室内除臭和消毒n n柚皮柑，橙皮柑在碱性条件下加氢开环，是高甜度的新型甜味剂3 单宁食品中单宁包括两种类型：缩合单宁和水解单宁n n相对分子质量为5003000的水溶性单宁可作澄清剂n n单宁使食品具有收敛性涩味，并产生酶促褐变反应没食子酸鞣花酸8.5 8.5 酶促褐变酶促褐变1 酶促褐变机理植物中的酚类物质在酚酶及过氧化酶的催化下氧化成醌，醌再进行非酶促褐变生成的褐色色素。2 酶促褐变的条件多酚类底物，酶及氧3 酶促褐变
11、的防止（1）抑制酶活n n加热灭酶n n调节pHn n加酚酶抑制剂（2）除氧8.6 8.6 食品中的着色剂食品中的着色剂1 天然色素（1）叶绿素铜钠盐（2）胭脂虫色素胭脂红酸是蒽醌色素，存在于胭脂仙人掌上寄生的胭脂虫。胭脂红酸可溶于水，乙醇，不溶于油脂。胭脂红酸的颜色随pH改变，pH6时红色，pH8时紫色。胭脂红酸对热、光和微生物具有好的耐受性，尤其在酸性范围，但染着力弱。一般作为饮料着色剂。（3）紫胶虫色素紫胶虫体内分泌物紫胶含有5种蒽醌类色素，称紫胶红酸。不同pH值显现不同颜色。（4）红曲色素n n红曲色素是红曲菌产生的色素，为混合物。n n不溶于水，溶于乙醇和乙醚。n n具有较强的耐光，
12、耐热等优点，对化学物质有较好的耐受性。n n是我国食品卫生法规定允许使用的食用色素之一，广泛用于肉制品，豆制品，糖，果酱和果汁的着色。（5）姜黄色素n n姜黄色素主要成分为姜黄素、脱甲基姜色素和双脱甲基姜色素。n n不溶于水，溶于醇或醚，显鲜艳黄色，在碱性溶液中呈红色，经酸中和恢复黄色。n n着色强（对蛋白质），不易被还原。n n一般用于咖哩粉和蔬菜加工产品等着色和增香。（6）焦糖色素n n焦糖色素是糖类化合物，由蔗糖、糖浆等加热脱水生成的复杂红褐色或黑褐色混合物。是我国传统使用的色素之一。n n我国已经明确规定加胺盐制成的焦糖色素因毒性问题不允许使用，非胺盐法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和
13、饮料的生产。2 人工合成色素苋菜红、胭脂红、赤藓红、柠檬黄、靛蓝（1）苋菜红n n偶氮磺酸型水溶性红色色素n n对光、热和盐类稳定，耐酸性好，碱性条件易变为暗红色n n对氧化还原反应敏感n n使受试动物致癌致畸n n食品中最大允许量为50n n限用于糖果、汽水等（2）日落黄n n呈橘色，易溶于水，甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂n n耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸稳定，遇碱变红褐色n n用于饮料酒、配制酒、糖果等（3）胭脂红n n苋菜红的异构体n n红色水溶性色素n n对光和酸较稳定，对高温和还原剂的耐受性差，能被细菌分解，遇碱成褐色n n无致肿瘤作用，用于饮料、配制酒、糖果（4）柠檬黄n n水溶性色素n n对热、酸、光及盐均稳定n n耐氧性差n n遇碱变红色，还原时褪色（5）靛蓝n n世界上使用最广泛的食用色素n n水溶液为紫蓝色，水中溶解度小，溶于甘油、丙二醇，稍溶于乙醇，不溶于油脂n n对热、光、酸、碱、氧化作用均较敏感n n耐盐性差，易为细菌分解，还原后褪色n n染着力好，常与其它色素配合使用以调色
