第八章_食品色素和着色剂课件

第八章 食品色素和着色剂 1 目 录 第一节 概述 第二节 卟啉类色素 第三节 类胡萝卜素 第四节 酚类色素 第五节 食品着色剂 2 第一节 概述 食品的色泽是由食品中能够反射或发射 不同波长（380-770nm）的可见光的物质 所产生的。 3 一、食品色素的定义 结构：主要的食品色素 都是有机物，具有发色 团和（或）助色团结构 。 色素能够吸收或反射可见光进而使食品呈 现各种颜色的物质。食品原料中天然存在的色 素叫食品固有色素，专门用于食品染色的添加 剂称为食品着色剂。 4 结构： 发色团 在紫外或可见光区(200-800nm）具有吸收峰的 基团被称为发色团，发色团均具有双键。 如：-N=N-, -N=O, C=S, C=C, C=O等。 助色团 有些基团的吸收波段在紫外区，本身不发色， 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，这类基团被称为助色团。 如：-OH, -OR, -NH2, -NHR, -NR2, -SR, -Cl, -Br 等。 5 二、食品色素的分类 1 、化学结构： 四吡咯衍生物 异戊二烯衍生物 多酚类衍生物 酮类衍生物 醌类衍生物 叶绿素、血红素 类胡萝卜素 花青素、花黄素 红曲色素、姜黄素 虫胶色素、胭脂虫红素 6 2 、来源： 天然色素 人工合成色素 植物色素 动物色素 微生物色素 叶绿素、类胡萝卜素、花青素 血红素、虾青素 红曲色素 3 、溶解性质 ： 水溶性色素和脂溶性色素 7 第二节 四吡咯色素 由四个吡咯通过次 甲基桥（=CH-） 互联而形成的大分 子杂环化合物，称 为卟啉类化合物。 8 1、结构 一、叶绿 素 9 2、基本性质 q 脂溶性 q 与蛋白质结合，叶绿体 q 对光、热敏感 q 酸性条件下易被H取代 Mg离子 q 镁离子可被铜、锌、铁取代 10 3、叶绿素在食品加工和贮藏中的变化 11 酶促变化 间接作用：脂酶、蛋白酶、果胶酯酶、脂 氧合酶、过氧化物酶等。 直接作用：直接以叶绿素为底物的酶只有 叶绿素酶，它是酯酶的一种。 催化叶绿素（脱镁叶绿素）中植酸酯键的水解 而产生脱植叶绿素（脱镁脱植叶绿素）。 S脂酶和蛋白酶：破坏叶绿素一脂蛋白复合体，使 叶绿素失去脂蛋白的保护而更易遭受破坏。 S果胶酯酶：将果胶水解为果胶酸，从而提高质子 浓度而使叶绿素脱镁。 S脂氧合酶和过氧化物酶：催化它们的底物氧化，其 间产生的一些物质会引起叶绿素的氧化分解。 叶绿素酶： 最适温度在6082范围内， 80以上其活性下降， 100时就完全失活。 12 酸和热引起的变化 叶绿素 脱镁叶绿素 焦脱镁叶绿 素 酸的来源： 加热下，由于组织的破坏，加强了与叶绿素 的接触。 加热中，植物中又有新的有机酸生成。 加热中，脂肪水解为脂肪酸，蛋白质分解产 生硫化氢和脱羧产生的二氧化碳等都引起pH 降低。 13 脱镁反应的影响因素 pH pH 9.0时，叶绿素很耐热， pH 3.0时，很不稳定。 盐 降低脱镁反应速度。 脱植叶绿素比叶绿素更易脱镁 14 光解 活植物中，叶绿素受到良好保护 叶绿素在贮藏加工中经常发生光解 光和氧气 单线态氧和羟基自由基 叶绿素和吡咯链 分解 褪色 15 4、护绿技术 v 加碱护绿 v 高温瞬时灭菌 v 加入铜盐和锌盐 16 其他方法 气调保鲜技术 -生理护色 脱水 包装材料 抗氧化剂 17 二、血红素 血红素是亚铁卟啉化合物 18 肌红蛋白结构简图 血红蛋白(Hemoglobin)和肌 红蛋白(Myoglobin)是动物肌肉 的主要色素蛋白质。 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，达到配位数为六 的化合物。 1、结构 19 肌红蛋白的立体示意图 20 血红蛋白的立体示意图 21 （1）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 被称为氧合作用。 （2）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被称为氧化 作用。 2、性质 22 氧化氧合 23 3、鲜肉颜色的变化 低氧压时-氧化作用； 高氧压时-氧合作用。 24 动物被屠宰放血后 肌红蛋白 紫红色 氧合肌红蛋白 鲜红色 分割 长时间放置 高铁肌红蛋白 棕褐色 氧气分压高 氧气分压低 25 鲜肉热加工时，肉变褐色。 肌红蛋白 肌色原 （球蛋白变性） 高铁肌红蛋白 高铁肌色原 （球蛋白变性） 26 肉在储存时，肌红蛋白在一定条件下会变绿。 肌红蛋白+ H2O2 胆绿蛋白 肌红蛋白+ H2S 硫代肌红蛋白 27 4、腌肉颜色的变化 细菌还原作用 pH5.46.0 最适 岐化反应 肉内固有的还原剂 硝酸盐或亚硝酸盐发色原理 28 MNO2作用： （1）发色；（2）抑菌； （3）产生腌肉制品特有的风味。 29 过量使用，导致亚硝胺生成；肉色变绿，产生致癌物。 30 5、肉及肉制品的护色 （1）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。 （2）高氧压护色。 （3）采用100%CO2条件，若配合使用除氧剂， 效果更好。 腌肉制品的护色一般 采用避光、除氧。 31 第三节 类胡萝卜素 类胡萝卜素又称多烯色素，具有共轭双键，构成其发色基 团，这类化合物由异戊间二烯单位组成，异戊间二烯单位 的连接方式是在分子中心的左右两边对称。它是一类使动 植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。 分两类： 纯碳氢化合物组成的共轭多烯（胡萝卜素） 上述化合物的含氧衍生物（叶黄素） 32 一、胡萝卜素类 1、结构 含40个碳的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或 尾尾相连而构成。 33 2、性质 q 胡萝卜、甘薯、蛋黄和牛奶等中的-、-、-胡萝卜素 含量较高。 q 番茄红素广泛存在于西瓜、南瓜、柑橘、杏和桃等水果 中。 q 动物体中，在富含脂质的特定组织中较多分布，如蛋黄 中。 q 胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚 而难溶于乙醇。 q 具有适度的热及酸碱稳定性。 q 类胡萝卜素的颜色在黄色至红色范围，其检测波长一般 在400550nm。 34 在一般加工和贮藏 条件下是相对稳定 。 加热或热灭菌会诱 导顺/反异构化反 应。 反- -胡萝卜素 顺- -胡萝卜素分裂产品、挥发性产品 单-环氧化物、双-环氧化 物、羰基化合物、醇类 氧化 热挤压加工 非常高的温度 3、胡萝卜素在加工贮藏中的变 化 35 36 胡萝卜素可作为食品添加剂用于油脂食品的 着色，作为食品添加剂使用无限量。 在某些产品加工中添加类胡萝卜素，还可提 高其香气。 抗氧化剂 ：氧气分压较低时，清除单线态氧 、羟基自由基、超氧自由基和过氧自由基。 4、 应用 37 二、叶黄素类 1、结构 是胡萝卜素的含氧衍生物 38 虾青素 岩藻黄质 39 2、性质 随着叶黄素的羟基和羰基等增加， 它们的脂溶性下降。 颜色常为黄色和橙黄色，也有少数 为红色（如辣椒红素）。 40 3、叶黄素类在食品加工与贮藏中的变化 变化复杂 褪色或褐变 光照、氧化、中性或酸性条件下加热出现异构， 氧化分解 41 42 第四节 多酚类色素 一、花色苷 二、类黄酮色素 三、儿茶素 四、单宁 43 一、花色苷 是花青素与糖结合成的苷类化合物，存在于植 物细胞液中，是植物最主要的水溶性色素之一 。 构成花、果实、茎和叶五彩缤纷的美丽色彩， 包括蓝、紫、紫罗兰、洋红、红和橙色等。 44 1、结构 有C6-C3-C6碳骨架结构，是2-苯基苯并吡喃阳离 子（又称花样盐）结构的衍生物。 45 牵牛花色素 46 2、影响花色苷稳定性的因素 q pH值 酸度的改变，花色素的结构改变，颜色随之改变。 花青素-3-鼠李葡糖苷在pH0.714.02缓冲液 中的吸收光谱，色素浓度为1.610-2g/L 受pH变化的 影响，在 pH0.71时为 深红色，pH 升高色素转 变成蓝色醌 式碱。 47 q氧气与还原剂 对氧气比较敏感，有抗坏血酸存在时，花色苷会消失。 q 光和温度 光照和加热会加速花色苷的降解。 q 糖及其降解产物 高浓度的糖有利于花色苷的稳定 48 q 金属离子的影响(Al3+、Fe3+) 花色苷的相邻羟基可与多价金属离子形成螯合物而改变颜色。 49 q 酶促变化 酸或糖苷水解酶将花色苷水解为花青素。 多酚氧化酶和G苷酶催化氧化小分子酚类成邻醌，使花 色苷转化为氧化的花色苷及降解产物。 q 二氧化硫的影响 二氧化硫会作用于花色苷的C4而生成了一种无色物质。 花色苷亚硫酸盐复合物（无色） 50 二、类黄酮色素 1、结构 2-苯基-苯并吡喃酮 （C6-C3-C6，区别于花 青素：4位皆为酮基） 51 2、类黄酮的性质 羟基呈酸性，具有酸类化合物的通性。 类黄酮在碱性溶液中易开环生成查耳酮型结构 而呈黄色、橙色或褐色。 类黄酮可与金属离子生成络合物。 类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉 淀 52 3、食品加工和贮藏中的变化 类黄酮可与多价金属离子形成络合物，这些络合物比类 黄酮的呈色效应强。 在食品加工中，pH值上升，原本无色的黄烷酮或黄烷酮 醇可转变为有色的查耳酮类。 类黄酮，酶促褐变的中间生成物邻醌或其他氧化剂可 氧化类黄酮而产生褐色物质。 类黄酮具有抗氧化作用。 柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素P。此外，柑桔 类黄酮还应用于室内除臭和消毒。 柚皮苷、橙皮苷在碱性条件下加氢开环，是高甜度的新 型甜味剂。 53 三、儿茶素 1、结构 54 茶叶中的儿茶素 L一表没食子儿茶素（LEGC）， L一没食子儿茶素（D，LGC）， L一表儿莱索（LEC）， L一儿茶素（D，LC）， L一表儿茶素没食子酸酯（LECG）， L一表没食子儿茶素没食子酸酯（L。EGCG）。 55 2、性质 儿茶素本身无色，具有较轻的涩味。 儿茶素与金属离子结合产生白色或有色沉淀。 （例如儿茶素溶液遇三氯化铁生成黑绿色沉淀 ，通醋酸铝生成灰黄色沉淀）。 作为多酚，儿茶素易被氧化生成褐色物质。 56 红茶加工中，儿茶素的氧化产物被称为茶 黄素和茶红素，茶黄素色亮，茶红素色深 ，二者以适当比例就构成红茶的颜色。 57 四、单宁 食品中单宁包括两种类型： 缩合单宁 即原花色素 水解单宁 水解可破坏碳骨架 单宁也称鞣质，在植物中广泛存在，在柿 子中含量较高。 58 1、结构 59 2、性质 单宁的颜色为白中带黄或轻微褐色，具有十分强的涩味 ； 单宁与蛋白质作用产生不溶于水的沉淀，与多种生物碱 或多价金属离子结合生成有色的不溶性沉淀。 食品贮藏加工中，单宁会在一定条件（比如加热、氧化 或遇到醛类）下缩合，从而消除涩味。 单宁易被氧化，酶促褐变和非酶褐变都可发生。 60 第五节 食品着色剂 1、焦糖色素 2、红曲色素 3、姜黄素 4、甜菜红素 5、其他天然着色剂 6、人工合成着色剂 61 焦糖色素是糖类化合物，由蔗糖、糖浆等加热脱水生 成的复杂的红褐色或黑褐色混合物，是我国传统使用的色 素之一。 我国已经明确规定加铵盐制成的焦糖色素因毒性问题 不允许使用，非氨法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和 饮料等。 焦糖色素 62 红曲色素（monascin）为红曲菌(Monascus sp.)产生的 色素，为混合物，属于氧茚并类化合物。 红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚 等溶剂。 红曲色素具有较强的耐光、耐热等优点，并且对一些 化学物质有较好的耐受性。 红曲色素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、果酱和果汁等的着色 。 红曲色素（monascin） 63 姜黄色素(curcumin或turmeric yellow) 主要成分为姜黄 素、脱甲氧基姜黄素和双脱甲氧基姜黄素。 姜黄色素不溶于水，溶于醇或醚，显鲜艳黄色，在碱性 溶液中呈红色，经酸中和后仍恢复原来的黄色。 着色性（特别是对蛋白质）较强，不易被还原。 对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色。 一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香。 姜黄色素(curcumin) 64 GB2760-1996食品添加剂使用卫生标准 规定允许使用的人工合成色素主要有 ： 苋菜红，胭脂红， 赤藓红，柠檬黄， 靛蓝等。 人工合成色素(artificial color) 65 苋菜红属偶氮磺酸型水溶性红色色素。 对光、热和盐类较稳定，且耐酸性很好，但在碱性条件 下容易变为暗红色。 对氧化还原作用较为敏感。 能使受试动物致癌致畸。 苋菜红在食品中的最大允许用量为50mg/kg，主要限用 于糖果、汽水和果子露等种类。 苋菜红 66 胭脂红(ponceau 4R) 是苋菜红的异构体。 胭脂红为红色水溶性色素。 对光和酸较稳定，但对高温和还原剂的耐受性很差， 能被细菌所分解，遇碱变成褐色。 这种色素无致肿瘤作用。我国食品添加剂使用卫生标 准规定胭脂红最大允许用量为50mg/kg食品。主要用于饮 料、配制酒、糖果等。 胭脂红 (ponceau) 67 日落黄（sunset yellow FCF）的呈橘黄色 ， 易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂。 耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸中稳 定，遇碱变红褐色。 ADI为02.5mg/kg体重。可用于饮料、配制 酒、糖果等，最大允许使用量为100mg/kg食品。 日落黄(sunset yellow ) 68 69 柠檬黄即食用黄色5号，为水溶性色素。 对热、酸、光及盐均稳定; 耐氧性差; 遇碱变红色，还原时褪色。 人体每日允许摄入量（ADI）7.5mg/kg体重。 最大允许使用量为1