色素课件

第七章 色 素 第一节 引言 n可见光 380770nm n色素： 植物或动物细胞与组织内的天然有色 物质 n染料： 指能在其它东西上染色的物质。 n食品级着色剂：某些官方机构的批准方可使 用。 美国由FDA负责审核批准，称之为许可的着 色剂，授予FDC号，意味着可用于食品、药 物与化妆品。 n沉淀色料： 由染料和基质构成的，可分 散于油相 通过吸附、共沉淀或化学反应结合 整个体系包括水溶性基本染料以及许可的不溶 性基质 目前只有氧化铝被获准作为基质使用 着色剂的分类 n食品天然色素的分类 动物肌肉中的色素 植物色素 包括叶绿素、类胡萝卜素、黄酮类与其 他酚类 n天然色素一般对光、热、pH、氧气等敏 感，它们的变化会导致食品在加工贮存中 变色或褪色。 n合成色素颜色鲜艳稳定，但安全性较差 。 第二节 食品中的天然色素 一、血红素化合物 n铁卟啉衍生物，主要存在于动物肌肉和血液中 。 n肌肉红色来自于肌红蛋白(7080)和血红蛋 白(2030)。 n放血后色泽的90以上是由肌红蛋白产生 n量随着动物的种类、年龄、性别而改变 n鱼类毛细血管少，白色是鱼肉的特征。 n肌肉组织尚有少量其他色素，细胞色素，酶和 维生素B12等 。 肉中的主要色素 1. 血红素化合物的结构 n肌红蛋白（Mb） 球蛋白 MW=16,800 153个AA n4个吡咯环的中央有 1个铁原子 n与4个吡咯的氮原子构成复合物 6个配位键 肌红蛋白的三级结构 n铁原子可形成6个配位键 4 个被4个吡咯环的氮原子占据 第五个与肌球蛋白的组氨酸残基键合 第六个可与各种配基的电负性原子结合 n血红蛋白：由4个肌红蛋白构成，是一个 四聚体 2化学与颜色氧化反应 n肉的颜色取决于 肌红蛋白的化学性质 氧化的状态（ 卟啉环中Fe2+或Fe3+） 与血红素键合的配基的种类 球蛋白蛋白质的状态 n氧合作用 分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋白 （MbO2） 肉由浅红色变为亮红色 n氧化反应 卟啉环中的Fe2+转变成Fe3+生成高铁肌红蛋白 （MMb） 浅红色的肌红蛋白和亮红色的氧合肌红蛋白 变为棕红色的MMb 高铁肌红蛋白无法键合分子态氧，第六个配 位键的位置上只能键合水。 氧气分压对三种肌红蛋白的影响 高氧气分压有利于形成亮红色的MbO2 而低氧气分压有利于形成Mb和MMb npH低时氧化反应进行较快 n痕量元素特别是铜会促进自动氧化 n与Mb相比，MbO2 自动氧化的速度较低 应用举例 n新鲜金枪鱼的肉是红色的，-60条件下保藏 ， n新含气保鲜技术（日本） n金枪鱼 切块 调理釜 灭菌 打入氧气 负压下脱除多余的水分 包装 -20保藏 n原理 氧合肌红蛋白（亮红色）脱氧转变成肌红蛋白（浅 红色） 注入氧气：有足够的氧气键合成为氧合肌红蛋白， 从而使肉保持亮红色。 3化学和颜色变色反应 n过氧化氢可与血红素中的Fe2+和Fe3+反应 生成绿色的胆绿蛋白 n细菌繁殖产生的硫化氢在有氧气存在时 能形成绿色的硫代肌红蛋白 4腌制肉的色素 n肌红蛋白 亚硝酰基肌红蛋白（紫红色 ） n在腌制开始时，如果含有较多的亚硝酸盐，肌 红蛋白立刻被氧化为硝酸肌红蛋白（NMb）。 n在还原剂存在下受热时NMb转化为绿色的硝化 氯化血红素。 n在无氧状态下，亚硝酰基肌红蛋白相当稳定， 但对光敏感，在有还原剂（抗坏血酸或巯基化合 物）存在时亚硝酸盐将被还原为一氧化氮，迅速 生成亚硝酸基肌红蛋白。 5肉类色素的稳定性 n光照、温度、相对湿度、水分活度、pH 及细菌的种类 n抗氧化剂可阻止或延缓脂质的氧化 如抗坏血酸、维生素E、 BHA或PG，从而延 长肉组织颜色的保留时间 n动物屠宰前氧气消耗的速度和高铁肌红 蛋白还原酶的活力 n气调法包装 选择透气率低的包装膜，先除去包装袋中的空 气，再充入缺氧空气密封 二、叶绿素类 （）叶绿素的结构 n原指与光合作用有关的绿色色素。现在延 伸至所有起光合作用的卟啉色素。 吡咯: 卟啉环的4个环状组分中的1个 卟吩：四吡咯骨架 脱镁叶绿母环 9位碳与10位碳成环的卟啉 植醇：具有类异戊二烯结构的20碳醇 叶绿素a ： 一个与镁螫合的四吡咯结构，它的 1，3，5和8位上有甲基取代，乙烯基取代于2位 ，乙基位于4位，7位的丙酸与植醇酯化。羧基 位于9位，甲氧甲酰基位于10位。 叶绿素b： 3位是甲醛基而不是甲基 脱镁叶绿素a 脱镁叶绿素b 脱植醇叶绿素a 脱植醇叶绿素b 脱镁脱植醇叶绿素a 脱镁脱植醇叶绿素b 叶绿素a、b及植醇结构 n叶绿素衍生物可借助可见吸收光谱进行 鉴定 600700nm（红光） 400500nm（蓝光） n在乙醚中： a：660.5nm和428.5nm b：642nm 和452.5nm 在高等植物中，叶绿素a：b3：1 （二）叶绿素的变化 1酶促反应 n 叶绿素酶是唯一 能使叶绿素降解的 酶，使植醇从叶绿 素及脱镁叶绿素上 脱落。 n最适温度60 82.2。 2热与酸 n叶绿素（绿色） 脱镁叶绿素（橄榄褐色 ） 叶绿素的铜或锌络合物（绿色） 铜代叶绿素的色泽最鲜亮，对光和热较稳定，是理想 的食品着色剂。 n pH会影响叶绿素的降解 在碱性条件下（pH 9.0），对热非常稳定 在pH 3.0的酸性条件下，叶绿素不稳定 n加入钠、镁、钙的盐酸盐能降低叶绿素脱镁反 应的速度 n绿色蔬莱在加工前用石灰水或Mg(OH)2 提高 pH，有利于保持蔬菜的鲜绿色 三、类胡萝卜素化合物 n自然界中最丰富的天然色素 n黄色常常被叶绿体的绿色所覆盖 n既有光合作用又有光保护作用 淬灭由光照和暴露于空气中产生的活泼氧 n最常见的是-胡萝卜素 -胡萝卜素 n天然或合成的-胡萝卜素都可作着色剂 n-胡萝卜素有2个-紫罗酮（视黄醇）环 状结构 n是最有效的维生素A原 n维生素A活性取决于是否有视黄醇结构 （）类胡萝卜素的结构 n分为两类： 烃类胡萝卜素 氧合类胡萝卜素（氧合叶黄素） n结构 有很多衍生物 羟基化的类胡萝卜素的脂肪酸酯 顺，反异构体 n类胡萝卜素最基本的组成单元是异戊间 二烯，通过共价键头-尾或尾-尾相连产生很 多对称结构 n天然类胡萝卜素大多数可看作是番茄红 素的衍生物 n所有的类胡萝卜素都是脂溶性色素 n稳定性一般 n被氧化后会褪色 n因酸、加热或光照而异构化 n具有的颜色从黄到红，检测的波长范围 一般为430480 nm （二）化学性质 n易被氧化，并失去颜色 组织内：与氧气隔离，受到保护 组织破损或被萃取：直接与氧接触，发生氧化 n高度共扼，双键数很多，氧化产物复杂 n氧化促进因子 金属离子和亚硫酸盐 脂肪氧合酶 n氧气分压低抑制脂质的过氧化 n氧气分压高氧化强化剂 n类胡萝卜素有一定的抗氧化活性，能淬 灭单线态氧，防止细胞的氧化损伤 n抗氧化活性使它具有抗衰老、抗白内障 、抗动脉粥状硬化与抑制癌细胞的作用 （三）应用 n商品类胡萝卜素大多数是人工合成产物 ，常用于人造黄油及油脂食品的着色 n用环糊精制成-胡萝卜素微胶囊分散体 系，可用于生产饮料等食品 四、花色苷类 n是植物世界分布最广的一类色素 n有各种颜色，如蓝、紫、红、橙等 （）花色苷结构 n花色苷是黄酮的一种，具有2-苯基-苯并 吡喃阳离子结构。 主要花色素的取代基及取代位置 n花色苷在自然状态下以糖苷形式存在 n花色苷的糖基：葡萄糖、鼠李糖、半乳 糖、木糖和阿拉伯糖 n花色苷水解失去糖基后的配体称为花色 素或花青素，水溶性下降 （二）花色苷的颜色与稳定性 1pH n水解越快越不稳定 n配基较多的食品 一般颜色不稳定 天竺葵色素、矢车菊色素或飞燕草色素 活泼羟基被封闭后，变稳定 牵牛花色素或锦葵色素 n糖基化能增加花色苷的稳定性 2氧气与抗坏血酸的影响 n花色素的不饱和性使得对氧比较敏感 n防止果汁变色 要尽量装满 采用充氮贮存 n果汁中花色苷和抗坏血酸会同时消失 这是由于抗坏血酸氧化时产生的过氧化氢诱导了 花色苷的降解 n铜能加速抗坏血酸的氧化，最终使果汁变 成棕褐色 3光 n光照通常会加速花色苷的降解 4糖及其降解产物的影响 n高浓度的糖有利于花色苷的稳定 因为高浓度糖可降低水分活度 n但低浓度的糖会加速花色苷降解 5金属离子的影响 n采用涂料金属罐保护罐装果蔬原有颜色 相邻羟基可以螯合多价的金属离子 使花色苷的颜色由红转变成紫 n某些金属离子亦会造成果汁等变色 梨、桃、荔枝等水果会产生粉红色 在酸性条件下热诱导花色素转变成花色苷，再 与金属离子形成络合物。 6二氧化硫的影响 n漂白时生成了一种无色的物质，造成可逆或 不可逆地退色或变色 n为防止细菌腐败，用5002000mgkg二氧 化硫水溶液处理水果，水果在贮存时退色， 但再用水清洗后，颜色能恢复 n少量的SO2可迅速使很多的花色苷失色 五、类黄酮化合物 n结构和性质上和类黄酮相似 n已知的黄酮化合物有800多种 n分类 黄酮醇 茨非醇、 皮酮、杨梅黄酮； 黄酮 芹菜素、洋地黄酮，3,4,5,5,7-五羟基 黄酮等。 n都具有黄色 （二）化学性质 n能与多种糖形成糖苷 n天然的黄酮类化合物具有丰富的色泽 与不饱和性和羟基助色团相关。 n能和金属离子形成螯合物 n常使食