色素与风味课件

第八章 色 素 FOOD CHEMISTRY 目的和要求：目的和要求： 1、了解食品贮藏加工中控制色泽的一些技术及 其原理；了解食品着色剂的使用要求。 2、掌握食品色素的分类和熟悉常见色素的名称 3、掌握常见食品天然色素的化学结构、基本的 物化性质以及在食品贮藏加工中发生的重要变 化及其条件。 8.1 概 述 一、食品色素的定义和作用 1、定义定义：食品中能够吸收和反射自然光进而使食品呈 现各种颜色的物质统称为食品色素。 食品中的固有色素是由食品原料带入食品中的有色物 质，是导致食品具有特定颜色的重要基础（色素是指具有 色泽的细胞或组织中的正常成分）。 有时为了食品具有令人喜欢的颜色，还人为地加入一些 有颜色的添加物质，这些物质包括天然分离的和一些人工 合成的（着色剂是表示具有色泽的任何一种化学物质）。 二、食品色素的分类 n按化学结构分为：四吡咯衍生物、多酚类衍生 物、异戊二烯衍生物、酮类 衍生物等。 n按来源分为：天然色素和人工合成色素两大类 2、作用：食品色泽是决定食品品质和可接受性的重 要因素。 8.2 四吡咯色素 一、叶绿素 1、结构、物理性质及应用 叶绿素是能进行光合作用的色素，它是蔬菜和水果 中存在的绿色色素。 天然叶绿素由a、b两种物质组成，a为青绿色，b为 黄绿色。是由叶绿酸、叶绿醇和甲醇构成的二醇酯， 是一种四吡咯衍生物，中心的金属原子为镁，均不溶 于水，溶于丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。 食品中的叶绿素，常为脱镁、脱植醇后的产物与铜 、锌或铁离子结合形成，性质稳定，水溶性较好。 加工中，叶绿素变化后会产生几种重要的衍生物。 2、叶绿素在食品加工储藏中的变化 *酶促变化：脂酶、蛋白酶、果胶酶等通过作用于 相应的底物（非叶绿素），间接使叶绿素发生与蛋白 或自身分解，降低稳定性。叶绿素酶可直接使叶绿素 脱镁脱植。 *酸和热的作用：加热使叶绿素脱镁、脱植，也可 发生异构化反应，使颜色向褐色转变。pH影响叶绿素 的分解速度，pH9.0时最稳定，3.0时最不稳定。 *光解：加工储藏中的食品或食品原料，其中所含的 叶绿素很易受光作用而分解褪色。 3、护绿技术 n中和酸而护绿：中和酸的重点是绿色植物内部不 断产生的酸性物质，所以要长期保持体系中pH接 近中性，要采取一些特殊的方法，如缓慢释放的 碱等 n高温瞬时杀菌、灭酶 n绿色再生：绿色再生技术是利用一定的方法将叶 绿素中的镁置换为锌 n其它方法 二、血红素 1、结构、物理性质 种类 ：血红蛋白、肌红蛋白。 血红素在血液中的存在形式为血红蛋白，在肌肉 中的存在形式为肌红蛋白；肌红蛋白是一个由153个氨 基酸残基形成的蛋白质分子，血红素处于分子中的疏 水空腔内。它对氧的亲和力大于血红蛋白，肌红蛋白 多则肉色深，含量少则肉色淡，其量因动物种类、年 龄及肌肉部位不同而异。 在肉品的加工贮藏中肌红蛋白会转化为多种衍生 物，从而会呈现不同的色泽。 n血红蛋白是由4分子亚铁血红素与1分子珠蛋白结合而 成，用以运输氧气到各组织。在肉中血液残留多则血 红蛋白含量亦多，肉色深。放血充分肉色正常，放血 不充分或不放血（冷宰）的肉色深且暗。 2、肉色在贮藏加工中的变化 肉中还原态的肌红蛋白向两个不同的方向转变， 一部分发生氧合反应生成鲜红色的氧合肌红蛋白，一 部分发生氧化反应生成棕褐色的高铁肌红蛋白。 上述反应处于动态平衡之中，这种平衡受氧气分 压的强烈影响，如下图8-5所示。 此外，鲜肉加热时会迅速变色。 n屠宰后肌肉在贮藏加工过程中颜色会发生各种变化。 刚刚宰后的肉为深红色，经过一段时间肉色变为鲜红 色，时间再长则变为褐色。这些变化是由于肌红蛋白 的氧化还原反应所致。 n以新鲜牛肉作切片，经不同时间观察可看到上述三种 变化，即刚宰后，还原肌红蛋白和亚铁血色素结合， 肉色表现为深红色；经十几分钟，亚铁血色素与氧结 合，但2价铁未被氧化，为氧合肌红蛋白，肉色表现为 鲜红色；再经几小时或几天，亚铁血色素的2价铁被氧 化为3价铁，成为高铁肌红蛋白占优势，肉色表现为褐 色。 腌肉制品发色原理及应注意问题（发色剂：硝酸盐和 亚硝酸盐） 3、肉和肉制品的护色 n真空包装 n除氧包装 n高氧分压保护 n气调或气控技术 8.3 类胡萝卜素 类胡萝卜素又称多烯色素，广泛分布于红色、黄色 和橙色的水果及绿色的蔬菜中。 类胡萝卜素为具有多个共轭双键的分子，现已发现 了500多种，按其结构中是否含有由非C、H元素组成的 官能团而将 类胡萝卜素分为两大类：一类为纯碳氢化物 ，被称为胡萝卜素；另一类的结构中含有含氧基团，称 为叶黄素类。类胡萝卜素为脂溶性色素。含氧胡萝卜素 可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的只在甲醇、乙醇中微溶 ，易溶于石油醚。类胡萝卜素的吸收波长430nm480nm。 由于类胡萝卜素特殊的结构（多烯，全反），使得其 容易发生异构化和氧化降解反应。 在加热、酸或光的作用下，类胡萝卜素可发生异构化 反应，部分双键的构型由反式变为顺式，导致其吸收波长 发生移动。（生物活性当然发生大的变化） 类胡萝卜素容易发生氧化反应。一般氧化总是从两端 的不饱和环上开始，环上双键接受氧形成环氧衍生物，然 后此环氧衍生物分解造成环状结构遭到破坏并形成羰基。 进一步的氧化可在任何一个双键上进行，形成可能的四元 环过氧化物中间体，然后裂分生成分子量较小的多种含氧 化合物。在此情况下，颜色将完全消失。 在食品加工的一般条件下，类胡萝卜素并不发生严重 的降解反应，特别是含水量较大的情况下，有足够的稳定 性。 胡萝卜素类目前指四种物质：-胡萝卜素、- 胡萝卜素、-胡萝卜素、番茄红素。它们都是含40 个碳的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或尾尾相连而 构成。 一、胡萝卜素类 1、结构及性质 胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚 、乙醚难溶于甲醇和乙醇。 2、在加工中的变化 胡萝卜素类其颜色在多数加工和 贮藏条件下面相当稳定的变化只是轻微 的（胡萝卜、番茄）， 但在有些加工 条件下（高温、强光照、氧气）,使得 其容易发生异构化和氧化降解反应，严 重影响胡萝卜素在食品中的色感。 二、叶黄素类 1、结构及性质 叶黄素类是胡萝卜素类的含氧衍生物，随 着含氧量的增加，它们的脂溶性下降 ，因此叶 黄素在甲醇和乙醇中很好溶解，而难溶于乙醚 、石油醚。 叶黄素类的颜色为黄色或橙黄色，少数为 红色，如与蛋白质相结合，颜色可能发生改变 。 2、在加工中的变化 叶黄素类在加工中遇到光照、氧 化、中性或酸性条件下加热，会发生 异构化和氧化降解反应，缓慢地使食 品发生退色或褐变（红辣椒）。 8.4 多酚类色素 一、花青素类 花青素是一类水溶性的红色色素，存在 于许多花、水果、蔬菜中，使其具有鲜艳的 颜色。食品中重要的有6种。（哪6种？）自然状 态的花青素都以糖苷形式存在，称为花青苷 ，很少有游离的花青素。 n糖苷:单糖以半缩醛或酮形式存在,生成一个新的羟基, 特别活泼,称为半缩醛羟基,和其它分子醇的羟基或酚 羟基结合,脱去一分子水生成糖苷。 n糖苷配基:结合到分子上的物质（非糖部分） 花青素的糖基部分： 一般是葡萄糖、鼠李糖、半乳 糖、木糖和阿拉伯糖。 非糖部分的基本结构：带有许多羟基或甲基的苯并 吡喃环的多酚化合物，也称花色基原。大部分花青苷 是由3,5,7-三羟基花色基原盐酸盐衍生而来的。花青 素的盐酸盐可呈不同的色泽，其色泽与结构有一定的 关系，亦即结构中的羟基和甲氧基的取代作用会影响 到花青素的颜色。 264 n花青素颜色变化的影响因素： n 自身结构 n pH值 n 温度 n 光照 n 氧气 n 抗坏血酸 n 二氧化硫 n 金属离子 n 酶 n 与其它植物性成分发生缩合： 花色苷可以与自身、蛋白质、单宁、其它黄酮或 多糖类物质发生缩合反应，形成的产物一般颜色会加 深（红移），少数颜色消失。 二、类黄酮色素 类黄酮是一大类结构相似的天然化合物，广泛存在 于各类植物体内。大部分此类化合物不仅具有特殊的颜 色，而且具有特殊的生物学功能。类黄酮类化合物在水 中的溶解度较大。 1、结构及类型： 其中一部分类黄酮类化合物呈黄色，另外一些无色。 有颜色的黄酮类化合物常可与金属离子发生配位而颜色加 深，黄酮类化合物的化学性质比较活泼，可受食品中的成 分或加工条件的影响而结构发生变化。 2、加工与贮藏时的变化 * 类黄酮与Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金属离子可以形成 络合物，而使颜色变深而发生变化。 *加工条件中使pH上升，无色的黄烷酮或黄烷酮醇可 变为有色的查耳酮类。 *发生酶促褐变的中间生成物可氧化类黄酮而产生褐色 物质。 三、单宁 单宁存在于许多植物如柿子、石榴、茶叶、咖啡中 ，尤其在未成熟的水果中含量较高。单宁也为多酚类化 合物，包括可水解型和缩合型两类。常呈白中带黄或淡 褐色，有强烈的涩味。 单宁可与蛋白质、多种生物碱或多价金属离子结合 形成有色不溶性沉淀，可在加热、氧化或遇到醛类条件 下缩合而消除涩味。(100生柿人工脱涩法) 8.5 食品着色剂 n焦糖色素 n红曲色素 n姜黄素 n甜菜红素 n其他天然着色剂 n人工合成着色剂 一、焦糖色素（酱色） n焦糖色素是糖质原料在加热脱水中缩合而成的复杂的 红褐色或黑褐色混合物，是我国食品中应用较广泛的 半天然食品着色剂。 n焦糖色素为稠液状或块状，无臭，具有焦糖香气和愉 快的苦味，易溶于水，pH2.6-5.5，光照下相当稳定， 对酸、盐的稳定性高，红色色度高，但着色力低。 n焦糖色素在食品工业中使用量很大，糖果、饮料、雪 糕等可按正常需要量添加。 二、红曲色素 n红曲色素是一组由红曲霉菌丝所分泌的微生物色素， 属酮类色素。这组色素共有六种，分别为红斑素、红 曲红素、红曲素、红曲黄素、红斑胺、红曲红胺，实 际应用的是前两种。 n红曲色素是暗红色粉末，可溶于水，色调不随pH值变 化，热稳定性高，几乎不受金属离子的影响，也几乎 不受氧化剂和还原剂的影响，但在阳光直射下色度降 低，着色力强，可用于畜产品、水产品、酿造食品等 。 三、姜黄素 n姜黄素是从生姜科姜黄属植物姜黄的地下根茎中提取 的黄色素，它是一组酮类色素的混合物，主要成分为 姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。 n姜黄色素为橙黄色粉末，几乎不溶于水，溶于乙醇、 冰醋酸和碱溶液，具有特殊芳香，稍苦，在中性和酸 性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈褐红色，对光、热 、氧化作用及铁离子不稳定，但耐还原性好。 n姜黄色素对蛋白质着色力好，用于冰激淋、果冻等中 。 四、甜菜红素 n 甜菜色素为含氮化合物，存在于红甜菜及一些其它的 果实或花中，包括两种物质及它们的甙。 n甜菜色素也不稳定，在加热、有氧条件下可能发生反 应而分解，PH对其稳定性也有明显的影响。 六、人工合成着色剂（色彩鲜艳、坚牢度大 、稳定性强、价格低廉，许多以煤焦油作原料，安全性较差，控制 添加量） n苋菜红 n胭脂红 n赤鲜红 n日落黄 n柠檬黄 n靛蓝 n亮蓝 n新红 第九章 风味 食品风味，主要包括味道和香气，是指食物摄 入口中后所产生的一种感觉，这种感觉是由口腔中 的味感、嗅感、触感（如滑润、粗糙、粒状、粘度 ）及温感所产生的，各种物质都有它特殊的风味。 风味是使人产生感觉一些物质特性的总和。所以说 风味是物质（一种食品）的一种属性，也是人的一 种受体机制。 食品风味：食品成分作用于人的多种感觉器官所产生的各种 感官反应。 食品的味感 我国：甜、酸、苦、咸（原味）、辣、涩、鲜 日本：甜、苦、酸、咸、辣 欧美：甜、苦、酸、咸、金属、辣 印度：甜、苦、酸、咸、辣、淡、涩、不正常 味感是食物在人的口腔内对味觉器官的刺激而产生的 一种感觉，即是人对各种味道的感觉及分类。 不同国家由于生活习惯的差异，对味感的分类也有所 不同。如： 味感是各种呈味物质溶于水或唾液后刺激口腔内 各种味觉感受体(taste receptor)，进而刺激味觉神经（ 传递到大脑神经系统）而产生的味感(gestation)。 口腔内的味感受体主要是味蕾（taste bud)，其次 是自由神经末梢。味蕾是分布于口腔上皮（特别是舌 面）由40150味细胞形成的味感组织，每个味蕾有一 个小孔对外开放，呈味物质溶液通过小孔进入内腔对 味细胞形成刺激。 一、味感的生理基础 影响味感的因素主要有呈味物质的结构、味觉敏 感性、温度、浓度及溶解度、呈味物的相互作用等。 呈味物质的结构与味感类型和强度有密切的关系 ，后边专门讨论。 味觉敏感性：成人口腔中约有数千个味蕾，分布 于不同部位上的味蕾对味觉有不同的敏感性(如图)； 另外，不同味觉刺激的传导时间也有所不同，其中咸 味传导时间最短，感受最快，苦味最慢。 温度、浓度和溶解度：味觉在30 左右敏锐，低 于10 或高于50 时迟钝。味物浓度高于阈值时味 感明显，低于阈值时几乎无味感，浓度过高时，感觉 不快。呈味物的溶解度及溶解快慢决定味感的强度及 味感的持续时间。 不同的呈味物质共存时，相互之间会产生不同类 型或不同程度的影响。从影响类型上有对比现象（不 同类型相互增强，如糖中放少量盐更甜等）；消杀现 象（相互抵消，如酱油的咸味比同浓度的食盐水咸味 淡）；变调现象（如吃奎宁后喝清水感觉有甜味）； 阻塞现象（如吃“神秘果”后再吃酸味品感觉不到酸味 ）；相乘作用（如味精中加入少量肌苷酸会使鲜味成 倍增加）；疲劳现象（即常吃辣不辣等）。 二、呈味物质的相互作用 9.2 食品的基本味感 简单介绍甜味物质、酸味物质、咸味物质、苦味物 质、涩味物质、辣味物质、鲜味物质及清凉味物质的常 见种类及结构特征。 一、甜味 1、 甜味是人们最爱好的基本味感，常用于改进食品 的可口性和某些食用性。说到甜味，人们很自然地就联 想到糖类，它是最有代表性的天然甜味物质。除了糖及 其衍生物外，还有许多非糖的天然化合物（甘草苷、甜 叶菊苷、甜茶素），天然物的衍生物（甜味氨基酸）和 合成化合物（糖精）也都具有甜味，有些已成为正在使 用的或潜在的甜味剂。 常见的甜味物质 糖类：呈甜味的多为单糖和双糖，糖类甜味物质 甜味纯正、呈味快消失也快，水溶性好，略具粘性从 而具有浑厚感 使用糖类甜味剂时要注意不同糖的营养价值、消 化吸收、体内过程及排泄方面的差别（比如糖尿病患者必 须食用无蔗糖食品，可用木糖醇作为食糖代用品，也可适当食用 果糖）。 食用强甜味剂：我国批准使用的有甘草精（250/ 蔗糖）、甜菊糖苷（300/蔗糖）、糖精钠（200700/ 蔗糖）、甜蜜素（4050/蔗糖）、甜味素（100 200/蔗糖）。 2、甜味强度及其影响因素 甜味强度可以用甜度来表示，通常是以在水中较稳 定的非还原蔗糖为基准物（如以15%的蔗糖水溶液在20 度时的甜度为1），用以比较其他甜味剂在相同温度相 同浓度下的甜度。这种甜度倍数称为比甜度。 Fechner规律：R=KCn，即甜味强度R与甜味剂浓 度C的n次方成正比，对43种糖来说， n=1.3，但对合成 甜味剂（如糖精）来说，n小于1。当蔗糖的比甜度为1 时，糖精的比甜度为700；当浓度增大时，蔗糖的甜度 增加很快，糖精增加很慢。 影响甜度的甜度的因素：浓度、温度、浓度、温度、呈味物质的相互作用 二、酸味物质 酸味(sour taste)是动物进化最早的一种化学味感， 许多动物对酸味刺激都很敏感，人类由于早已适应酸性食 物，故适当的酸味能给人以爽快的感觉，并促进食欲。 1、呈酸机理 普遍认为，质子H+是酸味剂HA的定味基，负离子A-是 助味基，定味基H+在受体的磷脂头部（味蕾）相互发生交 换反应，从而引起酸味。（比如pH值相同时，有机酸的 酸味一般大于无机酸，是由于有机酸的助味基A-在磷脂 受体表面有较强的吸附性，能减少膜表面正电荷的密度 ，亦即减少了对H+的排斥力）。 2、酸味物质结构特点 可解离生成自由质子是酸性物质的共同特征。而 自由质子的浓度会影响酸味强度，无机酸水溶液在 pH3.4-3.5时有明显酸味，而有机酸水溶液在pH 3.7- 4.9时可感到酸味，相同pH下缓冲溶液的酸味更强。 3、常见酸味物质： 醋酸（食醋4.5%）、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸 、 葡萄糖酸、富马酸、磷酸等 三、苦味物质 苦味是分布广泛的味感，在自然界中有苦味的有机物 及无机物要比甜味物质多得多。单纯的苦味(bitter taste) 并不令人愉快，但它在调味和生理上都有重要意义。随着 生活水平的提高，人们追求苦味带给的特殊感受却渐成时 髦。当它与甜、酸或其他味感调配得当时，能起着某种丰 富和改进食品风味的特殊作用（比如苦瓜、莲子等，均被视为 美味，而茶、咖啡、啤酒、可可等，更广泛地受到人们的喜爱）。“ 苦口良药”，苦味剂大多具有药理作用，可调节生理机能 。 1、苦味物质的类型 *无机苦味物质：一些盐类，质量/半径较大的离子一 般具有苦味，如Ca2+、Mg2+等； *有机苦味物质：L-氨基酸（除甘、丙、丝、苏、谷、 谷酰胺外）；蛋白质水解得到的许多肽；生物碱（如马钱 子碱、奎宁等）；一些糖苷（如橙皮苷等）；硝基化合物 （如苦味酸）；大环内酯（如银杏内酯等）； 2、常见的苦味原料及其苦味物质 *茶叶、可可、咖啡 分别含茶碱、可可碱及咖啡 碱，它们均是具有黄嘌呤母环结构的衍生物。 *啤酒花及啤酒：啤酒花又称蛇麻花，忽布花，是一 种植物，雌雄异株，用于啤酒酿造者为成熟雌花。它所含 的苦味物质为律草酮类（啤酒行业称作 酸）和蛇麻