第六章 色素及着色剂

1 PigmentsandColorants 第六章色素和着色剂 2 第一节概述 1 食品质量与颜色判断食品质量的重要指标影响食欲影响食用者对风味的感觉2 食品中颜色的来源原有的添加的产生的 3 3 食品着色剂与食品质量合成色素颜色鲜艳稳定 但一般具有不同程度毒性 甚至有致癌物质 人工色素对孩子的危害程度等同于含铅汽油 除了会导致多动症等行为障碍外 长期摄入6种人工色素还会损害儿童的智力 严重时会令其IQ值下降5 5分 4 4 食品中色素的分类 1 根据来源分类 植物色素动物色素微生物色素 2 根据色泽分类 红紫色系列黄橙色系列蓝绿色系列 4 根据溶解性质分类水溶性色素脂溶性色素 3 根据化学结构分类 四吡咯衍生物类色素异戊二烯衍生物类色素多酚类色素酮类衍生物色素醌类衍生物色素 5 一 叶绿素 chlorophylls 一 叶绿素的结构 卟吩 四吡咯骨架卟啉 卟吩上有取代基脱镁叶绿素母环 9位碳与10位碳成环的卟啉脱镁叶绿环 不含镁 7位被一个长碳链醇 植醇或法呢醇 酯化 第二节食品中原有的色素 叶绿素a b 叶绿素a 与镁螫合的四吡咯结构1 3 5和8位上有甲基取代2位乙烯基取代4位乙基取代7位的丙酸与植醇酯化羰基位于9位甲氧甲酰基位于10位叶绿素b 3位是甲酰基 6 1 物理性质易溶于乙醇 乙醚 苯和丙酮等 不溶于水 纯品微溶于石油醚脱植基叶绿素 脱镁叶绿素甲酯一酸 易溶于水 不溶于脂 二 叶绿素的性质 7 2 化学性质对酸碱光热不稳定酸性条件下 镁被氢原子取代 脱镁叶绿素 暗橄榄绿色 碱性条件下 水解 脱植基叶绿素 鲜绿色 易溶于水 在叶绿素酶作用下 脱镁 脱植醇10位 CO2CH3被H取代 焦脱镁叶绿素 焦脱镁叶绿酸 二 叶绿素的性质 8 热处理 叶绿素转化为脱镁叶绿素 如果锌 铜离子存在 生成叶绿素铜钠盐 色泽鲜亮稳定 光照引起叶绿素光敏氧化金属离子 镁离子可被铜 锌 铁等取代 9 绿色 水溶性 脱植叶绿素 植醇叶绿素 绿色 脂溶性 叶绿素酶 Mg2 酸 热 Mg2 酸 热脱镁脱植叶绿素 橄榄绿 水溶性 脱镁叶绿素 橄榄绿 脂溶性 COCH3热 COCH3热焦脱镁脱植叶绿素 褐色 水溶性 焦脱镁叶绿素 褐色 脂溶性 2 叶绿素的降解与色变 10 3 影响叶绿素稳定性的因素叶绿素酶光 氧酸 热金属离子 11 4 果蔬护绿技术a中和酸而护绿 采用碱性钙盐或氢氧化镁使叶绿素分子中的镁离子不被氢置换 但经贮藏仍变成褐色 b高温瞬时处理 用高温短时灭菌 HTST 加工蔬菜 比普通加工方法使蔬菜受到的化学破坏小 c绿色再生 在商业上 目前还采用含锌或铜盐的热烫液处理蔬菜加工罐头 d水分活度很低时有利于护色 脱水蔬菜能长期保色 e多种技术联合应用 12 二 血红素 Heme 血红素 Heme 亚铁卟啉化合物血红素4个吡咯环的中央有1个铁原子 构成复合物肌红蛋白 Myoglobin Mb 珠蛋白MW 16 800153个AA 血红素的结构 1 结构 13 肌红蛋白结构简图 肌红蛋白结构 血红素中的铁在卟啉环平面的上下方与配位体进行配位 达到配位数为六的化合物 血红蛋白 Hemoglobin 和肌红蛋白 Myoglobin 是动物肌肉的主要色素蛋白质 14 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 2 性质 15 珠蛋白 珠蛋白 珠蛋白 氧合肌红蛋白 oxymyoglobin 鲜红色 肌红蛋白 myoglobin 红紫色 高铁肌红蛋白 metmyoglobin 褐色 新鲜肉中存在三种状态的血红素化合物 肌红蛋白 Mb 氧合肌红蛋白 MbO2 和高铁肌红蛋白 MMb 能够互相转化 使鲜肉呈现不同的色泽 16 氧分压对三种肌红蛋白的影响 引自W H Freeman SanFrancisco 低氧压时 1 20mm汞柱 主要为氧化作用 有利于形成Mb和MMb 高氧压时主要为氧合作用 有利于形成亮红色的MbO2 17 MbNONO Mb 亚硝酰基肌红蛋白 加热亚硝酰基肌色原 紫红色 鲜桃红 鲜桃红 还原剂MMbNO2 NOMMb 亚硝酰基高铁肌红蛋白 褐色 深红 NOMb NOMMb和亚硝酰基肌色原统称为腌肉色素 其颜色更加鲜艳 性质更加稳定 对热 氧 3 腌肉色素 18 鲜肉和腌肉制品中血红色素的反应 19 MNO2 亚硝酸盐 的作用 1 发色 2 抑菌 3 产生腌肉制品特有的风味过量使用安全性不好 在食品中导致亚硝胺生成 肉色变绿 20 1 高氧压护色 形成氧合肌红蛋白 呈色作用 鲜肉 2 采用低透气性材料 抽真空和加除氧剂 3 采用100 CO2条件 若配合使用除氧剂 效果更好 4 腌肉制品的护色一般采用避光 除氧 4 肉及肉制品的护色 21 血红素在强烈氧化后会变成绿色 反应发生在 亚甲基上 有三种情况 5 肉色变绿 A 由于一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化 亚甲基 HOMb 羟基卟啉肌绿蛋白 B 由于细菌活动产生的H2S等硫化物 在氧或H2O2存在下 可直接加在 亚甲基上 SMb 巯基卟啉肌绿蛋白 C 由于MNO2过量引起 NMb 硝基卟啉肌绿蛋白 22 天然色素的特性 23 第三节食用着色剂简介 一 天然色素 naturalpigment 1 胭脂虫色素 carminicacid 胭脂红酸是一种蒽醌色素 存在于胭脂仙人掌上寄生的胭脂虫 cochineal 24 胭脂红酸色素可溶于水 乙醇 丙二醇 在油脂中不溶解 胭脂红酸的颜色随pH改变而不同 pH4以下显黄色 pH4时呈橙色 pH6时呈现红色 pH8时变为紫色 胭脂红酸与铁等金属离子形成复合物亦会改变颜色 胭脂红酸对热 光和微生物都具有很好的耐受性 尤其在酸性pH范围 但染着力很弱 一般作为饮料着色剂 用量约为0 005 25 紫胶红酸A B C E A R CH2CH2NHCOCH3 N 乙酰乙胺基 B R CH2CH2OH 乙醇基 C R 氨基丙酸基E R CH2CH2NH2 乙胺基 紫胶红酸D 2 紫胶虫色素 laccaicacid 26 紫胶虫 Coceuslacceae 体内分泌物紫胶中含有五种蒽醌类色素 称紫胶红酸 又称为虫胶红酸 紫胶红酸蒽醌结构中的苯酚环上羟基对位取代不同 分别称为紫胶红酸A B C D E 紫胶红酸与胭脂红酸性质相类似 在不同pH值时显不同颜色 即在pH 4 和pH 4 6和8时 分别呈现黄 橙 红和紫色 27 红曲色素 monascin 为红曲菌 Monascussp 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 红曲色素可具有较强的耐光 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 3 红曲色素 monascin 28 姜黄色素 curcumin或turmericyellow 主要成分为姜黄素 脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素 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 4 姜黄色素 curcumin 29 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 5 焦糖色素 30 人工合成色素 以煤焦油 coaltar 为原料合成的食用色素 偶氮和非偶氮类化合物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 日落黄 靛蓝 亮蓝 新红 二 人工合成色素 artificialcolorant 31 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 1 苋菜红 amaranth 32 胭脂红 ponceau4R 是苋菜红的异构体 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 最大允许用量为50mg kg食品主要用于饮料 配制酒 糖果等 2 胭脂红 ponceau 33 为红色水溶性色素 对碱 热 氧化还原剂稳定 染着力强 但耐酸和还耐光性差 不易吸收 不参与代谢 故被认为安全性较高 最大允许用量为50mg kg食品主要用于饮料 配制酒 糖果 焙烤食品等 3 赤藓红 erythrosine 34 日落黄 sunsetyellowFCF 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0 2 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 4 日落黄 sunsetyellow 35 柠檬黄即食用黄色5号水溶性色素对热 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100mg kg食品 5 柠檬黄 tartrazine 36 靛蓝是世界上使用最广泛的食用色素之一 水溶液为紫蓝色 在水中溶解度较低 溶于甘油 丙二醇 稍溶于乙醇 不溶于油 对热 光 酸 碱 氧化作用均较敏感耐盐性较差 易为细菌分解 还原后褪色染着力好 常与其他色素配合使用以调色靛蓝的ADI 2 5mg kg体重最大允许使用量为100mg kg食品 6 靛蓝 indigocarmine 37 靛蓝是世界上使用最广泛的食用色素之一 易溶于水 溶于甘油 乙醇对热 光 酸 碱均较稳定ADI 2 5mg kg体重最大允许使用量为