第六章_色素及着色剂

1、1Pigments and Colorants2第一节第一节 概概 述述1. 食品质量与颜色食品质量与颜色l 判断食品质量的重要指标判断食品质量的重要指标l 影响食欲影响食欲l 影响食用者对风味的感觉影响食用者对风味的感觉2. 食品中颜色的来源食品中颜色的来源l 原有的原有的l 添加的添加的l 产生的产生的33. 食品着色剂与食品质量食品着色剂与食品质量l 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。l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。44. 食品中色素的分类食品中色素

2、的分类（1）根据来源分类：）根据来源分类：植物色素植物色素动物色素动物色素微生物色素微生物色素（2）根据色泽分类：）根据色泽分类： 红紫色系列红紫色系列黄橙色系列黄橙色系列蓝绿色系列蓝绿色系列（4）根据溶解性质分类）根据溶解性质分类水溶性色素水溶性色素脂溶性色素脂溶性色素（3）根据化学结构分类：）根据化学结构分类：四吡咯衍生物类色素四吡咯衍生物类色素异戊二烯衍生物类色素异戊二烯衍生物类色素多酚类色素多酚类色素酮类衍生物色素酮类衍生物色素醌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：四吡咯骨架卟吩：四吡咯骨架卟啉：卟吩上有取代基卟啉：卟吩上有取代基

3、脱镁叶绿素母环：脱镁叶绿素母环： 9位碳与位碳与10位位碳成环的卟啉碳成环的卟啉脱镁叶绿环：不含镁，脱镁叶绿环：不含镁，7位被一位被一个长碳链醇（植醇或法呢醇）个长碳链醇（植醇或法呢醇）酯化酯化第二节第二节 食品中原有的色素食品中原有的色素叶绿素叶绿素a a、b b叶绿素叶绿素a ：与镁螫合的四吡咯结构：与镁螫合的四吡咯结构1，3，5和和8位上有甲基取代位上有甲基取代2位乙烯基取代位乙烯基取代4位乙基取代位乙基取代7位的丙酸与植醇酯化位的丙酸与植醇酯化羰基位于羰基位于9位位甲氧甲酰基位于甲氧甲酰基位于10位位叶绿素叶绿素b： 3位是甲位是甲酰酰基基61. 物理性质l 易溶于乙醇、乙醚、苯和丙酮

4、等，不溶于水，纯品微溶于石油醚l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（二）叶绿素的性质72. 化学性质l 对酸碱光热不稳定l酸性条件下：镁被氢原子取代脱镁叶绿素（暗橄榄绿色）l碱性条件下：水解脱植基叶绿素（鲜绿色，易溶于水）l在叶绿素酶作用下，脱镁、脱植醇l10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（二）叶绿素的性质8l热处理热处理，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）l光照光照引起叶绿素光敏氧化l金属离子金属离子：镁离子可被铜、锌、铁等取代9（绿色，水溶性）脱植叶绿素（绿色，水溶性）脱植叶

5、绿素 -植醇植醇 叶绿素叶绿素（绿色，脂溶性）（绿色，脂溶性） 叶绿素酶叶绿素酶 -Mg2+ 酸酸/热热 -Mg2+ 酸酸/热热 脱镁脱植叶绿素（橄榄绿，水溶性）脱镁脱植叶绿素（橄榄绿，水溶性） 脱镁叶绿素（橄榄绿脱镁叶绿素（橄榄绿 ，脂溶性），脂溶性） -COCH3 热热 -COCH3 热热 焦脱镁脱植叶绿素（褐色，水溶性）焦脱镁脱植叶绿素（褐色，水溶性） 焦脱镁叶绿素（褐色，脂溶性）焦脱镁叶绿素（褐色，脂溶性） 2. 叶绿素的降解与色变叶绿素的降解与色变103. 影响叶绿素稳定性的因素影响叶绿素稳定性的因素l叶绿素酶叶绿素酶l光、氧光、氧l酸、热酸、热l金属离子金属离子114. 果蔬护绿技

6、术果蔬护绿技术 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。素分子中的镁离子不被氢置换，但经贮藏仍变成褐色。 b 高温高温瞬瞬时时处理处理：用高温短时灭菌：用高温短时灭菌(HTST)加工蔬菜加工蔬菜，比普通加工方法使蔬菜受到的化学破坏小。，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。热烫液处理蔬菜加工罐头。 d 水分活度很低时有利于护色，脱水蔬菜能长期保水分活度很低时有利于护色，脱水蔬菜能长期保色

7、。色。 e 多种技术联合应用多种技术联合应用12二二. 血红素血红素(Heme )血红素血红素（Heme) 亚铁卟啉亚铁卟啉化合物化合物 血红素血红素4个吡咯环的中央有个吡咯环的中央有 1个个铁原子，构成复合物铁原子，构成复合物肌红蛋白（肌红蛋白（Myoglobin，Mb）珠蛋白珠蛋白MW=16,800153个个AA血红素的结构血红素的结构1. 结构结构13肌红蛋白结构简图肌红蛋白结构简图肌红蛋白结构：肌红蛋白结构：血红素中的铁在卟啉环平面的血红素中的铁在卟啉环平面的上下方与配位体进行配位，达上下方与配位体进行配位，达到配位数为六的化合物。到配位数为六的化合物。 血红蛋白血红蛋白（Hemogl

8、obin)和肌红和肌红蛋白蛋白(Myoglobin)是动物肌肉的是动物肌肉的主要色素蛋白质。主要色素蛋白质。14（1）氧合作用）氧合作用：血红素中的亚铁与一分子氧以配位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，这种作用被称为氧键结合，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧合作用。合作用。（2）氧化作用）氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成反应，生成高铁血红素高铁血红素的作用的作用2. 性质性质15+FeFeFe+O2NNNNNNNNH2ONNNNOH 珠蛋白珠蛋白珠蛋白珠蛋白珠蛋白珠蛋白 氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白 （oxymyoglob

9、in） 鲜红色鲜红色 肌红蛋白肌红蛋白（myoglobin） 红紫色红紫色 高铁肌红蛋白高铁肌红蛋白（metmyoglobin） 褐色褐色l 新鲜肉中存在三种状态的血红素化合物：肌红蛋白（新鲜肉中存在三种状态的血红素化合物：肌红蛋白（MbMb）、）、氧合肌红蛋白（氧合肌红蛋白（MbOMbO2 2）和高铁肌红蛋白（）和高铁肌红蛋白（MMbMMb）l 能够互相转化，使鲜肉呈现不同的色泽。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氧分压对三种肌红蛋白的影响 ( (引自引自W.H.Freeman,San Francisco.)W.H.Freeman,San Francisco

10、.)低氧压时低氧压时（120mm汞柱汞柱)主要为氧化作用，主要为氧化作用，有利于有利于形成形成Mb和和MMb；高氧压时高氧压时主要为氧合作用主要为氧合作用，有利于，有利于形成亮红色的形成亮红色的MbO2 17 Mb NO NO-Mb（亚硝酰基肌红蛋白）（亚硝酰基肌红蛋白） 加热加热 亚硝酰基肌色原亚硝酰基肌色原(紫红色紫红色) (鲜桃红鲜桃红) (鲜桃红鲜桃红) 还原剂还原剂 MMb NO2- NOMMb（亚硝酰基高铁肌红蛋白）（亚硝酰基高铁肌红蛋白） (褐色褐色) (深红深红) NOMb、NOMMb和和亚硝酰基肌色原亚硝酰基肌色原统称为统称为腌肉色素腌肉色素。 其颜色更加鲜艳，性质更加稳定（

11、对热、氧其颜色更加鲜艳，性质更加稳定（对热、氧)。 3. 腌肉色素腌肉色素18鲜肉和腌肉制品中血红色素的反应鲜肉和腌肉制品中血红色素的反应 19 MNO2(亚硝酸盐亚硝酸盐)的作用的作用： （1）发色）发色 （2）抑菌）抑菌 （3）产生腌肉制品特有的风味）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；过量使用安全性不好，在食品中导致亚硝胺生成；肉色变绿。肉色变绿。 20（1 1）高氧压护色）高氧压护色( (形成氧合肌红蛋白，呈色作用，鲜肉形成氧合肌红蛋白，呈色作用，鲜肉) )。（2 2）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。（3 3）采

12、用）采用100%CO100%CO2 2条件，若配合使用除氧剂，效果更好。条件，若配合使用除氧剂，效果更好。（4 4）腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。）腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。4. 肉及肉制品的护色肉及肉制品的护色21 血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发生血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发生在在 -亚甲基上，有三种情况亚甲基上，有三种情况:5.5.肉色变绿肉色变绿A. 由于一些细菌活动产生的由于一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化可直接氧化 -亚甲基。亚甲基。（HOMb，羟基卟啉肌绿蛋白），羟基卟啉肌绿蛋白）B. 由于细菌活动产生的由于细菌活动产生的H2S等硫化物，在氧或等硫化物

13、，在氧或H2O2存存在下，可直接加在在下，可直接加在 -亚甲基上。亚甲基上。 （SMb，巯基卟啉肌绿蛋白），巯基卟啉肌绿蛋白）C. 由于由于MNO2过量引起。过量引起。 (NMb，硝基卟啉肌绿蛋白，硝基卟啉肌绿蛋白) 22 天然色素的特性天然色素的特性色素色素种类种类颜色颜色来源来源溶解性溶解性稳稳 定定 性性花色素苷花色素苷150橙、红、蓝橙、红、蓝色色植物植物水溶性水溶性对对pH、金属敏感，、金属敏感，热稳定性不好热稳定性不好类黄酮类黄酮1000无色、黄色无色、黄色大多数植物大多数植物水溶性水溶性对热十分稳定对热十分稳定原花色素苷原花色素苷20无色无色植物植物水溶性水溶性对热较稳定对热较稳

14、定单宁单宁20无色、黄色无色、黄色植物植物水溶性水溶性对热稳定对热稳定甜菜苷甜菜苷70黄、红黄、红植物植物水溶性水溶性热敏感热敏感醌醌200黄至棕黑色黄至棕黑色植物、细菌、植物、细菌、藻类藻类水溶性水溶性对热稳定对热稳定类胡萝卜素类胡萝卜素450无色、黄、无色、黄、红红植物、动物植物、动物脂溶性脂溶性对热稳定、易氧化对热稳定、易氧化叶绿素叶绿素25绿、褐色绿、褐色植物植物有机溶剂有机溶剂对热敏感对热敏感血红素血红素6红、褐色红、褐色动物动物水溶性水溶性对热敏感对热敏感核黄素核黄素1绿黄色绿黄色植物植物水溶性水溶性对热和对热和pH均稳定均稳定23第三节第三节 食用着色剂简介食用着色剂简介一一 .

15、 天然色素天然色素(natural pigment)1 1、胭脂虫色素、胭脂虫色素（carminic acid）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)。HOOCOOHOHCH(CHOH)4CH3OHOCH3HO24l 胭脂红酸色素可溶于水、乙醇、丙二醇，在油脂中不胭脂红酸色素可溶于水、乙醇、丙二醇，在油脂中不溶解。溶解。l 胭脂红酸的颜色随胭脂红酸的颜色随pHpH改变而不同，改变而不同，pH4pH4以下显黄色，以下显黄色，pH4pH4时呈橙色，时呈橙色，pH6pH6时呈现红色，时呈现红色，pH8pH8时

16、变为紫色。时变为紫色。l 胭脂红酸与铁等金属离子形成复合物亦会改变颜色。胭脂红酸与铁等金属离子形成复合物亦会改变颜色。l 胭脂红酸对热、光和微生物都具有很好的耐受性，尤胭脂红酸对热、光和微生物都具有很好的耐受性，尤其在酸性其在酸性pHpH范围，但染着力很弱，一般作为饮料着色剂，范围，但染着力很弱，一般作为饮料着色剂，用量约为用量约为0.005%0.005%。25OHROHOHHOOCHOOCHOOO紫胶红酸紫胶红酸A A，B B，C C，E EA A：R= -CHR= -CH2 2CHCH2 2NHCOCHNHCOCH3 3 （N-N-乙酰乙胺基）乙酰乙胺基）B B：R= -CHR= -CH2

17、 2CHCH2 2OHOH（乙醇基）（乙醇基）C C：R= -R= -氨基丙酸基氨基丙酸基E E：R= -CHR= -CH2 2CHCH2 2NHNH2 2（乙胺基）（乙胺基） OOHOHOOCOHOHOHCH3紫胶红酸紫胶红酸D2.2.紫胶虫色素紫胶虫色素(laccaic acid)26 紫胶虫紫胶虫(Coceus lacceae) 体内分泌物紫胶中含有体内分泌物紫胶中含有五种五种蒽醌类蒽醌类色素，称紫胶红酸，又称为虫胶红酸。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，分别称为紫胶红酸同，分别称为紫胶红酸A A、

18、B B、C C、D D、E E。 紫胶红酸与胭脂红酸性质相类似，在不同紫胶红酸与胭脂红酸性质相类似，在不同pHpH值时值时显不同颜色，即在显不同颜色，即在pHpH4 4，和，和pH=4pH=4，6 6和和8 8时，分别呈时，分别呈现黄、橙、红和紫色。现黄、橙、红和紫色。 27 红曲色素红曲色素（monascin）为红曲菌为红曲菌(Monascus sp.)产产生的色素，为混合物，属于生的色素，为混合物，属于氧茚并类氧茚并类化合物。化合物。 红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂。醚等溶剂。 红曲色素可具有较强的耐光、耐热等优点，并且对红

19、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。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、果酱和果汁等素之一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。的着色。3.3.红曲色素红曲色素（monascin）28 姜黄色素姜黄色素(curcumin或或turmeric yellow) 主要成分为姜黄主要成分为姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。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，在碱性姜黄色素不溶于水，溶于醇或醚，显

20、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。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。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。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。一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香。4.4.姜黄色素姜黄色素(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

21、一。的色素之一。 我国已经明确规定：我国已经明确规定： 加铵盐制成的焦糖色加铵盐制成的焦糖色素因毒性问题不允许使用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。非氨法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和饮料等。 5.5.焦糖色素焦糖色素30l 人工人工合成色素合成色素：以煤焦油以煤焦油(coal tar)为原料合成为原料合成的食用色素。的食用色素。l偶氮和非偶氮类化合物偶氮和非偶氮类化合物lGB2760-1996食品添加剂使用卫生标准规定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：允许使用的人工合成色素主要有：苋菜红，胭脂红，苋菜红，胭脂红，赤藓红，赤藓红，柠檬

22、黄，柠檬黄，日落黄，日落黄，靛蓝靛蓝， 亮蓝亮蓝，新红新红。二二 .人工合成色素人工合成色素(artificial colorant)31 偶氮磺酸型水溶性红色色素。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。性条件下容易变为暗红色。 对氧化还原作用较为敏感。对氧化还原作用较为敏感。 能使受试动物致癌致畸。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。主要限用于糖果、汽水和果子露等种类。1. 苋菜红苋菜红（amara

23、nth）32 胭脂红胭脂红(ponceau 4R) 是苋菜红的异构体。是苋菜红的异构体。 为红色水溶性色素。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，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。能被细菌所分解，遇碱变成褐色。 最大允许用量为最大允许用量为50mg/kg50mg/kg食品食品 主要用于饮料、配制酒、糖果等。主要用于饮料、配制酒、糖果等。 2 2. .胭脂红胭脂红 (ponceau)33 为红色水溶性色素。为红色水溶性色素。 对对碱、热、氧化还原剂碱、热、氧化还原剂稳定，稳定，染着力强，染着力强，但但耐酸耐酸和还和还耐光耐光性

24、性差。不易吸收，不参与代谢，故被认为安全性较高差。不易吸收，不参与代谢，故被认为安全性较高。 最大允许用量为最大允许用量为50mg/kg50mg/kg食品食品 主要用于饮料、配制酒、糖果主要用于饮料、配制酒、糖果、焙烤食品、焙烤食品等。等。 3 3. .赤藓赤藓红红 (erythrosine)34 日落黄（日落黄（sunset yellow FCF）的呈橘黄色）的呈橘黄色 ，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂。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耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸中稳定，遇碱变红褐色。定，遇碱变红褐色。 ADIADI为为0 0 2

25、.5mg/kg2.5mg/kg体重。体重。 可用于饮料、配制酒、糖果等，最大允许使可用于饮料、配制酒、糖果等，最大允许使用量为用量为100mg/kg100mg/kg食品。食品。4.日落黄日落黄(sunset yellow )35 柠檬黄即食用黄色柠檬黄即食用黄色5 5号号l 水溶性色素水溶性色素l 对热、酸、光及盐均稳定对热、酸、光及盐均稳定l 耐氧性差耐氧性差l 遇碱变红色，还原时褪色遇碱变红色，还原时褪色l 人体每日允许摄入量（人体每日允许摄入量（ADIADI）7.5mg/kg7.5mg/kg体重体重l 最大允许使用量为最大允许使用量为100mg/kg100mg/kg食品食品5 5. .柠檬黄柠檬黄(tartrazine)36 靛蓝是世界上使用最广泛的