第7章食品色素和着色剂Foodcolorsandcolorant

第7章

食品色素和着色剂

Foodcolorsandcolorant

7.1食品固有的色素颜色是食品感官质量最重要的属性。鉴别食品质量优劣的重要感官指标。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。合成色素颜色鲜艳稳定，但安全性较差。色素分类来源动物、植物、微生物溶解性脂溶性、水溶性化学结构卟啉类衍生物（叶绿素、血红素）异戊二烯衍生物（类胡萝卜素）多酚类衍生物（花青素、类黄酮、儿茶素、单宁）酮类衍生物（红曲色素、姜黄色素）醌类衍生物（虫胶色素、胭脂虫红）能进行光合作用的生物体中含有的一类卟啉色素。位于叶绿体内，与脂、Pro紧密结合。游离叶绿素对光、热敏感，产生降解。（一）结构吡咯、卟吩、卟啉脱镁叶绿素母环、植醇叶绿素a、b脱镁叶绿素a、b一、叶绿素(Chlorophylls)

吡咯(pyrro1e)

:卟啉环的4个环状组分中的1个

卟吩(porphine)

：四吡咯骨架脱镁叶绿母环

6位碳与8位碳成环的卟啉(porphyrin)

叶绿素a、b及植醇结构植醇(phytol)

：具有类异戊二烯结构的20碳醇。叶绿素a叶绿素b：3位是甲醛基而不是甲基。脱镁叶绿素a，b脱植醇叶绿素a，b脱镁脱植醇叶绿素a，b结构（二）物化性质溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯等有机溶剂不溶于水-植醇酶酸热酸热-植醇（鲜绿色）酸（三）叶绿素的变化（稳定性影响因素）1．酶促反应叶绿素酶是酯酶，催化脱植醇生成脱植基叶绿素。在脂肪氧化酶的作用下降解，产生自由基。2．热、pH热加工：叶绿素脱镁叶绿素（橄榄褐色）叶绿素的铜或锌络合物（绿色）叶绿素a的转化速率比叶绿素b快，叶绿素b具有较高的热稳定性。

pH：影响叶绿素的降解在碱性条件下（pH9.0），对热非常稳定。在酸性条件下（pH3.0），易降解，脱镁变褐色。3．光、氧光：叶绿素溶解后暴露于空气中发生氧化，生成加氧叶绿素（蓝绿色）。光、氧同时存在时，发生不可逆的褪色。正常光合作用由于类胡萝卜素和脂类的保护，不会氧化。盐(如NaCl、MgCl2

和CaCl2)的加入可以部分抑制叶绿素的降解，这是由于盐的静电屏蔽效果所致。4．盐（四）绿色的保持（护绿方法）加碱护绿：加工前用石灰水或Mg(OH)2，使叶绿素中的镁离子不被氢原子所置换。高温瞬时灭菌

：化学破坏小加入Zn或Cu盐：钠、镁、钙的盐酸盐能降低叶绿素脱镁反应的速度。叶绿素铜的色泽最鲜亮，对光和热较稳定。最好办法：挑选品质好的原料，快速加工，低温储藏。

叶绿素属于

，叶黄素属于

，花青素属于

，红曲色素属于

。

A异戊二烯衍生物B多酚类衍生物

C酮类衍生物D卟啉类衍生物

2.为了提高绿色蔬菜的色泽稳定性，采用下列

处理可以改善加工蔬菜的色泽品质。

A加入有机酸B加入锌离子

C增加与氧气的接触D加热习题二、血红素(Haemachromes)

铁卟啉衍生物，存在于动物肌肉和血液中。肌肉红色来自于肌红蛋白(70～80％)和血红蛋白(20～30％)。由血色素和球状Pro组成结合蛋白。肌红蛋白与血红蛋白的结构1.结构4个吡咯环结合成的卟啉环，中间络合1个铁原子。4个吡咯环上有取代基。铁原子可形成6个配位键与4个吡咯环的氮原子形成配位键。第5个与肌球蛋白的组氨酸残基键合。第6个可与各种配基的电负性原子结合。6个配位键O2

鲜红色NO粉红色H2O暗红色高铁褐色肉的颜色取决于肌红蛋白中血色素的氧化态或还原态（卟啉环中Fe2+或Fe3+）。氧合作用肌红蛋白与分子氧键合成为氧合肌红蛋白。肉由浅红色鲜红色。氧化反应肌红蛋白氧化（卟啉环Fe2+Fe3+）成高铁肌红蛋白。浅红色肌红蛋白、亮红色氧合肌红蛋白红褐色的高铁肌红蛋白。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。2．化学性质腌肉色素腌制时，如果含有亚硝酸盐，肌红蛋白立刻被氧化为亚硝酰肌红蛋白（紫红色）。烹调后为热变性珠蛋白亚硝酰血色原。3．肉类食品在加工储藏中的变化包装肌红蛋白（浅红色）氧合转变成氧合肌红蛋白（亮红色）。高氧压护色。注入氧气：有足够的氧气键合成为氧合肌红蛋白，从而使肉保持鲜红色。加入抗氧化剂，防止血红素氧化。三、类胡萝卜素(Carotenoid)是一类显黄色或红色的脂溶性色素。叶黄素、β-胡萝卜素、玉米黄素、番茄红素、辣椒红素、虾青素。在人和动物体中作为VA的前体物质（β-胡萝卜素）。既有光合作用又有光保护作用。淬灭或使活性氧失活（－）类胡萝卜素的结构分为两类：烃类胡萝卜素。含氧衍生物（氧合叶黄素）。结构特点具有共轭双键。8个异戊二烯单位组成，分子中心呈左右对称。以游离态存在于组织中，也可与糖、Pro、脂结合，如虾青素、藏花素。类胡萝卜素最基本的组成单元是异戊间二烯。天然类胡萝卜素大多数可看作是番茄红素的衍生物。产生颜色与共轭数目、顺反、助色团有关。含有7个以上共轭双键时呈现黄色。全反式化合物的颜色较深，顺式双键的数目增加，颜色逐渐变淡。颜色与结构所有的类胡萝卜素都是脂溶性色素。稳定性一般，易发生氧化而褪色

。因酸、加热或光照而发生顺式异构化。

具有的颜色从黄到红，检测的波长范围一般为430～480nm。（二）物理性质（三）化学性质氧化作用，并失去颜色。酶促、光敏、自动高度共扼，双键数很多，氧化产物复杂。环氧、双环氧化合物，环氧-紫罗酮，导致失去VA原活性，褪色。氧化促进因子金属离子和亚硫酸盐脂肪氧合酶抗氧化活性，能淬灭单重态氧，具有抗衰老、抗癌、抗动脉粥状硬化作用。番茄红素（四）加工过程中的稳定性在热烫、冷冻等加工、储藏中相对稳定。热处理产生异构化，应低温处理。精炼油中含量降低，热降解，VA原活性降低。四、花色素苷（anthocyanins）

花色苷是植物世界分布最广的一类水溶性色素。使果蔬、花显示各种颜色，如蓝、紫、红、橙。自然界已知有20种，如花葵素、花青素、芍药色素等。（－）花色苷结构花色苷属于类黄酮，具有2-苯基-苯并吡喃阳离子结构（C6-C3-C6骨架）。花色苷在自然状态下以糖苷形式存在。花色苷的糖基：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。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）颜色与稳定性1.pH酸性环境稳定，pH高，破坏速率快。-OH↑，稳定性↓；-CH3↑，稳定性↑。糖基化能增加花色苷的稳定性。不同pH有不同结构，不同色泽。在pH0.71时为深红色，pH升高色素转变成蓝色。

2.氧气与还原剂花色素苷的不饱和性使得对氧比较敏感。亚硫酸盐或SO2会使花色苷褪色。果汁中花色苷和VC相互作用导致降解，二者同时消失。VC氧化时产生的过氧化氢诱导了花色苷的降解。防止果汁变色。要尽量装满。采用充氮、真空贮存。3.热和光羟基化糖苷比酰化、甲基化糖苷的热稳定性差。光照会加速花色苷的降解，未酰化花色苷对光的稳定性差；双糖苷比单糖苷稳定。4.糖及其降解产物高浓度的糖可降低Aw，花色苷稳定性↑。低浓度的糖会加速花色苷降解。花色苷的降解与果汁中的美拉德反应、VC的氧化降解同时发生，糠醛与花色素苷缩合形成褐色化合物。5.金属离子某些金属离子会造成果汁等变色。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。在酸性条件下热诱导原花青素转变成花色素，再与金属离子形成粉红色络合物。采用涂层金属罐保护罐装果蔬原有颜色。6.共色素形成作用花色素苷（红色）与黄色类黄酮和其他多酚化合物的共色素形成作用（蓝色）。与其他成分形成复合物，起到稳定色素的作用。7.酶促作用糖苷酶和多酚氧化酶能引起花色素失去颜色。花色素苷酶，使花色苷在水中的溶解度↓，转化为无色化合物。多酚氧化酶将邻苯二酚氧化邻苯醌，与花色苷反应形成氧化花色素苷和降解产物，导致褪色。

1.叶绿素属于

，叶黄素属于

，花青素属于

，红曲色素属于

。

A异戊二烯衍生物B多酚类衍生物

C酮类衍生物D卟啉类衍生物2.胡萝卜素为典型的

性色素；花色苷是

性色素。

3.影响花青苷色素色泽的主要因素有

。

习题五、类黄酮（Flavonoids)

（一）结构水溶性天然色素，呈浅黄色或无色，结构和花色苷相似。已知的黄酮化合物有1000多种。基本结构为2-苯基苯并吡喃酮。黄酮、异黄酮、黄酮醇。与糖以糖苷形式存在。（二）化学性质颜色深浅与酚羟基数目和结合位置有关。能和金属离子形成螯合物。与FeCl3，呈蓝、紫、棕色。碱性溶液中开环呈黄色，橙、褐色。查儿酮结构，土豆、面粉、芦笋在碱水中发黄。洋葱在空气中氧化产生褐色沉淀。果汁放久有褐色沉淀。（三）在食品中的重要性柚皮苷环状结构开环时形成含有新橙皮糖基的查耳酮结构。柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素P，它们和抗坏血酸对降低毛细血管脆性具有协同作用。类黄酮的多酚性质和螯合金属的能力，可作为脂肪的抗氧化剂。类黄酮在水溶液罐头食品的热加工中较稳定。六原花色素(proanthocyanidins)

无色，加工过程中转变为有色物质。基本结构单元：黄烷3-醇或黄烷3，4-二醇形成二聚体或高聚物。代表：葡萄籽、皮中原花青素，具有很强的抗氧化活性等多种功能。对水果、饮料的风味和颜色很重要。其邻位羟基会引起酶促褐变，光照会降解呈稳定的红褐色衍生物，使啤酒、葡萄酒产生浑浊和涩味。是由于原花青素的2-8聚体与Pro作用的结果。七、单宁(tannins)

又名丹宁酸、鞣酸、鞣质，能同Pro、多糖等大分子化合物相结合。无色至黄色或棕黄色，使食品产生涩味。结构复杂，由没食子酸或其他多元