食品化学第七章色素与着色剂

食品化学第七章色素与着色剂沉淀色料：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第2页,共49页，2024年2月25日，星期天着色剂的分类第3页,共49页，2024年2月25日，星期天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。第4页,共49页，2024年2月25日，星期天第二节食品中的天然色素一、血红素化合物铁卟啉衍生物，主要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％)。放血后色泽的90％以上是由肌红蛋白产生量随着动物的种类、年龄、性别而改变鱼类毛细血管少，白色是鱼肉的特征。肌肉组织尚有少量其他色素，细胞色素，酶和维生素B12等。第5页,共49页，2024年2月25日，星期天肉中的主要色素第6页,共49页，2024年2月25日，星期天1.血红素化合物的结构肌红蛋白（Mb）球蛋白MW=16,800153个AA4个吡咯环的中央有1个铁原子与4个吡咯的氮原子构成复合物第7页,共49页，2024年2月25日，星期天第8页,共49页，2024年2月25日，星期天6个配位键第9页,共49页，2024年2月25日，星期天肌红蛋白的三级结构铁原子可形成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血红蛋白：由4个肌红蛋白构成，是一个四聚体第10页,共49页，2024年2月25日，星期天第11页,共49页，2024年2月25日，星期天2．化学与颜色——氧化反应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第12页,共49页，2024年2月25日，星期天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。第13页,共49页，2024年2月25日，星期天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第14页,共49页，2024年2月25日，星期天完全排除氧气能将血红素的氧化（Fe2+Fe3+）降低到最小程度血球蛋白的存在能降低氧化速度pH低时氧化反应进行较快痕量元素特别是铜会促进自动氧化与Mb相比，MbO2

自动氧化的速度较低第15页,共49页，2024年2月25日，星期天应用举例新鲜金枪鱼的肉是红色的，-60℃条件下保藏，新含气保鲜技术（日本）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。第16页,共49页，2024年2月25日，星期天3．化学和颜色——变色反应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第17页,共49页，2024年2月25日，星期天4．腌制肉的色素肌红蛋白亚硝酰基肌红蛋白（紫红色）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）。在还原剂存在下受热时NMb转化为绿色的硝化氯化血红素。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。第18页,共49页，2024年2月25日，星期天第19页,共49页，2024年2月25日，星期天5．肉类色素的稳定性光照、温度、相对湿度、水分活度、pH及细菌的种类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，再充入富氧或缺氧空气密封第20页,共49页，2024年2月25日，星期天二、叶绿素类（－）叶绿素的结构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。结构特征：吡咯：卟啉环的4个环状组分中的1个卟吩：四吡咯环通过4个次甲基桥连接而成的完全共轭的四吡咯骨架卟啉：卟吩的氧化态脱镁叶绿母环：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21页,共49页，2024年2月25日，星期天卟吩第22页,共49页，2024年2月25日，星期天脱镁叶绿母环第23页,共49页，2024年2月25日，星期天植醇：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第24页,共49页，2024年2月25日，星期天叶绿素a、b及植醇结构第25页,共49页，2024年2月25日，星期天叶绿素衍生物可借助可见吸收光谱进行鉴定叶绿素a：600～700nm（红光）叶绿素b：400～500nm（蓝光）在乙醚中：a：660.5nm和642nm（红光）b：428.5nm和452.5nm（蓝光）在高等植物中，叶绿素a：b≈3：1第26页,共49页，2024年2月25日，星期天第27页,共49页，2024年2月25日，星期天（二）叶绿素的变化1．酶促反应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。最适温度60～82.2℃。第28页,共49页，2024年2月25日，星期天2．热与酸叶绿素（绿色）脱镁叶绿素（橄榄褐色）绿色的叶绿素的铜或锌络合物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。

pH会影响叶绿素的降解在碱性条件下（pH9.0），对热非常稳定在pH3.0的酸性条件下，叶绿素不稳定加入钠、镁、钙的盐酸盐能降低叶绿素脱镁反应的速度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第29页,共49页，2024年2月25日，星期天三、类胡萝卜素化合物自然界中最丰富的天然色素黄色常常被叶绿体的绿色所覆盖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最常见的是β-胡萝卜素第30页,共49页，2024年2月25日，星期天β-胡萝卜素天然或合成的β-胡萝卜素都可作着色剂β-胡萝卜素有2个β-紫罗酮（视黄醇）环状结构是最有效的维生素A原维生素A活性取决于是否有视黄醇结构第31页,共49页，2024年2月25日，星期天（－）类胡萝卜素的结构分为两类：烃类胡萝卜素氧合类胡萝卜素（氧合叶黄素）结构有很多衍生物羟基化的类胡萝卜素的脂肪酸酯顺，反异构体第32页,共49页，2024年2月25日，星期天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第33页,共49页，2024年2月25日，星期天天然类胡萝卜素大多数可看作是番茄红素的衍生物第34页,共49页，2024年2月25日，星期天所有的类胡萝卜素都是脂溶性色素稳定性一般被氧化后会褪色因酸、加热或光照而异构化具有的颜色从黄到红，检测的波长范围一般为430～480nm第35页,共49页，2024年2月25日，星期天（二）化学性质易被氧化，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，发生氧化高度共扼，双键数很多，氧化产物复杂氧化促进因子金属离子和亚硫酸盐脂肪氧合酶第36页,共49页，2024年2月25日，星期天第37页,共49页，2024年2月25日，星期天氧气分压高——氧化强化剂氧气分压低——抑制脂质的过氧化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第38页,共49页，2024年2月25日，星期天（三）应用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用环糊精制成β-胡萝卜素微胶囊分散体系，可用于生产饮料等食品第39页,共49页，2024年2月25日，星期天四、花色苷类是植物世界分布最广的一类色素有各种颜色，如蓝、紫、红、橙等（－）花色苷结构花色苷是黄酮的一种，具有2-苯基-苯并吡喃阳离子结构。

第40页,共49页，2024年2月25日，星期天主要花色素的取代基及取代位置

第41页,共49页，2024年2月25日，星期天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，水溶性下降第42页,共49页，2024年2月25日，星期天（二）花色苷的颜色与稳定性1．pH水解越快越不稳定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糖基化能增加花色苷的稳定性第43页,共49页，2024年2月25日，星期天2．氧气与抗坏血酸的影响花色素的不饱和性使得对氧比较敏感防止果汁变色要尽量装满采用充氮贮存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铜能加速抗坏血酸的氧化，最终使果汁变成棕褐色第44页,共49页，2024年2月25日，星期天3．光光照通常会加速花色苷的降解4．糖及其降解产物的影响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但低浓度的糖会加速花色苷降解第45页,共49页，2024年2月25日，星期天5．金属离子的影响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。第46页,共49页，2024年2月25日，星期天6．二氧化硫的影响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为防止细菌腐败，用5