色素与着色剂资料.ppt

第7章 食品色素和着色剂,食品色素定义,食品色素：食品中能够吸收和反射可见光波进而使食品呈现各种颜色的物质 天然色素(固有的) 食品着色剂(外加的) 天然色素 人工合成色素,,,食品中的天然色素,动物色素 植物色素 微生物色素 水溶性色素 脂溶性色素,来源 溶解性,,,卟啉类衍生物（叶绿素、血红素） 异戊二稀衍生物类(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（胭脂虫及紫胶虫色素）,结构,,掌握： 叶绿素 血红素 花色素苷 熟悉： 类胡萝卜素色素 类黄酮、原花色素、单宁 了解： 甜菜色素、食品着色剂,,,天然色素,1,主 要 内 容,,,人工合成色素,2,,,固有的色素,,,添加的着色剂,类胡萝卜素、类黄酮,卟啉类色素,由四个吡咯联成的环称为卟吩，当卟吩环带有取代基时，称为卟啉类化合物卟吩,吡咯 含有一个 N原子的五元杂环化合物 卟吩 通过4个次甲基桥（－CH＝）交替连接起来的4个吡咯环组成的完全共轭的4个吡咯环骨架,叶绿素 血红素,,,叶绿素 光合生物体内(高等植物、藻类等)含有的一类绿色色素，其作用是作为光合作用的催化剂。

与食品有关的高等植物含有两种叶绿素即叶绿素a和叶绿素b共存，含量约为3：1，前者为青绿色，后者为黄绿色二者的结构、性质、分布和变化极为相似，一般可以不加区分 加工中，叶绿素变化后会产生几种重要衍生物叶绿素 结构：由叶绿酸、叶绿醇(植醇)、甲醇、镁离子(中心原子) 构成的二醇酯,叶绿素a、b,植醇,,,叶绿素a、b都不溶于水，而溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂性质：,光、氧： 叶绿素采后贮藏时易见光分解，光和氧可使叶绿素不可逆褪色 植物正常细胞中的叶绿素：受到周围的类胡萝卜素和其他脂类的保护 植物衰老或从组织中提取出色素，或者是在加工过程中导致细胞损伤而丧失这种保护，叶绿素则容易发生降解叶绿素稳定性及影响因素,酶(或稀碱溶液)： 叶绿素在叶绿素酶(酯酶)的作用或稀碱溶液中水解,使叶绿素脱去植醇，生成脱植基叶绿素 脱植基叶绿素仍为鲜绿色，且形成的绿色更稳定、更易溶于水 叶绿素酶： 蔬菜中的最适反应温度为60～82.2℃ 加热温度超过80℃，酶活力降低，达到100℃时则完全丧失活性叶绿素稳定性及影响因素,酸： 对酸敏感，在酸性条件下，叶绿素中的镁原子会被氢原子取代，生成暗橄榄褐色的脱镁叶绿素。

叶绿素稳定性及影响因素,热： 在碱性即pH = 9时，叶绿素对热稳定 在酸性即pH=3时，很不稳定加热加速降解 受热后，细胞膜被破坏，增加了氢离子的通透性和扩散速率，于是由于组织中有机酸的释放导致pH降低，从而加速了叶绿素的降解叶绿素稳定性及影响因素,盐： 盐的加入可以部分抑制叶绿素的降解 试验表明，在烟叶中添加盐(如NaCl、 MgCl2 和CaCl2)后加热至90℃，脱镁叶绿素的生成分别降低47%、70%和77%，这是由于盐的静电屏蔽效果所致叶绿素稳定性及影响因素,其它： 在适当条件下叶绿素中的Mg还可以被其他元素如：Cu、Fe、Zn 等取代或置换，形成的取代物颜色仍为鲜绿色，且稳定性大为提高，尤其以叶绿素铜钠的颜色最为鲜亮叶绿素稳定性及影响因素,叶绿素可能产生的变化可用以下图解说明：,-CO2CH3 甲酯基,-CO2CH3,（1）加碱护绿： 采用碱性钙盐或Mg(OH)2，中和H+，使叶绿素中的镁离子不被氢原子所置换虽然在加工后产品可以保持绿色，但经过贮藏后仍然变成褐色 （2）高温瞬时灭菌（135℃以上的高温，1～4s） ： 热烫和灭菌是加工过程中叶绿素损失的主要原因，而高温瞬时灭菌有利于护绿（叶绿素的损失减少）。

护绿方法,（3）加入铜盐和锌盐： 商业上，采用含锌或铜盐的热烫液处理蔬菜加工罐头，脱镁脱植叶绿素遇 Cu2+ ，Zn2+可生成铜（锌）代脱植叶绿素，结果可得到比传统方法更绿的产品 （4）降低Aw： Aw很低时：①H+不易迁移，镁离子不被氢原子所置换；②酶活被抑制；③微生物的生长受到抑制 脱水蔬菜能长期保持绿色的原因,护绿方法,（5）气调护绿（保持叶绿素稳定性最好的方法）： 尽快加工并在低温下贮藏，使呼吸跃变延缓 （6）加盐：NaCl、MgCl2、CaCl2可使脱镁反应减少 作为静电屏蔽剂，阳离子中和叶绿体膜上的脂肪酸和 蛋白质具有的负电荷，从而降低质子透过膜的速度 采用阳离子表面活性剂有类似的作用血红素,血红蛋白和肌红蛋白,4分子多肽链组成的球蛋白 1分子多肽链组成的球蛋白,珠蛋白,珠蛋白 组氨酸残基,带负电荷原子,肌红蛋白分子肽链的三级结构,肌红蛋白可看成是在血红素基团的铁原子周围有8股折叠的α-螺旋肽段的复杂分子血红素,珠蛋白 氧合肌红蛋白 （oxymyoglobin） 鲜红色,珠蛋白 肌红蛋白 （myoglobin） 红紫色,高铁肌红蛋白 （metmyoglobin） 褐色,珠蛋白,氧合作用,氧化作用,氧分压对三种肌红蛋白的影响,腌制肉的发色,,,Mb NO NOMb（氧化氮肌红蛋白） 加热 氧化氮肌色原 (紫红色) (鲜桃红) (鲜桃红) 还原剂 MMb NO NOMMb（氧化氮高铁肌红蛋白） (褐色) (深红),,,,,,,NOMb, NOMMb, 氧化氮肌色原统称为腌肉色素，比氧合肌红蛋白颜色更鲜艳，性质更稳定（对热、氧)。

故肉制品中常加入亚硝酸盐 腌肉制品的颜色虽很稳定，但光可促使其转变为肌红蛋白和肌色原，进一步因生成高铁肌色原和高铁肌红蛋白而变褐亚铁),(高价铁),≥66℃,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 但过量使用安全性不好，在食品中导致亚硝胺生成，肉色变绿我国食品添加剂使用卫生标准（GB2760-81）对发色剂的使用标准规定为：肉类罐头与肉类制品最大使用量，硝酸钠为0.5克/公斤，亚硝酸钠为0.15克/公斤；残留量以亚硝酸钠计，肉类罐头的最大残留量为0.05克/公斤，肉类制品最大残留量为0.03克/公斤肉及肉制品的护色,鲜肉放在低透气性的透明包装袋内、抽真空密 封，加除氧剂超市上鲜肉的包装） 高氧压护色（生成氧合肌红蛋白，色泽好，稳定性高） 100%CO2气调保鲜，配合除氧剂，效果更好 腌肉制品的护色一般采用避光、除氧异戊二烯衍生物 （类胡萝卜素 Carotenoids）,类胡萝卜素是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素自然界最丰富的天然色素) 绿叶中的三种主要类胡萝卜素是叶黄素（lutein）、堇菜黄质（violaxanthin）和新黄质（neoxanthin）。

胡萝卜素类：纯碳氢化合物组成的共轭多烯（α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、番茄红素） 叶黄素类： 共轭多烯含氧衍生物,具有共轭双键，构成其发色基团，这类化合物由8个异戊二烯单位组成，其连接方式是在分子中心的左右两边对称结构特征,按结构及溶解性分,,大多数的天然类胡萝卜素都可看作是番茄红素的衍生物 番茄红素的一端或两端环构化，便构成它的同分异构体， α 、β、γ胡萝卜素 只有具备β-紫罗酮环的类胡萝卜素才有维生素A原的功能，所以番茄红素没有营养的作用 β-胡萝卜素分子中心位置断裂可生成两分子VA α-胡萝卜素及γ-胡萝卜素只有β-胡萝卜素一半的效价胡萝卜素类,4种胡萝卜素的结构,β-胡萝卜素,番茄红素的衍生物,,维生素A原,叶黄素类,叶黄素类是胡萝卜素类的含氧衍生物 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 主要有：叶黄素、玉米黄素、隐黄素、蕃茄黄素、辣椒红素、柑桔黄素、虾黄素,主要叶黄素类色素,食品中常见叶黄素的结构,类胡萝卜素性质,脂溶性化合物； 叶黄素易溶于甲醇、乙醇，而胡萝卜素微溶，利用此性质可将两者分开 在天然状态（即与蛋白质结合）相当稳定； 易发生氧化而褪色，亚硫酸盐或金属离子的存在将加速β-胡萝卜素的氧化； 热、酸或光的作用下很容易发生异构化； 类胡萝卜素易被组织中存在的脂肪氧合酶迅速降解； 某些类胡萝卜素可以作为一种单重态氧猝灭剂。

用于油脂食品,如人造黄油,鲜奶油及其他食用油脂的着色 改性成水溶性,用于饮料乳品、糖浆、面条等食品的着色 如将类胡萝卜素用环状糊精分散,经喷雾干燥制成可溶于水的微粒类胡萝卜素的应用,,多酚类衍生物 （花色素苷 Anthocyanins）,,食品中较重要的 6 种花色素,羟基取代基增多，蓝色加强，稳定性减弱； 甲氧基增加，红色加强，稳定性加强食品中常见的花色素物质光学吸收性质,羟基增多，蓝色加强,甲氧基增多，红色加强,花色素很少以游离态存在 花色素苷由配基（花色素）与1个或几个糖分子结合而成 目前发现5种糖构成花色素分子的糖基部分，按其相对丰度（相对含量）大小依次为： 葡萄糖＞鼠李糖＞半乳糖＞木糖＞阿拉伯糖,花色素苷,1、 结构 分子中羟基数目增加则稳定性降低； 甲基化程度提高则增加稳定性； 糖基化也有利于色素稳定影响花色素苷稳定性的因素,果蔬在成熟前后分别出现不同的颜色，这是因为pH变化的缘故，这也是同一种花青素在不同的花果中呈现不同颜色的原因之一2、pH值 分子结构随pH变化而改变，使颜色变化,3、氧气、氧化剂、还原剂 不饱和结构决定其对氧气和氧化剂比较敏感 有还原剂抗坏血酸存在时，花色苷会消失,4、光和温度 光照和加热会加速花色苷的降解。

富含花青素的食品在光照或较高的温度下很快会变褐色 5、水分活度（AW) AW为0.63～0.79的范围内，花色苷的稳定性相对较高影响花色素苷稳定性的因素,6、糖及其降解物 高浓度糖可降低水分活度，花色苷的颜色得到保护 7、金属离子 花色苷的相邻羟基可与多价金属离子钙、镁、锰、铁、铝等形成络合物而生成深色色素 有机涂料罐或玻璃包装，避免与这些金属接触8、二氧化硫 二氧化硫可与花色苷发生加成反应导致花色苷褪色，当加热使二氧化硫挥发时，颜色可恢复9、缩合反应 花色苷自身与蛋白质、单宁、其它类黄酮或多糖之间能够缩合有些产物可以使花色苷褪色(氨基酸、儿茶素)，有些可以提高花色苷的稳定性(果胶、淀粉) 10、酶 糖苷水解酶：使花色苷降解，或转变为无色 多酚氧化酶：醌与花色苷形成氧化花色苷而褪色,原花色素(proanthocyanidins) 原花色素是无色的，结构与花色素相似，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色的物质主要存在于苹果、梨、柯拉果、可可豆、葡萄、莲、高梁、荔枝、沙枣、蔓越桔、山楂属浆果和其他果实中原花色素基本结构单元是黄烷3-醇或黄烷3，4-二醇以4→8或4→6键形成的二聚物、三聚物或高聚物。

黄烷-3，4-二醇,无色花色素,,,原花青素的结构单元和水解机制,花青素,表儿茶素,原花色素在无机酸存在下加热都可生成花色素,原花色素,水解,原花青素的主要生物功能,抗氧化（VC的20倍、VE的50倍 ） 心血管方面 抗肿瘤、抗突变、抗辐射作用 皮肤保健及美容作用 其他：（抑菌；保肝；改善视力）,类黄酮（flavonoids）广泛分布于植物界，是一大类水溶性天然色素，呈浅黄色或无色，化学结构类似花色素苷 清除氧自由基、抑制脂质过氧化 苹果中的含量较高研究表明，每天吃2～3个苹果，可使男性心脏病死亡率下降一半 洋葱、香菜、胡萝卜、紫茄子、南瓜、草莓、绿茶等食物中也含有较多的类黄酮类黄酮,,类黄酮的基本结构：2-苯基-苯并吡喃酮 最重要的类黄酮化合物是黄酮和黄酮醇的衍生物 黄酮（2-苯基苯并吡喃酮）,黄酮醇,类黄酮结构,,黄酮醇（最主要的一类）常见的有莰非醇、槲皮素等,,,,槲皮素,,,莰非醇,黄酮主要有芹菜素、樨草素樨草素（黄酮类）,芹菜素（黄酮类）,,,类黄酮性质,羟基呈酸性，具有酸类化合物的通性。