第八章色素新p上课讲义.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* *1 1第八章 色素食品的质量除营养价值和卫生安全性外，还包括颜色、风味和质地颜色是食品感官质量最重要的属性 了解食品色素和着色剂的种类、特性及其在加工和贮藏过程中如何保持食品的天然颜色，防止颜色变化，是食品化学中值得重视的问题 引 言 (1)n可见光 380770nm 1、概念n色素：生物体组织细胞内的天然有色物质n食品色素:能够吸收可见光激发而发生电子跃迁的食物成分 n染料：能在其它东西上染色的物质 n食品级着色剂：官方机构的批准可使用色素 引 言 (3)l每增加一个-C=C-双键，吸收光波长约增加30nml4、含有助色团：本身并不能产生颜色，但当其与共轭体系或生色基相连时，可使共轭键或生色基的吸收波长向长波方向移动而显色的基团包括-OH、-OR、-NH2、-Br 、 -NR2、-SH、-Cl等官能团 l不同色素的颜色差异和色素的变色主要就是由发色团和助色团的差异和变化引起的共轭多烯类化合物的吸收光波长与共轭双键的关系如下：引 言 (3)l3、食品天然色素的分类（一）按来源分： 引 言 (4)（二）按结构分：四吡咯色素：叶绿素和血红素 ；多烯色素：类胡萝卜素多酚类色素：花青素、花黄素 酮类衍生物：红曲色素、姜黄素醌类衍生物：虫胶色素、胭脂虫红素4、食品色素的加工特性：n天然色素对光、热、pH、氧气等敏感，可导致食品在加工贮存中变色或褪色 8. 1 四吡咯色素(1)结构特点:l基本单位是4个吡咯构成的卟啉环l在4个吡咯环中间的空隙里以共价键和配位键和不同的金属离子结合从而形成各种的色泽 8. 1 四吡咯色素(2)l8.1.1 血红素化合物n铁卟啉衍生物，存在于动物肌肉和血液中n卟啉中心有1铁离子与4个氮原子配位结合 n肌肉红色来自于肌红蛋白(7080)和血红蛋白(2030) n放血后色泽的90以上是由肌红蛋白产生 n含量随着动物的种类、年龄、性别、部位而改变 n鱼类毛细血管少，白色是鱼肉的特征 肉中的主要色素 8. 1 四吡咯色素(3)n1. 肌红蛋白（Mb） 球蛋白 MW=16,800 153个AA n4个吡咯环的中央有 1个铁原子 n与4个吡咯的氮原子构成复合物 8. 1 四吡咯色素(4)l 2化学性质与颜色氧化反应n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 球蛋白的状态 8. 1 四吡咯色素(5)n1）氧合作用 分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋白（MbO2） 肉由暗红色变为亮(鲜)红色 n2）氧化反应 卟啉环中的Fe2+转变成Fe3+生成高铁肌红蛋白（MMb） 暗红色的肌红蛋白和亮红色的氧合肌红蛋白变为棕褐色的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 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 8. 1 四吡咯色素(6)n3.影响因素:n完全排除氧气能将血红素的氧化即:（Fe2+ Fe3+）降低到最小程度 n血球蛋白的存在能降低氧化速度 npH低时(酸性条件下),氧化反应进行较快 n痕量元素特别是铜会促进自动氧化 n与Mb相比，MbO2 自动氧化速度较低 应用举例n新鲜金枪鱼的肉是红色的，-60下保藏 n新含气保鲜技术（日本） n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 n原理 在氧气分压低时，氧合肌红蛋白（亮红色）脱氧转变成肌红蛋白（暗红色） 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。

8. 1 四吡咯色素(7)l4. 化学试剂和颜色变色反应n过氧化氢可与血红素中的Fe2+和Fe3+反应生成绿色的胆绿肌红蛋白 n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 8. 1 四吡咯色素(8)l5. 腌制肉的色素 肌红蛋白 亚硝基肌红蛋白（玫瑰红） 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） n在还原剂存在下受热，NMb转化为绿色的硝化氯化血红素 n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n无氧状态下，亚硝基肌红蛋白相当稳定，但对光敏感8. 1 四吡咯色素(9)6. 肉和肉制品的护色 抽真空高分压气调用亚硝酸盐8. 1 四吡咯色素(10)l1.采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂l低氧分压会加快血红素的氧化速率如果薄膜对氧穿透小而且肉组织耗氧超过透入的氧，则可造成低氧分压，促使氧合肌红蛋白变成褐色高铁肌红蛋白l如果薄膜包装材料完全不透气，肉类的血红素将全部还原成紫红色肌红蛋白，当打开包装膜使肉品暴露于空气中时，即形成鲜红色的氧合肌红蛋白l因此，加入抗氧化剂，不但可阻止脂质氧化，还有利于延长和稳定鲜肉及肉制品的颜色，防止血红素氧化。

8. 1 四吡咯色素(11)l2.气调l以牛肉包装封口为例，在封口前用含 CO 的空气充入袋内，然后封口，这样处理可以使牛肉色泽稳定性保持 15d CO具有使鲜肉形成亮红色或樱桃红色的能力，即使在很低的浓度也可以达到呈色的效果l机理： CO 能与脱氧合肌红蛋白强烈结合形成稳定的碳氧肌红蛋白，后者不易被氧化8. 1 四吡咯色素(12)l3.用（亚）硝酸盐l 生成亚硝基肌红蛋白；l作用：l（1）发色；l（2）抑菌；l（3）产生腌肉制品特有的风味l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 8. 1 四吡咯色素(13)l8.1.2 叶绿素类l1、叶绿素的组成与结构 n与光合作用有关的卟啉色素 n组成:n由叶绿酸、叶绿醇和甲醇构成的二醇酯;n在高等植物中，叶绿素a：b3：1n结构:n四吡咯衍生物,中心的金属原子为镁 n卟啉环处于二氢形式8. 1 四吡咯色素(14)l叶绿素a为四吡咯螯合镁原子的结构，在 1，3，5 和 8 位上有甲基取代，2 位上有乙烯基，4 位上有乙基，7 位上的丙酸被植醇所酯化，9 位上有酮基，10 位置上有甲酯基分子式为C55H72O5N4Mgl叶绿素b 除了位置 3 为甲酰基而不是甲基外，其余与叶绿素a的构型相同，分子式为C55H70O6N4Mg。

叶绿素 8. 1 四吡咯色素(15)n2.叶绿素的变化n 2 .1 存在l 在植物细胞中，以叶绿素蛋白复合物存在，由多种叶绿素蛋白复合物构成叶绿体l 细胞死亡后，叶绿素游离出来，游离的叶绿素很不稳定，对光和热都很敏感 8. 1 四吡咯色素(16)l2.酶促反应n叶绿素酶是唯一能使叶绿素降解的酶，使叶绿醇从叶绿素及脱镁叶绿素上脱落 n最适温度： 6082.2菠菜是含叶绿素最丰富的蔬菜每 kg 新鲜植物叶用丙酮可提取出叶绿素 0.91.2g，每 kg 干叶用石油醚提取可得到 510g 8. 1 四吡咯色素(17)l2.3 热与酸脱镁反应 2.3.1 pH会影响叶绿素的降解叶绿素在碱性条件下（pH 9.0）,对热非常稳定 叶绿素在稀碱条件下可水解为叶绿酸，呈鲜绿色，易溶于水，比较稳定 在pH 3.0的条件下，叶绿素不稳定，氢离子置换镁离子，使：叶绿素(绿色) 脱镁叶绿素（橄榄褐色）焦脱镁叶绿素（黄褐色） 细胞膜被破坏时，增加了氢离子的通透性和扩散速率由于组织中有机酸的释放导致pH降低一个单位，从而加速了叶绿素的降解 酸的来源：植物组织破坏，有机酸与叶绿素接触；新形成有机酸8. 1 四吡咯色素(18)2.2. 2 热影响叶绿素的降解 叶绿素中镁原子易被氢取代，形成脱镁叶绿素 。

叶绿素 a 的转化速率比叶绿素 b 快，在加热时叶绿素 b 显示较强的热稳定性 叶绿素在受热时的转化过程是按下述动力学顺序进行：叶绿素脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素 8. 1 四吡咯色素(19)l2.4 光与氧的影响l光和氧存在时，叶绿素可发生光解l生成一系列小分子如乳酸、柠檬酸、虎珀酸、马来酸和丙氨酸等 l此外，叶绿素具有官能侧基，所以能够发生许多其他反应，碳环氧化形成加氧叶绿素，四吡咯环破裂形成无色的终产物 8. 1 四吡咯色素(20)l2.5、护色反应l 铜和锌离子存在时，它们可取代镁离子，形成非常稳定的绿色的叶绿素铜或锌复合物 l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l加入钠、镁、钙的盐酸盐能降低叶绿素脱镁反应的速度 n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24 食品在加工或贮藏过程中都会引起叶绿素不同程度的变化 包装透明容器包装的脱水食品容易发生光氧化和变色热烫食品在脱水过程中叶绿素转变成脱镁叶绿素的速率与食品在脱水前的热烫程度有直接关冷冻和冻藏过程绿色蔬菜在冷冻和冻藏时颜色均会发生变化，这种变化受冷冻前热烫温度和时间的影响辐照食品在射线辐照及辐照后的贮藏过程中叶绿素和脱镁叶绿素均发生降解。

发酵过程黄瓜在乳酸发酵过程中，叶绿素降解成为脱镁叶绿素、脱植叶绿素和脱植脱镁叶绿素酸作用下的加热过程绿色蔬菜在酸作用下的加热过程中，叶绿素转变成脱镁叶绿素，因而颜色从鲜绿色很快变为橄榄褐色 8. 1 四吡咯色素(21) 中和酸：加入氧化钙和磷酸二氢钠pH接近7.0但会促进组织软化和产生碱味高温瞬时：但保绿时间短 绿色再生：用锌或铜离子作用使产生取代叶绿素 调气、脱水、避光等l目前保持叶绿素稳定性最好的方法，是选择品质良好的原料，尽快进行加工并在低温下贮藏 8.2 多烯色素 (1)n自然界中最丰富的天然色素脂溶性色素n红色、黄色、橙色n黄色常常被叶绿体的绿色所覆盖n既有光合作用又有光保护作用 可淬灭由光照和暴露于空气中产生的活泼氧 n最常见的是-胡萝卜素-胡萝卜素 8.2 多烯色素 (2) 存在:n富含叶绿素的组织也富含类胡萝卜素，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） n目前已知有560多种类胡萝卜素 基本结构:n多个异戊二烯结构首尾相连的大共轭多烯n共轭双键越多，色素的吸收波长就越向长波方向移动其颜色就越偏向红色n 8.2 多烯色素 (3)n分为两类： 纯碳氢化合物胡萝卜素类胡萝卜素的加氧衍生物（ 叶黄素）n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 8.2 多烯色素 (4)n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 8.2 多烯色素 (5)821 胡萝卜素类l包括4种化合物l-、-、-胡萝卜素、番茄红素l颜色为橙黄或橙红，氧化后褪色 l结构：均为含40多个碳共轭多烯烃结构l因酸、加热或光照而异构化l-、-、-胡萝卜素是VA 元l番茄红素不是 VA 元 8.2 多烯色素 (6)l-胡萝卜素n天然或合成的-胡萝卜素都可作着色剂 n-胡萝卜素有2个-紫罗酮（视黄醇）环状结构 n是最有效的VA元nVA元活性取决于是否有-紫罗酮 （视黄醇）结构 8.2 多烯色素 (7)l822 叶黄素类l是共轭多烯的加氧衍生物l广泛存在于生物材料中，种类很多，如叶黄素、辣椒红素、柑橘黄素。

l浅黄、黄、橙l在绿叶中的含量约为叶绿素的两倍l当叶黄素以脂肪酸酯的形式存在生物中时呈本来颜色l与蛋白质结合时，本来呈橙红色的虾黄素在活体时却呈蓝色 8.2 多烯色素 (8)l化学性质n易被氧化，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 n高度共扼，双键数很多，氧化产物复杂 n氧化促进因子 金属离子和亚硫酸盐 脂肪氧合酶 8.3 多酚类色素(1)n植物界分布最广的一类水溶性色素 n有各种颜色，如蓝、紫、红、橙等n最基本的结构是: n苯环和吡喃环结合而成 n常见三种类型：n花青素、类黄酮、儿茶素花青素 8.3 多酚类色素(2)l831 花青素l是一类水溶性的红色色素l使许多鲜花、果蔬呈现鲜艳的色彩l自然界中已知的花青素有20多种，食物中重要的有6种:l天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、勺药色素、牵牛色素、锦葵色素l呈蓝、紫、紫罗兰、洋红、红和橙色 8.3 。