食品化學(xué)第十章色素

1、l本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容顏色與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系顏色與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系食品顏色與食品中色素的分類食品顏色與食品中色素的分類l天然色素天然色素l合成色素合成色素常見的天然色素常見的天然色素常見的人工合成色素常見的人工合成色素食品的調(diào)色食品的調(diào)色 10.1 顏色與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系顏色與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系 10.1.1 電磁波譜電磁波譜 10.1.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的生色基團(tuán)與助色基團(tuán)物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的生色基團(tuán)與助色基團(tuán) 有機(jī)化合物分子中各原子的外層電子受到光照射后會由基態(tài)變成激發(fā)態(tài)。電子由基態(tài)變成激發(fā)態(tài)所需要的能量與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 1) 生色基團(tuán)生色基團(tuán) C = O，N = N， N = O

2、， = = ，C N 含有這些基團(tuán)的分子其最外層電子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)所需要的光波長在近紫外與可見光區(qū)（190nm700nm），即它們能吸收這些波長的光，使物質(zhì)呈現(xiàn)出其吸收互補(bǔ)色光的顏色。如果分子中除了有這些基團(tuán)外，還表現(xiàn)出共軛結(jié)構(gòu)，則此分子吸收光的波長會向長波方向移動。如果分子雖然含有多個生色基團(tuán)，但不呈現(xiàn)共軛結(jié)構(gòu)，則對吸收波長沒有多大的影響。 2) 2) 助色基團(tuán)助色基團(tuán) 分子中具有未成鍵電子軌道(n)的飽和官能團(tuán)，單獨存在時一般不吸收紫外和可見光，但它與具有軌道的生色團(tuán)結(jié)合時，會使生色團(tuán)的吸收波長發(fā)生紅移并使吸收強(qiáng)度增強(qiáng)。這種自身不“生色”，但能使生色團(tuán)生色效應(yīng)增強(qiáng)的官能團(tuán)稱為助色團(tuán)。主

3、要有： OH， NH2, SH，Cl， Br 10.2 食品中的色素食品中的色素 10.2.1 食品顏色食品顏色 食品固有的天然色素 食品顏色 外加的天然色素 人工著色 合成染料（食用色素） 10.2.2 食品中色素的分類食品中色素的分類 植物色素：如葉綠素，類胡蘿卜素等 動物色素：如血紅素等 按來源分 微生物色素： 合成色素 四吡咯衍生物四吡咯衍生物（或卟啉類衍生物）： 葉綠素、 血紅素、膽色素； 異戊二烯衍生物異戊二烯衍生物：類胡蘿卜素衍生物； 醌類衍生物：醌類衍生物：蟲膠色素、胭脂紅等； 按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分 多酚類衍生物：多酚類衍生物：花青素、花黃素、兒茶素； 酮類衍生物：酮類衍生物：紅曲

4、色素；姜黃素； 硝基化合物：硝基化合物：硝酸鈉、亞硝酸鈉（發(fā)色劑） 10.2.3 四吡咯色素四吡咯色素 10.2.3.1 血紅素（血紅素（eme） 1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 2）血紅素的性質(zhì)）血紅素的性質(zhì) 動物肌肉的顏色主要是由肌肉細(xì)胞中的肌紅蛋白肌紅蛋白（70%100%）和微血管中的血紅蛋白血紅蛋白(20%30%)的血紅素血紅素構(gòu)成的。 A. 三者處于動態(tài)平衡，其比例決定于氧壓，加熱時則生成高鐵血紅素。但在缺氧和有還原劑缺氧和有還原劑（如蛋白質(zhì)中的巰基） 存在時，F(xiàn)e 3+可被還原成Fe 2+，重新變成紫紅色的血色質(zhì)。 B. 肌紅蛋白和血紅蛋白中的亞鐵血紅素中的Fe2+可與亞硝基反應(yīng)，加熱時可生成穩(wěn)定

5、的亞硝基肌色原亞硝基肌色原（紅色紅色），這是腌制肉呈紅色的原因。 Mb +NO NOMb （桃紅色 ） 最大使用量 殘留量以亞硝鈉計 亞硝酸鈉肉制品： 0.50g/kg 罐頭0.05g/kg 亞硝酸鈉肉制品罐頭：0.15g/kg 肉制品0.03g/kgC. 血紅素綠變血紅素綠變 a. 過量亞硝酸鹽過量亞硝酸鹽( pH), 血紅素卟啉環(huán)的甲烯基會發(fā)生硝基化，使肌紅蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂衼喯貂＿策o基的肌綠蛋白。 C=H -CH-NO b. 細(xì)菌活動產(chǎn)生的過氧化氫細(xì)菌活動產(chǎn)生的過氧化氫22，直接氧化肌紅蛋，直接氧化肌紅蛋白的卟啉環(huán)，生成綠色的羥基卟啉膽綠蛋白。白的卟啉環(huán)，生成綠色的羥基卟啉膽綠蛋白。 -H

6、-C= +H2-O -CH-OH c. 當(dāng)當(dāng)SH、2、2O2同時存在時，同時存在時，可將直接加在血紅素卟啉環(huán)的亞甲基上，使血紅素轉(zhuǎn)變?yōu)閹€基卟啉血素，肌紅蛋白相應(yīng)地轉(zhuǎn)變?yōu)閹€卟啉肌綠蛋白及巰卟啉血綠蛋白。剛宰的新鮮肉中，因有過氧化氫酶的活動，不會有22的積累，所以不會因血紅素的氧化而變綠。肉久存后,肉中因22酶消失，22可能發(fā)生 積累而使血紅素氧化成綠色素。 10.2.3.2 葉綠素葉綠素 1) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2）葉綠素性質(zhì)）葉綠素性質(zhì) A. 顏色與熔點：顏色與熔點： 葉綠素a為藍(lán)黑色粉末藍(lán)黑色粉末，熔點為117 120，乙醇溶液呈藍(lán)綠色呈藍(lán)綠色，并有深紅色熒光；葉綠素b為深深綠色粉未綠色粉未，熔點為

7、120 130，乙醇溶液為綠色或黃綠色綠色或黃綠色，有紅色熒光。 B. 溶解性：溶解性： 二者易溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等，難溶于石油醚，都具有旋光性。 C. 離體葉綠素不穩(wěn)定。離體葉綠素不穩(wěn)定。光、熱、酸均能使其脫鎂形成脫鎂葉綠素（暗褐色、綠褐色）。 葉綠素 葉綠酸 脫鎂 脫鎂 脫鎂葉綠素 脫鎂葉綠酸 3） 性質(zhì)的應(yīng)用性質(zhì)的應(yīng)用 (1). 根據(jù)其溶解性，可以選擇正確的溶劑將葉綠素從植物組織中抽提出來。 (2).護(hù)綠措施護(hù)綠措施 A、中和酸而護(hù)綠 在綠色蔬菜加工前，用石灰水或Mg(OH) 2 等處理；用堿過多，會損害植物組織、風(fēng)味，使c被破壞 B、綠色再生 采用u、e、n等取代鎂，減少脫鎂葉

8、綠素生成，達(dá)到護(hù)色作用。；u取代的銅代葉綠酸鈉的色澤取代的銅代葉綠酸鈉的色澤 最為鮮亮，光熱穩(wěn)定，在食品加工上可作為著色劑最為鮮亮，光熱穩(wěn)定，在食品加工上可作為著色劑（食用色素（食用色素）。 C、高溫瞬時殺菌 這種護(hù)綠措施效果持續(xù)時間不長，貯藏2個月后，已被貯藏中食品pH值自然下降造成的葉綠素脫鎂效果所抵消。 D. 其它措施 氣調(diào)保鮮、降低水分活度、低溫和遮光處理等措施以保持食品的綠色。 10.2.4 多烯色素多烯色素 10.2.4.1 概述概述 （1）名稱：名稱：多烯色素是由異戊二烯基為單位組成的共軛長鏈為基礎(chǔ)的一類色素。因這類色素最早是從胡蘿卜中發(fā)現(xiàn)的，所以也將這類色素稱之為類胡蘿卜素。

9、（2）種類：種類：自然界中已發(fā)現(xiàn)并鑒定了的類胡蘿卜素有560余種余種。 （3）存在：存在：主要存在于植物的葉中，在花、果實和種子中也有；動物如蛋黃、甲殼類、金絲鯉魚、金魚和鮭魚等； （4）顏色：）顏色：黃、橙、紅以至紫色。 與共軛雙鍵的長短和雙鍵的順反構(gòu)型有關(guān)。 10.2.4.2 多烯色素分類多烯色素分類 胡蘿卜素：胡蘿卜素：為共軛多烯烴化合物，溶于石油醚，微溶于甲醇、乙醇等溶劑。主要有-胡蘿卜素、-胡蘿卜素、-胡蘿卜素和番茄 紅素等。 葉黃素類葉黃素類： 共軛多烯烴的醇、醛、酸、酮的含氧化合物，溶 于甲醇、乙醇和石油醚等，這一類種類極為繁多。 10.2.4.3 胡蘿卜素胡蘿卜素 10.2.4

10、.4 葉黃素類葉黃素類 1) 葉黃素葉黃素（Xanthophyll, Lutein） 2) 玉米黃素玉米黃素(Zeaxanthin) 3）隱黃素）隱黃素(Cryptoxanthin) 4） 辣椒黃素辣椒黃素(Capsanthin) 5） 胭脂樹橙色素胭脂樹橙色素(Bixin) 6) 其它常見的葉黃素其它常見的葉黃素 番茄黃素(Lycoxathin)、柑桔黃素(Citroxanthin)、杏菌黃素(Canthaxanthin)、蝦青素（Astaxanthin）、-酸橙黃素（Citaurin）、藏花酸（Crocetin） 10.2.4.5 多烯色素功能多烯色素功能 1) 參與植物組織的光合作用與光

11、保護(hù)過程。 2) 食品的著色劑。（有油溶型和水溶型兩種，前者常為20%30%類胡蘿卜素油樹脂，后者一般主要是將其吸附于明膠、明膠、環(huán)糊精中環(huán)糊精中形成微膠相，用于飲料、乳品糖漿和面條等食品中。） 3) 有一些類胡蘿卜素可以作為維生素A原。 4） 抗氧化、防癌與抗癌等生理保健功能。 10.2.4.6 類胡蘿卜素在食物中的存在方式類胡蘿卜素在食物中的存在方式 游離態(tài)：游離態(tài)：結(jié)晶形或非結(jié)晶形。 結(jié)合態(tài)：結(jié)合態(tài)：與脂肪結(jié)合。 與蛋白質(zhì)結(jié)合。結(jié)合后顏色會發(fā)生改變。 與糖結(jié)合。如藏花素就是藏花酸與兩分子龍膽二糖 結(jié)合形成的化合物 10.2.4.7 水果成熟時和食品加工過程中類胡蘿卜素的變水果成熟時和食品

12、加工過程中類胡蘿卜素的變化化 1） 水果成熟過程中類胡蘿卜素的變化水果成熟過程中類胡蘿卜素的變化 不同的水果變化情況不同，大多數(shù)水果在成熟過程中葉綠素降低，類胡蘿卜素增加，胡蘿卜素與葉黃素類的比例增大。 2) 食品加工對類胡蘿卜素的影響食品加工對類胡蘿卜素的影響 A. 油脂的脫色與氫化會使油脂中的類胡蘿卜素全部破壞。 B. 食品加工過程中的酸堿、加熱及金屬離子等作用對類胡蘿卜素的影響不大，但其離體后對光、熱、氧變得敏感，天然的反式構(gòu)型易變成順式構(gòu)型，造成顏色變淺。 10.2.5 多酚類色素多酚類色素 10.2.5.1 多酚類色素的分類多酚類色素的分類 花青素（Anthocyans） 類黃酮 (

13、Flavonoids) 兒茶素 (Catechins ) 單寧（Tannin） 10.2.5.2 花青素花青素 1）花青素化學(xué)結(jié)構(gòu)）花青素化學(xué)結(jié)構(gòu) 目前已知的花青素有20余種，其主要差異在于環(huán)上的羥基與甲氧基的位置與數(shù)目不同，最常見的有6種。 A. 天竺葵色素天竺葵色素（Pelargonidin）: 2-（4-羥基）苯基-3,5,7,- 三羥基-苯并吡喃。 B. 矢車菊色素矢車菊色素（Cynidin）:3-羥 基天竺葵色素。 C. 飛燕草色素飛燕草色素（Dulphinidin）: 3,5-二羥基天竺葵色素。 D. 芍藥色素芍藥色素(Peonidin): 3-甲氧基天竺葵色素。 E. 牽牛色素牽

14、牛色素(Petunidin)：3-甲氧基-5-羥基天竺葵色素 F. 錦葵色素錦葵色素(Malvidin)： 3,5-二甲氧基天竺葵色素。 2）花色素在植物中的存在形式）花色素在植物中的存在形式 結(jié)合態(tài)存在。大多以C3或C5（少數(shù)C7）與葡萄糖、鼠李糖果、半乳糖、木糖和阿拉伯糖結(jié)合成糖苷。其中的糖有的還與一些有機(jī)酸形成酯。 3) 理化性質(zhì)理化性質(zhì) A. 取代基對花青素顏色的影響取代基對花青素顏色的影響 花青素通常用鹽酸提取，得到氯化花青素，不同來源的氯化花青素種類不同 ，不同花青素呈現(xiàn)的顏色不同，主要由其結(jié)構(gòu)決定。 C5 上的羥基與糖形成糖苷的顏色較C3或C7上羥基形成的糖苷顏色深 B. pH值

15、對花青素顏色的影響值對花青素顏色的影響 同一種 花青素在不同的pH條件下呈現(xiàn)不同的顏色。 C. 金屬離子對花青素顏色的影響金屬離子對花青素顏色的影響 花青素能與鈣、鎂、錳、鐵、鋁鈣、鎂、錳、鐵、鋁等金屬絡(luò)合物生成紫紅紫紅色、藍(lán)色或灰紫色色、藍(lán)色或灰紫色。所以含花青素的果蔬加工中不宜使用鐵器，宜采用涂料罐或玻璃瓶。 D. 光、溫、氧及高濃度的糖等對花青素顏色的影響光、溫、氧及高濃度的糖等對花青素顏色的影響 花青素在這些條件的作用下均可變成黑色。 E. SO2對花青素顏色的影響對花青素顏色的影響 SO2能與花青素發(fā)生加成反應(yīng)，使花青素褪色成微黃色或無色。煮沸或用酸處理除去二氧化硫其顏色可得到部分恢復(fù)。 F. 糖苷酶對花青素顏色的影響糖苷酶對花青素顏色的影響 水解酶可將花青素糖苷水解成糖與花青素原基，使其顏