色素優(yōu)秀課件

第四章色素本章的目的和要求掌握天然色素的分類及有代表性的色素熟悉天然色素及合成色素的應(yīng)用本章主要內(nèi)容概述四吡咯色素類胡蘿卜素多酚類色素其它天然色素合成色素色素吸收光線的本質(zhì)是其分子中具有比較大的共軛體系，共軛體系中的π電子由于自身在不同能級之間的躍遷而產(chǎn)生吸收。當(dāng)共軛體系上連有一些極性的官能團(tuán)時（例如-OH、-OCH3、-NO2、-CN等），其吸收光的波長會向長波方向移動，把這些基團(tuán)稱為助色團(tuán)。*結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：均具有大的π,π共軛體系及一定數(shù)量的助色團(tuán)。

*性質(zhì)特點(diǎn)：由于含有多個π鍵及官能團(tuán)，容易與氧化劑、親電試劑等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也容易在光、熱作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。2、作用：食品色澤是決定食品品質(zhì)和可接受性的重要因素。二、食品色素的分類按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為：四吡咯衍生物、多酚類衍生物、異戌二烯衍生物、酮類衍生物等。按來源分為：天然色素和人工合成色素兩大類天然色素的發(fā)展情況天然色素主要從各種植物中提取，其中很多品種均具有生理活性1、姜黃有抗癌作用，紅花黃有降血壓作用2、辣椒紅、菊花黃、高粱紅、玉米黃有抗氧化作用3、葡萄皮紅、茶綠素有調(diào)脂作用，紫草紅有抗炎癥作用4、紅曲（紅曲中含有抑制膽固醇產(chǎn)生的莫那克林Ｋ，亦即洛佛他丁，是一種可調(diào)節(jié)血脂的重要因子）具有降脂、降糖和降血壓的功效。天然色素的發(fā)展情況

紅曲色素（紅曲米）主要產(chǎn)于我國福建、浙江和廣東等省，一般用于釀酒和火腿腸著色等。美國已開始從中國進(jìn)口功能紅曲，作為食物補(bǔ)充劑推向市場；歐洲從中國進(jìn)口紅曲是將它作為食品配料，用于火腿腸的生產(chǎn)。第四章第一節(jié)

吡咯色素脫鎂葉綠素:橄欖綠，脂溶性焦脫鎂葉綠素:褐色，脂溶性脫植葉綠素:綠色，水溶性脫鎂脫植葉綠素：橄欖綠，水溶性焦脫鎂脫植葉綠素：褐色，水溶性加工中，葉綠素變化后會產(chǎn)生幾種重要的衍生物2、葉綠素在食品加工儲藏中的變化

*酶促變化：間接使葉綠素發(fā)生與蛋白或自身分解，降低穩(wěn)定性。脂酶、蛋白酶、果膠脂酶、脂氧合酶、過氧化物酶等通過作用于相應(yīng)的底物（非葉綠素），使得葉綠素遭到破壞。葉綠素酶可直接使葉綠素脫鎂脫植。葉綠素酶最適溫度60～80℃，在100℃以上就完全失活。*光解：加工儲藏中的食品或食品原料，其中所含的葉綠素很易受光作用而分解褪色。脫植葉綠素比葉綠素更容易脫鎂？3、護(hù)綠技術(shù)中和酸而護(hù)綠：中和酸的重點(diǎn)是綠色植物內(nèi)部不斷產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，所以要長期保持體系中pH接近中性，要采取一些特殊的方法，如緩慢釋放的堿等高溫瞬時殺菌綠色再生：綠色再生技術(shù)是利用一定的方法將葉綠素中的鎂置換為鋅其它方法（乙烯氣調(diào)、降低水分活度、避光、去氧、加入適當(dāng)?shù)目寡趸瘎?、采用合適的包裝等）二、血紅素1、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)種類：血紅蛋白、肌紅蛋白。血紅素在血液中的存在形式為血紅蛋白，在肌肉中的存在形式為肌紅蛋白；肌紅蛋白是一個由153個氨基酸殘基形成的蛋白質(zhì)分子，血紅素處于分子中的疏水空腔內(nèi)。在肉品的加工貯藏中肌紅蛋白會轉(zhuǎn)化為多種衍生物，從而會呈現(xiàn)不同的色澤。氧合Mb高鐵Mb氧化氮Mb氧化氮高鐵Mb肌色原(Ms)未變未變未變未變變性變性變性未變分開鮮紅高鐵Ms氧化氮Ms亞硝酰高鐵Mb亞硝酰高鐵Mb褐色鮮紅深紅暗紅褐色鮮紅綠色紅褐色可能存在的形式有11種，此處只列出了9種。其中1、3、5、7中的鐵離子均為二價，其它的為三價。其中帶氧化氮、亞硝酰的為火腿、香腸加工中硝酸鈉、亞硝酸鈉加入的結(jié)果。2、肉色在貯藏加工中的變化肉中還原態(tài)的肌紅蛋白向兩個不同的方向轉(zhuǎn)變，一部分發(fā)生氧合反應(yīng)生成鮮紅色的氧合肌紅蛋白，一部分發(fā)生氧化反應(yīng)生成棕褐色的高鐵肌紅蛋白。上述反應(yīng)處于動態(tài)平衡之中，這種平衡收養(yǎng)氣分壓的強(qiáng)烈影響。此外，鮮肉加熱時會迅速變色。3、肉和肉制品的護(hù)色真空包裝除氧包裝高氧分壓保護(hù)氣調(diào)或氣控技術(shù)類胡蘿卜素為脂溶性色素。

含氧胡蘿卜素可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的只在甲醇、乙醇中微溶，易溶于石油醚。類胡蘿卜素的吸收430nm~480nm。類胡蘿卜素容易發(fā)生氧化反應(yīng)。一般氧化總是從兩端的不飽和環(huán)上開始，環(huán)上雙鍵接受氧形成環(huán)氧衍生物，然后此環(huán)氧衍生物分解造成環(huán)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞并形成羰基。進(jìn)一步的氧化可在任何一個雙鍵上進(jìn)行，形成可能的四元環(huán)過氧化物中間體，然后裂分生成分子量較小的多種含氧化合物。在此情況下，顏色將完全消失。在食品加工的一般條件下，類胡蘿卜素并不發(fā)生嚴(yán)重的降解反應(yīng)，特別是含水量較大的情況下，有足夠的穩(wěn)定性。

由于類胡蘿卜素特殊的結(jié)構(gòu)（多烯，全反），使得其容易發(fā)生異構(gòu)化和氧化降解反應(yīng)。

在加熱、酸或光的作用下，類胡蘿卜素可發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，部分雙鍵的構(gòu)型由反式變?yōu)轫樖剑瑢?dǎo)致其吸收波長發(fā)生移動。（生物活性當(dāng)然發(fā)生大的變化）

胡蘿卜素類目前指四種物質(zhì)：α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、番茄紅素。它們都是含40個碳的多烯四萜，由異戊二烯經(jīng)頭尾或尾尾相連而構(gòu)成。

胡蘿卜素類為典型的脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚，難溶于甲醇和乙醇。

一、胡蘿卜素類1、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)2、在加工中的變化胡蘿卜素類其顏色在多數(shù)加工和貯藏條件下（熱，堿，弱酸等）相當(dāng)穩(wěn)定，

但在有些加工條件下（自由基氧，氧化劑，氧化酶，強(qiáng)酸等）,使得其容易發(fā)生異構(gòu)化和氧化降解反應(yīng)，嚴(yán)重影響胡蘿卜素在食品中的色感。3、β-胡蘿卜素β-胡蘿卜素是類胡蘿卜素中最重要的一種是應(yīng)用最為廣泛的一種天然色素，具有良好的著色性能,著色范圍一般為黃色到橙紅色,著色力強(qiáng)、色澤穩(wěn)定均勻,能與K、Zn、Ca等元素并存而不變色。β-胡蘿卜素(β-carotene)是一種最有效、最豐富的維生素A原,它具有著色、營養(yǎng)的雙重作用,是聯(lián)合國糧農(nóng)組織[FAO]和世界衛(wèi)生組織(WHO)食品添加劑聯(lián)合專家委員會認(rèn)定的A類優(yōu)秀有營養(yǎng)的食品添加劑(foodadditives),是為數(shù)極少贏得消費(fèi)者信任的色素之一。

β-胡蘿卜素的降解在實(shí)際應(yīng)用中,為滿足食品不同的加工需要，根據(jù)不同的食品特性,一般將β-胡蘿卜素制成不同的劑型,如油懸浮液、水分散性干粉、水分散性乳液等,（1）β-胡蘿卜素油懸浮液β-胡蘿卜素油懸浮液一般制成含β-胡蘿卜素30%的懸浮液,為磚紅色的粘稠液體

將β-胡蘿卜素純品晶體用粉碎機(jī)粉碎至微米大小,加入稍微加熱之食用植物油,并加入維生素E、TBHQ等抗氧化劑,給予適當(dāng)?shù)臄嚢杓闯搔?胡蘿卜素油懸浮液。β-胡蘿卜素油懸浮液是油溶性產(chǎn)品,可用于油基食品,包括奶油、人造奶油、食用油等,也可用于雞蛋糕、夾心、沙拉醬等。（2）β-胡蘿卜素水分散性干粉

β-胡蘿卜素水分散性干粉是黃色至紅色或紅褐色、細(xì)微顆粒的粉末,具有良好的流動性,可在冷水中擴(kuò)散,并產(chǎn)生黃色至橙色的色澤。

將β-胡蘿卜素均勻分散于植物油、淀粉、膠質(zhì)等組成的基質(zhì)中,并添加維生素E和維生素C作為抗氧化劑,經(jīng)成型工序形成β-胡蘿卜素在內(nèi),外層包裹包覆劑的細(xì)小顆粒,使β-胡蘿卜素隔絕了空氣、光等,大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。因其可在水中均勻擴(kuò)散,故可用于飲料、液體食品，也可用于糖果、奶制品、布丁、果醬、餅干、冰淇淋、方便面等著色和營養(yǎng)強(qiáng)化。（3）β-胡蘿卜素乳液β-胡蘿卜素乳液是黃色至橙紅色的流動性液體,在水中具有良好的分散性,呈色范圍由黃色至橙色。將β-胡蘿卜素溶于稍微加熱的植物油中,并加入抗氧化劑、乳化劑、去離子水,經(jīng)高速剪切機(jī)分散,再以高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)即成均勻的乳狀液。乳液劑型在飲料中的應(yīng)用穩(wěn)定性特別好,對不同飲料配方的適應(yīng)性強(qiáng),而且通過控制液滴的大小,可以很方便地控制溶液的濁度。蘿卜素乳液使用時可直接加入食品液體成分中,不需要制作儲備液步驟,使用更方便。4、番茄紅素聯(lián)合國食品添加劑專家委員會(JECFA)認(rèn)定番茄紅素為A類營養(yǎng)素并為50多個國家和地區(qū)作為營養(yǎng)著色雙重作用的食品添加劑而廣泛應(yīng)用于保健食品,醫(yī)藥和化妝品工業(yè)。番茄紅素是類胡蘿卜素中結(jié)構(gòu)最為簡單的主要色素,是結(jié)合在有色體膜上的線狀晶體最近的研究表明番茄紅素的抗氧化性是類胡蘿卜素中最強(qiáng)的。來源番茄紅素廣泛分布于各種植物中,成熟的果實(shí)中含量最高,番茄、胡蘿卜、西瓜、南瓜、胡椒果、桃、木瓜、芒果、紅莓、云莓、柑橘、甘藍(lán)、紅色葡萄柚以及紅色的橄欖油中均含有番茄紅素,據(jù)報(bào)道番茄紅素含量最高的是番茄的果實(shí)。番茄紅素與抗癌功能Weisburger分析了番茄紅素預(yù)防腫瘤的證據(jù)發(fā)現(xiàn),經(jīng)常吃番茄的地區(qū)的人群,如地中海地區(qū)的居民,癌癥的發(fā)病率很低,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)鼐用裨诩蹇爵~或肉的同時涂抹番茄醬,不但魚肉不會焦黃,還減少了烹調(diào)中雜胺等致癌物的形成。

另一方面Wang和Countryman等研究發(fā)現(xiàn)番茄紅素和β-胡蘿卜素能夠在細(xì)胞水平上抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞和白血細(xì)胞(HL260)的增殖。番茄紅素的作用機(jī)理

番茄紅素和β-胡蘿卜素一樣,是防病治病的活性功能因子。目前普遍認(rèn)為番茄紅素的作用機(jī)理主要有以下幾個方面:(1)作為強(qiáng)抗氧化劑,猝滅單線態(tài)氧和清除自由基,防止脂蛋白和DNA受到氧化破壞,從而預(yù)防癌癥的發(fā)生,抑制LDL膽固醇氧化產(chǎn)物的形成,預(yù)防冠心病的發(fā)生。(2)促進(jìn)細(xì)胞間正常結(jié)合，當(dāng)細(xì)胞發(fā)生癌變時,細(xì)胞間結(jié)合變?nèi)?而番茄紅素具有促進(jìn)細(xì)胞間正常結(jié)合的蛋白質(zhì)合成。(3)抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移增殖因子的遺傳表達(dá)。(4)抑制癌細(xì)胞增殖因子的作用。(5)活化免疫細(xì)胞作用。加工特性番茄紅素在石油醚、乙酸乙酯、丙酮中的溶解度均隨著溫度的上升而增大;在相同溫度下,番茄紅素在乙酸乙酯中的溶解度最大,丙酮、石油醚次之。加工特性番茄紅素對熱具有很好的穩(wěn)定性對鐵和銅的穩(wěn)定性較差,在使用時避免與鐵、銅等容器接觸,其他金屬離子則較穩(wěn)定酸對番茄紅素穩(wěn)定性有影響,濃度越高,番茄紅素的穩(wěn)定性越差，堿對番茄紅素影響不大番茄紅素對光十分不穩(wěn)定,尤其是日光直射下一天即可損失完畢，對紫外光也較敏感,在暗處保存效果較好。二、葉黃素類

1、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)葉黃素類是胡蘿卜素類的含氧衍生物，隨著含氧量的增加，它們的脂溶性下降，因此葉黃素在甲醇和乙醇中很好溶解，而難溶于乙醚、石油醚（在總胡蘿卜素提取時要注意）。葉黃素類的顏色為黃色或橙黃色，少數(shù)為紅色，如與蛋白質(zhì)相結(jié)合，顏色可能發(fā)生改變。2、在加工中的變化葉黃素類在加工中遇到光照、氧化、中性或酸性條件下加熱，會發(fā)生異構(gòu)化和氧化降解反應(yīng)，緩慢地使食品發(fā)生退色或褐變

脂氧合酶、多酚氧化酶、過氧化物酶可加速類胡蘿卜素的氧化降解，這種氧化作用是酶先催化底物氧化形成具有很高的氧化能力的中間體，然后由中間體氧化類胡蘿卜素。第四章第三節(jié)

多酚類色素多酚類色素一、花青素類

1、結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)花青素類具有類黃酮的典型C6－C3－C6結(jié)構(gòu)，為2-苯基苯并吡喃正離子的衍生物，結(jié)構(gòu)中有多個酚羥基或酚羥基與烷基或糖基形成的醚或苷。結(jié)構(gòu)中R1、R2通常為H、-OH或-OCH3，R3、R4通常為H或糖基，當(dāng)分子中有糖基時稱為花色苷。基本結(jié)構(gòu)隨著不同花青素結(jié)構(gòu)中所帶基團(tuán)種類和數(shù)量的不同，其顏色有所不同。其原因是不同基團(tuán)及數(shù)量不同的基團(tuán)其助色效果不同，基本結(jié)構(gòu)上所帶給電子基團(tuán)越多，顏色越深。

花青素屬于黃酮類物質(zhì)，R1=R2=H,天竺葵色素；R1=OH,R2＝H,矢車菊色素；R1=OCH3,R2=H,為芍藥色素；R1=R2=OH,飛燕草色素；R1=OCH3,R2=OH為牽?；ㄉ?；在植物體內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種花青素類色素；它們因甙元自身、糖基的差異可以形成許多不同的種類。

2、花色苷的變化花青素、花色苷穩(wěn)定性差，其主要原因是其結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧正離子結(jié)構(gòu)及多個羥基的存在。*自身結(jié)構(gòu)的影響：結(jié)構(gòu)中自由酚羥基越多越不穩(wěn)定，花青素不如花色苷穩(wěn)定，花色苷中糖基不同穩(wěn)定性亦不同。*pH影響：溶液pH不同時花青素的結(jié)構(gòu)不同，顏色亦有所不同。一般情況下，花色苷類色素在酸性溶液中呈色效果最好。*溫度的影響：加熱影響花色苷溶液平衡，使其向形成查爾酮方向移動。*加熱也可使花色苷分解：一般按照三種途徑進(jìn)行第一種分解途徑可以看作加熱水解；第二種分解途徑可看作醚鍵水解斷裂；

*光照的影響：光照可以加速花色苷的分解，多羥基黃酮、異黃酮和噢哢的磺酸酯對花色苷光降解有抗性。*抗壞血酸的影響：花色苷受抗壞血酸的影響是抗壞血酸可以將氧分子轉(zhuǎn)化為過氧化氫，而過氧化氫可以進(jìn)攻花色苷的2-C,導(dǎo)致紅色苷的分解。

*金屬離子的影響：

花色苷與Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金屬離子可以形成配位化合物，而使顏色變深而發(fā)生變化。如：

*與其它植物性成分發(fā)生縮合：

花色苷可以與自身、蛋白質(zhì)、單寧、其它黃酮或多糖類物質(zhì)發(fā)生縮合反應(yīng)，形成的產(chǎn)物一般顏色會加深（紅移），少數(shù)顏色消失。

*酶的影響：能夠?qū)е禄ㄉ辗纸獾拿赣刑擒账饷讣岸喾友趸?。原花色素是黃烷-3,4-二醇的二聚物、三聚物甚至多聚物。

原花色苷本身沒有顏色，但在酸熱條件下可以分解為花青素和其它多酚類化合物而顯示一定的顏色。

3、原花色素

類黃酮是一大類結(jié)構(gòu)相似的天然化合物，廣泛存在于各類植物體內(nèi)。大部分此類化合物不僅具有特殊的顏色，而且具有特殊的生物學(xué)功能。類黃酮類化合物在水中的溶解度較大。

1、結(jié)構(gòu)及類型：二、類黃酮色素一些常見類黃酮化合物的結(jié)構(gòu)：

其中一部分類黃酮類化合物呈黃色，另外一些無色。有顏色的黃酮類化合物?？膳c金屬離子發(fā)生配位而顏色加深，黃酮類化合物的化學(xué)性質(zhì)比較活勃，可受食品中的成分或加工條件的影響而結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

2、加工與貯藏時的變化

**類黃酮與Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金屬離子可以形成絡(luò)合物，而使顏色變深而發(fā)生變化。

**加工條件中使pH上升，無色的黃烷酮或黃烷酮醇可變?yōu)橛猩牟槎悺?/p>

**發(fā)生酶促褐變的中間生成物可氧化類黃酮而產(chǎn)生褐色物質(zhì)。三、兒茶素

兒茶素也為多酚類化合物，常見的四種為：兒茶素本身沒有顏色，當(dāng)其與金屬離子結(jié)合后產(chǎn)生白色或有色沉淀。兒茶素具有輕微的澀味。四、單寧

單寧也為多酚類化合物，包括可水解型和縮合型兩類。常呈白中帶黃或淡褐色，有強(qiáng)烈的澀味。單寧可與蛋白質(zhì)、多種生物堿或多價金屬離子結(jié)合形成有色不溶性沉淀，可在加熱、氧化或遇到醛類條件下縮合而消除澀味。第四章第四節(jié)其它食用色素食品著色劑焦糖色素紅曲色素姜黃素甜菜紅素紅甘藍(lán)色素一、焦糖色素

焦糖色素是糖質(zhì)原料在加熱脫水中縮合而成的復(fù)雜的紅褐色或黑褐色混各物，是我國食品中應(yīng)用較廣泛的半天然食品著色劑。焦糖現(xiàn)在由非銨鹽法生產(chǎn)，焦糖色素為稠液狀或塊狀，無臭，具有焦糖香氣和愉快的苦味，易溶于水，pH2.6-5.5，光照下相當(dāng)穩(wěn)定，對酸、鹽的穩(wěn)定性高，紅色色度高，但著色力低。焦糖色素在食品工業(yè)中使用量很大，糖果、飲料、雪糕等可按正常需要量添加。二、紅曲色素

紅曲色素是一組由紅曲霉菌絲所分泌的微生物色素，屬酮類色素。這組色素共有六種，分別為紅斑素、紅曲紅素、紅曲素、紅曲黃素、紅斑胺、紅曲紅胺，實(shí)際應(yīng)用的是前三種。紅曲色素是暗紅色粉末，可溶于水，色調(diào)不隨pH值變化，熱穩(wěn)定性高，幾乎不受金屬離子的影響，也幾乎不受氧化劑和還原劑的影響，但在陽光直射下色度降低，著色力強(qiáng)，可用于畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品、釀造食品等。三、姜黃素

姜黃素是從生姜科