第八章食品色素和著色劑專(zhuān)選課件

第八章食品色素和著色劑第一節(jié)概述食品的色澤是由食品中能夠反射或發(fā)射不同波長(zhǎng)（380-770nm）的可見(jiàn)光的物質(zhì)所產(chǎn)生的。2一、食品色素的定義結(jié)構(gòu)：主要的食品色素都是有機(jī)物，具有發(fā)色團(tuán)和（或）助色團(tuán)結(jié)構(gòu)。色素——能夠吸收或反射可見(jiàn)光進(jìn)而使食品呈現(xiàn)各種顏色的物質(zhì)。食品原料中天然存在的色素叫食品固有色素，專(zhuān)門(mén)用于食品染色的添加劑稱(chēng)為食品著色劑。3結(jié)構(gòu)：發(fā)色團(tuán)

在紫外或可見(jiàn)光區(qū)(200-800nm）具有吸收峰的基團(tuán)被稱(chēng)為發(fā)色團(tuán)，發(fā)色團(tuán)均具有雙鍵。如：-N=N-,-N=O,C=S,C=C,C=O等。助色團(tuán)

有些基團(tuán)的吸收波段在紫外區(qū)，本身不發(fā)色，但當(dāng)它們與發(fā)色團(tuán)相連時(shí)，可使整個(gè)分子對(duì)光的吸收向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，這類(lèi)基團(tuán)被稱(chēng)為助色團(tuán)。如：-OH,-OR,-NH2,-NHR,-NR2,-SR,-Cl,-Br等。4二、食品色素的分類(lèi)1、化學(xué)結(jié)構(gòu)：四吡咯衍生物異戊二烯衍生物多酚類(lèi)衍生物酮類(lèi)衍生物醌類(lèi)衍生物葉綠素、血紅素類(lèi)胡蘿卜素花青素、花黃素紅曲色素、姜黃素蟲(chóng)膠色素、胭脂蟲(chóng)紅素52、來(lái)源：天然色素人工合成色素植物色素動(dòng)物色素微生物色素葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素、花青素血紅素、蝦青素紅曲色素3、溶解性質(zhì)：水溶性色素和脂溶性色素6第二節(jié)四吡咯色素由四個(gè)吡咯通過(guò)次甲基橋（=CH-）互聯(lián)而形成的大分子雜環(huán)化合物，稱(chēng)為卟啉類(lèi)化合物。71、結(jié)構(gòu)一、葉綠素82、基本性質(zhì)脂溶性與蛋白質(zhì)結(jié)合，葉綠體對(duì)光、熱敏感酸性條件下易被H取代Mg離子鎂離子可被銅、鋅、鐵取代93、葉綠素在食品加工和貯藏中的變化10酶促變化間接作用：脂酶、蛋白酶、果膠酯酶、脂氧合酶、過(guò)氧化物酶等。

直接作用：直接以葉綠素為底物的酶只有葉綠素酶，它是酯酶的一種。催化葉綠素（脫鎂葉綠素）中植酸酯鍵的水解而產(chǎn)生脫植葉綠素（脫鎂脫植葉綠素）。脂酶和蛋白酶：破壞葉綠素一脂蛋白復(fù)合體，使葉綠素失去脂蛋白的保護(hù)而更易遭受破壞。果膠酯酶：將果膠水解為果膠酸，從而提高質(zhì)子濃度而使葉綠素脫鎂。脂氧合酶和過(guò)氧化物酶：催化它們的底物氧化，其間產(chǎn)生的一些物質(zhì)會(huì)引起葉綠素的氧化分解。葉綠素酶：最適溫度在60～82℃范圍內(nèi)，80℃以上其活性下降，100℃時(shí)就完全失活。11酸和熱引起的變化葉綠素脫鎂葉綠素焦脫鎂葉綠素酸的來(lái)源：①加熱下，由于組織的破壞，加強(qiáng)了與葉綠素的接觸。②加熱中，植物中又有新的有機(jī)酸生成。③加熱中，脂肪水解為脂肪酸，蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生硫化氫和脫羧產(chǎn)生的二氧化碳等都引起pH降低。12脫鎂反應(yīng)的影響因素pHpH9.0時(shí)，葉綠素很耐熱，pH3.0時(shí)，很不穩(wěn)定。鹽降低脫鎂反應(yīng)速度。脫植葉綠素比葉綠素更易脫鎂13光解活植物中，葉綠素受到良好保護(hù)葉綠素在貯藏加工中經(jīng)常發(fā)生光解光和氧氣

單線(xiàn)態(tài)氧和羥基自由基

葉綠素和吡咯鏈

分解褪色144、護(hù)綠技術(shù)加堿護(hù)綠高溫瞬時(shí)滅菌加入銅鹽和鋅鹽15其他方法氣調(diào)保鮮技術(shù)---生理護(hù)色

脫水包裝材料抗氧化劑16二、血紅素血紅素是亞鐵卟啉化合物17肌紅蛋白結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖血紅蛋白(Hemoglobin)和肌紅蛋白(Myoglobin)是動(dòng)物肌肉的主要色素蛋白質(zhì)。血紅蛋白和肌紅蛋白是球蛋白，其結(jié)構(gòu)為血紅素中的鐵在卟啉環(huán)平面的上下方再與配位體進(jìn)行配位，達(dá)到配位數(shù)為六的化合物。1、結(jié)構(gòu)18肌紅蛋白的立體示意圖19血紅蛋白的立體示意圖20（1）氧合作用：血紅素中的亞鐵與一分子氧以配位鍵結(jié)合，而亞鐵原子不被氧化，這種作用被稱(chēng)為氧合作用。（2）氧化作用：血紅素中的亞鐵與氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成高鐵血紅素的作用被稱(chēng)為氧化作用。2、性質(zhì)

21氧化氧合223、鮮肉顏色的變化低氧壓時(shí)--氧化作用；高氧壓時(shí)--氧合作用。23動(dòng)物被屠宰放血后

肌紅蛋白紫紅色氧合肌紅蛋白鮮紅色分割長(zhǎng)時(shí)間放置高鐵肌紅蛋白棕褐色氧氣分壓高

氧氣分壓低24鮮肉熱加工時(shí)，肉變褐色。肌紅蛋白肌色原（球蛋白變性）高鐵肌紅蛋白高鐵肌色原（球蛋白變性）25肉在儲(chǔ)存時(shí)，肌紅蛋白在一定條件下會(huì)變綠。肌紅蛋白+H2O2膽綠蛋白肌紅蛋白+H2S硫代肌紅蛋白264、腌肉顏色的變化細(xì)菌還原作用pH5.4～6.0最適岐化反應(yīng)肉內(nèi)固有的還原劑硝酸鹽或亞硝酸鹽發(fā)色原理27MNO2作用：（1）發(fā)色；（2）抑菌；（3）產(chǎn)生腌肉制品特有的風(fēng)味。28過(guò)量使用，導(dǎo)致亞硝胺生成；肉色變綠，產(chǎn)生致癌物。295、肉及肉制品的護(hù)色（1）采用低透氣性材料、抽真空和加除氧劑。（2）高氧壓護(hù)色。（3）采用100%CO2條件，若配合使用除氧劑，效果更好。腌肉制品的護(hù)色一般采用避光、除氧。30第三節(jié)類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)胡蘿卜素又稱(chēng)多烯色素，具有共軛雙鍵，構(gòu)成其發(fā)色基團(tuán)，這類(lèi)化合物由異戊間二烯單位組成，異戊間二烯單位的連接方式是在分子中心的左右兩邊對(duì)稱(chēng)。它是一類(lèi)使動(dòng)植物食品顯現(xiàn)黃色和紅色的脂溶性色素。分兩類(lèi)：純碳?xì)浠衔锝M成的共軛多烯（胡蘿卜素）

上述化合物的含氧衍生物（葉黃素）31一、胡蘿卜素類(lèi)1、結(jié)構(gòu)

含40個(gè)碳的多烯四萜，由異戊二烯經(jīng)頭尾或尾尾相連而構(gòu)成。

322、性質(zhì)胡蘿卜、甘薯、蛋黃和牛奶等中的α-、β-、γ-胡蘿卜素含量較高。番茄紅素廣泛存在于西瓜、南瓜、柑橘、杏和桃等水果中。動(dòng)物體中，在富含脂質(zhì)的特定組織中較多分布，如蛋黃中。胡蘿卜素類(lèi)為典型的脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚而難溶于乙醇。具有適度的熱及酸堿穩(wěn)定性。類(lèi)胡蘿卜素的顏色在黃色至紅色范圍，其檢測(cè)波長(zhǎng)一般在400~550nm。33在一般加工和貯藏條件下是相對(duì)穩(wěn)定。加熱或熱滅菌會(huì)誘導(dǎo)順/反異構(gòu)化反應(yīng)。反-β-胡蘿卜素順-β-胡蘿卜素分裂產(chǎn)品、揮發(fā)性產(chǎn)品單-環(huán)氧化物、雙-環(huán)氧化物、羰基化合物、醇類(lèi)氧化熱擠壓加工非常高的溫度3、胡蘿卜素在加工貯藏中的變化3435胡蘿卜素可作為食品添加劑用于油脂食品的著色，作為食品添加劑使用無(wú)限量。在某些產(chǎn)品加工中添加類(lèi)胡蘿卜素，還可提高其香氣?？寡趸瘎貉鯕夥謮狠^低時(shí)，清除單線(xiàn)態(tài)氧、羥基自由基、超氧自由基和過(guò)氧自由基。4、應(yīng)用36二、葉黃素類(lèi)1、結(jié)構(gòu)是胡蘿卜素的含氧衍生物37蝦青素

巖藻黃質(zhì)382、性質(zhì)隨著葉黃素的羥基和羰基等增加，它們的脂溶性下降。顏色常為黃色和橙黃色，也有少數(shù)為紅色（如辣椒紅素）。393、葉黃素類(lèi)在食品加工與貯藏中的變化變化復(fù)雜褪色或褐變光照、氧化、中性或酸性條件下加熱出現(xiàn)異構(gòu)，氧化分解4041第四節(jié)多酚類(lèi)色素一、花色苷二、類(lèi)黃酮色素三、兒茶素四、單寧42一、花色苷是花青素與糖結(jié)合成的苷類(lèi)化合物，存在于植物細(xì)胞液中，是植物最主要的水溶性色素之一。構(gòu)成花、果實(shí)、莖和葉五彩繽紛的美麗色彩，包括藍(lán)、紫、紫羅蘭、洋紅、紅和橙色等。431、結(jié)構(gòu)有C6-C3-C6碳骨架結(jié)構(gòu)，是2-苯基苯并吡喃陽(yáng)離子（又稱(chēng)花樣鹽）結(jié)構(gòu)的衍生物。44牽?；ㄉ?52、影響花色苷穩(wěn)定性的因素pH值酸度的改變，花色素的結(jié)構(gòu)改變，顏色隨之改變?；ㄇ嗨?3-鼠李葡糖苷在pH0.71～4.02緩沖液中的吸收光譜，色素濃度為1.6×10-2g/L受pH變化的影響，在pH0.71時(shí)為深紅色，pH升高色素轉(zhuǎn)變成藍(lán)色醌式堿。46氧氣與還原劑對(duì)氧氣比較敏感，有抗壞血酸存在時(shí)，花色苷會(huì)消失。光和溫度光照和加熱會(huì)加速花色苷的降解。糖及其降解產(chǎn)物高濃度的糖有利于花色苷的穩(wěn)定47金屬離子的影響(Al3+、Fe3+)花色苷的相鄰羥基可與多價(jià)金屬離子形成螯合物而改變顏色。48酶促變化酸或糖苷水解酶將花色苷水解為花青素。多酚氧化酶和G苷酶催化氧化小分子酚類(lèi)成鄰醌，使花色苷轉(zhuǎn)化為氧化的花色苷及降解產(chǎn)物。二氧化硫的影響二氧化硫會(huì)作用于花色苷的C4而生成了一種無(wú)色物質(zhì)?；ㄉ諄喠蛩猁}復(fù)合物（無(wú)色）49二、類(lèi)黃酮色素1、結(jié)構(gòu)

2-苯基-苯并吡喃酮（C6-C3-C6，區(qū)別于花青素：4位皆為酮基）502、類(lèi)黃酮的性質(zhì)羥基呈酸性，具有酸類(lèi)化合物的通性。類(lèi)黃酮在堿性溶液中易開(kāi)環(huán)生成查耳酮型結(jié)構(gòu)而呈黃色、橙色或褐色。類(lèi)黃酮可與金屬離子生成絡(luò)合物。類(lèi)黃酮色素在空氣中久置，易氧化生成褐色沉淀513、食品加工和貯藏中的變化類(lèi)黃酮可與多價(jià)金屬離子形成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物比類(lèi)黃酮的呈色效應(yīng)強(qiáng)。在食品加工中，pH值上升，原本無(wú)色的黃烷酮或黃烷酮醇可轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩牟槎?lèi)。類(lèi)黃酮，酶促褐變的中間生成物—鄰醌或其他氧化劑可氧化類(lèi)黃酮而產(chǎn)生褐色物質(zhì)。類(lèi)黃酮具有抗氧化作用。柑桔類(lèi)黃酮被稱(chēng)為生物黃酮，即維生素P。此外，柑桔類(lèi)黃酮還應(yīng)用于室內(nèi)除臭和消毒。柚皮苷、橙皮苷在堿性條件下加氫開(kāi)環(huán)，是高甜度的新型甜味劑。52三、兒茶素1、結(jié)構(gòu)

53茶葉中的兒茶素L一表沒(méi)食子兒茶素（L－EGC），L一沒(méi)食子兒茶素（D，L－GC），L一表兒萊索（L－EC），L一兒茶素（D，L－C），L一表兒茶素沒(méi)食子酸酯（L－ECG），L一表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（L。EGCG）。542、性質(zhì)兒茶素本身無(wú)色，具有較輕的澀味。兒茶素與金屬離子結(jié)合產(chǎn)生白色或有色沉淀。（例如兒茶素溶液遇三氯化鐵生成黑綠色沉淀，通醋酸鋁生成灰黃色沉淀）。作為多酚，兒茶素易被氧化生成褐色物質(zhì)。55紅茶加工中，兒茶素的氧化產(chǎn)物被稱(chēng)為茶黃素和茶紅素，茶黃素色亮，茶紅素色深，二者以適當(dāng)比例就構(gòu)成紅茶的顏色。56四、單寧食品中單寧包括兩種類(lèi)型：縮合單寧即原花色素水解單寧水解可破壞碳骨架單寧也稱(chēng)鞣質(zhì)，在植物中廣泛存在，在柿子中含量較高。571、結(jié)構(gòu)582、性質(zhì)單寧的顏色為白中帶黃或輕微褐色，具有十分強(qiáng)的澀味；單寧與蛋白質(zhì)作用產(chǎn)生不溶于水的沉淀，與多種生物堿或多價(jià)金屬離子結(jié)合生成有色的不溶性沉淀。食品貯藏加工中，單寧會(huì)在一定條件（比如加熱、氧化或遇到醛類(lèi)）下縮合，從而消除澀味。單寧易被氧化，酶促褐變和非酶褐變都可發(fā)生。59第五節(jié)食品著色劑1、焦糖色素2、紅曲色素3、姜黃素4、甜菜紅素5、其他天然著色劑6、人工合成著色劑60焦糖色素是糖類(lèi)化合物，由蔗糖、糖漿等加熱脫水生成的復(fù)雜的紅褐色或黑褐色混合物，是我國(guó)傳統(tǒng)使用的色素之一。我國(guó)已經(jīng)明確規(guī)定加銨鹽制成的焦糖色素因毒性問(wèn)題不允許使用，非氨法生產(chǎn)的焦糖色素可用于罐頭、糖果和飲料等。

焦糖色素61紅曲色素（monascin）為紅曲菌(Monascussp.)產(chǎn)生的色素，為混合物，屬于氧茚并類(lèi)化合物。紅曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶劑。紅曲色素具有較強(qiáng)的耐光、耐熱等優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)一些化學(xué)物質(zhì)有較好的耐受性。紅曲色素是我國(guó)食品衛(wèi)生法規(guī)定允許使用的食用色素之一，廣泛用于肉制品、豆制品、糖、果醬和果汁等的著色。紅曲色素（monascin）62姜黃色素(curcumin或turmericyellow)主要成分為姜黃素、脫甲氧基姜黃素和雙脫甲氧基姜黃素。姜黃色素不溶于水，溶于醇或醚，顯鮮艷黃色，在堿性溶液中呈紅色，經(jīng)酸中和后仍恢復(fù)原來(lái)的黃色。著色性（特別是對(duì)蛋白質(zhì)）較強(qiáng)，不易被還原。對(duì)光、熱穩(wěn)定性較差，易與鐵離子結(jié)合而變色。一般用于咖喱粉和蔬菜加工產(chǎn)品等著色和增香。姜黃色素(curcumin)63GB2760-1996《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定允許使用的人工合成色素主要有：莧菜紅，胭脂紅，赤蘚紅，檸檬黃，靛藍(lán)等。人工合成色素(artificialcolor)64莧菜紅屬偶氮磺酸型水溶性紅色色素。對(duì)光、熱和鹽類(lèi)較穩(wěn)定，且耐酸性很好，但在堿性條件下容易變?yōu)榘导t色。對(duì)氧化還原作用較為敏感。能使受試動(dòng)物致癌致畸。莧菜紅在食品中的最大允許用量為50mg/kg，主要限用于糖果、汽水和果子露等種類(lèi)。莧菜紅65胭脂紅(ponceau4R)是莧菜紅的異構(gòu)體。胭脂紅為紅色水溶性色素。對(duì)光和酸較穩(wěn)定，但對(duì)高溫和還原劑的