《食品添加劑》教案-第十一章 著色劑

《食品添加劑》教案（第11次課2學時）一、授課題目第十一章著色劑二、學習的目的要求本章主要講述著色劑的功效和使用。通過本章的學習，應掌握食品著色劑的概念，了解食品著色劑的作用，具備在實際應用中把握食品著色劑的特點與正確發(fā)揮食品著色劑功效的基本知識。三、教學重點和難點重點：把握各類食品著色劑的作用和特點與正確發(fā)揮食品著色劑功效難點：也是把握各類食品著色劑的作用和特點與正確發(fā)揮食品著色劑功效四、教學過程1、教學方法：討論、講授等2、輔導手段：自習輔導；習題指導。3、學時分配：2學時；4、教學內(nèi)容：第十一章著色劑11．1著色劑概述食品著色劑又稱食用色素，是以食品著色為目的的一類食品添加劑。食品的顏色是食品感官質量的重要指標之一，食品具有鮮艷的色澤不僅可以提高食品的感官質量，給人以美的享受，還可以增進食欲。很多天然食品都有很好的色澤，但在加工過程中由于加熱、氧化等各種原因，食品容易發(fā)生褪色甚至變色，嚴重影響食品的感官質量。因此在食品加工中為了更好地保持或改善食品的色澤，需要向食品中添加食品著色劑。食品著色劑按其來源和性質分為食品合成著色劑和食品天然著色劑兩大類。食品合成著色劑，也稱為食品合成染料，是用人工合成方法所制得的有機著色劑。合成著色劑的著色力強、色澤鮮艷、不易褪色、穩(wěn)定性好、易溶解、易調(diào)色、成本低，但安全性低。其按化學結構可分成兩類：偶氮類著色劑和非偶氮類著色劑。油溶性偶氮類著色劑不溶于水，進入人體內(nèi)不易排出體外，毒性較大，目前基本上不再使用。水溶性偶氮類著色劑較容易排出體外，毒性較低，目前世界各國使用的合成著色劑有相當一部分是水溶性偶氮類著色劑。此外，食品合成著色劑還包括色淀和正在研制的不吸收的聚合著色劑。色淀是由水溶性著色劑沉淀在允許使用的不溶性基質上所制備的特殊著色劑，其著色劑部分是允許使用的合成著色劑，基質部分多為氧化鋁，稱之為鋁淀。食品天然著色劑主要是由動、植物和微生物中提取的，常用的有葉綠素銅鈉、紅曲色素、甜菜紅、辣椒紅素、紅花黃色素、姜黃、β—胡蘿卜素、紫膠紅、越橘紅、黑豆紅、梔子黃等。食品天然著色劑按化學結構可以分成六類：①多酚類衍生物，如蘿卜紅、高梁紅等；②異戊二烯衍生物，如β—胡蘿卜素、辣椒紅等；③四吡咯衍生物(卟啉類衍生物)，如葉綠素、血紅素等；④酮類衍生物，如紅曲紅、姜黃素等；⑤醌類衍生物，如紫膠紅、胭脂紅等；⑥其他類色素，如甜菜紅、焦糖色等。與合成著色劑相比，天然著色劑具有安全性較高、著色色調(diào)比較自然等優(yōu)點，而且一些品種還具有維生素活性(如夕—胡蘿卜素)，但也存在成本高、著色力弱、穩(wěn)定性差、容易變質、難以調(diào)出任意色調(diào)等缺點，一些品種還有異味、異臭。自然光是由不同波長的電磁波組成的，波長在400～800nm之內(nèi)是可見光，在可見光區(qū)不同波長的光顯示不同的顏色。不同的物質能吸收不同波長的光，如果某種食物所吸收的光的波長在可見光區(qū)之外，則這種物質看起來是白色的。如果它吸收的光的波長在可見光區(qū)，則該物質會呈現(xiàn)一定的顏色。物質的顏色，是因色素分子吸收了自然光中某些波長的光，反射或透過未被吸收的光(即其互補色)而呈現(xiàn)出來的。例如，某種物質選擇吸收了波長為640nm的紅色光，其呈現(xiàn)出來的是紅色光的互補色，即青綠色。光的波長越大，能量越低。食品的主要色素都是有機化合物，這些有機化合物分子主要是以σ—鍵和∏—鍵聯(lián)結而成的。激發(fā)σ—鍵所需的能量較高，所以其吸收波段在波長較短的紫外區(qū)(100—200nm)，因此，由S—鍵形成的有機物是無色的。由∏—鍵形成的化合物的吸收波長在紫外區(qū)(200～400nm)及可見光區(qū)(400—800nm)，凡是能夠在紫外區(qū)和可見光區(qū)內(nèi)吸光的基團均稱為生色團(生色基)。分子中含有1個生色團的化合物，其吸收波長在200～400nm之間，是無色的。當化合物分子中有2個或2個以上的生色團時，共軛體系中激發(fā)Ⅱ電子所需能量降低。其最大吸收波長移向近紫外光區(qū)或可見光區(qū)，即吸收較長波段的光。共軛體系越長，則最大吸收峰的波長越長。當被物質吸收的光的波長移至可見光區(qū)時，該物質便顯色。如乙烯中有1個雙鍵，五色；番茄紅素有11個共軛雙鍵，呈紅色?；衔镏杏行┗鶊F，像一OH、一OR、一NH：、一NR2、一SH、一Br等，其本身的吸收波段在遠紫外區(qū)，但這些基團與共軛雙鍵或生色團相連時，可使共軛體系吸收波長向長波方向移動。通常將這類基團稱為助色團(助色基)。在色素物質中，助色團的個數(shù)或取代位置不同，表現(xiàn)出的顏色不同。食物中的色素化合物都是由生色團和助色團組成的，它們相互作用會引起化合物分子結構的變化，從而表現(xiàn)出不同的色素顏色。11．2著色劑的研究與開發(fā)動向隨著科學技術和食品工業(yè)的飛速發(fā)展，以及消費者對食品安全意識的不斷加強，對食用著色劑的產(chǎn)品質量提出更高的要求。針對食用色素(包括合成和天然)的研究與開發(fā)所涉及的學科面較廣，其科研、生產(chǎn)和應用主要涉及化學、生物工程、化學工程、食品工程和毒理學等學科領域。食用色素產(chǎn)品的開發(fā)和品質提高，需要上述各學科的相互滲透、協(xié)同攻關。圍繞食用色素的開發(fā)與應用，國內(nèi)外科技工作者開展了多方面的研究工作。1)著色劑新品開發(fā)研究由于合成食品著色劑新品開發(fā)受到許多限制，比如在毒理性研究及開發(fā)方面的特殊性，要像其他染料那樣開發(fā)新品種較為困難。按照食品衛(wèi)生有關法規(guī)，食用著色劑新資源、新產(chǎn)品需經(jīng)毒理學試驗確認其安全性。曾有人估算合成食品著色劑新品從開發(fā)到投放市場費用高達幾百萬英鎊，這不是一般制造商能承受得起的，再加上目前進入市場的不論是單色品種還是復配色的色譜，基本能滿足食品著色的需要，因而目前在國際上很少有新品出現(xiàn)，最新的品種當推誘惑紅及其色淀系列品種，這也都是20世紀60年代末70年代初問世的品種。近年來國外正致力于大分子聚合物合成色素的開發(fā)，這種聚合色素相對分子量為30000～130000，這種色素在生理上不活躍，并經(jīng)同位素標記證實幾乎完全不會吸收，攝人人體內(nèi)由腸道排出，不會對人體產(chǎn)生危害，適用于多種食品著色。除此之外，國內(nèi)外制造商致力于應用研究開發(fā)，除了提高現(xiàn)有產(chǎn)品原色素質量外，還在這些色素不同制劑和衍生產(chǎn)品上做文章，以滿足用戶對色調(diào)、性能等方面的不同要求。2)著色劑化學成分研究無論是合成色素還是天然色素，目前面臨的主要課題是搞清主要成分的結構、色素成分的性質、功能性以及安全性。化學成分研究的關鍵在于色素的分離、純化和鑒定，它為食用色素的提純、分類、應用提供依據(jù)。近年來，化學分離、純化新技術的應用，使復雜的色素組分分離和純化(特別是在天然色素方面)取得了突破性進展，如逆流色譜法、大孔樹脂吸附色譜法、凝膠色譜法、高效液相色譜法的應用。在化學結構鑒定方面，應用高磁場核磁共振和液相質譜聯(lián)用等先進儀器設備和新的色譜技術，使色素主化學結構和副化學結構的探測與研究取得了飛躍性進展。3)著色劑理化性質研究著色劑理化性質研究為食用色素的精制、生產(chǎn)、檢測、應用提供依據(jù)。色素的理化性質涉及色素的形成、變化、反應動力學、色素與其他添加劑的相互作用，以及光、熱、金屬離子、微生物、食品基質對色素的影響、光譜特性等內(nèi)容。近年來，國外用先進手段研究了色素的穩(wěn)定、增色、變色、消色的機制，從分子水平揭示了色素的理化性質，是一個值得注意的研究方向。4)著色劑的檢測色素的定性、定量檢測，是測定色素理化性質的基礎，也是食品衛(wèi)生檢測的基礎。定性檢測一般由色譜、光譜、化學反應特征來確認；定量檢測一般由比色法測定，需要選擇適當?shù)谋壬珬l件。食品中使用的色素檢測是食品衛(wèi)生監(jiān)督的一項重要內(nèi)容。5)著色劑新工藝的研究在色素的合成、精制、干燥等生產(chǎn)過程中，采用高新技術(例如膜分離技術和超臨界二氧化碳萃取技術等)進行工藝選擇、參數(shù)優(yōu)化、設備設計及制造，來提高生產(chǎn)能力和效率，提高工藝穩(wěn)定性，降低能耗和成本，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化、自動化和清潔化，達到食品GMP要求，是色素制造商所追求的目標。6)著色劑應用的研究適用范圍、使用方式、復方應用、調(diào)色及著色效果，為色素的推廣應用提供依據(jù)。由于天然色素成分復雜，決定了天然色素在應用時存在許多問題，隨著制劑化技術的進步和應用技術的開發(fā)，上述問題正得到逐步解決。天然色素的系列化、配套化、分類應用指導等的研究，使天然色素的應用更加科學和方便。食用色素不但作為食品的著色應用研究，更重要的是在高附加值的藥品和化妝品等應用上做文章，具有廣闊的市場前景。7)著色劑毒理學研究美國近年來除了大量開展對現(xiàn)有合成著色劑毒理學研究工作，對目前使用的色素進行毒理學再評價，并對合成食品著色劑中間體殘留、副染料的形成和測定進行了深入研究。日本也對合成食品著色劑中中間體殘留及雜質含量進行控制。為了確保食