第八章 食品色素和著色劑

第八章

食品色素和著色劑1目錄第一節(jié)概述第二節(jié)卟啉類色素第三節(jié)類胡蘿卜素第四節(jié)酚類色素第五節(jié)食品著色劑2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〔380-770nm〕的可見光的物質(zhì)所產(chǎn)生的。3一、食品色素的定義結(jié)構(gòu)：主要的食品色素都是有機物，具有發(fā)色團和〔或〕助色團結(jié)構(gòu)。色素——能夠吸收或反射可見光進而使食品呈現(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，專門用于食品染色的添加劑稱為食品著色劑。4結(jié)構(gòu)：發(fā)色團在紫外或可見光區(qū)(200-800nm〕具有吸收峰的基團被稱為發(fā)色團，發(fā)色團均具有雙鍵。如：-N=N-,-N=O,C=S,C=C,C=O等。助色團有些基團的吸收波段在紫外區(qū)，本身不發(fā)色，但當(dāng)它們與發(fā)色團相連時，可使整個分子對光的吸收向長波方向移動，這類基團被稱為助色團。如：-OH,-OR,-NH2,-NHR,-NR2,-SR,-Cl,-Br等。5二、食品色素的分類1、化學(xué)結(jié)構(gòu)：四吡咯衍生物異戊二烯衍生物多酚類衍生物酮類衍生物醌類衍生物葉綠素、血紅素類胡蘿卜素花青素、花黃素紅曲色素、姜黃素蟲膠色素、胭脂蟲紅素62、來源：天然色素人工合成色素植物色素動物色素微生物色素葉綠素、類胡蘿卜素、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7第二節(jié)四吡咯色素由四個吡咯通過次甲基橋〔=CH-〕互聯(lián)而形成的大分子雜環(huán)化合物，稱為卟啉類化合物。81、結(jié)構(gòu)一、葉綠素92、根本性質(zhì)

脂溶性與蛋白質(zhì)結(jié)合，葉綠體對光、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103、葉綠素在食品加工和貯藏中的變化11酶促變化間接作用：脂酶、蛋白酶、果膠酯酶、脂氧合酶、過氧化物酶等。

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℃時就完全失活。12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源：①加熱下，由于組織的破壞，加強了與葉綠素的接觸。②加熱中，植物中又有新的有機酸生成。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。13脫鎂反響的影響因素pHpH9.0時，葉綠素很耐熱，pH3.0時，很不穩(wěn)定。鹽降低脫鎂反響速度。脫植葉綠素比葉綠素更易脫鎂14光解活植物中，葉綠素受到良好保護葉綠素在貯藏加工中經(jīng)常發(fā)生光解光和氧氣

單線態(tài)氧和羥基自由基

葉綠素和吡咯鏈

分解褪色154、護綠技術(shù)加堿護綠高溫瞬時滅菌參加銅鹽和鋅鹽16其他方法氣調(diào)保鮮技術(shù)---生理護色

脫水包裝材料抗氧化劑17二、血紅素血紅素是亞鐵卟啉化合物18肌紅蛋白結(jié)構(gòu)簡圖

血紅蛋白(Hemoglobin)和肌紅蛋白(Myoglobin)是動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行配位，到達配位數(shù)為六的化合物。1、結(jié)構(gòu)19肌紅蛋白的立體示意圖20血紅蛋白的立體示意圖21〔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，這種作用被稱為氧合作用?！?〕氧化作用：血紅素中的亞鐵與氧發(fā)生氧化復(fù)原反響，生成高鐵血紅素的作用被稱為氧化作用。2、性質(zhì)

22氧化氧合233、鮮肉顏色的變化低氧壓時--氧化作用；高氧壓時--氧合作用。24動物被屠宰放血后

肌紅蛋白紫紅色氧合肌紅蛋白鮮紅色

分割長時間放置高鐵肌紅蛋白棕褐色氧氣分壓高

氧氣分壓低25鮮肉熱加工時，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〕26肉在儲存時，肌紅蛋白在一定條件下會變綠。肌紅蛋白+H2O2膽綠蛋白肌紅蛋白+H2S硫代肌紅蛋白274、腌肉顏色的變化細菌復(fù)原作用pH5.4～6.0最適岐化反響肉內(nèi)固有的復(fù)原劑硝酸鹽或亞硝酸鹽發(fā)色原理28MNO2作用：〔1〕發(fā)色；〔2〕抑菌；〔3〕產(chǎn)生腌肉制品特有的風(fēng)味。29過量使用，導(dǎo)致亞硝胺生成；肉色變綠，產(chǎn)生致癌物。305、肉及肉制品的護色〔1〕采用低透氣性材料、抽真空和加除氧劑?！?〕高氧壓護色?！?〕采用100%CO2條件，假設(shè)配合使用除氧劑，效果更好。腌肉制品的護色一般采用避光、除氧。31第三節(jié)類胡蘿卜素類胡蘿卜素又稱多烯色素，具有共軛雙鍵，構(gòu)成其發(fā)色基團，這類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稱。它是一類使動植物食品顯現(xiàn)黃色和紅色的脂溶性色素。分兩類：純碳氫化合物組成的共軛多烯〔胡蘿卜素〕

上述化合物的含氧衍生物〔葉黃素〕32一、胡蘿卜素類

1、結(jié)構(gòu)

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。

332、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。類胡蘿卜素的顏色在黃色至紅色范圍，其檢測波長一般在400~550nm。34在一般加工和貯藏條件下是相對穩(wěn)定。加熱或熱滅菌會誘導(dǎo)順/反異構(gòu)化反響。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3536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限量。在某些產(chǎn)品加工中添加類胡蘿卜素，還可提高其香氣?？寡趸瘎貉鯕夥謮狠^低時，去除單線態(tài)氧、羥基自由基、超氧自由基和過氧自由基。4、應(yīng)用37二、葉黃素類1、結(jié)構(gòu)是胡蘿卜素的含氧衍生物38蝦青素

巖藻黃質(zhì)392、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〕。403、葉黃素類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4142第四節(jié)多酚類色素一、花色苷二、類黃酮色素三、兒茶素四、單寧43一、花色苷是花青素與糖結(jié)合成的苷類化合物，存在于植物細胞液中，是植物最主要的水溶性色素之一。構(gòu)成花、果實、莖和葉五彩繽紛的美麗色彩，包括藍、紫、紫羅蘭、洋紅、紅和橙色等。441、結(jié)構(gòu)有C6-C3-C6碳骨架結(jié)構(gòu)，是2-苯基苯并吡喃陽離子〔又稱把戲鹽〕結(jié)構(gòu)的衍生物。45牽?；ㄉ?62、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時為深紅色，pH升高色素轉(zhuǎn)變成藍色醌式堿。47氧氣與復(fù)原劑對氧氣比較敏感，有抗壞血酸存在時，花色苷會消失。光和溫度

光照和加熱會加速花色苷的降解。糖及其降解產(chǎn)物高濃度的糖有利于花色苷的穩(wěn)定48

金屬離子的影響(Al3+、Fe3+)

花色苷的相鄰羥基可與多價金屬離子形成螯合物而改變顏色。49

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作用于花色苷的C4而生成了一種無色物質(zhì)。花色苷亞硫酸鹽復(fù)合物〔無色〕50二、類黃酮色素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〕512、類黃酮的性質(zhì)羥基呈酸性，具有酸類化合物的通性。類黃酮在堿性溶液中易開環(huán)生成查耳酮型結(jié)構(gòu)而呈黃色、橙色或褐色。類黃酮可與金屬離子生成絡(luò)合物。類黃酮色素在空氣中久置，易氧化生成褐色沉淀523、食品加工和貯藏中的變化類黃酮可與多價金屬離子形成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物比類黃酮的呈色效應(yīng)強。在食品加工中，pH值上升，原本無色的黃烷酮或黃烷酮醇可轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩牟槎悺ｎ慄S酮，酶促褐變的中間生成物—鄰醌或其他氧化劑可氧化類黃酮而產(chǎn)生褐色物質(zhì)。類黃酮具有抗氧化作用。柑桔類黃酮被稱為生物黃酮，即維生素P。此外，柑桔類黃酮還應(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環(huán)，是高甜度的新型甜味劑。53三、兒茶素1、結(jié)構(gòu)

54茶葉中的兒茶素L一表沒食子兒茶素〔L－EGC〕，L一沒食子兒茶素〔D，L－GC〕，L一表兒萊索〔L－EC〕，L一兒茶素〔D，L－C〕，L一表兒茶素沒食子酸酯〔L－ECG〕，L一表沒食子兒茶素沒食子酸酯〔L。EGCG〕。552、性質(zhì)兒茶素本身無色，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?！怖鐑翰杷厝芤河鋈然F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)。56紅茶加工中，兒茶素的氧化產(chǎn)物被稱為茶黃素和茶紅素，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。57四、單寧食品中單寧包括兩種類型：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鞣質(zhì)，在植物中廣泛存在，在柿子中含量較高。581、結(jié)構(gòu)592、性質(zhì)單寧的顏色為白中帶黃或輕微褐色，具有十分強的澀味；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，單寧會在一定條件〔比方加熱、氧化或遇到醛類〕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。60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61焦糖色素是糖類化合物，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，是我國傳統(tǒng)使用的色素之一。我國已經(jīng)明確規(guī)定加銨鹽制成的焦糖色素因毒性問題不允許使用，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62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。紅曲色素具有較強的耐光、耐熱等優(yōu)點，并且對一些化學(xué)物質(zhì)有較好的耐受性。紅曲色素是我國食品衛(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〕63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)原來的黃色。著色性〔特別是對蛋白質(zhì)〕較強，不易被復(fù)原。對光、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)64GB2760-1996?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，靛藍等。人工合成色素(artificialcolor)65莧菜紅屬偶氮磺酸型水溶性紅色色素。對光、熱和鹽類較穩(wěn)定，且耐酸性很好，但在堿性條件下容易變?yōu)榘导t色。對氧化復(fù)原作用較為敏感。能使受試動物致癌致畸。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。莧菜紅66胭脂紅(ponceau4R)是莧菜紅的異構(gòu)體。胭脂紅為紅色水溶性色素。對光和酸較穩(wěn)定，但對高溫和復(fù)原劑的耐受性很差，能被細菌所分解，遇堿變成褐色。這種色素?zé)o致腫瘤作用。我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定胭脂紅最大允許用量為50mg/kg食