第五章-色素教材

第五章食用色素2024/3/251教學(xué)目的和要求熟悉食品色素的概念、分類和常見的食品色素的名稱。掌握常見食品天然色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和在食品儲(chǔ)藏加工過程中發(fā)生的重要變化及其影響因素。掌握食品加工儲(chǔ)藏過程中控制色澤的一些技術(shù)及其原理。2024/3/252食品的色澤是構(gòu)成食品感官質(zhì)量的一個(gè)重要因素。美麗而符合人們心理要求的食品顏色能誘導(dǎo)人的食欲，相反，不正常、不自然、不均勻的食品顏色常認(rèn)為是劣質(zhì)、變質(zhì)或工藝不良的食品，因此，保持或賦予食品以良好的色澤是食品科學(xué)技術(shù)中的重要問題。第一節(jié)概述2024/3/253

（一）食品色素的定義食品色澤是因?yàn)槭称纺軌蜻x擇性吸收和反射不同波長(zhǎng)的可見光，其被反射的光作用在人的視覺器官上而產(chǎn)生的感覺，是由食品色素決定的。食品色素：食品中能夠吸收或反射可見光波進(jìn)而使食品呈現(xiàn)各種顏色的物質(zhì)的統(tǒng)稱。包括：食品原料中固有的天然色素、食品加工中由原料成分轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的有色物質(zhì)和外加的食品著色劑。2024/3/254不同物質(zhì)吸收不同波長(zhǎng)的光。如某物質(zhì)吸收的光波長(zhǎng)在可見光區(qū)(380-760nm)以外，則呈現(xiàn)無色；如在可見光區(qū)，則物質(zhì)呈現(xiàn)一定顏色，其顏色與反射出的沒有被吸收的光的波長(zhǎng)有關(guān)。2024/3/255人眼所能看見的顏色是由物體反射的不同波長(zhǎng)的可見光所組成的綜合色。如物體只吸收不可見光，而反射全部可見光，則呈現(xiàn)無色；如吸收全部可見光，則呈現(xiàn)黑色；當(dāng)物體選擇性吸收部分可見光，則其呈現(xiàn)的顏色是由未被吸收的可見光所組成的綜合色，即吸收光的互補(bǔ)色。2024/3/256主要的食品色素都是有機(jī)物，具有發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)結(jié)構(gòu)。（1）發(fā)色團(tuán)在紫外或可見光區(qū)(200~800nm）具有吸收峰的基團(tuán)被稱為發(fā)色團(tuán)，常見發(fā)色團(tuán)是具有多個(gè)雙鍵的共軛體系。如：C=C,C=O,-N=N-,-N=O,C=S等。2024/3/257（2）助色團(tuán)有些基團(tuán)的吸收波段在紫外區(qū)，本身并不產(chǎn)生顏色，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)，而產(chǎn)生顏色，這類基團(tuán)被稱為助色團(tuán)。如：-OH,-OR,-NH2,-NHR,-NR2,-SR,-Cl,-Br等。2024/3/258不同色素的顏色差異和變化主要是由發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)的差異和變化引起的。由于助色團(tuán)的孤對(duì)電子與發(fā)色團(tuán)的π電子形成p-π共軛體系，使電子離域擴(kuò)大，從而使其吸收光的波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。

助色團(tuán)波長(zhǎng)紅移(nm）

-X(Cl,Br,I)2~30-OR17~50-SR23~85-NR240~952024/3/259（二）食品色素的作用：食品色澤是食品主要感官質(zhì)量指標(biāo)之一，決定食品品質(zhì)和可接受性的重要因素。2024/3/2510在食品加工、貯藏過程中常常遇到食品色澤變化的情況；2024/3/2511食品加工中控制食品色澤主要包括：護(hù)色：選擇具有適當(dāng)成熟度的原料，力求有效、溫和快速地加工食品，盡量在加工貯藏中保證色素少經(jīng)水損失、少接觸氧、避光、避免強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件、避免過熱、避免與金屬接觸及可利用適當(dāng)?shù)淖o(hù)色劑處理等。染色：獲得和保持食品理想色彩的另一類重要方法。2024/3/2512食品色素的分類2024/3/2513

一、葉綠素1、結(jié)構(gòu)特征：葉綠素是含鎂的四吡咯衍生物，由4個(gè)吡咯環(huán)經(jīng)甲烯基橋連而成的完全共軛的閉合環(huán)——卟啉環(huán)（頭部）組成。由脫鎂葉綠素母環(huán)、葉綠醇（尾部）、含羰基副環(huán)、二價(jià)鎂離子等組成。第二節(jié)四吡咯色素2024/3/2514葉綠素是綠色植物、藻類和光合細(xì)菌的主要色素，是深綠色光合色素的總稱。高等植物和藻類中存在4種葉綠素，葉綠素a、b、c和d。綠色植物中均含有葉綠素a，高等植物、綠色藻類含葉綠素a和b，硅藻、褐藻含葉綠素c，紅藻含葉綠素d。2024/3/2515葉綠素a為藍(lán)黑色粉末，乙醇溶液呈藍(lán)綠色，并有深紅色熒光；葉綠素b為深綠色粉末，乙醇溶液呈綠色或黃綠色。葉綠素一般存在于植物細(xì)胞的葉綠體中，與類胡蘿卜素、類脂物質(zhì)及蛋白質(zhì)一起，分布在葉綠體內(nèi)的碟形體的片層膜上。2024/3/25162、物理性質(zhì)葉綠素不溶于水，溶于丙酮、乙醇、乙酸乙酯等極性有機(jī)溶劑。葉綠素a與葉綠素b及衍生物的可見光譜在600~700nm（紅區(qū)）及400~500（藍(lán)區(qū)）有尖銳的吸收峰；因此，葉綠素衍生物可借助可見吸收光譜進(jìn)行鑒定。2024/3/25173、葉綠素在食品加工儲(chǔ)藏中的變化（1）酶促變化：直接作用直接以葉綠素為底物的酶只有葉綠素酶，它是一種酯酶。該酶在水、乙醇或丙酮類溶液中具有活性，可催化植醇從葉綠素及從脫鎂葉綠素上解離，分別形成脫植醇葉綠素和脫鎂脫植醇葉綠素。蔬菜葉中，葉綠素酶的最適溫度在60~82oC，當(dāng)植物組織受熱超過82oC時(shí)，酶活性降低；當(dāng)超過100oC，葉綠素酶活性完全喪失。2024/3/2518間接作用：脂酶、蛋白酶：破壞葉綠素—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，使葉綠素更易脫鎂；脂氧合酶、過氧化物酶：催化其底物氧化，產(chǎn)生的過氧化物會(huì)引起葉綠素的氧化分解。2024/3/2519（2）熱和酸引起的變化：綠色蔬菜初經(jīng)烹調(diào)或熱燙后，綠色好像有所加強(qiáng)，可能是由于細(xì)胞間的氣體被加熱逐出，或由于葉綠體中不同成分的分布受熱變動(dòng)，造成光線在蔬菜中的折射與反射發(fā)生變化，導(dǎo)致顏色變化。2024/3/2520在加熱或熱處理過程中，葉綠素蛋白復(fù)合體中的蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致葉綠素與蛋白質(zhì)分離，生成游離的葉綠素，游離的葉綠素很不穩(wěn)定，對(duì)光、熱和酶都很敏感。葉綠素受pH影響較大，在堿性條件下（pH9.0），葉綠素對(duì)熱非常穩(wěn)定；在pH3.0的酸性條件下，葉綠素穩(wěn)定性很差，在加熱時(shí)可發(fā)生脫鎂反應(yīng)，進(jìn)一步生成焦脫鎂葉綠素使顏色向褐色轉(zhuǎn)變。葉綠素a比葉綠素b活性高。2024/3/2521由葉綠素生成脫鎂葉綠素和焦脫鎂葉綠素2024/3/2522蔬菜加工中的熱燙和殺菌是造成葉綠素?fù)p失的主要原因，其變化主要是熱和酸造成葉綠素向焦脫鎂葉綠素的轉(zhuǎn)化。酸主要來源于加熱下，組織被破壞，細(xì)胞成分有機(jī)酸不再區(qū)域化，因而加強(qiáng)了與葉綠素的接觸；加熱中，植物中又有新的有機(jī)酸生成，如草酸、蘋果酸、檸檬酸等；加熱中，脂肪水解成脂肪酸，蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生H2S和脫羧產(chǎn)生的CO2都降低pH。2024/3/2523在有足夠的鋅或銅離子時(shí)，脫鎂的葉綠素衍生物可與鋅或銅形成綠色絡(luò)合物。銅代葉綠素的色澤最鮮亮，對(duì)光和熱較穩(wěn)定，是理想的食品著色劑。2024/3/2524加入NaCl、MgCl2或CaCl2能降低葉綠素脫鎂反應(yīng)的速度，是由于鹽有靜電屏蔽作用，陽(yáng)離子中和了葉綠體膜上脂肪酸和蛋白質(zhì)具有的負(fù)電荷，降低了氫離子透過膜的速度。陽(yáng)離子表面活性劑也有類似的作用，它吸附到葉綠體或細(xì)胞膜上，限制了質(zhì)子擴(kuò)散進(jìn)入葉綠體，減緩了脫鎂作用。2024/3/2525脫植葉綠素由于空間位阻較小，且水溶性較大，使其更易與質(zhì)子接觸而發(fā)生脫鎂反應(yīng)。腌制蔬菜時(shí)，由于發(fā)酵產(chǎn)生大量酸，使pH降低，導(dǎo)致發(fā)生脫鎂作用，顏色發(fā)生轉(zhuǎn)變。脫植葉綠素2024/3/25262024/3/2527(3)光降解在鮮活植物中，葉綠素和蛋白質(zhì)結(jié)合，以復(fù)合體的形式存在，因此受到良好的保護(hù)，即可發(fā)揮光合作用，又不發(fā)生光分解；當(dāng)植物衰老、色素從植物中萃取出來或在儲(chǔ)藏加工中細(xì)胞受到破壞時(shí)，可使其保護(hù)作用喪失，就會(huì)發(fā)生光分解。2024/3/2528葉綠素受光照射會(huì)發(fā)生光敏氧化，光可使卟吩環(huán)在亞甲基處斷裂，導(dǎo)致四吡咯大環(huán)打開，裂解成小分子化合物。在有氧的條件下，葉綠素或卟啉遇光可產(chǎn)生單線態(tài)氧和羥基自由基，它們可與四吡咯進(jìn)一步反應(yīng)生成過氧化物以及更多的自由基，最終導(dǎo)致卟啉的破壞和顏色的完全喪失。2024/3/25294.護(hù)綠技術(shù)

（1）中和酸而護(hù)綠：提高罐藏蔬菜的pH是一種有效的護(hù)綠方法在存儲(chǔ)過程中，綠色植物內(nèi)部會(huì)不斷產(chǎn)生酸性物質(zhì)，因此，要加入氧化鈣和磷酸二氫鈉，使產(chǎn)品pH長(zhǎng)期保持中性；或采用碳酸鎂或碳酸鈉與磷酸鈉相結(jié)合調(diào)節(jié)pH的方法都有護(hù)綠效果，但它們的加入有促進(jìn)組織軟化和產(chǎn)生堿味的副作用，限制了其應(yīng)用。2024/3/2530將氫氧化鈣或氫氧化鎂用于熱燙液，即可提高pH值，又有一定的保脆作用，但組織內(nèi)部的酸不能長(zhǎng)期有效中和，兩個(gè)月內(nèi)綠色仍會(huì)失去，因此也限制了其應(yīng)用。采用5%氫氧化鎂的乙基纖維素在罐內(nèi)壁涂膜的辦法，可使氫氧化鎂慢慢釋放到食品中，保持pH8.0很長(zhǎng)一段時(shí)間，可長(zhǎng)時(shí)間保持綠色，但該方法會(huì)引起谷氨酰胺和天冬酰胺的部分水解而產(chǎn)生氨味，引起脂肪水解產(chǎn)生酸敗氣味。2024/3/2531（2）高溫瞬時(shí)滅菌

因在高溫下殺菌比在常溫下所需時(shí)間短，因而與常規(guī)熱處理相比，具有較好的維生素、風(fēng)味和顏色保留率，但保藏時(shí)間不超過2個(gè)月。2024/3/2532（3）綠色再生將鋅或銅離子添加到蔬菜的熱燙中，也是一種有效的護(hù)綠方法，因?yàn)槊撴V葉綠素衍生物可與鋅或銅形成綠色絡(luò)合物。銅代葉綠素的色澤最鮮亮，對(duì)光和熱較穩(wěn)定，是理想的食品著色劑。2024/3/2533（4）其他護(hù)綠方法：氣調(diào)保鮮技術(shù)：屬于生理護(hù)色。調(diào)節(jié)水分活度：水分活度較低時(shí)，H+轉(zhuǎn)移受到限制，難以置換葉綠素中的Mg2+，同時(shí)微生物的生長(zhǎng)和酶的活性也被抑制，因此，脫水蔬菜能長(zhǎng)期保持綠色。避光、除氧可防止葉綠素的光氧化褪色。因此，正確選擇包裝材料和護(hù)綠方法以及適當(dāng)使用抗氧化劑相結(jié)合，就能長(zhǎng)期保持食品的綠色。2024/3/2534血紅素二、血紅素1、血紅素的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)：血紅素是亞鐵卟啉衍生物，主要存在于動(dòng)物肌肉和血液中，是呼吸過程中O2、CO2載體血紅蛋白的輔基；有血紅蛋白和肌紅蛋白兩種。血紅蛋白是血紅素在血液中的存在形式；而肌紅蛋白是血紅素在肌肉中的存在形式。2024/3/2535肌紅蛋白結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

肌紅蛋白是由單條153個(gè)氨基酸殘基的多肽鏈組成的一個(gè)球狀蛋白質(zhì)。肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)：血紅素中的鐵原子在卟啉環(huán)平面的上下方再與配體（如組氨酸殘基、電負(fù)性原子）進(jìn)行配位，達(dá)到配位數(shù)為6的化合物。在肌細(xì)胞中接受和儲(chǔ)存血紅蛋白運(yùn)送的氧，并分配給組織，以供代謝。肌紅蛋白2024/3/2536肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)2024/3/2537血紅蛋白是由2條a肽鏈(141個(gè)殘基)及2條b肽鏈(146個(gè)殘基)組成的四聚體。血紅蛋白作為紅血細(xì)胞的一個(gè)組分在肺中與氧可逆的結(jié)合形成絡(luò)合物。該絡(luò)合物經(jīng)血液輸送至動(dòng)物全身個(gè)各組織，起到輸送氧的作用。細(xì)胞組織中的肌紅蛋白可接受血紅蛋白運(yùn)送的氧，可在組織內(nèi)貯存氧，以供代謝利用。血紅蛋白結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

血紅蛋白2024/3/25382024/3/2539血紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)2024/3/2540動(dòng)物肌肉中的紅色主要來源于肌紅蛋白(70-80%)和血紅蛋白(20-30%)。動(dòng)物放血后肌肉色澤的90%以上是由肌紅蛋白產(chǎn)生。肌肉中肌紅蛋白的含量隨著動(dòng)物的種類、年齡、性別及部位不同差異很大。肌肉組織尚有少量其他色素，如細(xì)胞色素、黃酮蛋白和維生素B12等。由于含量很少，新鮮肌肉的顏色主要由肌紅蛋白決定，呈紫紅色。蝦、蟹及昆蟲體內(nèi)的血色素是含銅的血藍(lán)色素。2024/3/25412、肌肉的顏色在貯藏和肉品加工中的變化（1）動(dòng)物被宰殺放血后，由于對(duì)肌肉組織的供氧停止，鮮肉中的肌紅蛋白保持其原有狀態(tài)，肌肉呈肌紅蛋白稍暗的紫紅色。2024/3/2542（2）當(dāng)肉被分割后，隨著肌肉與空氣的接觸，肌紅蛋白會(huì)轉(zhuǎn)化為多種衍生物，從而呈現(xiàn)不同的色澤。氧合作用：肌紅蛋白中的亞鐵與氧發(fā)生鍵合，亞鐵原子不被氧化，而是成為鮮紅色的氧合肌紅蛋白。氧化反應(yīng)：血紅素中的亞鐵與氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2+鐵轉(zhuǎn)變成Fe3+，生成棕褐色的高鐵肌紅蛋白。2024/3/2543

上述反應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡之中，這種平衡受氧氣分壓的強(qiáng)烈影響。高氧分壓，有利于氧合，形成鮮紅色的氧合肌紅蛋白；低氧分壓時(shí)，有利于氧化，形成高鐵肌紅蛋白。完全排除氧氣，能將血紅色素的氧化降低到最小程度。還可以通過使環(huán)境中的氧處于飽和狀態(tài)，而降低血紅色素的氧化程度。氧分壓對(duì)三種肌紅蛋白的影響2024/3/2544剛切開的肉表面由于與充足的氧氣接觸，肉色是鮮紅的；隨著肉的貯放，高鐵肌紅蛋白的生成量增大。主要因?yàn)椋荷倭亢醚蹙_始在肉表面生長(zhǎng)，使氧氣分壓有所降低；高鐵肌紅蛋白逆向轉(zhuǎn)化為肌紅蛋白是通過肉內(nèi)固有的還原性物質(zhì)（谷胱甘肽、巰基化合物等）的還原作用實(shí)現(xiàn)的，但隨著這些物質(zhì)的減少，高鐵肌紅蛋白的量就有所增加。當(dāng)存在球蛋白時(shí)，氧化速度降低；pH降低，加快氧化成高鐵肌紅蛋白的速度；Cu2+等金屬離子存在時(shí)，氧化加快。2024/3/2545（3）貯存肉時(shí)，肌紅蛋白一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色物質(zhì)，因?yàn)椋何廴炯?xì)菌的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生了過氧化氫或硫化氫過氧化氫與血紅素中的Fe2+或Fe3+作用，生成膽綠蛋白；硫化氫在有氧條件下，與肌紅蛋白反應(yīng)生成硫肌紅蛋白。2024/3/2546（4）鮮肉在加熱時(shí)會(huì)迅速變色，因?yàn)椋簻囟雀哐醴謮航档痛龠M(jìn)了肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白的球蛋白的變性，即促進(jìn)肌色原和高鐵肌色原的產(chǎn)生。2024/3/2547（5）火腿、香腸等腌肉制品，由于在加工中使用了硝酸鹽或亞硝酸鹽，結(jié)果使腌肉制品的顏色更加鮮艷誘人，并且對(duì)加熱和氧化表現(xiàn)出更大的耐性。2024/3/2548鮮紅色粉紅色腌肉顏色的變化是由于腌制過程中肌紅蛋白發(fā)生一系列變化第一種機(jī)制：NO與肌紅蛋白反應(yīng)，最終生成腌肉所需的粉紅色的氧化氮肌色原。氧化氮肌紅蛋白2024/3/2549第二種機(jī)制：一些物質(zhì)可促進(jìn)發(fā)色，如乳酸可促進(jìn)亞硝酸的生成，抗壞血酸可促進(jìn)亞硝酸轉(zhuǎn)化為NO。當(dāng)發(fā)色劑過量時(shí)，不但產(chǎn)生綠色物質(zhì)，還會(huì)產(chǎn)生致癌物。亞硝酸鹽與高鐵肌紅蛋白直接作用，形成硝基肌紅蛋白。在還原性條件下受熱，轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色的亞硝酰高鐵血紅素。2024/3/2550腌肉制品在多種條件下顏色穩(wěn)定，但可見光可促使它們重新轉(zhuǎn)變成肌紅蛋白和肌色原，進(jìn)而繼續(xù)氧化成高鐵肌紅蛋白，使腌肉制品見光褐變。稍加亞硝酸鹽和抗氧化劑有利于防止腌肉制品的見光變色，因?yàn)?，可使光解初產(chǎn)物重新轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸〖t蛋白。2024/3/25513、肉及肉制品的護(hù)色肉類色素的穩(wěn)定性與光照、溫度、相對(duì)濕度、水分活度、pH及微生物繁殖等因素相關(guān)。采用真空包裝或高氧分壓方法，即用低透氣性材料包裝膜，先除去包裝袋中的空氣，在充入富氧或缺氧空氣，密封后可延長(zhǎng)新鮮肉色澤的保留時(shí)間。2024/3/2552可加入抗氧化劑護(hù)色?？刹捎脷庹{(diào)或氣控法，用100%CO2條件，如若配合使用除氧劑，效果更好。腌肉制品的護(hù)色一般采用避光、除氧方法。包裝方法：避免微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)品失水。2024/3/25534、血紅素的應(yīng)用食品添加劑補(bǔ)鐵劑：與植物中的鐵相比，具有吸收率高、無毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于臨床缺鐵性貧血的治療。2024/3/2554第三節(jié)多烯色素（類胡蘿卜素）多烯色素又稱類胡蘿卜素，是自然界最豐富的天然色素，廣泛分布于紅色、黃色和橙色的水果及綠色的蔬菜中，卵黃、蝦殼等動(dòng)物材料中也富含類胡蘿卜素。2024/3/2555類胡蘿卜素為具有多個(gè)共軛雙鍵的分子，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了500多種，按其結(jié)構(gòu)中是否含有由非C、H元素組成的官能團(tuán)而將類胡蘿卜素分為兩大類：一類為純碳?xì)浠?，被稱為胡蘿卜素；另一類的結(jié)構(gòu)中含有含氧基團(tuán)，稱為葉黃素類。由于類胡蘿卜素特殊的結(jié)構(gòu)（多異戊二烯，全反式雙鍵），使得其容易發(fā)生異構(gòu)化和氧化降解反應(yīng)。2024/3/2556一、胡蘿卜素類結(jié)構(gòu)和性質(zhì)胡蘿卜素有四種物質(zhì)：a-胡蘿卜素、b-胡蘿卜素、g-胡蘿卜素和番茄紅素，都是含有40個(gè)碳的多烯四萜，由異戊二烯經(jīng)頭尾或尾尾相連構(gòu)成?；瘜W(xué)性質(zhì)相近，但營(yíng)養(yǎng)屬性不同，如a-胡蘿卜素、b-胡蘿卜素、g-胡蘿卜素是VA原，而番茄紅素不是。2024/3/2557所有類型的類胡蘿卜素都系脂溶性化合物，易溶于石油醚、乙醚，而難溶于乙醇。具有中度的熱穩(wěn)定性，在強(qiáng)熱時(shí)分解為多種揮發(fā)性小分子化合物，從而改變顏色和風(fēng)味。顯色范圍為類黃色至紅色范圍，其檢測(cè)波長(zhǎng)一般在430～480nm2024/3/2558高度共軛，雙鍵數(shù)目很多，易發(fā)生氧化而褪色。在植物或動(dòng)物組織內(nèi)的類胡蘿卜素與氧氣隔離，受到保護(hù)，一旦組織破損或被萃取出來直接與氧接觸，就會(huì)被氧化。儲(chǔ)藏在有機(jī)溶劑中的胡蘿卜素，會(huì)加速分解；亞硫酸鹽或金屬離子的存在將加速β-胡蘿卜素的氧化。脂肪氧合酶、多酚氧化酶、過氧化物酶可促進(jìn)類胡蘿卜素的間接氧化降解。2024/3/2559類胡蘿卜素由于易被氧化而具有一定的抗氧化活性。能抑制脂肪的過氧化反應(yīng)；淬滅單線態(tài)氧，防止細(xì)胞的氧化損傷；具有抗衰老、抗白內(nèi)障、動(dòng)脈硬化、抗癌的作用。天然類胡蘿卜素的共軛雙鍵多為全反式結(jié)構(gòu)，熱、酸或光的作用下很容易使其發(fā)生異構(gòu)化，從而使生物活性大大降低。2024/3/25602024/3/2561胡蘿卜素類在食品加工與貯藏中的變化胡蘿卜素類作為主要色素的食品，顏色多數(shù)條件下是穩(wěn)定的，只發(fā)生輕微變化，如加熱胡蘿卜會(huì)使金黃色變?yōu)辄S色，加熱西紅柿使紅色變?yōu)殚冱S。2024/3/2562在有些加工條件下，由于胡蘿卜素在植物受熱時(shí)從有色體轉(zhuǎn)出而溶于脂類中，從而在組織中改變存在形式和分布；在有氧、酸性和加熱條件下，胡蘿卜素可能降解;受熱中組織的熱聚集或脫水等也嚴(yán)重影響類胡蘿卜素的色感。作為VA原，胡蘿卜素的變化，使維生素A原減少；胡蘿卜素類在氧氣分壓較低（2.024x105Pa）時(shí)，具有抗氧化作用，可清除單線態(tài)氧、羥基自由基、超氧自由基和過氧自由基。本身被氧化或降解。2024/3/2563二、葉黃素類1、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)廣泛存在于生物材料中，含胡蘿卜素的組織往往富含葉黃素類。葉黃素是胡蘿卜素類的含氧衍生物，隨著含氧量的增加，脂溶性降低，易溶于甲醇或乙醇中，難溶于乙醚和石油醚，個(gè)別甚至親水。2024/3/2564葉黃素的顏色常為黃色或橙黃色，也有少數(shù)紅色（如辣椒紅素），如以脂肪酸酯的形式存在，在保持原色，如與蛋白質(zhì)結(jié)合，則顏色發(fā)生改變。如蝦黃素在鮮龍蝦殼中與蛋白質(zhì)結(jié)合形成藍(lán)色，當(dāng)煮熟后，蛋白質(zhì)與蝦黃素的結(jié)合被破壞，蝦黃素轉(zhuǎn)化為磚紅色的蝦紅素。2024/3/2565葉黃素在熱、酸、光作用下易發(fā)生順反異構(gòu)化，但引起顏色變化不明顯；葉黃素類受氧化和光氧化而降解，強(qiáng)熱下分解為小分子，這些變化有時(shí)會(huì)明顯改變食品的顏色。葉黃素類也有一部分為VA原，如隱黃素、柑橘黃素等。多數(shù)葉黃素類也具有抗氧化作用。2024/3/2566葉黃素類在食品加工與貯藏中的變化葉黃素類中的含氧基，如羥基、環(huán)氧基、醛基等可能成為引起變化的起始部位，也可能促進(jìn)或抑制分子中眾多烯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此，變化種類繁多，條件也有差異。但總體它們?cè)诩庸ず唾A藏中遇到光、氧化、中性或堿性條件加熱，會(huì)發(fā)生異構(gòu)化、氧化分解等，緩慢使食品褪色或褐變，作為VA原是破壞性的。脂氧合酶、多酚氧化酶、過氧化物酶可加速類胡蘿卜素的降解，通過熱燙可以保護(hù)。2024/3/2567多酚類色素是自然界中存在非常廣泛的一類化合物，最基本的母核為a-苯基苯并吡喃，即花色基元。由于苯環(huán)上連有2個(gè)或2個(gè)以上的羥基，統(tǒng)稱為多酚類色素。多酚類色素是植物中存在的主要的水溶性色素，包括花青素、類黃酮色素、兒茶素和單寧等。結(jié)構(gòu)都是由2個(gè)苯環(huán)（A和B）通過1個(gè)三碳鏈連接而成，具有C6-C3-C6骨架結(jié)構(gòu)。第四節(jié)多酚類色素基本結(jié)構(gòu)花色苷2024/3/2568一、花色苷2-苯基-苯并吡喃陽(yáng)離子R1,R2=-H,-OH或OCH3R3=糖基，R4=-H或糖基1835年，Marquart首先從矢車菊花中提取出一種藍(lán)色色素，稱為花青素?；ㄇ嗨厥嵌喾宇惢衔镏幸粋€(gè)最富色彩的子類，多以糖苷（稱為花色苷）的形式存在于植物細(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)、莖和葉的美麗色彩，包括如藍(lán)、紫、紫羅蘭、深紅、紅及橙色等。矢車菊矢車菊2024/3/2569（一）結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)花色苷是花青素的糖苷，由一個(gè)花青素（即花色苷元）與糖以糖苷鍵相連。具有類黃酮典型的C6-C3-C6的碳骨架結(jié)構(gòu)，是2-苯基-苯并吡喃陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)的衍生物。2-苯基-苯并吡喃陽(yáng)離子R1,R2=-H,-OH或OCH3R3=糖基，R4=-H或糖基花色苷在自然狀態(tài)下以該鹽的多羥基或多甲氧基衍生物的糖苷形式存在，大多在C3和C5上成苷，C7上也能成苷。2024/3/2570目前，花色苷分子的糖基部分僅發(fā)現(xiàn)5種糖，分別為葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖，和由這些單糖構(gòu)成的雙糖或三糖。配基上的羥基可以與一個(gè)或幾個(gè)分子有機(jī)酸形成酯，如阿魏酸、咖啡酸、丙二酸、對(duì)-羥基苯甲酸、蘋果酸、琥珀酸和乙酸等。2-苯基-苯并吡喃陽(yáng)離子R1,R2=-H,-OH或OCH3R3=糖基，R4=-H或糖基2024/3/2571花色苷水解失去糖基后的配體（非糖部分）稱為花青素或花色素；已知有20種花青素，食品中重要的僅6種。花青素的水溶性比相應(yīng)花色苷的水溶性差。各種花青素或花色苷的顏色出現(xiàn)差異主要是由鹽上的取代基的種類和數(shù)量不同而引起的。2024/3/2572（二）花色苷的變化

花色苷色素的苯基苯并吡喃環(huán)上缺電子，因此不太穩(wěn)定。由于花色苷的結(jié)構(gòu)多樣性，花色苷降解速率變化很大，總的規(guī)律是：羥基化程度越高越不穩(wěn)定，甲基化越多越穩(wěn)定；食品中天竺葵色素、矢車菊色素或飛燕草色素羥基較多，食品顏色不穩(wěn)定；富含牽?；ㄉ鼗蝈\葵色素配基居多的食品的顏色較穩(wěn)定，因?yàn)樗鼈兙哂蟹磻?yīng)活性較高的羥基被封閉。zhu糖基化程度增加，花色苷的穩(wěn)定性提高。2024/3/2573水溶液中花色苷在不同pH時(shí)可能存在4種結(jié)構(gòu)：酸性水溶液中花色苷（錦葵色素-3-葡萄糖苷）在室溫下4種構(gòu)型及不同pH時(shí)4種構(gòu)型平衡分布曲線1、pH對(duì)花色素結(jié)構(gòu)變化的影響2024/3/25742024/3/2575溫度食品中的花色苷的穩(wěn)定性受溫度的強(qiáng)烈影響。這種影響程度還受到環(huán)境氧含量、花色苷種類以及pH值等的影響。一般，含羥基多的花青素和花色苷熱穩(wěn)定性不如含甲氧基或糖苷基多的花青素和花色苷?；ㄉ赵谒芤褐械?種結(jié)構(gòu)形式間的轉(zhuǎn)化平衡也受溫度的影響，加熱有利于生成查爾酮型，使顏色褪去。2024/3/2576花色苷的熱降解機(jī)制與花色素苷的種類和降解溫度有關(guān)。溫度越高，顏色變化越快，60oC以下，花色苷的分解速度較低，110oC是分解的最高溫度。花色苷的降解機(jī)制2024/3/2577氧氣、水分活度與抗壞血酸的影響花色苷的高度不飽和性使得它們對(duì)氧氣比較敏感，易降解成無色或褐色的物質(zhì)?？衫醚b滿、充入惰性氣體或真空包裝的方法防止其氧化。水分活度為0.63~0.79范圍，花色苷的穩(wěn)定性相對(duì)最高。2024/3/2578在含有抗壞血酸和花色苷的果汁中發(fā)現(xiàn)，這兩種物質(zhì)的含量會(huì)同步減少，這是由于抗壞血酸氧化時(shí)產(chǎn)生的過氧化氫親核進(jìn)攻花色苷C2位使吡喃環(huán)陽(yáng)離子破裂，產(chǎn)生了無色的酯類和香豆素衍生物，這些分解產(chǎn)物進(jìn)一步降解或聚合，最終導(dǎo)致果汁中常見的棕褐色沉淀。在一些果汁中，由于缺乏抗壞血酸氧化時(shí)產(chǎn)生的過氧化氫，因此，花色苷是穩(wěn)定的。2024/3/25794、光光照有利于花色苷的生成；又會(huì)引起花色苷的降解。2024/3/25805、二氧化硫的影響使用二氧化硫漂白時(shí)會(huì)造成水果或蔬菜的花色苷可逆或不可逆褪色或變色。為防止細(xì)菌引起的腐敗，用500~2000mg/kg二氧化硫水溶液處理水果，水果貯存時(shí)褪色，加工時(shí)用清水洗滌，顏色又能恢復(fù)。對(duì)不可逆漂白作用，因?yàn)榛ㄉ盏腃2與SO2形成無色絡(luò)合物。2024/3/25816、糖及其降解產(chǎn)物的影響果汁中高濃度的糖有利于花色苷的穩(wěn)定，因?yàn)楦邼舛忍强山档退只疃?。因此降低了花色苷生成醇型假堿的速度，所以穩(wěn)定了花色苷的顏色。低濃度糖會(huì)加速花色苷的降解。低濃度的果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖對(duì)花色苷的降解作用比葡萄糖、蔗糖和麥芽糖要強(qiáng)得多。主要是這些糖先自身降解成糠醛或羥甲基糠醛，然后再與花色苷類縮合生成褐色物質(zhì)?；ㄉ盏慕到馑俾嗜Q于糖轉(zhuǎn)化為糠醛的速率。2024/3/25827、金屬離子花色苷的相鄰羥基可以螯合多價(jià)金屬離子，形成穩(wěn)定的螯合物。一些研究表明金屬絡(luò)合物可以穩(wěn)定含花色苷食品的顏色，如Ca、Fe、Al、Sn對(duì)蔓越橘汁中的花色苷提供保護(hù)作用。某些金屬離子也會(huì)造成果汁變色。尤其是處理梨、桃、荔枝等水果時(shí)產(chǎn)生粉紅色，螯合物的穩(wěn)定性較高，一旦形成，很難恢復(fù)，因此可加入檸檬酸等螯合劑減少變色的發(fā)生。2024/3/25838、花色苷與其它共色素發(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(huì)加深（紅移），并能增加最大吸收峰波長(zhǎng)處的吸光強(qiáng)度。也有少數(shù)顏色消失。如某些親核物質(zhì)如氨基酸可與2-苯基-苯并吡喃陽(yáng)離子縮合，生成無色的產(chǎn)物。2024/3/25849、花色苷的水解（1）酸水解：一般在100oC1mol/L的HCl溶液中，花色苷在0.5-1h內(nèi)就會(huì)完全水解生成相應(yīng)的花青素和糖，酸度越高，水解速度越快。2024/3/2585（2）酶水解能夠?qū)е禄ㄉ辗纸獾拿赣衅咸烟擒彰讣岸喾友趸?。葡萄糖苷酶水解糖苷鍵，生成糖和糖苷配基，使花色苷水解為花青素，且花青素穩(wěn)定性低于花色苷，因此加速了花色苷的降解。當(dāng)有鄰二酚和氧存在時(shí)，多酚氧合酶可氧化花色苷，生成鄰二醌，繼續(xù)與花色苷反應(yīng)，生成氧化態(tài)花色苷和降解產(chǎn)物。2024/3/2586二、類黃酮色素1、結(jié)構(gòu)：類黃酮是一大類具有2-苯基-苯并吡喃酮結(jié)構(gòu)的天然化合物，包括類黃酮苷和游離的類黃酮苷元，是廣泛分布于植物組織中的無色至黃色的水溶性色素。在花、葉、果中，多以苷的形式存在，而在木質(zhì)素組織中，多以游離苷元的形式存在。2024/3/25872、天然黃酮類化合物有6類：（1）黃酮和黃酮醇類：如芹菜素、圣草素、槲（hu）皮素，其中槲皮素及其苷類是植物界分布最廣的黃酮類化合物。2024/3/2588（2）二氫黃酮（黃烷酮）和二氫黃酮醇（黃烷酮醇）：存在于精煉玉米油中。（3）黃烷醇類：茶葉中茶多酚的主要成分兒茶素屬黃烷酮醇。兒茶素2024/3/2589（4）異黃酮和二氫異黃酮：如大豆異黃酮。（5）雙黃酮類：如銀杏黃酮。（6）其他黃酮類化合物：如查爾酮2024/3/25903、類黃酮的性質(zhì)天然的黃酮類化合物具有豐富的色澤，大部分黃酮類化合物呈黃色，主要與酚羥基數(shù)目及位置相關(guān)。天然類黃酮多以糖苷的形式存在，未糖苷化的類黃酮不易溶于水，形成糖苷后水溶性加大。且糖苷鍵的位置一般在母核的3、5、7位成鍵。2024/3/25914、食品加工和貯藏中的變化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。與鋁離子的螯合物能增加黃色，與鐵離子絡(luò)合后可呈藍(lán)色、黑色、紫色、棕色等不同顏色。pH變化會(huì)引起顏色的變化，如在堿性條件下，使無色的黃烷酮或黃烷酮醇轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩牟槎悺?024/3/2592類黃酮的乙醇溶液，在Mg粉和濃HCl的存在下，還原形成花青素，而出現(xiàn)紅色或紫紅色。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)。2024/3/25935、類黃酮在食品中的重要性類黃酮是一類重要的生物活性物質(zhì)，食品界已將其作為保健功能因子應(yīng)用于保健食品的加工中，主要功能有：清除自由基擴(kuò)張血管改善微循環(huán)降血脂降膽固醇防治心血管疾病2024/3/2594三、兒茶素兒茶素也叫茶多酚，是一種多酚類化合物，常見有4種。2024/3/2595兒茶素在茶葉中含量很高。兒茶素本身沒有顏色，具有輕微澀味，與金屬離子絡(luò)合產(chǎn)生白色或有色沉淀。兒茶素很容易被氧化生成褐色物質(zhì)。多酚氧化酶和過氧化物酶均能氧化兒茶素；高溫、潮濕條件下遇氧，兒茶素也可自動(dòng)氧化。2024/3/2596兒茶素的酶促氧化過程：2024/3/2597四、單寧單寧也稱鞣質(zhì)，在植物中廣泛存在，是具有沉淀生物堿、明膠和其他蛋白質(zhì)的能力，且相對(duì)分子質(zhì)量在500~3000之間的水溶性多酚化合物。基本結(jié)構(gòu)單元為黃烷-3，4-二醇。在五倍子和柿子中含量較高。單寧的結(jié)構(gòu)單元2024/3/2598單寧分為可水解型和縮合型兩大類：水解型分子的碳骨架內(nèi)部有酯鍵，分子可因酸、堿等作用而發(fā)生酯鍵的水解；縮合型分子具有完整的碳骨架，水解作用不能破壞其分子的碳骨架。原花色素五沒食子葡萄糖酸酯2024/3/2599原花色素在酸性條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為花青素。原花色素在加工和儲(chǔ)藏過程中還會(huì)生成氧化產(chǎn)物，蘋果汁儲(chǔ)藏后的紅色就是氧化作用的結(jié)果。原花色素2024/3/25100單寧的顏色為黃白色或輕微褐色，具有十分強(qiáng)的澀味。單寧與蛋白質(zhì)作用可產(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，因而可作為一種有價(jià)值的澄清劑。在食品貯藏加工中，單寧會(huì)在一定條件下（如加熱、氧化或遇到醛類）縮合，從而消除澀味。作為多酚，單寧易被氧化，發(fā)生酶促和非酶褐變。2024/3/251012024/3/25102紅曲米和紅曲色素紅曲紅曲霉是我國(guó)生產(chǎn)紅曲米的主要菌種紅曲色素是紅曲霉菌絲產(chǎn)生的色素，含有六種不同的成分。其中紅色色素、黃色色素和紫色色素各兩種。紅曲米為整粒米或不規(guī)則形的碎米，外表呈棕紫紅色或紫紅色，質(zhì)輕脆，斷面為粉紅色，微有酸氣，味淡，易溶于氯仿呈紅色，溶于熱水和酸、堿溶液。2024/3/25103紅曲色素與其它食用天然色素相比，具有以下特點(diǎn)；對(duì)pH穩(wěn)定，色調(diào)不象其它天然色素那樣易隨pH值的改變而發(fā)生顯著變化。其水提取液在pH＝ll時(shí)呈橙色，pH＝12時(shí)呈黃色，pH極度上升則變色。耐熱性強(qiáng)，雖加熱到100℃也非常穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生色調(diào)的變化，加熱到l20℃以上也相當(dāng)穩(wěn)定。耐光性強(qiáng)，醇溶性的紅色色素對(duì)紫外線相當(dāng)穩(wěn)定，但在太陽(yáng)光直射則可看到色度降低。幾乎不受金屬離子如Ca、Mg等的影響。幾乎不受氧化劑和還原劑過氧化氫、維生素C、亞硫酸鈉等的影響。對(duì)蛋白質(zhì)的染著性很好，不褪色。2024/3/25104毒性紅曲色素的安全性很高，而且性質(zhì)穩(wěn)定，是值得大力推廣的食用天然色素。桔霉素——法國(guó)學(xué)者Blanc在1995年首次證實(shí)在紅曲色素的生產(chǎn)代謝中有一種有害的真菌毒素使用制造紅香腸、紅腐乳、紅色的醬肉和紅粉蒸肉等。現(xiàn)在通常用于各種醬類、腐乳、糕點(diǎn)、香腸、火腿等食品的著色。

2024/3/25105紫膠色素紫膠色素是一種很小的蚧殼蟲——紫膠蟲在梧桐科、芒木屬等寄主植物上所分泌的紫膠原膠(連膠帶枝一并砍下稱為紫梗)中的一種色素成分，主要產(chǎn)于云南、四川、臺(tái)灣等地。性狀紫膠酸為鮮紅色粉末，可溶于水、乙醇和丙二醇，但溶解度不大，而且純度愈高，在水中的溶解度愈小色調(diào)隨pH值而改變主要的糖果，飲料中應(yīng)用。2024/3/25106甜菜紅——由蔬菜提制而成，安全性較高。－－生產(chǎn)需要添加。姜黃——直接植物研磨而成姜黃素——有機(jī)溶劑的提取制得紅花紅、黃——紅花中提取－－最適用于含有維生素C得飲料。2024/3/25107焦糖焦糖亦稱醬色，是我國(guó)傳統(tǒng)使用的色素之一，為紅褐色或黑褐色的液體或固體。制法焦糖可分為不加銨鹽(非氨法制造)和加銨鹽(如亞硫酸銨)生產(chǎn)。加銨鹽生產(chǎn)的焦糖色澤較好，加工方便，得率亦較高，但有一定毒性非氨法制造液體焦糖是把飴糖、淀粉水解物、糖蜜及其它糖類物質(zhì)在160、180℃的高溫下加熱使之焦化，最后用堿中和制得。粉狀或塊狀焦糖是將液體焦糖用噴霧干燥或其它方法干燥而成2024/3/25108液體焦糖是黑褐色的膠狀物，非單一的化合物(大約有100種不同的化合物)。因其是多種糖脫水縮合等的混合物，故由于使用原料或制造溫度的不向，其性狀有一定的差異。焦糖色調(diào)不受pH值及過度暴露在空氣中的影響，本品過去常用于醬油、醋等調(diào)昧品以及醬菜、香干等食品的著色。目前可樂、糖果也用2024/3/25109二、食用合成色素合成色素的兩面性：人工合成色素一般較天然色素色彩鮮艷，堅(jiān)牢度大，性質(zhì)穩(wěn)定，著色力強(qiáng)，且可取得任意色調(diào)，加之成本低廉，使用方便，故天然色素逐漸被合成色素所代替合成色素很多屬于煤焦油染料，不僅既無營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且大多數(shù)對(duì)人體有害可能受到重金屬等的污染2024/3/25110使用合成色素的注意點(diǎn)色調(diào)的選擇與拼色色調(diào)的選擇應(yīng)考慮群眾對(duì)食品的食、香方面的認(rèn)識(shí)，即應(yīng)該選擇與食品原有色彩相似的或與食品的名稱一致的色調(diào)。理論上由紅、黃、藍(lán)三種基本色即可拼制出各種不同的色譜來2024/3/25111二、食用合成色素合成色素的分類按照化學(xué)結(jié)構(gòu)來分：偶氮類化合物和非偶氮類化合物偶氮類化合物可分為油溶性和水溶性油溶性的合成色素人體不溶解，毒性較大，基本不用2024/3/25112食用合成色素幾種常見的食用合成色素1.莧菜紅分子式性狀：為紫紅色均勻粉末，無臭，0.01％水溶液呈玫瑰紅色?？扇苡诟视图氨迹瑯O微溶于乙醇，不溶于油脂。耐細(xì)菌性差，有耐光性、耐熱性、耐鹽性，耐酸性良好。對(duì)氧化、還原作用敏感，故不適于在發(fā)酵食品中使用。

2024/3/25113食用合成色素毒性及使用合成色素都有毒性，都進(jìn)行限制。分為混合和涂刷兩種，混合－液態(tài)（糖果）、涂刷－固態(tài)（糕點(diǎn)）使用量0.05g/kg吸濕性較大主要在糖果、糕點(diǎn)、飲料、紅綠絲2024/3/251142024/3/251152024/3/251162024/3/251172024/3/25118食用合成色素2.胭脂紅分子式性狀：為紅色至深紅色粉末，無臭，溶于水呈紅色，溶于甘油而微镕于乙醇，不溶于油脂。耐光性、耐酸性尚好，但耐熱性、耐還原性相當(dāng)弱，耐細(xì)菌性亦較弱，遇堿變成褐色。2024/3/251192024/3/251202024/3/251212024/3/25122食用合成色素3.檸檬黃分子式：性狀：為橙黃色均勻粉末，無臭，0.1％水溶液呈黃色，溶