页数：86页文件大小：3.63 MB来源： 食品生物化学ppt课件
本课件讲食品色素的分类与呈色基础，逐一分析叶绿素、血红素、类胡萝卜素、花青素等天然色素的结构与变色机理，介绍焦糖色素与人工合成着色剂的性质、使用规范及稳定性影响因素。
第六章 色素和着色剂（Pigments and Colorants）。
第一节 概述；第二节 卟啉类色素；第三节 类胡萝卜素；第四节 酚类色素；第五节 酶促褐变；第六节 食品中添加的着色剂。
能使人的视觉产生各种色感的物质，称为色素。
人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了可见光区（400~800nm）的某些波长的光后，透过光所呈现出的颜色，即人们看到的颜色是被吸收光的互补色。
不同波长光的颜色及其互补色：物质吸收的光与透过光（互补色）对应关系如下表。
| 波长（nm） | 物质吸收的光 | 透过光（互补色） |
|---|---|---|
| 400 | 紫 | 黄绿 |
| 425 | 蓝青 | 黄 |
| 450 | 青 | 橙黄 |
| 490 | 青绿 | 红 |
| 510 | 绿 | 紫 |
| 530 | 黄绿 | 紫 |
| 550 | 黄 | 蓝青 |
| 590 | 橙黄 | 青 |
| 640 | 红 | 青绿 |
| 730 | 紫 | 绿 |
助色团波长红移（nm）：
| 助色团 | 红移（nm） |
|---|---|
| -X（Cl、Br、I） | 2~30 |
| -OR | 17~50 |
| -SR | 23~85 |
| -NR₂ | 40~95 |
由四个吡咯联成的环称为卟吩；当卟吩环带有取代基时，称为卟啉类化合物。
本节讨论卟啉类色素（Porphyrin）。
一、血红素（Haemachrome）
1. 结构：血红素是亚铁卟啉化合物，下图为血红素基团的结构。
血红蛋白（Hemoglobin）和肌红蛋白（Myoglobin）是动物肌肉的主要色素蛋白质。
血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白，其结构为血红素中的铁在卟啉环平面的上下方再与配位体进行配位，达到配位数为六的化合物。
2. 性质
氧分压对三种肌红蛋白的影响（引自 W.H.Freeman, San Francisco）。
低氧压时（1~20 mm 汞柱），主要为氧化作用；高氧压时主要为氧合作用。
3. 腌肉色素：硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下。
NO₃⁻ 经细菌还原作用生成 NO₂⁻；在 pH 5.4~6、H⁺ 条件下生成 2HNO₂；再经肉内固有还原剂作用生成 2NO + 2H₂O，或 3HNO₂ 歧化生成 HNO₃ + 2NO + H₂O。
NO₂⁻ 的作用：
但过量使用安全性不好，在食品中导致亚硝胺生成，并使肉色变绿。
4. 肉及肉制品的护色
腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。
5. 肉色变绿：血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发生在 α-亚甲基上，绿色的形成有三种情况：
二、叶绿素（Chlorophylls）
1. 结构：叶绿素 a、b 与植醇。
2. 叶绿素的稳定性：叶绿素在酸、热条件下的转化路径。
3. 影响稳定性的因素
4. 护绿方法
由异戊二烯为单元、共轭双键为基础组成的一类色素。类胡萝卜素（carotenoids）是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。
绿叶中的三种主要类胡萝卜素是叶黄素（lutein）、堇菜黄质（violaxanthin）和新黄质（neoxanthin）。
一、结构：类胡萝卜素包括：
番茄红素（Lycopene）和 β-胡萝卜素（β-Carotene）的结构关系：图中标示 15-15′ 碳和 C₅（异戊二烯）对称。
二、类胡萝卜素的性质
三、加工过程中的稳定性
本节讨论酚类色素（Polyphenol Pigments），包括花色（青）素、类黄酮、原花色素、单宁与甜菜色素。
一、花色（青）素（Anthocyans）
1. 结构
在食品中较重要的 6 种花色素：
花色素苷由配基（花色素）与一个或几个糖分子结合而成。目前仅发现 5 种糖构成花色素苷分子的糖基部分，按其相对丰度大小依次为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。
花青色素苷按其所结合的糖分子数可分成许多种类：
2. 影响花青色素苷稳定性的因素
花青素-3-鼠李葡糖苷在 pH 0.71～4.02 缓冲液中的吸收光谱（色素浓度为 1.6×10⁻² g/L）。
受 pH 变化的影响：pH 0.71 时为深红色，pH 升高后色素转变成蓝色醌式碱。
二甲花翠素-3-葡萄糖苷在不同 pH 时的结构变化。
（3）光照及温度
影响花青色素苷稳定性的其他因素：
二、类黄酮（Flavonoids）
1. 结构：类黄酮的基本结构为 2-苯基-苯并吡喃酮。最重要的类黄酮化合物是黄酮（flavone）和黄酮醇（flavonol）的衍生物。
黄酮即 2-苯基苯并吡喃酮；黄酮醇为其羟基衍生物。
2. 性质
三、原花色素（proanthocyanidins）
原花色素是无色的，结构与花色素相似，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色的物质。主要存在于苹果、梨、柯拉果、可可豆、葡萄、莲、高粱、荔枝、沙枣、蔓越桔、山楂属浆果和其他果实中。
原花色素的基本结构单元是黄烷-3-醇或黄烷-3,4-二醇以 4→8 或 4→6 键形成的二聚物，但通常也有三聚物或高聚物。
原花青素的结构单元和水解机制：原花色素在无机酸存在下加热都可生成花色素。
涉及结构单元：花青素、表儿茶素。
原花青素的主要生物功能：
四、单宁（tannin，鞣质色素）
食品中单宁包括两种类型：缩合单宁（原花色素）和水解单宁（hydrolyzable tannins）。相对分子质量为 500～3000 的水溶性单宁可作为澄清剂。
单宁使食品具有收敛性涩味，并产生酶促褐变反应。
五、甜菜色素（betalaines）
主要特点：其颜色不受 pH 的影响。包括甜菜色苷（betacyanin，红色）和甜菜黄质（betaxanthin，黄色）两种类型的化合物。
仅存在于 10 个科的种子植物中，含甜菜色素植物的颜色与含花色素苷类似。
1. 结构：甜菜色素的基本结构相同，存在两个手性碳原子 C-2 和 C-15，具有光学活性，结构中 R 和 R′ 为氢原子或芳香取代基。
色素的颜色是由于共振结构引起的。R 或 R′ 不扩展共振，则此化合物呈黄色，称为甜菜黄素；R 或 R′ 扩展共振，则此化合物显红色，称为甜菜色苷。图为一般形式甜菜色素的共振结构。
2. 影响其稳定性的因素
天然色素的特性：下表比较各类色素的种类数、颜色来源、溶解性与稳定性。
| 色素种类 | 种类数 | 颜色来源 | 溶解性 | 稳定性 |
|---|---|---|---|---|
| 花色素苷 | 150 | 橙、红、蓝色 | 植物水溶性 | 对 pH、金属敏感，热稳定性不好 |
| 类黄酮 | 1000 | 无色、黄色 | 大多数植物水溶性 | 对热十分稳定 |
| 原花色素苷 | 20 | 无色 | 植物水溶性 | 对热较稳定 |
| 单宁 | 20 | 无色、黄色 | 植物水溶性 | 对热稳定 |
| 甜菜苷 | 70 | 黄、红 | 植物水溶性 | 热敏感 |
| 醌 | 200 | 黄至棕黑色 | 植物、细菌、藻类水溶性 | 对热稳定 |
| 咕吨酮 | 20 | 黄 | 植物水溶性 | 对热稳定 |
| 类胡萝卜素 | 450 | 无色、黄、红 | 植物、动物脂溶性 | 对热稳定、易氧化 |
| 叶绿素 | 25 | 绿、褐色 | 植物有机溶剂 | 对热敏感 |
| 血红素色素 | 6 | 红、褐色 | 动物水溶性 | 对热敏感 |
| 核黄素 | 1 | 绿黄色 | 植物水溶性 | 对热和 pH 均稳定 |
一、酶促褐变机理
植物中的酚类物质在酚酶及过氧化物酶的催化下氧化成醌，醌再进行非酶促反应生成褐色的色素。
反应式：酪氨酸（CH₂CHCOOH·NH₂）在 ½O₂、酚酶催化下经儿茶酚中间体氧化，并聚合生成黑色素的局部结构。
反应式：酚类（R₁OH、R₂OH）在过氧化物酶催化下经 H₂O₂ 与 O₂ 氧化聚合，生成黑色物质（On）。
二、酶促褐变的条件：三大条件
第六节 食品中的着色剂（Colorants in Foods）
一、天然色素
直接来自动植物，除藤黄外，其余对人体无毒害；国家对每一种天然食用色素都规定了最大使用量，以策安全。
目前允许使用的天然色素有：姜黄、红花黄色素、辣椒红色素、虫胶色素、红曲米、酱色、甜菜红、叶绿素铜钠盐和 β-胡萝卜素。
根据其来源分类：
天然色素安全上优于合成色素，可使用于所有食品种类；为食品添加色素最好选用天然色素。
1. 叶绿素铜钠盐：叶绿素铜钠盐称为铜叶绿素钠盐。
2. 胭脂虫色素（carminic acid）
胭脂红酸是一种蒽醌色素，存在于胭脂仙人掌上寄生的胭脂虫（cochineal）。
胭脂红酸的性质
3. 紫胶虫色素（laccaic acid）
紫胶虫（Coccus lacceae）体内分泌物紫胶中含有五种蒽醌类色素，称紫胶红酸，又称虫胶红酸。紫胶红酸蒽醌结构中的苯酚环上羟基对位取代不同，分别称为紫胶红酸 A、B、C、D、E。
紫胶红酸与胭脂红酸性质相类似，在不同 pH 值时显不同颜色，即在 pH＜4、pH=4、6 和 8 时分别呈现黄、橙、红和紫色。
4. 红曲色素（monascin）
红曲色素为红曲菌（Monascus sp.）产生的色素，为混合物，属于氧茚并类化合物。红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂。
红曲色素具有较强的耐光、耐热等优点，且对一些化学物质有较好的耐受性。是我国食品卫生法规定允许使用的食用色素之一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。
5. 姜黄色素（curcumin）
姜黄色素主要成分为姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。不溶于水，溶于醇或醚，显鲜艳黄色；在碱性溶液中呈红色，经酸中和后仍恢复原来的黄色。
着色性（特别是对蛋白质）较强，不易被还原，对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色。一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香。具体允许使用量参见我国 GB2760-1996《食品添加剂使用卫生标准》。
6. 焦糖色素
焦糖色素是糖类化合物，由蔗糖、糖浆等加热脱水生成的复杂的红褐色或黑褐色混合物，是我国传统使用的色素之一。
我国已明确规定加胺盐制成的焦糖色素因毒性问题不允许使用；非胺盐法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和饮料等。
二、人工合成色素（artificial color）
GB2760-1996《食品添加剂使用卫生标准》规定，允许使用的人工合成色素主要有：苋菜红、胭脂红、赤藓红、柠檬黄、靛蓝等。
1. 苋菜红
2. 日落黄（sunset yellow）
日落黄（sunset yellow FCF）呈橘黄色，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂。耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸中稳定，遇碱变红褐色。
可用于饮料、配制酒、糖果等，最大允许使用量为 100 mg/kg 食品。
3. 胭脂红（ponceau）
胭脂红（ponceau 4R）即食用红色1号，是苋菜红的异构体，为红色水溶性色素。对光和酸较稳定，但对高温和还原剂的耐受性很差，能被细菌所分解，遇碱变成褐色。
这种色素无致肿瘤作用。我国食品添加剂使用卫生标准规定胭脂红最大允许用量为 50 mg/kg 食品，主要用于饮料、配制酒、糖果等。
4. 柠檬黄（tartrazine）
柠檬黄即食用黄色5号，为水溶性色素。对热、酸、光及盐均稳定；耐氧性差；遇碱变红色，还原时褪色。
5. 靛蓝（indigocarmine）
靛蓝是世界上使用最广泛的食用色素之一，水溶液为紫蓝色；在水中溶解度较低，溶于甘油、丙二醇，稍溶于乙醇，不溶于油脂。
对热、光、酸、碱、氧化作用均较敏感，耐盐性也较差，易为细菌分解，还原后褪色，染着力好，常与其他色素配合使用以调色。
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}