食品的色素课件

食品的色素,1,PPT学习交流,主要内容（Contents）,第一节概述第二节食品中的天然色素第三节合成色素,2,PPT学习交流,第一节概述,色素定义：食品中呈现各种颜色的物质，主要的食品色素都是有机化合物。人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了可见光区（400800nm）中某些波长的光后，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。,3,PPT学习交流,食品色素的分类：天然色素：食品原料中天然存在的，或经加工而改变的食品色素。人工合成色素：用人工化学合成方法所制得的有机色素，是为了促进人们的食欲，提高食品的商品价值而使食品着色的一类食品添加剂。,4,PPT学习交流,天然色素一般对光、热、pH、氧气等敏感，它们的变化会导致食品在加工贮存中变色或褪色。合成色素颜色鲜艳稳定，但安全性较差。,5,PPT学习交流,天然色素的分类：按来源不同：动物色素（如血红素、类胡萝卜素）、植物色素（如叶绿素、胡萝卜素、花青素等）、微生物色素（如红曲霉的红曲素）等。植物色素最为缤纷多彩，是构成食品色泽的主体；按溶解性不同：脂溶性色素（叶绿素、类胡萝卜素等）和水溶性色素（花青素）；按化学结构：吡咯色素、多烯色素、酚类色素和醌酮类色素。,第二节食品中的天然色素,6,PPT学习交流,一、吡咯色素,结构基础：4个吡咯环的-碳原子通过次甲基相连而成的卟吩环。,天然吡咯色素：动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素，它们都与蛋白质相结合，不同之处在于卟吩环上的侧链基团和卟吩环中结合的金属离子不同。,7,PPT学习交流,（一）叶绿素（Chlorphylls）由叶绿酸(镁卟啉衍生物)与叶绿醇及甲醇所成的二醇酯，绿色来自叶绿酸残基部分高等植物叶绿素有a(蓝绿色)、b(黄绿色)两种，且a:b3:1,8,PPT学习交流,1.结构,叶绿素是参与光合作用的主要色素，吸收红光和蓝光，反射绿光。,9,PPT学习交流,2.影响叶绿素稳定性的因素（1）光、氧（2）酶（3）酸、热（4）水份活度（5）气体环境（6）盐,10,PPT学习交流,3.叶绿素在食品加工和贮藏中的变化（1）酸和热引起的变化酸的作用，生成脱镁叶绿素，颜色由绿色向褐色转变。如蔬菜在收获后，植株体内有机酸的存在，可生成脱镁叶绿素，变黄甚至变褐，腌制蔬菜时则由乳酸而致。,11,PPT学习交流,（2）酶和光许多酶能促进叶绿素的破坏，如脂酶、蛋白酶；叶绿素酶直接以叶绿素为底物。,12,PPT学习交流,蔬菜的加工处理（热烫和杀菌）是导致叶绿素损失的主要原因，其变化主要是热和酸造成了叶绿素向焦脱镁叶绿素的转化，造成颜色的变化。这是由于：（a）加热下组织的破坏，细胞内的成分（包括有机酸）不再区域化，因而加强了与叶绿素的接触。（b）加热时，生成新的有机酸如草酸，苹果酸，乙酸，琥珀酸，柠檬酸，脂肪会水解成脂肪酸，蛋白质分解成H2S或脱羧产生CO2等，降低了pH，使其酸性化。为了护色，常将石灰水或氢氧化镁加入热烫液中，以提高pH，并有一定的保脆作用。,13,PPT学习交流,绿色植物在储藏加工过程中经常发生光解。即在光和氧气的作用下破坏卟吩环，产生一系列小分子。对此在储藏绿色植物性食品时，应避光、除氧，以防止光氧化褪色。,14,PPT学习交流,西昌学院食品科学系,4.护绿方法（1）加碱护绿（2）低温贮存或脱水干燥（3）加入铜盐或锌盐,15,PPT学习交流,（二）血红素,1、结构血红素是亚铁卟啉衍生物血红素分子结构图,16,PPT学习交流,肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)是动物肌肉的主要色素蛋白质。牲畜在屠宰放血，血红蛋白排放干净之后，酮体肌肉中90%以上是肌红蛋白（Mb）。肌肉中的肌红蛋白（Mb）随年龄不同而不同，如牛犊的肌红蛋白较少，肌肉色浅，而成年牛肉中的肌红蛋白（Mb）较多，肌肉色深。虾、蟹及昆虫体内的血色素是含铜的血蓝蛋白。,17,PPT学习交流,肌红蛋白是由一分子血红素和一分子一条肽链组成的球蛋白构成肌红蛋白结构简图,18,PPT学习交流,肌红蛋白的三级结构,铁原子可形成6个配位键四个被4个吡咯环的氮原子占据第五个与肌球蛋白的组氨酸残基键合第六个可与各种配基的电负性原子结合血红蛋白：由四个肌红蛋白构成，是一个四聚体,19,PPT学习交流,血红素与球蛋白的结合是通过球蛋白分子中的组氨酸残基上的咪唑环上的一个氮原子和亚铁原子以配价键连结而成,6个配位键,20,PPT学习交流,肌红蛋白空间结构,21,PPT学习交流,2、性质（1）氧合作用：血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合形成氧合血红素，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧合作用。（血液和新鲜肌肉呈现鲜红色）（2）氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成棕红色高铁血红素的作用被称为氧化作用。（熟肉）,22,PPT学习交流,低氧压时（120mm汞柱),主要为氧化作用高氧压时主要为氧合作用,氧分压对三种肌红蛋白的影响,23,PPT学习交流,3、与亚硝酸盐作用肌红蛋白（Mb）（桃红）与NO结合生成鲜桃红色的亚硝基亚铁肌红蛋白（NOMb）。亚硝基肌红蛋白受热（蛋白质变性）生成较稳定的鲜红色亚硝基血色原Mb+NONOMb（桃红）加热亚硝酰血色原（鲜红）由于亚硝基肌红蛋白对氧、热比氧合肌红蛋白稳定，基于此原理，肉食加工中，为保持肉的鲜艳颜色而加入亚硝酸盐。（硝酸钠0.5g/kg（+Vc），亚硝酸钠0.15g/kg）MNO2的作用：（1）发色（2）抑菌（3）产生腌肉制品特有的风味。但过量使用安全性不好，在食品中导致亚硝胺生成；肉色变绿。,24,PPT学习交流,25,PPT学习交流,由于一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化-亚甲基。B.由于细菌活动产生的H2S等硫化物，在氧或H2O2存在下，可直接加在-亚甲基上。C.由于亚硝酸根过量引起。,4、肉色变绿血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发生在-亚甲基上，绿色的形成有三种情况:,26,PPT学习交流,5、肉及肉制品的护色（1）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。（2）高氧压护色（3）采用100%CO2条件，若配合使用除氧剂，效果更好。腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。,27,PPT学习交流,二、多烯色素类胡萝卜素,由异戊二烯残基为单元，共轭双键长链为基础组成的一类色素。是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。,28,PPT学习交流,1、结构分为两类：纯碳氢化合物组成的共轭多烯（烃类胡萝卜素）上述化合物的含氧衍生物（氧合叶黄素）,29,PPT学习交流,类胡萝卜素最基本的组成单元是异戊间二烯，通过共价键头-尾或尾-尾相连产生很多对称结构,30,PPT学习交流,天然类胡萝卜素大多数可看作是番茄红素的衍生物，番茄红素的一端或两端环构化，便形成了它的同分异构体-胡萝卜素、-胡萝卜素、-胡萝卜素。,31,PPT学习交流,1分子-胡萝卜素在动物体内能转化为2分子维生素A，因此是有效的维生素A原，而一分子的-胡萝卜素、-胡萝卜素只能形成一分子维生素A，而番茄红素不能转化成维生素A，没有营养作用。,32,PPT学习交流,含氧衍生物（1）叶黄素：3,3-二羟基-胡萝卜素，存在于金盏花、绿叶中。（2）玉米黄素：3,3-二羟基-胡萝卜素，存在于玉米、柑橘、蘑菇等中。（3）辣椒红素和辣椒玉红素：存在于红辣椒中。（4）桔黄素：5,8-环氧-胡萝卜素，存在于柑桔皮和辣椒中。（5）虾黄素：3,3-二羟基-4,4-二酮基-胡萝卜素，存在于虾、蟹、牡蛎等体内。,33,PPT学习交流,新黄质（C40H56O4）,玉米黄素（C40H56O2）,辣椒红（C40H5603）,-胡萝卜素,34,PPT学习交流,（1）较稳定，耐酸耐碱，较耐热。在锌、铜、锡、铝、铁等金属存在下也不易破坏，因此在食品加工中不易损失。（2）双键特征，使其易发生氧化。在强氧化剂作用下，多烯色素被破坏而褪色。（3）在热、酸和光的作用下，易发生顺反异构变化引起颜色在黄色和红色范围内轻微变动，如：加热胡萝卜使金黄色变成黄色，加热番茄会使红色变成橘黄。,2、化学性质,35,PPT学习交流,多烯色素的破坏主要原因是光敏氧化作用，即双键经氧化后饱和，形成环状氧化物，进一步氧化发生断裂，形成有部分双键的含氧化合物。其中之一有紫罗兰酮（具有紫罗兰花气味），其结构式的环状部分即紫罗酮环，由此得名。过度氧化后，多烯色素则可完全失去颜色。,36,PPT学习交流,有些酶可以加速多烯色素的氧化降解，食品加工中热烫等适当的钝化酶处理可以保护类胡萝卜素。多烯色素在食品加工中，通常不会严重降解。如土豆碱液去皮仅引起类胡萝卜素的轻微降解和异构化。胡萝卜果脯熬制时红黄色很稳定，低温和冷冻下类胡萝卜素也很少变化。油炸、烤制和过度加热会引起多烯色素的高温热解，干制品在光照下贮藏会发生褪色，是因为光促进了氧化。,37,PPT学习交流,氧气分压高氧化强化剂氧气分压低抑制脂质的过氧化类胡萝卜素有一定的抗氧化活性，能淬灭单重态氧，防止细胞的氧化损伤。抗氧化活性使它具有抗衰老、抗白内障、抗动脉粥状硬化与抑制癌细胞的作用。,38,PPT学习交流,3、加工过程中的稳定性,在一般加工和贮藏条件下是相对稳定。,加热或热灭菌会诱导顺/反异构化反应。,39,PPT学习交流,4、应用商品类胡萝卜素大多数是人工合成产物，主要用于人造黄油、鲜奶油及其他含油脂食品的着色。用环糊精制成-胡萝卜素微胶囊分散体系，可用于饮料、乳品、糖浆、面条等食品的着色。,40,PPT学习交流,四.酚类色素,(一)花色素类1、结构花色素是类黄酮的一种，具有2-苯基-苯并吡喃阳离子基本结构。,41,PPT学习交流,主要花色素的取代基及取代位置,42,PPT学习交流,花色素在自然状态下以糖苷形式存在花色素的配糖基：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖花色苷水解失去糖基后的配体称为花色素或花青素，水溶性下降,43,PPT学习交流,2、颜色,花色素的颜色主要因苯基上取代基的不同而异羟基数增加，颜色向紫蓝方向增强甲氧基增多，颜色向红色方向变动在C5位上接入糖苷基，色泽加深在苯基上有二个以上环状取代基时，颜色特别稳定,44,PPT学习交流,3.影响花色素稳定性的因素（1）结构分子中羟基数目增加则稳定性降低；甲基化程度提高则增加稳定性；糖基化也有利于色素稳定。（2）酸度酸度的改变，花色素的结构改变，颜色随之改变。,45,PPT学习交流,（3）光照及温度光照通常会加速花色素的降解花色素的热降解机制与花色素的种类和降解温度有关。（4）金属离子采用涂料金属罐保护罐装果蔬原有颜色花色素的相邻羟基可以螯合多价的金属离子，其金属盐都呈灰紫色。,46,PPT学习交流,（5）糖及其降解产物高浓度的糖有利于花色素的稳定因为高浓度糖可降低水分活度但低浓度的糖会加速花色素降解（6）二氧化硫SO2能与花色素发生加成反应，使花色素褪色成微黄色至无色,47,PPT学习交流,（7）氧及氧化剂花色素的不饱和性使得对氧比较敏感（8）酶花色苷可被相应的水解酶类水解成糖及花色素，以致褪色。（9）水分活度,48,PPT学习交流,(二)花黄素类,结构和性质上和类黄酮相似,两个苯环上的氢原子可以被羟基、甲氧基、甲基等取代，衍生出各种黄酮色素。已知的花黄素类有800多种分类黄酮醇茨非醇、槲皮素、杨梅素；黄酮芹菜素、洋地黄酮，5,7,3,4-四羟基黄酮等。都具有黄色,49,PPT学习交流,这些物质中，槲皮素、杨梅素是分布最广泛和最丰富的黄酮醇，在茶叶中这三种黄酮醇及其苷占可溶性固形物中的大部分。槲皮素、橙皮素、柠檬素、圣草素在生理上具有保持毛细血管壁完整和正常通透性的作用，是维生素P的组成成分。,50,PPT学习交流,2.性质类黄酮的羟基呈酸性，具有酸类化合物的通性。类黄酮在碱性溶液中易开环生成查耳酮型结构而呈黄色、橙色或褐色。如含黄酮类的果蔬（洋葱、荸荠、马铃薯等）在碱性水中预煮时往往会发生变黄而影响产品质量，在生产时加入少量酒石酸氢钾或柠檬酸调节pH，避免黄酮色素的变化。,51,PPT学习交流,类黄酮遇铁离子可变成蓝绿色，这是酚羟基的呈色反应，在相关的食品加工中应引起注意。类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀。,52,PPT学习交流,西昌学院食品科学系,3、类黄酮在食品中的重要性类黄酮具有抗氧化作用。柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素P。此外，柑桔类黄酮还应用于室内除臭和消毒。柚皮苷，橙皮苷在碱性条件下加氢开环，是高甜度的新型甜味剂。,53,PPT学习交流,（三）鞣质（单宁）,是植物中存在的复杂混合物，具有涩味，能与金属反应。结构：含多个酚羟基。植物鞣质在某些植物如石榴、咖啡、茶叶、柿子等中含量较多，是涩味的主要来源。主要单体：儿茶酚、焦性没食子酸、根皮酚、原儿茶酸、没食子酸等。,54,PPT学习交流,分类：植物鞣质可分为水解型和缩合型两类，水解型由单体通过酯键形成，在温和的条件下用稀酸、酶或沸水可水解为鞣质单体物质。缩合型鞣质是由单体分子之间用CC键相连而成，在温和的条件下处理，不易分解为单体分子而是进一步聚合成高分子物质。,55,PPT学习交流,性质：（1）都具有潮解性，在空气中氧化成暗黑色的氧化物，碱可强化这一氧化作用；（2）鞣质与金属离子反应可生成不溶性的盐类，与铁离子反应生成蓝黑色物质，所以加工这类食物不能使用铁质器皿。（3）果汁中的鞣质能与果胶作用生成沉淀。鞣质作为呈色物质，主要是在植物组织受损及加工过程中起作用，影响制品的色泽,56,PPT学习交流,其他天然色素,（1）虫胶色素虫胶色素是紫胶虫寄生在寄主植物上所分泌的紫胶原胶中的一种色素；溶于水的虫胶色素称为虫胶红酸，含有A、B、C、D、E五个组分；虫胶红酸的颜色随pH改变而不同，pH4以下为黄色；pH4.55.5为橙红色；pH5.5以上为紫红色。,57,PPT学习交流,（2）胭脂虫色素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。胭脂红酸溶于水、乙醇，不溶于油脂。胭脂红酸的颜色随pH而不同，酸性时呈橙黄，中性时呈红色，碱性时呈紫红色。胭脂红酸对热、光和微生物都具有很好的耐受性，尤其在酸性环境中十分稳定。但染色力较差，一般作为饮料着色剂。,58,PPT学习交流,（3）红曲色素红曲色素为红曲霉菌产生的色素，有六种组分，均属氧茚并类化合物。红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液，乙醇和乙醚等有机溶剂。红曲色素具有较强的耐光、耐热等优点，并且不易被氧化或还原。红曲色素安全性高，工艺性能好，广泛用于肉、豆、面、糖、果酱果汁等食品的着色。,59,PPT学习交流,（4）姜黄素姜黄素是从植物姜黄根茎中提取的黄色色素，为一种二酮类化合物。姜黄素不溶于水，溶于醇或醚，在碱性溶液中呈褐红色，在中性或酸性溶液中呈黄色。对光、热稳定性差，易与铁离子结合而变色。着色性较好，对蛋白质着色力强，不易被还原。可作为咖哩粉和蔬菜加工产品等的增香着色剂。,60,PPT学习交流,（5）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。焦糖易溶于水和稀乙醇溶液，不溶于油脂。焦糖色调不受pH值及过度曝露在空气中的影响，但pH6.0以上易发霉。我国已经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可用于罐头、糖果和饮料等。,61,PPT学习交流,（6）植物鞣质鞣质是高分子多元酚衍生物，主要由邻苯二酚（儿茶酚）、邻苯三酚（焦性没食子酸）和间苯三酚（根皮酚）等单体组成。鞣质易溶于水、酒精及丙酮，其水溶液呈酸性并具有涩味。鞣质遇生物碱生成沉淀，与铁盐生成黑色或蓝、绿色沉淀。与蛋白质作用生成不溶于水的沉淀。在氧化酶作用下发生氧化聚合而生成黑褐色物质。,62,PPT学习交流,第三节人工合成色素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、日落黄、新红、亮蓝等。,63,PPT学习交流,一.胭脂红胭脂红亦称食用红色1号，为红色水溶性色素。对光及酸较稳定，但抗热性及还原性相当弱，遇碱变成褐色，易为细菌分解。该色素无致肿瘤作用。我国食品添加剂使用卫生标准