风味化学-色.ppt

1、食品的呈色物质,物质呈色的原理,肉眼观察到的颜色是物质吸收了可见光区（400800nm）的某些波长光后，透过光所呈现的颜色。即人们看到的是被吸收光关的互补色。,不同波长的颜色及其互补色,按来源：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：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。,天然色素,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

2、合的金属离子不同。,吡咯,血红素(hemachrome),血红素是存在于高等动物血液和肌肉中的红色色素，血红素吡咯环中是铁原子。,血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）是构成动物肌肉红色的主要色素，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。,动物性食物中的血红素,- 与O2结合成氧合血红蛋白（HbO2）而呈现鲜红色 因HbO2并非化合物，分子中的铁未被氧化，仍为亚铁离子，在O2分压低的环境下，又能分解成

3、Hb和O2 。 同样，Mb当肌肉切开后，Mb也能与O2结合而成鲜红色。,血红素的性质,- Fe2+的变化 MbO2氧化而形成棕褐色的高铁肌红蛋白。同样MbO2在有氧加热时，球蛋白变性，血红素中Fe2+氧化为Fe3+而生成棕褐色的高铁肌红蛋白（MMb ），即为熟肉的颜色。,血红素的性质,- 与亚硝基NO的作用 Hb和Mb能与亚硝基NO作用，形成稳定艳丽的桃红色亚硝酰肌红蛋白（NOMb）和亚硝酰血红蛋白（NOHb），加热颜色也不变。基于此原理，在火腿、香肠等肉类腌制加工中，往往使用硝酸盐或亚硝酸盐等作为发色剂。,血红素的性质,鲜肉和腌肉制品中血红素的反应,叶绿素(chlorophyll),叶绿素的

4、结构特征 存在于植物体内，与蛋白质结合成叶绿体。主要有叶绿素a和叶绿素b两种。在高等植物中，叶绿素a与叶绿素b按31的比例共存。 与血红素相似。 （1）环中结合着Mg2+，而不是Fe2+。 （2）除4个吡咯环之外，还形成了1个副环（V）。 （3）侧链基团不同，叶绿素分子中存在酯基。,- Mg2+的变化 酸性条件下：被氢离子取代，形成脱镁叶绿素造成色泽转化为黄褐色。 稀的硫酸铜溶液处理时：被铜离子取代生成铜叶绿素，铜叶绿素的绿色比叶绿素更鲜艳、更稳定。,叶绿素的化学性质,- 酯的性质 碱性条件下水解成叶绿酸盐和醇，叶绿酸盐的绿色较叶绿素稳定。 （保绿原理和应用）,- 酸和热引起的变化 酸的作用，

5、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。,叶绿素在食品加工和贮藏中的变化,- 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。,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。 （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

6、，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。,蔬菜加工中的绿色变化,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。,多烯色素,多烯色素是以异戊二烯残基为单位的共轭链为基础的一类色素，习惯上又称为类胡萝卜素，属于脂溶性色素。已知的有300多种，从黄、橙、红到紫。 一些类胡萝卜素能在提内转变形成VA，所以又将这些类胡萝卜素称为VA 前体。如-胡萝卜素。类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素两大类，胡萝卜素为共轭多烯，叶黄素为共轭多烯的氧化物。类胡萝卜素的加工稳

7、定性较强。,- 胡萝卜素类 存在大量共轭双键（形成发色基团，产生颜色）。 大多数天然胡萝卜素类都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。 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。,多烯色素的特点,- 脂溶性,多烯色素的性质,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。 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。 -在热、酸和光

8、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。,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。 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。,食品加工过程中多烯色素的变化,广泛地应用于油脂食品，如人造奶油、鲜奶和其他食用油脂的着色（脂溶性）。 一些新技术使多烯色素能吸咐在明胶或可溶性糖类化合物载体如环状糊精上，经喷雾干燥后形成微胶相分散体，使其能均匀分散于水，能形成透明的液体，可直接用于饮

9、料、乳品、糖果、面条等食品的着色。,多烯色素的应用,酚类色素,酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分。 分类：花青素、花黄素和鞣质三大类。其中鞣质既又可视为呈味物质，又可列入呈色物质。 存在：和叶绿素、多烯色素不同，存在于细胞液泡中。分布于植物的花、茎、叶、果实中而呈现美丽的色彩。,花青素及其性质,- 一大类主要的水溶性植物色素，属酚类，主要以糖苷的形式存在于生物体中，其基本结构为2-苯基并吡喃。,- 酸性与呈色：花青素在不同的pH下有不同的结构，从而呈现不同的颜色。果蔬在成熟前后分别出现不同的颜色，这是因为pH变化的缘故，这也是同一种花青素在不同的花果中呈现不同颜色的原因之一。,- 易受氧化剂

10、和还原剂的作用而变色 二氧化硫能与花青素发生加成反应，使之褪色，若将二氧化硫加热除去，原有的颜色可以部分恢复。因此在加工含有花青素的食品时一定要进行护色处理。,花青素的性质,- 与金属离子钙、镁、铁、铝反应生成盐类而呈现灰紫色、紫红色等深色 不再受pH的影响，因而果蔬加工时宜用不锈钢器皿。,花青素的性质,光敏、热敏：在光照下或受热下会发生聚合反应，生成高分子聚合物而呈褐色。（茄子） - 霉菌和植物组织中有分解花青素的酶，使花青素褪色 在许多水果蔬菜中，广泛存在一种无色或接近无色的酚类物质，称为无色花青素，它的结构不同于花青素，但可以转变为有色的花青素。这是罐藏水果果肉变红、变褐的原因。,存在：

11、植物组织细胞中，水溶性色素物质。浅黄或无色，偶呈鲜橙黄色，普遍存在于果蔬中。 特点：呈色能力不强，但在加工过程中会因pH和金属离子的存在而产生不良颜色，影响产品的色泽。,花黄素,基本结构为-苯基并吡喃酮（黄酮） 最重要的类黄酮化合物是黄酮和黄酮醇的衍生物,槲皮素、橙皮素、柚皮素、杨梅素、柠檬素、红花素、圣草素等。 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。,常见的花黄素,花黄素对食品感观性质有潜在影响。黄酮类的颜色大多呈浅黄色至

12、无色，分子中羟基多者颜色深。 遇碱时会变明显的黄色，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。 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。,花黄素的性质,醌酮类色素,用于食品着色的天然醌酮类色素主要是红曲色素、姜黄色素、甜菜色素等。 红曲色素 是由红曲霉菌所分泌的色素，红曲色素有6种不同成分，其中黄色、橙色和紫色各两种。,- 对pH稳定，不像其它天然色素那样易随pH的变化而发生显著变化； - 耐热、耐光性强； - 抗氧化剂、还原剂的能力强； - 不受金属离

13、子的影响； - 对蛋白质的着色性很好。 因此常用于红香肠、红腐乳、酱肉、粉蒸肉以及酱类、糕点、果汁的着色。,红曲色素特点,从植物姜黄根茎中提取的黄色色素，是二酮类化合物。 姜黄色素为橙黄色粉末，在中性和酸性水溶液中呈黄色，碱性溶液中呈褐红色，对蛋白质着色力较强，常用于咖喱粉、黄色萝卜条的增香着色，它具有类似胡椒的香味。 耐光耐热性差，易与铁离子结合而变色。,姜黄色素,存在于食用红甜菜（俗称紫菜头）中的天然食用色素，也存在于一些花和果实中，它包括甜菜红素与甜菜黄素，都是吡啶的衍生物，与糖成苷而存在于植物中。 甜菜色素易溶于水，pH 47范围内不变色，耐热性不高，也不耐氧化，光照会加速氧化，抗坏血

14、酸会减慢其氧化。甜菜色素的稳定性随水分活度的降低而增强，因此可作为低水分食品的着色剂。,甜菜色素,其它天然色素 胭脂虫色素及紫胶虫色素是两种性质与结构相似的蒽醌系色素，用于食品着色由来已久。 胭脂虫色素是寄生在胭脂仙人掌上的雌性昆虫体内一种蒽醌色素（又称胭脂红酸）。耐热、耐光、耐微生物性好。,紫胶虫也是一种树木寄生昆虫，其分泌物即紫胶，又称紫草茸，是一种中药。紫虫胶色素主要成分为紫胶红酸，系蒽酮衍生物。已知有5种成分，即紫胶虫红酸A、B、C、D、E，结构如下： 胭脂红酸和紫胶红酸的性质相似，酸性时呈橙黄色，中性时为红色，碱性为紫色，在强碱溶液中褪色。 常用于果汁、果子露、汽水、配制酒及糖果的着

15、色。,其他天然色素,焦糖色素,焦糖色素是糖质原料在加热脱水中缩合而成的复杂的红褐色或黑褐色混各物，是我国食品中应用较广泛的半天然食品着色剂。 焦糖现在由非铵盐法生产，焦糖色素为稠液状或块状，无臭，具有焦糖香气和愉快的苦味，易溶于水，pH2.6-5.5，光照下相当稳定，对酸、盐的稳定性高，红色色度高，但着色力低。 焦糖色素在食品工业中使用量很大，糖果、饮料、雪糕等可按正常需要量添加。,- 合成色素较天然色素稳定性，鲜艳，便宜。 - 我国允许使用8种合成色素：见菜红、胭脂红、新红、柠檬黄、日落黄、亮蓝和赤藓红。,人工合成食用色素,食品的褐变现象,食品褐变,- 食品在加工、贮藏过程中颜色发生变化而趋

16、向加深的现象。,有利褐变,不利褐变,褐变按其发生的机理分为： 酶促褐变（生化褐变） 非酶促褐变（非生化褐变）,食品褐变分类,酶促褐变,发生在较浅色的水果和蔬菜中 受到机械性的损伤及处于异常的环境变化时发生 酶促下氧化而呈褐色 - 是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果,酶促褐变机理 植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在正常的情况下，氧化还原反应之间（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当组织破坏后氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是发生了氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形成黑色。,酶促褐变,如酪氨酸（马铃薯等）,在酚酶作用下，底物氧化成醌的结构，醌形成后，进一步形

17、成羟醌（这是个自动反应，无需酶参与），羟醌再进行聚合，依聚合程度大小由红变褐，最后形成黑褐色物质。,酶促褐变的机理,3、4二羟基苯乙胺（香蕉）,桃、苹果中褐变的关键物质是绿原酸,水果中的褐变物质,酚酶： - 酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类 能直接催化氧化底物酚类 最适pH为7，较耐热，在100 可钝化,酶促褐变的条件,所需条件：酚酶、底物、氧,酶促褐变的控制 酚酶、氧、适当的酚类物质 - 酚酶缺失瓜果不能发生酶促褐变 - 在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小 - 现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手 主要措施有：钝化酶的活性 改变酶作用的条件 隔绝氧气 使用抑制剂等,常用的抑制酶促褐变

18、方法,加热处理 严格控制温度 微波处理效果好 调节pH 多数酚酶最适宜的pH范围是67之间,在pH为3以下时已无明显活性.用柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸 化学药品 二氧化硫、亚硫酸盐 （抑制酶活性；还原已氧化的醌） - 驱氧法,非酶褐变,- 与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变 - 褐变常伴随着热加工和长时间贮藏而发生 按机理分类：美拉德反应 焦糖化作用 抗坏血酸褐变,- 法国化学家美拉德在1912年发现 当甘氨酸和葡萄糖的混和液在一起加热时，会形成褐色的色素（又称为类黑色素） 定义：羰基化合物与氨基化合物之间的反应称为美拉德反应（又称羰氨反应）,美拉德反应,美拉德反应通常在水分较少、糖和蛋白质浓度较

19、大、温度较高的情况下才会快速发生,氨基-来源于游离氨基酸、多肽、蛋白质、胺类 羰基-来源于醛、酮、糖或油脂氧化酸败所产生的醛、酮 - 美拉德反应是食品在加热或长期贮藏后发生褐变的主要原因 机理：1. 还原糖与氨基化合物缩合（这一反应称为羰氨反应） 2. 通过一系列的缩合与聚合形成含氮的复杂的多分子色 素,食品中的美拉德反应,美拉德反应对食品的影响,气味和色泽的产生,亮氨酸与葡萄糖在高温下反应，能够产生令人愉悦的面包香 板栗、鱿鱼等食品生产储藏过程中和制糖生产中，要抑制褐变反应,营养价值的降低,美拉德反应发生后，氨基酸与糖结合造成了营养成分的损失，蛋白质与糖结合，结合产物不易被酶利用，营养成分不

20、被消化,- 抗氧化性的产生,美拉德反应中产生的褐变色素对油脂类自动氧化表现出抗氧化性，这主要是由于褐变反应中生成醛、酮等还原性中间产物,- 有毒物质的产生,- 反应物结构 羰基化合物：戊糖己糖双糖；醛酮； 氨基化合物：碱性氨基酸的易，氨基在-位或在末端比在-位的易。胺类氨基酸肽蛋白质 - 温度 温度每差10 ，褐变速率可相差35倍，一般在30 以上褐变较快 - 水分 褐变需要在有水存在的条件下进行，其速率与基质浓度成正比 水分10%15%时最易发生,影响美拉德反应的因素,- 酸度 当pH3时，褐变速率随pH增加而加快，酸度较高的食品，褐变不易发生 - 氧 氧能促进褐变，因此易褐变的食品，在10 以下真空贮藏，可减慢褐变的发生 - 亚硫酸盐 在生产加工中，亚硫酸氢钠可以抑制褐变，水果熏硫处理，不仅能抑制酶褐变，还能延缓美拉德反应。,影响美拉德反应的因素,焦糖化作用 糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加热至其熔点以上，也会变为黑褐色色素物质，这一作用称为焦糖化作用。 产物：一类是糖的脱水产物即焦糖或酱色； 一类是因裂解而形成的挥发性醛、酮类物质，再进一 步缩合、聚合成深色物质。,第一阶段：熔解开始，起泡，失去1分子水生成异蔗糖酐