【中国海洋大学食品化学】第八章色素及着色剂.

1、第八章色素和着色剂Pigments and Colorants中国海洋大学食品科学与工程学院汪东风82031575Wan .c n第八农色素及柞色剂第一节引言1食品质量与颜色厂原有的2、食品中颜色的来源Q添加的产生的3、食品着色剂与食品质量第八讹色索及石色剂44、食品中色素分类根据化学结构分类根据溶解性质分类第八讹色索及石色剂第二节食品中原有色素一、血红素(Haemachrome )血红素的结构根据来源分类根据色泽分类血红素是亚铁口卜財化合物珠蛋白第八疏色索及着色剂6血红蛋白和肌红蛋白是球 蛋白，其结构为血红素中的铁 在口卜咻环平面的上下方再与配 位体进行配位，达到配位数为

2、 六的化合物。血红蛋白( (Hemoglobin)和肌红蛋白是动物肌肉的主要色素蛋白质。第八疏色索及着色剂肌红蛋白结构简图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，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧 合作用。（2）氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原 反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。在新鲜肉中存在三种状态的血红素化合物肌红蛋白（Mb）、氧合 肌红蛋白（MbO?）和高铁肌红蛋白（MMb）,它们能够互相转化，使新鲜 肉呈现不同的色泽。肌红蛋白和分子氧之间形成共价键结合为氧合肌红蛋 白的过程称为氧合作用，肌红蛋白氧化（Fe*转变为Fe3*）形成高铁肌红 蛋白的过

3、程称为氧化作用。H2ON、/NFe尹、NOH氧合肌红蛋白（oxymvoglobinoxymvoglobin ）鲜红色肌红蛋白（myoglobinmyoglobin）红紫色第八农色索及打色剂高铁肌红蛋白（metmyoglobinmetmyoglobin ）褐色02、Fe卄+第八农色索及打色剂10氧分压对三种肌红蛋白的影响第八住浚為Freeman, San Francisco.)3、腌肉色素硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下:NO3细菌还原作用NO2DH5.4-6 Ht 2HNO2肉内固有还原剂2NO + 2比0或3 HNO2歧化-HNO3+ 2NO + H2O低氧压时主要为氧化作用;高氧压时主要为氧合

4、作用。20B0 100120氣压(mm llg)第八讹色索及行色剂12Mb NO. NOMb（氧化氮肌红蛋白）加热氧化氮肌色原 （紫红色）（鲜桃红）（鲜桃红）I还原剂MMb NO NOMMb（氧化氮高铁肌红蛋白）（褐色）（深红）NOMb, NOMMb,氧化氮肌色原统称为腌肉色素,其颜色更加鲜艳，性质更加稳定（对热、氧）。第八讹色索及行色剂NOf(MMbNOd、1、过星HN51 NOf、 、6亚吧號鬲快m红爰白谄咚高铁JH红蛋它-毓合册红21白mass(NOMW)C NMMb )胡怖0(fe2*/ /JtOjMb)Mb )(Fe、駅、还原刑还原刑/、氐w红畫 a亚WftUH红狛IS钏红蛋白(SM

5、b)蚩白(NOMb )aMb)赢血红亲加熬酸亚硝St血色原瞒荃氛化血飯累P11第八农色索及柞色剂14鲜肉和腌肉制品中血红色素的反应IBitAir化駅欢红宝臼7 恥）第八农色索及柞色剂14鲜肉、腌肉和熟肉中存在的色素色素形成方式铁的价 态 轻高铁血红囊环 的状直 珠彊白 状态Z.肌红贺白高铁肌红蛋门还跖氣令肌红at口脱 氣令作用Fe24完無天然略帝紫红色氧合肌红蛋门肌红蛍门氧合作用Fe敎天然鲜红色為饮肌红货门肌红at ri和筑令肌红蛋门筑化作用Fe完整松色亚Bfl酰肌红1K口肌红1K和置化氮纳合Fe24完整尺然鲜红（粉红）高饮觀紅负门亚硝购岛饮肌红资白和过ht的亚硝酸盐结介Fe”完笹红色玫蛋门血

6、色麻加热.交性剂对肌红彊口.氟合肌红 傲门的作用.需铁血色原的辐照Fe2*费性暗红色庆蛋门血色凍加热、受性刑对肌红蛋门、辄合肌红 蛋白、岛铁肌红蛋白、血色飯的件用Fe3*完無变性棕色m血色凍加热、盐对亚晞堆肌红蛋白的作用Fe敦完整鮮红色（粉红）就肌红蛍白硫化氢和氧对肌红蛍白的作用F0完能但战还麻变性绿色胆绿蛋门过氧化氢対肌红蛋白或孤合肌红蛋白 的作用.抗坏血酸或站 寸氧 合肌红蛋白的作用2 成Fe”完於但被还脈变性绿色过幘试刊对碓肌红蛋白的作川Fe34“卜瞩环开环变性绿色BH”色索大大过覆的试剂对硫肌红蛋门的作用不含铁U卜啡环开环被破 坏：吓琳链不存在员色或无色弟八讥1177FFiy（1）发色

7、（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MNO2(亚硝盐）的作用:(2)抑菌第八农色索及柞色剂14硝胺生成；肉色变绿。第八讹色索及柞色剂164、肉及肉制品的护色(1)高氧压护色(形成氧合肌红蛋白，呈色作用，鲜 肉)。(2)采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。(3)釆用100%C02条件，若配合使用除氧剂, 效果更好。腌肉制品的护色一般釆用避光、除氧。第八讥色索及欄色剂5、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:A.由于一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化a亚甲基。15第八讹色索及柞色剂16B.由于细菌活动产生的HQS等硫化物，

8、在氧或H2O2存 在下，可直接加在a亚甲基上。C.由于MNO2过量引起。第八农色索及行色剂18、叶绿素类（一）、叶绿素的结构由四个毗咯联成的环 称为口卜吩， 当口卜吩环带有 取代基时，称为口卜瞅类 化合物。卩叶绿素a、b第八农色索及行色剂植醇第八农色索及行色剂20（二）、叶绿素的性质脂溶性与蛋白质结合，叶绿体对光、热敏感酸性条件卜镁易被氢取代镁离了可被铜、锌、铁等取代第八农色索及行色剂2、叶绿素的降解与色变1、叶绿素 的基本性 质19COCH J热-COCH3热焦脱镁脱植叶绿素（褐色，水溶性）焦脱镁叶绿素（褐色，脂溶性）第八农色索及行色剂21（绿色，水溶性）脱植叶绿素植醇叶绿素（绿色，脂溶性）

9、-Mg-Mg2+2+勳热井绿素酶-Mg-Mg2+2+酸/热脱镁脱植叶绿素（橄榄绿,水溶性）脱镁叶绿素（橄榄绿,脂溶性）第八讹色索及若色剂22超基叶如橐f f（绿色）績楼叶绿酸撤怅褐色他脱镂叶绿橄岐祸色叶绿素各种反应示意图第八讹色索及若色剂响叶绿素稳是“:;性的因素光、金属离子叶缘素分解物（无色）叶塚素（煤色）（煤色）CO.CH.脱饮梅或低州色脱權叶绿素（厳榄祸色戮説植叶缘不（缘色）21酸、热水份活度做俺褐色）植呻*CO2CH4轮钱梅或低pH1）、中和酸2）、高温瞬时杀菌4.常用的 护绿技术 Y3）、绿色再生第八讹色索及养色剂三、类胡萝卜素Carotenoids类胡萝卜素（carotenoids

10、）是一类使动植 物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。类胡萝卜素包括：1纯碳氢化合物组成的共钝多烯（坯 类胡萝卜4）、其他方法23素）2上述化合物的含氧衍生物（氧合叶 黄素）第八讹色素及若色剂26（一）、类胡萝卜素的结构1桂类胡萝卜素（Carotenes,又称胡萝卜索类）0胡萝卜素2、含氧衍生物（Xanthophylls）(1)玉米黄素(zeaxanthin)(2)叶黄素(lutein)3)辣椒红素(capsanthin)及辣椒玉红素(capsorubin)(4)柑橘黄素(citroxanthin)(5)虾青素(astaxanthin)0第八讹色索及行色剂28辣椒玉红素第八玳色索及若色剂27堇菜黄

11、质岩藻黄质叶黄素虾青素玉米黄素（C3H56O2）辣椒红（C3H56O3）胭脂树素（C25H3OO4）0第八农色索及行色剂303、其它类胡萝卜素也可与糖或蛋白质结合，或与脂肪 酸以酯类的形式存在。类胡萝卜素与蛋白质结合不仅可以保持色素稳 定，而且可以改变颜色。类胡萝卜素还可通过糖昔键与还原糖结合。第八玳色索及行色剂（二）、类胡萝卜素的化学性质及应用1、类胡萝卜素的性质1）、所有类型的类胡萝卜素都是脂溶性化合物。2）、具有适度的热及酸碱稳定性。、易发生氧化而褪色，亚硫酸盐或金属离子的存在将加速4）、光的作用下很容易发生光敏氧化及异构化。5）、类胡萝卜素的颜色在黄色至红色范围，其检测波长一般 在43

12、0480nmo293)第八农色索及濟色剂326）、许多试剂能与类胡萝卜作用产生光谱位移，因此 可用于类胡萝卜素的鉴定。类胡萝卜素常与蛋白质 结合，比游离态稳定。7）、类胡萝卜素易被组织中存在的许多酶体系特别是 脂肪氧合酶迅速降解。8）、某些类胡萝卜素可以作为一种单重态氧猝灭剂, 这种作用与氧分压的大小有关。第八讹色索及彩色剂31第八讹色索及行色剂34在加工和贮藏过程中类胡萝卜素降解和异构化的可能机制第八讹色索及行色剂3、应用1、类胡萝卜素可作为食品添加剂用于 油脂食品的着色，作为食品添加剂使 用无限量。2、在某些产品加工中添加类胡萝卜素, 还可提高其香气。顺式显构体（色泽变化）光界构化疋礼化光

13、，氧气脂肪氣合酶类胡萝卜素分解物最终产物无色娄胡萝卜素分解物JF饱和阻肪寥二类胡萝卜素 _自砂氧化氣气_.类胡算卜索分槨物 （最终产物无色）奚丽存站1黄、橙、红色厂耳扁莎卜素示白 i （最终产物无色3336（一）、花色昔结构花色素昔被认为是类 黄酮的一种，只有c6-c3- C6碳骨架结构。所有花色 素昔都具有2-苯基-苯并 毗喃阳离子的基本结构。在食品中较重要的花色素有 6种,花葵素 （天竺葵色素，pelargonidin）花青素 （矢车菊色素，cyanidin）飞燕草色素（翠花素，delphinidin）芍药色素（peonidin） 3甲花翠素（petunidim）二甲花翠素（锦葵色素，ma

14、lvidin）第八农色索及养色3536-585-屮化你戢0MOX在自然状态下上述花色素多以昔的形式存在。 花色素昔由配基（花色素）与一个或几个糖分子 结合而成。目前仅发现5种糖构成花色素昔分子的糖基部 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。花色素昔按其所结合的糖分子数的多少可分成：单糖昔只含一个糖基，几乎都连接在碳位上。二糖昔含二个糖分子，二个可以都在碳位，或和 5 5 碳位各有一 个。三糖昔的三个糖分子通常二个在 3 3 碳位和一个在 5 5 碳位的，有时 三个在3 3 碳位上形成支链结构或直链结构。（二）、影响花色素昔稳定性的因素u u 结构：分子中轻基数目增

15、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。花青素3鼠李葡糖昔在pHO.714.02缓冲液第八讹色素及石电的吸收光谱，色素浓度为1.6X102g/B8第八讹色索及行色剂40二甲花翠素-3-葡萄糖昔不同pH时的结构变化第八讹色索及行色剂低pH值时， 以二甲花翠素-3-葡萄糖甘笙阳离子占优 势； 而在pH46主要为无色甲醇假碱结构；当溶液在pH6时呈现无色。蓝色酿式碱(A)质子化生成红色花色笙阳离子(AH+),然后水解形成无色甲醇碱(B),甲醇假碱与39AF：花色圣阳离子(红)C：査尔酮(无色B：甲醇假碱(无色第八讹色索及行色剂40无色査耳酮(C)处于平衡状态，可概略表示

16、于下：AH+H2O第八农色索及行色剂423氧化剂与还原剂花色昔是多酚化合物，结构的不饱和特性使之对氧化剂和还原剂非常敏感。如在贮藏和加工时添加亚硫酸盐或二氧化硫可导致花色素昔迅速褪色o食品中花色昔的稳定性与温度关系较大。研究表明，花色昔的热降 解机制与花色昔的种类和降解温度有关。高度径基化的花色昔比甲基化、 糖基化或酰基化的花色素昔的热稳定性差。温度越高，其降解速度越快；pH对花色昔的热稳定性有很大影响，在低pH时，稳定性较好，在接近中 性或微碱性的条件下，其稳定性明显下降。41第八农色索及行色剂pH3时吸光度随时间的变化PH4吸光度随时间的变化第八讹色索及石色剂44花色昔分子中因为具有邻位轻

17、基，能和金属离子形成复合物，色 泽一般为兰色，这也是自然界中的一些花青素呈现蓝色的原因6、光光通常会加速花色素的降解。花色素昔的结构影响其对光的稳定性, 酰化和甲基化的二糖昔比未酰化的稳定，双糖昔比单糖昔更稳定。 研究表明，紫外光的降解作用比室内光的降解作用更明显。pH6 7吸光度随时间的变化436060EJpH5 4吸光度随时间的变化102030405060 t(min|pH7.5吸光度随时间的变化第八讹色索及石色剂第八农色索及行色剂467、有机化合物8、酶及其他因子糖昔酶和多酚氧化酶能引起花色昔失去颜色,它们也被称为花色昔酶。糖昔酶的作用 是水解花色昔的糖昔键，生成糖和昔元花青 素；多酚氧

18、化酶是在有氧和邻二酚存在时， 首先将邻二酚氧化成为邻苯酿，然后邻苯醍 与花色昔反应形成氧化花色素昔和降解产物o加工过程中的漂烫处理，会对这些酶灭活， 保持产品色泽。45花色昔与小分子化合物形成的聚合物第八讹色索及种色剂在抗坏血酸、氨基酸、酚类、糖衍生物等存在时，由于这些化合 物与花色素昔发生缩合反应可使褪色加快第八农色索及行色剂48五、儿茶素类及类黄酮(-).儿茶素及氧化产物第八农色索及行色剂2、儿茶素氧化物茶黄素的结构1、儿茶素类的结构特征K,=OHL-ECG0HR.=HMBRi=HR.=HRi=OH-OH、0HOH4700503、茶红素的结构4.儿茶素氧化产物的性质及应用：茶黄素（TFTF）纯品为结晶状 粉末，色泽金黄；TFTF 及茶红素（TRTR）均能溶于热水、乙酸乙酯、正丁醇, 较