第八章食品色素和着色剂

1、第八章第八章 食品色素和着色剂食品色素和着色剂 食品的品质除了其本身的营养价值、质地之食品的品质除了其本身的营养价值、质地之外外, ,还包括食品的色泽和风味，任何一种特定的还包括食品的色泽和风味，任何一种特定的食品的品质就是由上述的这些因素以不同的比食品的品质就是由上述的这些因素以不同的比例组成的。食品的色泽是构成食品的感官质量例组成的。食品的色泽是构成食品的感官质量中最重要属性之一。颜色是衡量食品的重要指中最重要属性之一。颜色是衡量食品的重要指标之一。标之一。8.1 概述概述 天然食品一般都有美丽的色泽，但经过加天然食品一般都有美丽的色泽，但经过加工时工时,发生褪色或变色。为了保持或改善食品

2、的发生褪色或变色。为了保持或改善食品的色泽色泽,在食品加工中往往需要对食品进行人工着在食品加工中往往需要对食品进行人工着色。色。色素则是以食品着色和改善食品色泽为目色素则是以食品着色和改善食品色泽为目的的食品添加剂的的食品添加剂,也称着色剂。也称着色剂。食品原料中天然存在的色素叫食品固有色素，食品原料中天然存在的色素叫食品固有色素，专门用于食品染色的添加剂称为食品着色剂专门用于食品染色的添加剂称为食品着色剂。一一 色素的发色机理色素的发色机理自然光是由不同波长的光组成的，波长在自然光是由不同波长的光组成的，波长在380770nm之间的电磁波叫可见光，波长小于之间的电磁波叫可见光，波长小于380

3、nm的紫的紫外区域的光和波长大于外区域的光和波长大于770nm的红外区域的光均为的红外区域的光均为不可见光。在可见光区内，不同波长的光能显示不不可见光。在可见光区内，不同波长的光能显示不同的颜色。同的颜色。颜色是通过色素对自然光中的可见光的选择吸颜色是通过色素对自然光中的可见光的选择吸收及反射而产生的。收及反射而产生的。能够吸收可见光激发而发能够吸收可见光激发而发生电子跃迁的食物成分称为食品色素。生电子跃迁的食物成分称为食品色素。食品原食品原料中天然存在的色素叫食品固有色素，专门用料中天然存在的色素叫食品固有色素，专门用于食品染色的添加剂称为食品着色剂。于食品染色的添加剂称为食品着色剂。食品所

4、显示出的颜色，不是吸收光自身的颜色，食品所显示出的颜色，不是吸收光自身的颜色，而是食品反射光（或透射光）中可见光的颜色。而是食品反射光（或透射光）中可见光的颜色。若光源为自然光，若光源为自然光，食品吸收光的颜色与反射光食品吸收光的颜色与反射光的颜色互为补色。的颜色互为补色。例如，食品呈现紫色，是其例如，食品呈现紫色，是其吸收绿色光所致，紫色和绿色互为补色。食品吸收绿色光所致，紫色和绿色互为补色。食品将可见光全部吸收时呈色黑，食品将可见光全将可见光全部吸收时呈色黑，食品将可见光全部通过时无色。部通过时无色。各种色素都是由各种色素都是由发色基团发色基团和和助色基团助色基团组成的。组成的。 凡是有机

5、化合物分子在紫外及可见光区域内（凡是有机化合物分子在紫外及可见光区域内（200700nm）有吸收峰的基团都称为）有吸收峰的基团都称为发色基团发色基团，如，如CC、CO、CHO、COOH、NN、NO、NO2、CS等。等。 发色基团吸收光能时，电子就会从能量较低的发色基团吸收光能时，电子就会从能量较低的轨道或轨道或n轨道（非共用电子轨道）跃迁至轨道（非共用电子轨道）跃迁至*轨道，然后再从高轨道，然后再从高能轨道以放热的形式回到基态，从而完成了吸光和光能轨道以放热的形式回到基态，从而完成了吸光和光能转化。能转化。 能发生能发生n*电子跃迁的色素，其发色基团中至电子跃迁的色素，其发色基团中至少有一个少

6、有一个CO、NN、NO、CS等含等含有杂原子的双键与有杂原子的双键与34个以上的个以上的CC双键共轭体双键共轭体系；系； 能发生能发生*电子跃迁的色素，其发色基团至少电子跃迁的色素，其发色基团至少是由是由56个个CC双键共轭体系。双键共轭体系。 随着共轭双键数目的增多，吸收光波长向长波方随着共轭双键数目的增多，吸收光波长向长波方向移动，每增加向移动，每增加1个个CC双键，吸收光波长约增加双键，吸收光波长约增加30 nm。 与发色基团直接相连接的与发色基团直接相连接的OH、OR、NH2、NR2、SH、Cl、Br等官能团也等官能团也可使色素的吸收光向长波方向移动，它们被称可使色素的吸收光向长波方向

7、移动，它们被称为为助色基团助色基团。不同色素的颜色差异和变化主要不同色素的颜色差异和变化主要取决于发色基团和助色基团。取决于发色基团和助色基团。二二 色素的分类色素的分类按按来源和性质来源和性质可将其分为两类：可将其分为两类：1食用合成色素：食用合成色素：是指用人工方法制得的是指用人工方法制得的有机色素有机色素。有有机色素机色素按它的结构不同又可分为偶氮类色素按它的结构不同又可分为偶氮类色素,其中偶氮其中偶氮类色素有类色素有油溶性和水溶性之分油溶性和水溶性之分,油溶性的进入人体不易油溶性的进入人体不易被排出被排出,且毒性较大；水溶性的进入人体易排出体外，且毒性较大；水溶性的进入人体易排出体外，

8、且毒性较小。除了这两种之外还包括色淀，它是由水且毒性较小。除了这两种之外还包括色淀，它是由水溶性色素沉淀在许多使用的不溶性基质溶性色素沉淀在许多使用的不溶性基质(Al2O3)上所制上所制得的特殊着色剂。得的特殊着色剂。2 食用天然色素：食用天然色素：它主要是从植物组织中提取的色素它主要是从植物组织中提取的色素,也包括来自于动物微生物的色素也包括来自于动物微生物的色素,和少量无机色素。和少量无机色素。按其来源不同又可分为按其来源不同又可分为:(1) 植物色素植物色素,如甜菜红如甜菜红、姜黄姜黄、胡萝卜素等。胡萝卜素等。(2) 动物色素动物色素,如紫胶红如紫胶红、血红素等。血红素等。(3) 微生物

9、色素微生物色素,如红曲红、核黄素等。如红曲红、核黄素等。按其化学结构不同按其化学结构不同,可分为可分为: (1) 四吡咯衍生物，如叶绿素、血红素等。四吡咯衍生物，如叶绿素、血红素等。 (2) 异戊二烯衍生物，如辣椒红、胡萝卜素等。异戊二烯衍生物，如辣椒红、胡萝卜素等。（3）多酚类衍生物，如越桔红）多酚类衍生物，如越桔红、萝卜红素等。萝卜红素等。（4) 酮类衍生物，如红曲红酮类衍生物，如红曲红、姜黄素等。姜黄素等。（5）醌类衍生物，如紫胶红）醌类衍生物，如紫胶红、胭脂虫红等。胭脂虫红等。此外还有甜菜红此外还有甜菜红、焦糖色素等。焦糖色素等。8.2 食品原料中天然色素食品原料中天然色素一一.四吡咯

10、衍生物类色素四吡咯衍生物类色素这类色素的共同特点：这类色素的共同特点：结构中包括四个吡咯构成的结构中包括四个吡咯构成的卟啉环，四个吡咯可与金属元素以共价键和配位键卟啉环，四个吡咯可与金属元素以共价键和配位键结合。重要的色素有：叶绿素、血红素及胆红素结合。重要的色素有：叶绿素、血红素及胆红素NNNNM血红素NNNNM叶绿素NNNN胆汁色素血红素血红素叶绿素叶绿素胆红素胆红素1 叶绿素叶绿素 （1）结构与性质）结构与性质叶绿素是绿色植物的主要色素，存在于叶绿体中类囊叶绿素是绿色植物的主要色素，存在于叶绿体中类囊体的片层膜上，在植物光合作用中进行光能的捕获和体的片层膜上，在植物光合作用中进行光能的捕

11、获和转换。转换。 叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇和甲醇缩合而成的二醇叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇和甲醇缩合而成的二醇酯。酯。 高等植物中的叶绿素有高等植物中的叶绿素有a、b两种类型，其区别两种类型，其区别仅在于仅在于3位碳原子上的取代基不同。取代基是甲位碳原子上的取代基不同。取代基是甲基时为叶绿素基时为叶绿素a（蓝绿色），是醛基时为叶绿素（蓝绿色），是醛基时为叶绿素b（黄绿色），二者的比例一般为（黄绿色），二者的比例一般为3：1。 NMgNNNROCOOCH3COOHOR=CH3为叶绿素为叶绿素aR=CHO为叶绿素为叶绿素b叶绿醇（植醇）叶绿醇（植醇）叶绿素的结构叶绿素的结构在活体植物细胞中，叶绿素与类

12、胡萝卜素、类在活体植物细胞中，叶绿素与类胡萝卜素、类脂物及脂蛋白结合成复合体，共同存在于叶绿脂物及脂蛋白结合成复合体，共同存在于叶绿体中。当细胞死亡后，叶绿素就游离出来，体中。当细胞死亡后，叶绿素就游离出来，游游离的叶绿素对光、热敏感，很不稳定。离的叶绿素对光、热敏感，很不稳定。因此，因此，在食品加工储藏中会发生多种反应，生成不同在食品加工储藏中会发生多种反应，生成不同的衍生物。的衍生物。 在酸性条件下，叶绿素分子中的镁离子被两个在酸性条件下，叶绿素分子中的镁离子被两个质子取代，生成橄榄色的脱镁叶绿素，依然是质子取代，生成橄榄色的脱镁叶绿素，依然是脂溶性的。在叶绿素酶作用下，分子中的植醇脂溶性

13、的。在叶绿素酶作用下，分子中的植醇由羟基取代，生成水溶性的脱植叶绿素，仍然由羟基取代，生成水溶性的脱植叶绿素，仍然为绿色的。焦脱镁叶绿素的结构中除镁离子被为绿色的。焦脱镁叶绿素的结构中除镁离子被取代外，甲酯基也脱去，同时该环的酮基也转取代外，甲酯基也脱去，同时该环的酮基也转为烯醇式，颜色比脱镁叶绿素更暗。为烯醇式，颜色比脱镁叶绿素更暗。-植醇叶绿素酶叶绿素Mg2+脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素酸/热CO2CH3热脱植叶绿素Mg2+脱镁脱植叶绿素焦脱镁脱植叶绿素酸/热CO2CH3热-植醇叶绿素酶 叶绿素各种反应叶绿素各种反应详细见详细见p195（2）在食品加工与储藏中的变化）在食品加工与储藏中的变化 酸

14、和热引起的变化酸和热引起的变化绿色蔬菜加工中的热烫和杀菌是造成叶绿素损失的主绿色蔬菜加工中的热烫和杀菌是造成叶绿素损失的主要原因：在加热下组织被破坏，细胞内的有机酸成分要原因：在加热下组织被破坏，细胞内的有机酸成分不再区域化，加强了与叶绿素的接触。更重要的是，不再区域化，加强了与叶绿素的接触。更重要的是，又生成了新的有机酸，如乙酸、吡咯酮羧酸、草酸、又生成了新的有机酸，如乙酸、吡咯酮羧酸、草酸、苹果酸、柠檬酸等。由于酸的作用，叶绿素发生脱镁苹果酸、柠檬酸等。由于酸的作用，叶绿素发生脱镁反应生成脱镁叶绿素，并进一步生成焦脱镁叶绿素，反应生成脱镁叶绿素，并进一步生成焦脱镁叶绿素，食品的颜色转变为橄

15、榄绿、甚至褐色。食品的颜色转变为橄榄绿、甚至褐色。 pH是决定脱镁反应速度的一个重要因素。在是决定脱镁反应速度的一个重要因素。在pH9.0时，时，叶绿素很耐热；在叶绿素很耐热；在pH3.0时，非常不稳定。植物组织时，非常不稳定。植物组织在加热期间，其在加热期间，其pH值大约会下降值大约会下降1，这对叶绿素的降，这对叶绿素的降解影响很大。解影响很大。提高罐藏蔬菜的提高罐藏蔬菜的pH是一种有用的护绿方法，加入适量是一种有用的护绿方法，加入适量钙、镁的氢氧化物或氧化物以提高热烫液的钙、镁的氢氧化物或氧化物以提高热烫液的pH，可防，可防止生成脱镁叶绿素，但会破坏植物的质地、风味和维止生成脱镁叶绿素，但

16、会破坏植物的质地、风味和维生素生素C。 酶促变化酶促变化在植物衰老和储藏过程中，酶能引起叶绿素的分解破在植物衰老和储藏过程中，酶能引起叶绿素的分解破坏。这种酶促变化可分为直接作用和间接作用两类。坏。这种酶促变化可分为直接作用和间接作用两类。直接以叶绿素为底物的只有叶绿素酶，催化叶绿素中直接以叶绿素为底物的只有叶绿素酶，催化叶绿素中植醇酯键水解而产生脱植醇叶绿素。脱镁叶绿素也是植醇酯键水解而产生脱植醇叶绿素。脱镁叶绿素也是它的底物，产物是水溶性的脱镁脱植叶绿素，它是橄它的底物，产物是水溶性的脱镁脱植叶绿素，它是橄榄绿色的。榄绿色的。叶绿素酶的最适温度为叶绿素酶的最适温度为6082，100时完全失

17、活。时完全失活。起间接作用的有起间接作用的有蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、过氧化物蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、过氧化物酶、果胶酯酶等。酶、果胶酯酶等。蛋白酶和酯酶蛋白酶和酯酶通过分解叶绿素蛋白质复合体，使叶绿通过分解叶绿素蛋白质复合体，使叶绿素失去保护而更易遭到破坏。素失去保护而更易遭到破坏。脂氧合酶和过氧化物酶脂氧合酶和过氧化物酶可催化相应的底物氧化，其间可催化相应的底物氧化，其间产生的物质会引起叶绿素的氧化分解。产生的物质会引起叶绿素的氧化分解。果胶酯酶果胶酯酶的作用是将果胶水解为果胶酸，从而提高了的作用是将果胶水解为果胶酸，从而提高了质子浓度，使叶绿素脱镁而被破坏。质子浓度，使叶绿素脱镁而被破坏。

18、 光解光解在活体绿色植物中，叶绿素既可发挥光合作用，又不在活体绿色植物中，叶绿素既可发挥光合作用，又不会发生光分解（会发生光分解（叶绿素受到周围的类胡萝卜素和其它叶绿素受到周围的类胡萝卜素和其它脂类的保护脂类的保护）。但在加工储藏过程中，叶绿素经常会）。但在加工储藏过程中，叶绿素经常会受到光和氧气作用，被光解为一系列小分子物质而褪受到光和氧气作用，被光解为一系列小分子物质而褪色。光解产物是乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酸以及色。光解产物是乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酸以及少量丙氨酸。因此，正确选择包装材料和方法以及适少量丙氨酸。因此，正确选择包装材料和方法以及适当使用抗氧化剂，以防止光氧化褪色。当使

19、用抗氧化剂，以防止光氧化褪色。 2 血红素血红素(1) 结构与性质结构与性质血红素是存在于高等动物血液和肌肉中的主要色素，是血红素是存在于高等动物血液和肌肉中的主要色素，是血红蛋白和肌红蛋白的辅基。肌肉中血红蛋白和肌红蛋白的辅基。肌肉中90%以上的色素是以上的色素是血红素，故肌肉的颜色主要为血红素的紫红色。血红素，故肌肉的颜色主要为血红素的紫红色。 肌肉中的肌红蛋白是由肌肉中的肌红蛋白是由1个血红素分子和个血红素分子和1条肽链组成条肽链组成的，分子量为的，分子量为17,000。而血液中的血红蛋白由。而血液中的血红蛋白由4个血红个血红素分子分别和四条肽链结合而成，分子量为素分子分别和四条肽链结合

20、而成，分子量为68,000。 NFeNNNHOOCNNCOOHH2O球蛋白2 +血红素的结构血红素的结构动物屠宰放血后，对肌肉组织的供氧停止，新动物屠宰放血后，对肌肉组织的供氧停止，新鲜肉中的肌红蛋白则保持还原状态，肌肉的颜鲜肉中的肌红蛋白则保持还原状态，肌肉的颜色呈稍暗的紫红色。当鲜肉存放在空气中，肌色呈稍暗的紫红色。当鲜肉存放在空气中，肌红蛋白向两种不同的方向转变，部分肌红蛋白红蛋白向两种不同的方向转变，部分肌红蛋白与氧气发生与氧气发生氧合反应氧合反应生成鲜红色的氧合肌红蛋生成鲜红色的氧合肌红蛋白，部分肌红蛋白与氧气发生白，部分肌红蛋白与氧气发生氧化反应氧化反应，生成，生成褐色的高铁肌红蛋

21、白。褐色的高铁肌红蛋白。 OH2OHO2NNNN蛋白质NNNN蛋白质NNNN蛋白质Fe3+Fe2+Fe2+（鲜红色）（鲜红色） （紫红色）（紫红色） （褐色）（褐色） 氧合肌红蛋白（氧合肌红蛋白（MbO2） 肌红蛋白（肌红蛋白（Mb） 高铁肌红蛋白（高铁肌红蛋白（MetMb）肌红蛋白的相互转化肌红蛋白的相互转化（2）在食品加工与储藏中的变化）在食品加工与储藏中的变化在肉品的加工与储藏中，肌红蛋白会转化为多种衍生在肉品的加工与储藏中，肌红蛋白会转化为多种衍生物，包括氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白、氧化氮肌红物，包括氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白、氧化氮肌红蛋白、氧化氮高铁肌红蛋白、肌色原、硫肌红蛋白和蛋

22、白、氧化氮高铁肌红蛋白、肌色原、硫肌红蛋白和胆绿蛋白。胆绿蛋白。这些衍生物的颜色各异，氧合肌红蛋白为鲜红，高铁这些衍生物的颜色各异，氧合肌红蛋白为鲜红，高铁肌红蛋白为褐色，氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原为肌红蛋白为褐色，氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原为粉红色，氧化氮高铁肌红蛋白为深红，肌色原为暗红，粉红色，氧化氮高铁肌红蛋白为深红，肌色原为暗红，高铁肌色原为褐色等。高铁肌色原为褐色等。新鲜肉放置空气中，表面会形成很薄一层氧合新鲜肉放置空气中，表面会形成很薄一层氧合肌红蛋白的鲜红色泽。而在中间部分，由于肉肌红蛋白的鲜红色泽。而在中间部分，由于肉中原有的还原性物质存在，肌红蛋白就会保持中原有的还原性物

23、质存在，肌红蛋白就会保持还原状态，故为深紫色。当鲜肉在空气中放置还原状态，故为深紫色。当鲜肉在空气中放置过久时，还原性物质被耗尽，高铁肌红蛋白的过久时，还原性物质被耗尽，高铁肌红蛋白的褐色就成为主要色泽。褐色就成为主要色泽。 这种变化受氧气分压的强烈影响，氧气分压高这种变化受氧气分压的强烈影响，氧气分压高时有利于氧合肌红蛋白的生成，氧气分压低时时有利于氧合肌红蛋白的生成，氧气分压低时有利于高铁肌红蛋白的生成。有利于高铁肌红蛋白的生成。020406080100120140160100氧气分压氧气分压(133.32Pa)肌红蛋白氧合肌红蛋白高铁肌红蛋白氧气分压对肌红蛋白相互转化的影响氧气分压对肌红

24、蛋白相互转化的影响鲜肉在热加工时，由于温度升高以及氧分压降鲜肉在热加工时，由于温度升高以及氧分压降低，肌红蛋白的球蛋白部分变性，铁被氧化成低，肌红蛋白的球蛋白部分变性，铁被氧化成三价铁，产生高铁肌色原，熟肉的色泽呈褐色。三价铁，产生高铁肌色原，熟肉的色泽呈褐色。当其内部有还原性物质存在时，铁可能被还原当其内部有还原性物质存在时，铁可能被还原成亚铁，产生暗红色的肌色原。成亚铁，产生暗红色的肌色原。 火腿、香肠等肉类腌制品的加工中经常使用硝酸盐或火腿、香肠等肉类腌制品的加工中经常使用硝酸盐或亚硝酸盐作为发色剂。血红素的中心铁离子可与氧化亚硝酸盐作为发色剂。血红素的中心铁离子可与氧化氮以配价键结合而

25、转变为氧化氮肌红蛋白，加热则生氮以配价键结合而转变为氧化氮肌红蛋白，加热则生成鲜红的氧化氮肌色原。因此，腌肉制品的颜色更加成鲜红的氧化氮肌色原。因此，腌肉制品的颜色更加诱人，并对加热和氧化表现出更大的稳定性。诱人，并对加热和氧化表现出更大的稳定性。但可见光可促使氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原重新但可见光可促使氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原重新分解为肌红蛋白和肌色原，并被继续氧化为高铁肌红分解为肌红蛋白和肌色原，并被继续氧化为高铁肌红蛋白和高铁肌色原。这就是蛋白和高铁肌色原。这就是腌肉制品见光褐变的原因。腌肉制品见光褐变的原因。岐化反应3HNO2HNO3+2NO+H2O2HNO2肉中的还原剂2NO+

26、H2O肌红蛋白NO氧化氮肌红蛋白加热氧化氮肌色原氧化氮高铁肌红蛋白NO高铁肌红蛋白还原剂腌肉制品中的发色反应腌肉制品中的发色反应 鲜肉不合理存放会导致微生物大量生长，产生过氧化鲜肉不合理存放会导致微生物大量生长，产生过氧化氢、硫化氢等化合物。过氧化氢可强烈氧化血红素卟氢、硫化氢等化合物。过氧化氢可强烈氧化血红素卟啉环的啉环的亚甲基而生成胆绿蛋白。在氧气或过氧化氢亚甲基而生成胆绿蛋白。在氧气或过氧化氢存在下，硫化氢等硫化物可将硫直接加在卟啉环的存在下，硫化氢等硫化物可将硫直接加在卟啉环的亚甲基上，成为硫肌红蛋白。另外，腌肉制品过量使亚甲基上，成为硫肌红蛋白。另外，腌肉制品过量使用发色剂时，卟啉环

27、的用发色剂时，卟啉环的亚甲基被硝基化，生成亚硝亚甲基被硝基化，生成亚硝酰高铁血红素。酰高铁血红素。这是肉类偶尔发生变绿现象的原因。这是肉类偶尔发生变绿现象的原因。3 类胡萝卜素（类胡萝卜素（Carotinoids）类胡萝卜素广泛分布于生物界中，蔬菜和红色、类胡萝卜素广泛分布于生物界中，蔬菜和红色、黄色、橙色的水果及根用作物是富含类胡萝卜黄色、橙色的水果及根用作物是富含类胡萝卜素的食品。类胡萝卜素可以游离态溶于细胞的素的食品。类胡萝卜素可以游离态溶于细胞的脂质中，也能与碳水化合物、蛋白质或脂类形脂质中，也能与碳水化合物、蛋白质或脂类形成结合态存在，或与脂肪酸形成酯。成结合态存在，或与脂肪酸形成酯

28、。（1）结构与性质）结构与性质类胡萝卜素按结构可归为两大类：类胡萝卜素按结构可归为两大类：一类是称为胡萝卜素的纯碳氢化合物，包括一类是称为胡萝卜素的纯碳氢化合物，包括，胡萝卜素及番茄红素；胡萝卜素及番茄红素；另一类是结构中含有羟基、环氧基、醛基、酮另一类是结构中含有羟基、环氧基、醛基、酮基等含氧基团的叶黄素类，如叶黄素、玉米黄基等含氧基团的叶黄素类，如叶黄素、玉米黄素、辣椒红素、虾黄素等。素、辣椒红素、虾黄素等。 -胡萝卜素胡萝卜素-胡萝卜素胡萝卜素-胡萝卜素胡萝卜素番茄红素番茄红素HOOH叶黄素叶黄素OHOOH辣椒红素辣椒红素类胡萝卜素的基本结构类胡萝卜素的基本结构是是多个异戊二烯结构多个异

29、戊二烯结构首尾相连的大共轭多烯首尾相连的大共轭多烯，多数类胡萝卜素的，多数类胡萝卜素的结构两端都具有环己烷。结构两端都具有环己烷。 类胡萝卜素是脂溶性色素类胡萝卜素是脂溶性色素，胡萝卜素类微溶于甲，胡萝卜素类微溶于甲醇和乙醇，易溶于石油醚；叶黄素类却易溶于甲醇和乙醇，易溶于石油醚；叶黄素类却易溶于甲醇或乙醇中。由于类胡萝卜素具有高度共轭双键醇或乙醇中。由于类胡萝卜素具有高度共轭双键的发色基团和含有的发色基团和含有OH等助色基团，故呈现不等助色基团，故呈现不同的颜色。同的颜色。 （2）在食品加工与储藏中的变化）在食品加工与储藏中的变化一般说来，食品加工过程对类胡萝卜素的影响一般说来，食品加工过程

30、对类胡萝卜素的影响很小。类胡萝卜素耐很小。类胡萝卜素耐pH变化，对热较稳定。但变化，对热较稳定。但在脱水食品中类胡萝卜素的稳定性较差，能被在脱水食品中类胡萝卜素的稳定性较差，能被迅速氧化褪色。食品加工中，热烫处理可钝化迅速氧化褪色。食品加工中，热烫处理可钝化降解类胡萝卜素的酶类。降解类胡萝卜素的酶类。 类胡萝卜素与蛋白质形成的复合物，比游离的类类胡萝卜素与蛋白质形成的复合物，比游离的类胡萝卜素更稳定。例如，虾黄素是存在于虾、蟹、胡萝卜素更稳定。例如，虾黄素是存在于虾、蟹、牡蛎及某些昆虫体内的一种类胡萝卜素。在活体牡蛎及某些昆虫体内的一种类胡萝卜素。在活体组织中，其与蛋白质结合，呈蓝青色。当久存

31、或组织中，其与蛋白质结合，呈蓝青色。当久存或煮熟后，蛋白质变性与色素分离，同时虾黄素发煮熟后，蛋白质变性与色素分离，同时虾黄素发生氧化，变为红色的虾红素。生氧化，变为红色的虾红素。烹熟的虾蟹呈砖红烹熟的虾蟹呈砖红色就是虾黄素转化的结果。色就是虾黄素转化的结果。4 多酚类色素多酚类色素（1）花色苷（花青苷）花色苷（花青苷）花青苷类是一类水溶性的红色色素，许多植物的花、花青苷类是一类水溶性的红色色素，许多植物的花、果实、叶子具有鲜艳的颜色，就是因为其细胞中含有果实、叶子具有鲜艳的颜色，就是因为其细胞中含有这种水溶性的化合物。这种水溶性的化合物。自然界中的花青苷一般是由花自然界中的花青苷一般是由花青

32、素青素(Anthocyanidin)同糖结合，以糖苷的形式存在同糖结合，以糖苷的形式存在，糖基可以是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖或阿拉伯糖基可以是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖或阿拉伯糖，在花青素分子上可以连接一个或几个糖基。糖，在花青素分子上可以连接一个或几个糖基。花青素可呈蓝、紫、红、橙等不同的色泽，主花青素可呈蓝、紫、红、橙等不同的色泽，主要是结构中的羟基和甲氧基的取代作用的影响。要是结构中的羟基和甲氧基的取代作用的影响。随着羟基数目的增加，颜色向紫蓝方向增强；随着羟基数目的增加，颜色向紫蓝方向增强；随着甲氧基数目的增加，颜色向红色方向变动。随着甲氧基数目的增加，颜色向红色方向变动。OOH

33、OHHOHO+OOHOHOHHOOHOOHOHOHHOOHOHOOHOHOHHOOCH3OOHOHOHHOOCH3OH+OOHOHOHHOOCH3OCH3+天竺葵色素矢车菊色素飞燕草色素芍药色素牵牛花色素锦葵色素红色增强蓝色增强-CH3-OH(2) 在食品加工与储藏中的变化在食品加工与储藏中的变化 pH的影响的影响花青苷在不同花青苷在不同pH下出现下出现4种结构形式，花青苷的颜色随种结构形式，花青苷的颜色随之发生相应改变。以矢车菊色素为例，在酸性之发生相应改变。以矢车菊色素为例，在酸性pH中呈中呈红色，在红色，在pH810时呈蓝色，而时呈蓝色，而pH11时吡喃环开裂，时吡喃环开裂，形成无色的查

34、尔酮。形成无色的查尔酮。H+OHH+OH醌式花样式拟碱式查耳酮式OOOHR1R2OHH+OH2OHR1R2OHOHOHOHR1R2OHHOOOHR1R2OHOHOHOGLUOGLUOGLU碱式（蓝）OGLUPH 4徉盐（红）查尔酮（浅黄）PH = 7查尔酮假碱（无色）图7.8 花青苷的结构随PH值变化的情况 温度和光照的影响温度和光照的影响高温和光照会影响花青苷的稳定性，加速花青高温和光照会影响花青苷的稳定性，加速花青苷的降解变色。一般来说，花色基原中含羟基苷的降解变色。一般来说，花色基原中含羟基多的花青苷的热稳定性不如含甲氧基或含糖苷多的花青苷的热稳定性不如含甲氧基或含糖苷基多的花青苷。光照

35、下，酰化和甲基化的二糖基多的花青苷。光照下，酰化和甲基化的二糖苷比非酰化的二糖苷稳定，二糖苷又比单糖苷苷比非酰化的二糖苷稳定，二糖苷又比单糖苷稳定。稳定。 二氧化硫的影响二氧化硫的影响水果在加工时常添加亚硫酸盐或二氧化硫，使其中的水果在加工时常添加亚硫酸盐或二氧化硫，使其中的花青素褪色成微黄色或无色。其原因不是由于氧化还花青素褪色成微黄色或无色。其原因不是由于氧化还原作用或使原作用或使pH发生变化，而是能在发生变化，而是能在2-的位置上发生加的位置上发生加成反应，生成无色的化合物。成反应，生成无色的化合物。OHOOHOGR1OHR2HSO3OHOOHOGR1OHR2SO3HH+(红色)(无色)

36、+-或 金属元素的影响金属元素的影响花青苷可与花青苷可与Ca、Mg、Mn、Fe、Al等金属元素形成络等金属元素形成络合物，产物通常为暗灰色、紫色、蓝色等深色色素，合物，产物通常为暗灰色、紫色、蓝色等深色色素，使食品失去吸引力。因此，使食品失去吸引力。因此，含花青苷的果蔬加工时不含花青苷的果蔬加工时不能接触金属制品，并且最好用涂料罐或玻璃罐包装。能接触金属制品，并且最好用涂料罐或玻璃罐包装。OOHOHHOROHOOHOHORHOH+ORORAl3+Al3+（2）黄酮类色素）黄酮类色素黄酮类色素是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶黄酮类色素是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶性色素，常为浅黄或无色

37、，偶为橙黄色。构成黄酮类性色素，常为浅黄或无色，偶为橙黄色。构成黄酮类色素的母核，其显著特征是含有色素的母核，其显著特征是含有2苯基苯并吡喃酮。苯基苯并吡喃酮。OOROOHOHR1R2黄酮OOROOHOHR1R2OH黄烷醇黄酮类母核在不同碳位上发生羟基或甲氧基取代，即黄酮类母核在不同碳位上发生羟基或甲氧基取代，即成为黄酮类色素。成为黄酮类色素。 OOROOHOHR1R2黄烷酮OOROOHOHR1R2OH黄烷酮醇OOROOHOHR1R2异黄烷酮醇黄酮类色素在空气中放置容易产生褐色沉淀，一些含黄酮类色素在空气中放置容易产生褐色沉淀，一些含类黄酮化合物的果汁存放过久便有褐色沉淀产生。类黄酮化合物的果

38、汁存放过久便有褐色沉淀产生。类黄酮化合物可以与类黄酮化合物可以与Al3+、Fe3+、Mg2+、Pb2+、Zr2+、Sr2+等金属离子形成有色化合物，类黄酮的母核结构、羟等金属离子形成有色化合物，类黄酮的母核结构、羟基数目和位置决定了是否发生反应及反应的现象，因基数目和位置决定了是否发生反应及反应的现象，因此，与金属离子的反应可以作为类黄酮化合物鉴别方此，与金属离子的反应可以作为类黄酮化合物鉴别方法。例如，与法。例如，与Al3+络合后会增强黄色，与铁离子络合络合后会增强黄色，与铁离子络合后可呈蓝、黑、紫、棕等不同颜色。后可呈蓝、黑、紫、棕等不同颜色。 类黄酮的多酚性质及和金属离子的配位能力，类黄

39、酮的多酚性质及和金属离子的配位能力，可作为脂肪和油的抗氧化剂。研究还表明，类可作为脂肪和油的抗氧化剂。研究还表明，类黄酮物质具有抗氧化。清除自由基、降血脂、黄酮物质具有抗氧化。清除自由基、降血脂、降低胆固醇等作用。降低胆固醇等作用。 在食品加工与储藏中的变化在食品加工与储藏中的变化在食品加工中，若水的硬度较高或因使用碳酸钠和碳在食品加工中，若水的硬度较高或因使用碳酸钠和碳酸氢钠而使酸氢钠而使pH上升，原本无色的黄烷酮或黄酮醇之类上升，原本无色的黄烷酮或黄酮醇之类的类黄酮可转变为有色物。的类黄酮可转变为有色物。例如，马铃薯、小麦粉、芦笋、荸荠、黄皮洋葱、菜例如，马铃薯、小麦粉、芦笋、荸荠、黄皮洋

40、葱、菜花和甘蓝等在碱性水中烫煮都会出现由白变黄的现象，花和甘蓝等在碱性水中烫煮都会出现由白变黄的现象，其主要变化是黄烷酮类转化为有色的查耳酮类。该变其主要变化是黄烷酮类转化为有色的查耳酮类。该变化为可逆变化，可用有机酸加以控制和逆转。在水果化为可逆变化，可用有机酸加以控制和逆转。在水果蔬菜加工中，用柠檬酸调整预煮水蔬菜加工中，用柠檬酸调整预煮水pH值的目的之一就值的目的之一就在于控制黄酮色素的变化。在于控制黄酮色素的变化。5 甜菜色素甜菜色素 （1）存在状态和结构）存在状态和结构甜菜色素是存在于食用红甜菜中的天然植物色素，由甜菜色素是存在于食用红甜菜中的天然植物色素，由红色的甜菜红素和黄色的甜

41、菜黄素红色的甜菜红素和黄色的甜菜黄素所组成。甜菜红素所组成。甜菜红素中主要成分为甜菜红苷，占红色素的中主要成分为甜菜红苷，占红色素的7595%，其余，其余尚有异甜菜苷、前甜菜苷等。甜菜黄素包括甜菜黄素尚有异甜菜苷、前甜菜苷等。甜菜黄素包括甜菜黄素I和甜菜黄素和甜菜黄素，是一种吡啶衍生物。，是一种吡啶衍生物。NOHORHCOONHCOOHHOOCH+RCCH2CH2CHNHCOOONHCOOCOO+甜菜红素甜菜红素 甜菜黄素甜菜黄素甜菜红素：甜菜红素：R = H 甜菜黄素甜菜黄素I：R= NH2甜菜红苷：甜菜红苷：R = 葡萄糖葡萄糖 甜菜黄素甜菜黄素II：R= OH前甜菜红素：前甜菜红素：R

42、= 6硫酸葡萄糖硫酸葡萄糖（2）化学性质）化学性质甜菜色素的耐热性不高，在甜菜色素的耐热性不高，在pH4.05.0时相对时相对稳定，光、氧、金属离子等可促进其降解。水稳定，光、氧、金属离子等可促进其降解。水分活度对甜菜色素的稳定性影响较大，其稳定分活度对甜菜色素的稳定性影响较大，其稳定性随水分活度的降低而增大。性随水分活度的降低而增大。 甜菜色素对食品的着色性好，能使食品具有甜菜色素对食品的着色性好，能使食品具有杨梅或玫瑰的鲜红色泽杨梅或玫瑰的鲜红色泽，我国允许用量按正常，我国允许用量按正常生产需要而定。生产需要而定。8.3 食品中添加的着色剂食品中添加的着色剂 食品中添加的着色剂按其来源可分

43、为天然食品中添加的着色剂按其来源可分为天然的和人工合成的。天然的食品着色剂主要来自的和人工合成的。天然的食品着色剂主要来自天然色素，人工合成的着色剂主要依据某些特天然色素，人工合成的着色剂主要依据某些特殊的化学基团或生色团进行合成。殊的化学基团或生色团进行合成。一一 天然食品着色剂天然食品着色剂1 红曲色素（红曲色素（Monascin） 商品名又称红曲红。将红曲霉接种到米饭上后可得到商品名又称红曲红。将红曲霉接种到米饭上后可得到红曲米（红丹、丹曲、赤曲等），是我国传统的食品红曲米（红丹、丹曲、赤曲等），是我国传统的食品着色用品，以红曲米为原料，经萃取、浓缩、精制可着色用品，以红曲米为原料，经萃

44、取、浓缩、精制可得到红曲色素。得到红曲色素。目前已确定结构的有目前已确定结构的有6 6种，均属于酮类化合物。种，均属于酮类化合物。 CH3OOCH3R1OOCH3OOCH3R2OOCH3ONHCH3R3OO（黄色）（黄色） （橙色）（橙色） （紫色）（紫色） R1= COC3H11 R2 = COC5H11 R3 = COC5H11 红曲素红曲素 红斑红曲素红斑红曲素 红斑红曲胺红斑红曲胺R1 = COC7H15 R2 = COC7H15 R3 = COC7H15黄红曲素黄红曲素 红曲玉红素红曲玉红素 红曲玉红胺红曲玉红胺红曲色素具有较强的耐光、耐热性，对红曲色素具有较强的耐光、耐热性，对pH

45、稳定，稳定，几乎不受金属离子的影响，也不易被氧化或还几乎不受金属离子的影响，也不易被氧化或还原。原。红曲色素安全性高，稳定性强，着色性好，红曲色素安全性高，稳定性强，着色性好，广广泛用于畜产品、水产品、豆制品、酿造食品和泛用于畜产品、水产品、豆制品、酿造食品和酒类的着色。我国允许按正常生产需要量添加酒类的着色。我国允许按正常生产需要量添加于食品中。于食品中。注意：注意：红曲色素在使用中会逐渐变成红棕色，红曲色素在使用中会逐渐变成红棕色，溶解度、色价会下降，在溶解度、色价会下降，在pH4.0以下或盐溶液以下或盐溶液中可能会产生沉淀，中可能会产生沉淀，pH9.0以上可能会出现絮以上可能会出现絮状物

46、，也不宜用于新鲜蔬菜、水果、鲜鱼、海状物，也不宜用于新鲜蔬菜、水果、鲜鱼、海带等的着色。带等的着色。2 紫虫胶色素紫虫胶色素 紫虫胶色素是一种动物色素，它是紫胶虫在蝶形花科紫虫胶色素是一种动物色素，它是紫胶虫在蝶形花科黄檀属、梧桐科芒木属等寄生植物上分泌的紫胶原胶黄檀属、梧桐科芒木属等寄生植物上分泌的紫胶原胶中的一种色素成分。在我国主要产于云南、四川、台中的一种色素成分。在我国主要产于云南、四川、台湾等地。湾等地。 紫虫胶色素有溶于水和不溶于水两大类，均属于蒽紫虫胶色素有溶于水和不溶于水两大类，均属于蒽醌衍生物。溶于水的虫胶色素称为紫虫胶红酸，包括醌衍生物。溶于水的虫胶色素称为紫虫胶红酸，包括

47、A、B、C、D、E五种组分五种组分。 OHROOCOHHOHOOCHOHOOOOCH3OHHOOCHOOH紫虫胶红酸紫虫胶红酸A，B，C，E 紫虫胶红酸紫虫胶红酸D A：R = CH2CH2NHCOCH3， B：R = CH2CH2OH， C：R = CH2CH（NH2）COOH，E：R = CH2CH2NH2紫虫胶红酸为鲜红色粉末，微溶于水，易溶于紫虫胶红酸为鲜红色粉末，微溶于水，易溶于碱性溶液。溶液的颜色随碱性溶液。溶液的颜色随pH而变化：而变化：虫胶红酸易与碱金属以外的金属离子生成沉淀，虫胶红酸易与碱金属以外的金属离子生成沉淀，在酸性时对光、热稳定，在强碱性溶液（在酸性时对光、热稳定，在强碱性溶液（pH12）中易褪色。常用于饮料、糖果、罐头着色，）中易褪色。常用于饮料、糖果、罐头着色，我国允许的最大使用量为我国允许的最大使用量为0.5g/kg(黄色黄色)4pH4.5-5.5（橙红色）（橙红色）5.5（紫红色）（紫红色）3 焦糖色素（焦糖色素（Caramel）焦糖色素