食品色素和着色剂

1、食品色素和着色剂食品色素和着色剂第1页香肠染色 饮料中色彩食品色素和着色剂第2页五颜六色食品 食品色素和着色剂第3页 人肉眼观察到颜色是因为物质吸收了可见光区（400800nm）一些波长光后，透过光所展现出颜色。即人们看到颜色是被吸收光互补色。 色素及着色剂发色机理食品色素和着色剂第4页 不一样波长光颜色及其互补色 物质吸收光 透过光（互补色） 波长（nm） 对应颜色 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 绿食品色素和着色剂第5页颜色及其互补色食品色素和着色剂第

2、6页电磁波谱分类食品色素和着色剂第7页可见光波长范围食品色素和着色剂第8页发色团(Chromophore ) 在紫外或可见光区(200800nm）含有吸收峰基团被称为发色团，发色团均含有双键。 如：-N=N-、-N=O、 C=S、 C=C 、 C=O 等. 助色团( Auxochrome) 有些基团吸收波段在紫外区，不可能发色，但当它们与发色团相连时，可使整个分子对光吸收向长波方向移动，这类基团被称为助色团。 如：-OH、-OR、 -NH2、 -NHR、 -NR2、 -SR、Cl、 -Br 等。色素及着色剂发色机理食品色素和着色剂第9页助色团 波长红移 (nm） -X ( Cl, Br, I

3、) 230 -OR 1750 -SR 2385 -NR2 4095 食品色素和着色剂第10页 食品中固有色素分类： 食品色泽是决定食品品质和可接收性主要原因。天然色素四吡咯衍生物异戊二烯衍生物多酚类衍生物（苯并吡喃衍生物）其它天然色素食品中固有色素食品色素和着色剂第11页蔬菜中主要天然色素物质特征色素叶绿素胡萝卜素花青苷类黄酮甜菜红大致数量506001503000100普通色泽绿色、橄榄绿黄、橙、红红、蓝黄红、黄化学结构特征吡咯环异戊二烯多酚多酚氮杂环食品色素和着色剂第12页 四吡咯色素共同特点： 在其基本化学单元中由四个吡咯组成卟啉环，环上有不一样取代基。水溶性不好，易溶于有机溶剂。1 四吡

4、咯衍生物（卟啉类色素）食品色素和着色剂第13页 1.1 血红素 1. 结构 血红素是亚铁卟 啉化合物血红素基团结构食品色素和着色剂第14页肌红蛋白结构简图 血红蛋白和肌红蛋白是动物肌肉主要色素蛋白质。 血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白，其结构为血红素中铁在卟啉环平面上下方再与配位体进行配位，到达配位数为六化合物。食品色素和着色剂第15页Figure 2: The pictureare the right is of the heme group in hemoglobin and shows the Fe(II) iron atom.Figure 1: The picture is the seco

5、ndary structure of hemoglobin, with only the protein backbone and without the side chains食品色素和着色剂第16页2.性质 （1）氧合作用：血红素中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：血红素中亚铁与氧发生氧化还原反应，生成高铁血红素作用被称为氧化作用。食品色素和着色剂第17页 氧合肌红蛋白 （oxymyoglobin） 鲜红色（MbO2） 肌红蛋白（myoglobin）紫红色（Mb）高铁肌红蛋白（metmyoglobin） 褐色（MetMb） 球蛋白 球蛋

6、白球蛋白肉中血红素三种状态食品色素和着色剂第18页 氧分压对三种肌红蛋白影响 (引自W.H.Freeman,San Francisco.)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。食品色素和着色剂第19页NO3- 细菌还原作用 NO2- pH 5.46, H+ 2HNO2 肉内固有还原剂 2NO + 2H2O 或 3HNO2 歧化 HNO3 + 2NO + H2O3. 腌肉色素 硝酸盐或亚硝酸盐发色原理以下：食品色素和着色剂第20页 Mb NO NOMb（亚硝酰基肌红蛋白） 加热 亚硝基血色原(紫红色) (鲜桃红) (鲜桃红) 还原剂 MMb NO NOMMb（亚硝

7、酰基高铁肌红蛋白） (褐色) (深红) 3. 腌肉色素 NOMb、NOMMb、亚硝基血色原统称为腌肉色素；其颜色愈加鲜艳，性质愈加稳定（对热、氧)。食品色素和着色剂第21页 1.2 叶绿素 1 结构叶绿素a、b 植醇（叶绿醇）食品色素和着色剂第22页 加工中，叶绿素改变后会产生几个主要衍生物。食品色素和着色剂第23页（绿色，水溶性）脱植叶绿素 -植醇 叶绿素（绿色，脂溶性） 叶绿素酶/碱 -Mg2+ 酸/热 -Mg2+ 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） -COOCH3 热 -COOCH3 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）

8、 2 叶绿素稳定性食品色素和着色剂第24页 3 影响叶绿素稳定性原因（1）酶：叶绿素酶在蔬菜采收后加热处理时被激活，被激活适宜温度：6082，100叶绿素酶灭活； 脂酶、蛋白酶、果胶酶等经过作用于对应底物（非叶绿素），间接使叶绿素发生与蛋白或本身分解，降低稳定性。食品色素和着色剂第25页 3 影响叶绿素稳定性原因（2）酸、热：热处理对叶绿素脱镁反应影响最大，绿色蔬菜经过热处理后，叶绿素含量降低 80100%，色泽转变为黄绿色甚至暗褐色；这种改变在水介质中是不可逆。 pH影响加热时叶绿素分解速度，pH 9.0时叶绿素对热稳定性最高，3.0 时叶绿素最不稳定。 在发酵过程中，pH逐步降低，叶绿素降

9、解主要是叶绿酸和脱镁叶绿酸生成。食品色素和着色剂第26页 3 影响叶绿素稳定性原因（3）其它金属离子影响：叶绿素脱镁衍生物中，中心H+ 很轻易被 Cu2+、Zn2+ 等取代，形成绿色、稳定性很好叶绿素衍生物。 叶绿酸与Cu2+ 形成叶绿素铜盐色泽最为明亮； 叶绿素铜或锌衍生物在酸性条件下比较稳定，碱性条件下稳定性反而变差，尤其是铜衍生物，若想从衍生物中除去Cu2+ ，其所需pH 条件已经能够使卟啉环分解。食品色素和着色剂第27页 3 异戊二烯衍生物类胡萝卜素 类胡萝卜素又称多烯色素，广泛分布于红色、黄色和橙色水果及绿色蔬菜中。 类胡萝卜素为含有多个共轭双键分子，现已发觉 650 各种以上化合物

10、，它是自然界中资源最丰富天然色素。 类胡萝卜素为脂溶性色素。 类胡萝卜素与蛋白质结合以后愈加稳定，同时也改变了原有色泽，如龙虾壳中，虾黄素与蛋白质结合展现蓝色，加热后，蛋白质变性显出橙红色。食品色素和着色剂第28页 3 异戊二烯衍生物类胡萝卜素 种类较多，色泽多呈浅黄、橙、黄等。番茄红素-胡萝卜素-胡萝卜素-胡萝卜素 类胡萝卜素 叶黄素类：结构中除含有由C、H元素组成官能团外，还含有含氧基团；是共轭多烯烃加氧衍生物 胡萝卜素：为纯碳氢化物；由C、H元素组成共轭多烯烃食品色素和着色剂第29页 胡萝卜素类为经典脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚难溶于甲醇和乙醇。 3.1 胡萝卜素食品色素和着色剂第30

11、页 普通红色、橙色、黄色植物中类胡萝卜素含量较高。水果成熟时，叶绿素含量降低而类胡萝卜素含量升高。 番茄在成熟过程中色素含量改变情况 单位：mg.kg-1鲜重 3.1 胡萝卜素色素未成熟半成熟成熟番茄红素1.18.478.5胡萝卜素1.64.37.3叶黄素0.20.30.6叶黄素酯0.00.21.0食品色素和着色剂第31页 胡萝卜素类，其颜色在多数加工和贮藏条件下表现相当稳定，其改变只是轻微； 但在有些加工条件下, 轻易发生异构化和氧化降解反应，严重影响胡萝卜素在食品中色感。 胡萝卜加工时类胡萝卜素、-胡萝卜素损失情况 3.1 胡萝卜素处理类胡萝卜素/mg.kg-1类胡萝卜素损失/%-胡萝卜素

12、/mg.kg-1-胡萝卜素损失/%无83.4444.06水煮72.9612.629.932.1蒸汽76.408.443.231.9微弱油炸74.1611.140.238.7食品色素和着色剂第32页在类胡萝卜素降解反应中，氧化反应最为主要食品色素和着色剂第33页 3.2 叶黄素叶黄素类是胡萝卜素类含氧衍生物，伴随含氧量增加，它们脂溶性下降 ，所以叶黄素在甲醇和乙醇中很好溶解，而难溶于乙醚、石油醚。叶黄素类颜色为黄色或橙黄色，少数为红色，如与蛋白质相结合，颜色可能发生改变。食品色素和着色剂第34页食品色素和着色剂第35页 因为类胡萝卜素特殊结构（多烯，全反），使得其轻易发生异构化和氧化降解反应。

13、在加热、酸或光作用下，类胡萝卜素可发生异构化反应，部分双键构型由反式变为顺式，造成其吸收波长发生移动。（生物活性当然发生大改变） 在食品加工普通条件下，类胡萝卜素并不发生严重降解反应，尤其是含水量较大情况下，有足够稳定性。 3.2 叶黄素食品色素和着色剂第36页食品色素和着色剂第37页4 多酚类色素 这类色素分子结构特点是含有苯并氧杂环，氧杂环通常是吡喃环，所以也将它们统称为苯并吡喃衍生物色素。 它们是植物组织中水溶性色素主要成份，并大量存在于自然界，含有各种不一样色泽。 它们色泽改变非常大，从无色到含有黄色、橙色、红色、紫色以及蓝色。花青素类黄酮儿茶素多酚类色素食品色素和着色剂第38页4 多

14、酚类色素4.1 花青素（花青苷） 花青苷类普通是水溶性红色色素，有时也以蓝色或紫色、紫红色出现，许多植物花、果实、种子中因含有它们而含有鲜艳颜色。 花青苷普通是由花青素和糖基结合，因糖苷形式存在。糖基能够是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖或阿拉伯糖，花青素分子上能够连接一个或几个糖基，连接方式能够是单糖、低聚糖。食品色素和着色剂第39页 1 花青素基本结构 伴随不一样花青素结构中所带基团种类和数量不一样，其颜色有所不一样。其原因是不一样基团及数量不一样基团其助色效果不一样，基本结构上所带给电子基团越多，颜色越深。食品色素和着色剂第40页 自然界存在花青素有 20 各种，最主要有 6 种： R1=R

15、2=H，天竺葵色素； R1=OH、R2H，矢车菊色素； R1=OCH3、R2=H，芍药色素； R1=R2=OH，飞燕草色素； R1=OCH3、R2=OH，牵牛花色素 （碧冬茄素）； R1=R2 =OCH3 ，锦葵色素（银葵素） 食品色素和着色剂第41页食品色素和着色剂第42页花青素形成花青苷时，糖基普通 连接在 3 位-OH基， 也有一些花青苷存在5位 OH 糖苷另外，花青苷中还可能含有一些羧酸或金属离子，羧酸普通是与糖基部分结合，常见有机酸包含阿魏酸、苹果酸、咖啡酸、琥珀酸、乙酸等。自然界中最少已经分离出250种以上花青苷化合物，天然食品中存在花青苷普通是各种共同存在，也有少数食品中主要存在

16、一个花青苷。食品色素和着色剂第43页 2 花色苷改变 花青素、花色苷稳定性差，其主要原因是其结构中环氧正离子结构及多个羟基存在。本身结构影响：结构中自由酚羟基越多越不稳定，花青素不如花色苷稳定，花色苷中糖基不一样稳定性亦不一样。pH影响：溶液pH不一样时花青素结构不一样，颜色亦有所不一样。普通情况下，花色苷类色素在酸性溶液中呈色效果最好。 温度影响：加热影响花色苷溶液平衡，使其向形成查尔酮方向移动。 加热也可使花色苷分解食品色素和着色剂第44页（1）pH对花青素影响食品色素和着色剂第45页食品色素和着色剂第46页食品色素和着色剂第47页（2）光照影响：光照能够加速花色苷分解，多羟基黄酮、异黄酮

17、等对光分解有保护作用。（3）抗坏血酸影响：花色苷受抗坏血酸影响是抗坏血酸能够将氧分子转化为过氧化氢，而过氧化氢能够进攻花色苷2-C,造成红色苷分解。（4）SO2影响：食品色素和着色剂第48页（5）金属离子影响：花色苷与Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金属离子能够形成配位化合物，而使颜色变深而发生改变。（6） 酶影响：能够造成花色苷分解酶有糖苷水解酶及多酚氧化酶。食品色素和着色剂第49页（7）与其它植物性成份发生缩合： 花色苷能够与本身、蛋白质、单宁、其它黄酮或多糖类物质发生缩合反应，形成产物普通颜色会加深（红移），少数颜色消失。 3 原花色素（无色花青素） 原花色素基本结构单元为黄烷-

18、3,4-二醇：食品色素和着色剂第50页 原花色素是黄烷-3,4-二醇二聚物、三聚物甚至多聚物。 原花色苷本身没有颜色，但在酸热条件下能够分解为花青素和其它多酚类化合物而显示一定颜色。如：食品色素和着色剂第51页食品色素和着色剂第52页4.2 类黄酮色素 类黄酮是一大类结构相同天然化合物，广泛存在于各类植物体内。 大部分这类化合物不但含有特殊颜色，而且含有特殊生物学功效。 类黄酮类化合物在水中溶解度较大。食品色素和着色剂第53页 1 结构及类型：4.2 类黄酮色素食品色素和着色剂第54页一些常见类黄酮化合物结构：食品色素和着色剂第55页 其中一部分类黄酮类化合物呈黄色，另外一些无色。有颜色黄酮类

19、化合物常可与金属离子发生配位而颜色加深， 黄酮类化合物化学性质比较活勃，可受食品中成份或加工条件影响而结构发生改变。 从化学结构上看，类黄酮都含有酚羟基，是弱酸性化合物，能够与强碱作用。 类黄酮在碱性条件下转化为查尔酮形式，展现明亮黄色。食品色素和着色剂第56页 2 加工与贮藏时改变 类黄酮与Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金属离子能够形成配合物，而使颜色变深而发生改变。 加工条件中使pH上升，无色黄烷酮或黄烷酮醇可变为有色查耳酮类。 发生酶促褐变中间生成物可氧化类黄酮而产生褐色物质。 类黄酮热稳定性好于花青苷，热加工对它们破坏不大。食品色素和着色剂第57页4.2 类黄酮色素作为一类主

20、要植物化学成份，类黄酮被研究功效性质包含：抗氧化、植物雌激素作用、去除游离基、降血脂、降低胆固醇、防治冠心病等。类黄酮存在一些食品：红茶、绿茶、黑巧克力、洋葱、红葡萄酒、苹果等，显示出较强心脏保护作用。食品色素和着色剂第58页4.2 类黄酮色素3 两种主要类黄酮化合物（1）异黄酮： 异黄酮在植物中存在范围、存在量均不大，普通存在于豆科植物，主要是大豆中。 大豆中异黄酮主要分布于种皮、胚轴、子叶内，尤以胚轴含量最高。 大豆品种不一样，异黄酮含量不一样；大部分大豆食品中异黄酮含量不一样，主要是不一样加工造成。食品色素和着色剂第59页大豆制品中异黄酮含量 单位：mg.kg-1制品黄豆苷原染料木黄酮黄

21、豆黄素异黄酮总量全脂豆粉9.637.121.6217.79脱脂豆粉7.125.750.7613.12浓缩蛋白（水洗）5.564.300.5210.21浓缩蛋白（醇洗）0.530.680.161.25分离蛋白5.963.360.959.74食品色素和着色剂第60页浓缩大豆蛋白：从高质量、完整、洁净和脱壳大豆中，除去大豆油和水溶性物质及非蛋白质部分后，含有不少于70（干基）蛋白质，这么得到大豆蛋白质叫做浓缩大豆蛋白。生产浓缩蛋白时，主要是用不一样方法去除蛋白粉中水溶性糖类，当前所使用方法主要有稀酸沉淀浓缩分离法（稀酸浸出法），酒精水溶液洗涤浓缩法（含水乙醇浸出法）和湿热水洗法等。 食品色素和着色剂

22、第61页（2）儿茶素 儿茶素也为多酚类化合物，常见四种为：食品色素和着色剂第62页 以上儿茶素名称中“表”表示吡喃环上以单键相连两个基团处于该环同侧。 儿茶素本身没有颜色，当其与金属离子结合后产生白色或有色沉淀； 儿茶素含有轻微涩味； 儿茶素含有还原性，很轻易被空气中氧气氧化为有颜色物质（高温下尤其如此）。 植物中存在多酚氧化酶能催化儿茶素氧化为各种产物这在茶叶加工中非常主要。食品色素和着色剂第63页绿茶、红茶中多酚物质含量水平（干重/%）成份绿茶红茶成份绿茶红茶表碚儿茶素没食子酸酯101545黄烷双醇23表儿茶素没食子酸酯31034黄酮醇51068表碚儿茶素31012酚酸和缩酚酸351012表儿茶素1512茶黄素36茶红素1030食品色素和着色剂第64页一些儿茶素还原电势和相反抗氧化活性化合物还原电势/V相反抗氧化活性化合物还原电势/V相反抗氧化活性表儿茶素0.572.40.02茶黄素二没食子酸酯0.546.20.43表碚儿茶素0.433.80.06绿茶(1g.kg-1)3.80.03表儿