第八章 食品色素和着色剂

第八章

食品色素和着色剂1目录第一节概述第二节卟啉类色素第三节类胡萝卜素第四节酚类色素第五节食品着色剂2第一节概述食品的色泽是由食品中能够反射或发射不同波长〔380-770nm〕的可见光的物质所产生的。3一、食品色素的定义结构：主要的食品色素都是有机物，具有发色团和〔或〕助色团结构。色素——能够吸收或反射可见光进而使食品呈现各种颜色的物质。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。4结构：发色团在紫外或可见光区(200-800nm〕具有吸收峰的基团被称为发色团，发色团均具有双键。如：-N=N-,-N=O,C=S,C=C,C=O等。助色团有些基团的吸收波段在紫外区，本身不发色，但当它们与发色团相连时，可使整个分子对光的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。5二、食品色素的分类1、化学结构：四吡咯衍生物异戊二烯衍生物多酚类衍生物酮类衍生物醌类衍生物叶绿素、血红素类胡萝卜素花青素、花黄素红曲色素、姜黄素虫胶色素、胭脂虫红素62、来源：天然色素人工合成色素植物色素动物色素微生物色素叶绿素、类胡萝卜素、花青素血红素、虾青素红曲色素3、溶解性质：水溶性色素和脂溶性色素7第二节四吡咯色素由四个吡咯通过次甲基桥〔=CH-〕互联而形成的大分子杂环化合物，称为卟啉类化合物。81、结构一、叶绿素92、根本性质

脂溶性与蛋白质结合，叶绿体对光、热敏感酸性条件下易被H取代Mg离子镁离子可被铜、锌、铁取代103、叶绿素在食品加工和贮藏中的变化11酶促变化间接作用：脂酶、蛋白酶、果胶酯酶、脂氧合酶、过氧化物酶等。

直接作用：直接以叶绿素为底物的酶只有叶绿素酶，它是酯酶的一种。催化叶绿素〔脱镁叶绿素〕中植酸酯键的水解而产生脱植叶绿素〔脱镁脱植叶绿素〕。脂酶和蛋白酶：破坏叶绿素一脂蛋白复合体，使叶绿素失去脂蛋白的保护而更易遭受破坏。果胶酯酶：将果胶水解为果胶酸，从而提高质子浓度而使叶绿素脱镁。脂氧合酶和过氧化物酶：催化它们的底物氧化，其间产生的一些物质会引起叶绿素的氧化分解。叶绿素酶：最适温度在60～82℃范围内，80℃以上其活性下降，100℃时就完全失活。12酸和热引起的变化叶绿素脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素酸的来源：①加热下，由于组织的破坏，加强了与叶绿素的接触。②加热中，植物中又有新的有机酸生成。③加热中，脂肪水解为脂肪酸，蛋白质分解产生硫化氢和脱羧产生的二氧化碳等都引起pH降低。13脱镁反响的影响因素pHpH9.0时，叶绿素很耐热，pH3.0时，很不稳定。盐降低脱镁反响速度。脱植叶绿素比叶绿素更易脱镁14光解活植物中，叶绿素受到良好保护叶绿素在贮藏加工中经常发生光解光和氧气

单线态氧和羟基自由基

叶绿素和吡咯链

分解褪色154、护绿技术加碱护绿高温瞬时灭菌参加铜盐和锌盐16其他方法气调保鲜技术---生理护色

脱水包装材料抗氧化剂17二、血红素血红素是亚铁卟啉化合物18肌红蛋白结构简图

血红蛋白(Hemoglobin)和肌红蛋白(Myoglobin)是动物肌肉的主要色素蛋白质。血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白，其结构为血红素中的铁在卟啉环平面的上下方再与配位体进行配位，到达配位数为六的化合物。1、结构19肌红蛋白的立体示意图20血红蛋白的立体示意图21〔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复原反响，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。2、性质

22氧化氧合233、鲜肉颜色的变化低氧压时--氧化作用；高氧压时--氧合作用。24动物被屠宰放血后

肌红蛋白紫红色氧合肌红蛋白鲜红色

分割长时间放置高铁肌红蛋白棕褐色氧气分压高

氧气分压低25鲜肉热加工时，肉变褐色。肌红蛋白肌色原〔球蛋白变性〕高铁肌红蛋白高铁肌色原〔球蛋白变性〕26肉在储存时，肌红蛋白在一定条件下会变绿。肌红蛋白+H2O2胆绿蛋白肌红蛋白+H2S硫代肌红蛋白274、腌肉颜色的变化细菌复原作用pH5.4～6.0最适岐化反响肉内固有的复原剂硝酸盐或亚硝酸盐发色原理28MNO2作用：〔1〕发色；〔2〕抑菌；〔3〕产生腌肉制品特有的风味。29过量使用，导致亚硝胺生成；肉色变绿，产生致癌物。305、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，假设配合使用除氧剂，效果更好。腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。31第三节类胡萝卜素类胡萝卜素又称多烯色素，具有共轭双键，构成其发色基团，这类化合物由异戊间二烯单位组成，异戊间二烯单位的连接方式是在分子中心的左右两边对称。它是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。分两类：纯碳氢化合物组成的共轭多烯〔胡萝卜素〕

上述化合物的含氧衍生物〔叶黄素〕32一、胡萝卜素类

1、结构

含40个碳的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或尾尾相连而构成。

332、性质胡萝卜、甘薯、蛋黄和牛奶等中的α-、β-、γ-胡萝卜素含量较高。番茄红素广泛存在于西瓜、南瓜、柑橘、杏和桃等水果中。动物体中，在富含脂质的特定组织中较多分布，如蛋黄中。胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚而难溶于乙醇。具有适度的热及酸碱稳定性。类胡萝卜素的颜色在黄色至红色范围，其检测波长一般在400~550nm。34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/反异构化反响。反-β-胡萝卜素顺-β-胡萝卜素分裂产品、挥发性产品单-环氧化物、双-环氧化物、羰基化合物、醇类氧化热挤压加工非常高的温度3、胡萝卜素在加工贮藏中的变化3536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。在某些产品加工中添加类胡萝卜素，还可提高其香气。抗氧化剂：氧气分压较低时，去除单线态氧、羟基自由基、超氧自由基和过氧自由基。4、应用37二、叶黄素类1、结构是胡萝卜素的含氧衍生物38虾青素

岩藻黄质392、性质随着叶黄素的羟基和羰基等增加，它们的脂溶性下降。颜色常为黄色和橙黄色，也有少数为红色〔如辣椒红素〕。403、叶黄素类在食品加工与贮藏中的变化变化复杂褪色或褐变

光照、氧化、中性或酸性条件下加热出现异构，氧化分解4142第四节多酚类色素一、花色苷二、类黄酮色素三、儿茶素四、单宁43一、花色苷是花青素与糖结合成的苷类化合物，存在于植物细胞液中，是植物最主要的水溶性色素之一。构成花、果实、茎和叶五彩缤纷的美丽色彩，包括蓝、紫、紫罗兰、洋红、红和橙色等。441、结构有C6-C3-C6碳骨架结构，是2-苯基苯并吡喃阳离子〔又称把戏盐〕结构的衍生物。45牵牛花色素462、影响花色苷稳定性的因素

pH值酸度的改变，花色素的结构改变，颜色随之改变。花青素-3-鼠李葡糖苷在pH0.71～4.02缓冲液中的吸收光谱，色素浓度为1.6×10-2g/L受pH变化的影响，在pH0.71时为深红色，pH升高色素转变成蓝色醌式碱。47氧气与复原剂对氧气比较敏感，有抗坏血酸存在时，花色苷会消失。光和温度

光照和加热会加速花色苷的降解。糖及其降解产物高浓度的糖有利于花色苷的稳定48

金属离子的影响(Al3+、Fe3+)

花色苷的相邻羟基可与多价金属离子形成螯合物而改变颜色。49

酶促变化酸或糖苷水解酶将花色苷水解为花青素。多酚氧化酶和G苷酶催化氧化小分子酚类成邻醌，使花色苷转化为氧化的花色苷及降解产物。二氧化硫的影响二氧化硫会作用于花色苷的C4而生成了一种无色物质。花色苷亚硫酸盐复合物〔无色〕50二、类黄酮色素1、结构2-苯基-苯并吡喃酮〔C6-C3-C6，区别于花青素：4位皆为酮基〕512、类黄酮的性质羟基呈酸性，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。类黄酮可与金属离子生成络合物。类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀523、食品加工和贮藏中的变化类黄酮可与多价金属离子形成络合物，这些络合物比类黄酮的呈色效应强。在食品加工中，pH值上升，原本无色的黄烷酮或黄烷酮醇可转变为有色的查耳酮类。类黄酮，酶促褐变的中间生成物—邻醌或其他氧化剂可氧化类黄酮而产生褐色物质。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。53三、儿茶素1、结构

54茶叶中的儿茶素L一表没食子儿茶素〔L－EGC〕，L一没食子儿茶素〔D，L－GC〕，L一表儿莱索〔L－EC〕，L一儿茶素〔D，L－C〕，L一表儿茶素没食子酸酯〔L－ECG〕，L一表没食子儿茶素没食子酸酯〔L。EGCG〕。552、性质儿茶素本身无色，具有较轻的涩味。儿茶素与金属离子结合产生白色或有色沉淀。〔例如儿茶素溶液遇三氯化铁生成黑绿色沉淀，通醋酸铝生成灰黄色沉淀〕。作为多酚，儿茶素易被氧化生成褐色物质。56红茶加工中，儿茶素的氧化产物被称为茶黄素和茶红素，茶黄素色亮，茶红素色深，二者以适当比例就构成红茶的颜色。57四、单宁食品中单宁包括两种类型：缩合单宁即原花色素水解单宁水解可破坏碳骨架单宁也称鞣质，在植物中广泛存在，在柿子中含量较高。581、结构592、性质单宁的颜色为白中带黄或轻微褐色，具有十分强的涩味；单宁与蛋白质作用产生不溶于水的沉淀，与多种生物碱或多价金属离子结合生成有色的不溶性沉淀。食品贮藏加工中，单宁会在一定条件〔比方加热、氧化或遇到醛类〕下缩合，从而消除涩味。单宁易被氧化，酶促褐变和非酶褐变都可发生。60第五节食品着色剂1、焦糖色素2、红曲色素3、姜黄素4、甜菜红素5、其他天然着色剂6、人工合成着色剂61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，是我国传统使用的色素之一。我国已经明确规定加铵盐制成的焦糖色素因毒性问题不允许使用，非氨法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和饮料等。

焦糖色素62红曲色素〔monascin〕为红曲菌(Monascussp.)产生的色素，为混合物，属于氧茚并类化合物。红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂。红曲色素具有较强的耐光、耐热等优点，并且对一些化学物质有较好的耐受性。红曲色素是我国食品卫生法规定允许使用的食用色素之一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。红曲色素〔monascin〕63姜黄色素(curcumin或turmericyellow)主要成分为姜黄素、脱甲氧基姜黄素和双脱甲氧基姜黄素。姜黄色素不溶于水，溶于醇或醚，显鲜艳黄色，在碱性溶液中呈红色，经酸中和后仍恢复原来的黄色。着色性〔特别是对蛋白质〕较强，不易被复原。对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色。一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香。姜黄色素(curcumin)64GB2760-1996?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，靛蓝等。人工合成色素(artificialcolor)65苋菜红属偶氮磺酸型水溶性红色色素。对光、热和盐类较稳定，且耐酸性很好，但在碱性条件下容易变为暗红色。对氧化复原作用较为敏感。能使受试动物致癌致畸。苋菜红在食品中的最大允许用量为50mg/kg，主要限用于糖果、汽水和果子露等种类。苋菜红66胭脂红(ponceau4R)是苋菜红的异构体。胭脂红为红色水溶性色素。对光和酸较稳定，但对高温和复原剂的耐受性很差，能被细菌所分解，遇碱变成褐色。这种色素无致肿瘤作用。我国食品添加剂使用卫生标准规定胭脂红最大允许用量为50mg/kg食