食品的色素課件

食品的色素

主要內(nèi)容（Contents）第一節(jié)概述第二節(jié)食品中的天然色素第三節(jié)合成色素第一節(jié)概述色素定義：食品中呈現(xiàn)各種顏色的物質(zhì)，主要的食品色素都是有機(jī)化合物。人肉眼觀察到的顏色是由于物質(zhì)吸收了可見(jiàn)光區(qū)（400~800nm）中某些波長(zhǎng)的光后，透過(guò)光所呈現(xiàn)出的顏色，即人們看到的顏色是被吸收光的互補(bǔ)色。

天然色素一般對(duì)光、熱、pH、氧氣等敏感，它們的變化會(huì)導(dǎo)致食品在加工貯存中變色或褪色。合成色素顏色鮮艷穩(wěn)定，但安全性較差。天然色素的分類(lèi)：

按來(lái)源不同：動(dòng)物色素（如血紅素、類(lèi)胡蘿卜素）、植物色素（如葉綠素、胡蘿卜素、花青素等）、微生物色素（如紅曲霉的紅曲素）等。植物色素最為繽紛多彩，是構(gòu)成食品色澤的主體；

按溶解性不同：脂溶性色素（葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素等）和水溶性色素（花青素）；

按化學(xué)結(jié)構(gòu)：吡咯色素、多烯色素、酚類(lèi)色素和醌酮類(lèi)色素。第二節(jié)食品中的天然色素一、吡咯色素結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：4個(gè)吡咯環(huán)的α-碳原子通過(guò)次甲基相連而成的卟吩環(huán)。天然吡咯色素：動(dòng)物組織中的血紅素和植物組織中的葉綠素，它們都與蛋白質(zhì)相結(jié)合，不同之處在于卟吩環(huán)上的側(cè)鏈基團(tuán)和卟吩環(huán)中結(jié)合的金屬離子不同。（一）葉綠素（Chlorphylls）由葉綠酸(鎂卟啉衍生物)與葉綠醇及甲醇所成的二醇酯，綠色來(lái)自葉綠酸殘基部分

高等植物葉綠素有a(藍(lán)綠色)、b(黃綠色)兩種，且a:b≈3:1

2.影響葉綠素穩(wěn)定性的因素

（1）光、氧（2）酶（3）酸、熱（4）水份活度

（5）氣體環(huán)境（6）鹽（2）酶和光許多酶能促進(jìn)葉綠素的破壞，如脂酶、蛋白酶；葉綠素酶直接以葉綠素為底物。綠色植物在儲(chǔ)藏加工過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生光解。即在光和氧氣的作用下破壞卟吩環(huán)，產(chǎn)生一系列小分子。對(duì)此在儲(chǔ)藏綠色植物性食品時(shí)，應(yīng)避光、除氧，以防止光氧化褪色。西昌學(xué)院食品科學(xué)系

4.

護(hù)綠方法

（1）加堿護(hù)綠（2）低溫貯存或脫水干燥

（3）加入銅鹽或鋅鹽

（二）血紅素

1、結(jié)構(gòu)

血紅素是亞鐵卟啉衍生物

血紅素分子結(jié)構(gòu)圖肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)是動(dòng)物肌肉的主要色素蛋白質(zhì)。牲畜在屠宰放血，血紅蛋白排放干凈之后，酮體肌肉中90%以上是肌紅蛋白（Mb）。肌肉中的肌紅蛋白（Mb）隨年齡不同而不同，如牛犢的肌紅蛋白較少，肌肉色淺，而成年牛肉中的肌紅蛋白（Mb）較多，肌肉色深。蝦、蟹及昆蟲(chóng)體內(nèi)的血色素是含銅的血藍(lán)蛋白。

肌紅蛋白是由一分子血紅素和一分子一條肽鏈組成的球蛋白構(gòu)成

肌紅蛋白結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

血紅素與球蛋白的結(jié)合是通過(guò)球蛋白分子中的組氨酸殘基上的咪唑環(huán) 上的一個(gè)氮原子和亞鐵原子以配價(jià)鍵連結(jié)而成6個(gè)配位鍵

肌紅蛋白空間結(jié)構(gòu)

低氧壓時(shí)（1~20mm汞柱),主要為氧化作用

高氧壓時(shí)

主要為氧合作用氧分壓對(duì)三種肌紅蛋白的影響

3、與亞硝酸鹽作用

肌紅蛋白（Mb）（桃紅）與NO結(jié)合生成鮮桃紅色的亞硝基亞鐵肌紅蛋白（NOMb）。亞硝基肌紅蛋白受熱（蛋白質(zhì)變性）生成較穩(wěn)定的鮮紅色亞硝基血色原Mb+NO→NOMb（桃紅）→加熱→亞硝酰血色原（鮮紅）由于亞硝基肌紅蛋白對(duì)氧、熱比氧合肌紅蛋白穩(wěn)定，基于此原理，肉食加工中，為保持肉的鮮艷顏色而加入亞硝酸鹽。（硝酸鈉＜0.5g/kg（+Vc），亞硝酸鈉＜0.15g/kg）MNO2的作用：（1）發(fā)色（2）抑菌（3）產(chǎn)生腌肉制品特有的風(fēng)味。但過(guò)量使用安全性不好，在食品中導(dǎo)致亞硝胺生成；肉色變綠。由于一些細(xì)菌活動(dòng)產(chǎn)生的H2O2可直接氧化-亞甲基。

B.由于細(xì)菌活動(dòng)產(chǎn)生的H2S等硫化物，在氧或H2O2存在下，可直接加在-亞甲基上。C.由于亞硝酸根過(guò)量引起。

4、肉色變綠

血紅素在強(qiáng)烈氧化后會(huì)變成綠色，反應(yīng)發(fā)生在-亞甲基上，綠色的形成有三種情況:5、肉及肉制品的護(hù)色（1）采用低透氣性材料、抽真空和加除氧劑。（2）高氧壓護(hù)色（3）采用100%CO2條件，若配合使用除氧劑，效果 更好。腌肉制品的護(hù)色一般采用避光、除氧。二、多烯色素——類(lèi)胡蘿卜素

由異戊二烯殘基為單元，共軛雙鍵長(zhǎng)鏈為基礎(chǔ)組成的一類(lèi)色素。

是一類(lèi)使動(dòng)植物食品顯現(xiàn)黃色和紅色的脂溶性色素。

類(lèi)胡蘿卜素最基本的組成單元是異戊間二烯，通過(guò)共價(jià)鍵頭-尾或尾-尾相連產(chǎn)生很多對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)

①天然類(lèi)胡蘿卜素大多數(shù)可看作是番茄紅素的

衍生物，番茄紅素的一端或兩端環(huán)構(gòu)化，便形成了它的同分異構(gòu)體α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素。1分子β-胡蘿卜素在動(dòng)物體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為2分子維生素A，因此是有效的維生素A原，而一分子的α-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素只能形成一分子維生素A，而番茄紅素不能轉(zhuǎn)化成維生素A，沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)作用。

②含氧衍生物（1）葉黃素：3,3′-二羥基--胡蘿卜素，存在于金盞花、綠葉中。（2）玉米黃素：3,3′-二羥基--胡蘿卜素，存在于玉米、柑橘、蘑菇等中。（3）辣椒紅素和辣椒玉紅素：存在于紅辣椒中。（4）桔黃素：5,8-環(huán)氧--胡蘿卜素，存在于柑桔皮和辣椒中。（5）蝦黃素：3,3′-二羥基-4,4′-二酮基--胡蘿卜素，存在于蝦、蟹、牡蠣等體內(nèi)。新黃質(zhì)（C40H56O4）

玉米黃素（C40H56O2）

辣椒紅（C40H5603）

α-胡蘿卜素（1）較穩(wěn)定，耐酸耐堿，較耐熱。在鋅、銅、錫、鋁、鐵等金屬存在下也不易破壞，因此在食品加工中不易損失。（2）雙鍵特征，使其易發(fā)生氧化。在強(qiáng)氧化劑作用下，多烯色素被破壞而褪色。（3）在熱、酸和光的作用下，易發(fā)生順?lè)串悩?gòu)變化引起顏色在黃色和紅色范圍內(nèi)輕微變動(dòng)，如：加熱胡蘿卜使金黃色變成黃色，加熱番茄會(huì)使紅色變成橘黃。2、化學(xué)性質(zhì)多烯色素的破壞主要原因是光敏氧化作用，即雙鍵經(jīng)氧化后飽和，形成環(huán)狀氧化物，進(jìn)一步氧化發(fā)生斷裂，形成有部分雙鍵的含氧化合物。其中之一有紫羅蘭酮（具有紫羅蘭花氣味），其結(jié)構(gòu)式的環(huán)狀部分即紫羅酮環(huán)，由此得名。過(guò)度氧化后，多烯色素則可完全失去顏色。

有些酶可以加速多烯色素的氧化降解，食品加工中熱燙等適當(dāng)?shù)拟g化酶處理可以保護(hù)類(lèi)胡蘿卜素。多烯色素在食品加工中，通常不會(huì)嚴(yán)重降解。如土豆堿液去皮僅引起類(lèi)胡蘿卜素的輕微降解和異構(gòu)化。胡蘿卜果脯熬制時(shí)紅黃色很穩(wěn)定，低溫和冷凍下類(lèi)胡蘿卜素也很少變化。油炸、烤制和過(guò)度加熱會(huì)引起多烯色素的高溫?zé)峤?，干制品在光照下貯藏會(huì)發(fā)生褪色，是因?yàn)楣獯龠M(jìn)了氧化。氧氣分壓高——氧化強(qiáng)化劑氧氣分壓低——抑制脂質(zhì)的過(guò)氧化類(lèi)胡蘿卜素有一定的抗氧化活性，能淬滅單重態(tài)氧，防止細(xì)胞的氧化損傷?？寡趸钚允顾哂锌顾ダ?、抗白內(nèi)障、抗動(dòng)脈粥狀硬化與抑制癌細(xì)胞的作用。

3、加工過(guò)程中的穩(wěn)定性

在一般加工和貯藏條件下是相對(duì)穩(wěn)定。加熱或熱滅菌會(huì)誘導(dǎo)順/反異構(gòu)化反應(yīng)。

4、應(yīng)用

商品類(lèi)胡蘿卜素大多數(shù)是人工合成產(chǎn)物，主要用于人造黃油、鮮奶油及其他含油脂食品的著色。用環(huán)糊精制成β-胡蘿卜素微膠囊分散體系，可用于飲料、乳品、糖漿、面條等食品的著色。四.酚類(lèi)色素

(一)花色素類(lèi)

1、結(jié)構(gòu)花色素是類(lèi)黃酮的一種，具有2-苯基-苯并吡喃陽(yáng)離子基本結(jié)構(gòu)。

主要花色素的取代基及取代位置

花色素在自然狀態(tài)下以糖苷形式存在花色素的配糖基：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖花色苷水解失去糖基后的配體稱(chēng)為花色素或花青素，水溶性下降2、顏色

花色素的顏色主要因苯基上取代基的不同而異

羥基數(shù)增加，顏色向紫藍(lán)方向增強(qiáng)甲氧基增多，顏色向紅色方向變動(dòng)在C5位上接入糖苷基，色澤加深在苯基上有二個(gè)以上環(huán)狀取代基時(shí)，顏色特別穩(wěn)定

3.影響花色素穩(wěn)定性的因素

（1）結(jié)構(gòu)

分子中羥基數(shù)目增加則穩(wěn)定性降低；甲基化程度提高則增加穩(wěn)定性；糖基化也有利于色素穩(wěn)定。

（2）酸度

酸度的改變，花色素的結(jié)構(gòu)改變，顏色隨之改變。

（3）光照及溫度

光照通常會(huì)加速花色素的降解花色素的熱降解機(jī)制與花色素的種類(lèi)和降解溫度有關(guān)。（4）金屬離子

采用涂料金屬罐保護(hù)罐裝果蔬原有顏色

花色素的相鄰羥基可以螯合多價(jià)的金屬離子，其金屬鹽都呈灰紫色。

（5）糖及其降解產(chǎn)物高濃度的糖有利于花色素的穩(wěn)定因?yàn)楦邼舛忍强山档退只疃鹊蜐舛鹊奶菚?huì)加速花色素降解（6）二氧化硫SO2能與花色素發(fā)生加成反應(yīng)，使花色素褪色成微黃色至無(wú)色

（7）氧及氧化劑花色素的不飽和性使得對(duì)氧比較敏感

（8）酶花色苷可被相應(yīng)的水解酶類(lèi)水解成糖及花色素，以致褪色。

（9）水分活度

(二)花黃素類(lèi)

結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上和類(lèi)黃酮相似,兩個(gè)苯環(huán)上的氫原子可以被羥基、甲氧基、甲基等取代，衍生出各種黃酮色素。已知的花黃素類(lèi)有800多種

分類(lèi)黃酮醇茨非醇、槲皮素

、楊梅素；黃酮芹菜素、洋地黃酮，5,7,3',4'-四羥基黃酮等。都具有黃色

這些物質(zhì)中，槲皮素、楊梅素是分布最廣泛和最豐富的黃酮醇，在茶葉中這三種黃酮醇及其苷占可溶性固形物中的大部分。槲皮素、橙皮素、檸檬素、圣草素在生理上具有保持毛細(xì)血管壁完整和正常通透性的作用，是維生素P的組成成分。2.性質(zhì)

類(lèi)黃酮的羥基呈酸性，具有酸類(lèi)化合物的通性。類(lèi)黃酮在堿性溶液中易開(kāi)環(huán)生成查耳酮型結(jié)構(gòu)而呈黃色、橙色或褐色。如含黃酮類(lèi)的果蔬（洋蔥、荸薺、馬鈴薯等）在堿性水中預(yù)煮時(shí)往往會(huì)發(fā)生變黃而影響產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)時(shí)加入少量酒石酸氫鉀或檸檬酸調(diào)節(jié)pH，避免黃酮色素的變化。類(lèi)黃酮遇鐵離子可變成藍(lán)綠色，這是酚羥基的呈色反應(yīng)，在相關(guān)的食品加工中應(yīng)引起注意。類(lèi)黃酮色素在空氣中久置，易氧化生成褐色沉淀。西昌學(xué)院食品科學(xué)系3、類(lèi)黃酮在食品中的重要性

類(lèi)黃酮具有抗氧化作用。

柑桔類(lèi)黃酮被稱(chēng)為生物黃酮，即維生素P。此外，柑桔類(lèi)黃酮還應(yīng)用于室內(nèi)除臭和消毒。柚皮苷，橙皮苷在堿性條件下加氫開(kāi)環(huán)，是高甜度的新型甜味劑。（三）鞣質(zhì)（單寧）是植物中存在的復(fù)雜混合物，具有澀味，能與金屬反應(yīng)。結(jié)構(gòu)：含多個(gè)酚羥基。植物鞣質(zhì)在某些植物如石榴、咖啡、茶葉、柿子等中含量較多，是澀味的主要來(lái)源。主要單體：兒茶酚、焦性沒(méi)食子酸、根皮酚、原兒茶酸、沒(méi)食子酸等。分類(lèi)：植物鞣質(zhì)可分為水解型和縮合型兩類(lèi)，水解型由單體通過(guò)酯鍵形成，在溫和的條件下用稀酸、酶或沸水可水解為鞣質(zhì)單體物質(zhì)?？s合型鞣質(zhì)是由單體分子之間用C－C鍵相連而成，在溫和的條件下處理，不易分解為單體分子而是進(jìn)一步聚合成高分子物質(zhì)。性質(zhì)：（1）都具有潮解性，在空氣中氧化成暗黑色的氧化物，堿可強(qiáng)化這一氧化作用；（2）鞣質(zhì)與金屬離子反應(yīng)可生成不溶性的鹽類(lèi)，與鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)黑色物質(zhì)，所以加工這類(lèi)食物不能使用鐵質(zhì)器皿。（3）果汁中的鞣質(zhì)能與果膠作用生成沉淀。鞣質(zhì)作為呈色物質(zhì)，主要是在植物組織受損及加工過(guò)程中起作用，影響制品的色澤其他天然色素（1）蟲(chóng)膠色素蟲(chóng)膠色素是紫膠蟲(chóng)寄生在寄主植物上所分泌的紫膠原膠中的一種色素；

溶于水的蟲(chóng)膠色素稱(chēng)為蟲(chóng)膠紅酸，含有A、B、C、D、E五個(gè)組分；蟲(chóng)膠紅酸的顏色隨pH改變而不同，pH4以下為黃色；pH4.5~5.5為橙紅色；pH5.5以上為紫紅色。

（2）胭脂蟲(chóng)色素胭脂紅酸是一種蒽醌色素，存在于胭脂仙人掌上寄生的胭脂蟲(chóng)。胭脂紅酸溶于水、乙醇，不溶于油脂。胭脂紅酸的顏色隨pH而不同，酸性時(shí)呈橙黃，中性時(shí)呈紅色，堿性時(shí)呈紫紅色。胭脂紅酸對(duì)熱、光和微生物都具有很好的耐受性，尤其在酸性環(huán)境中十分穩(wěn)定。但染色力較差，一般作為飲料著色劑。（3）紅曲色素

紅曲色素為紅曲霉菌產(chǎn)生的色素，有六種組分，均屬氧茚并類(lèi)化合物。紅曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液，乙醇和乙醚等有機(jī)溶劑。紅曲色素具有較強(qiáng)的耐光、耐熱等優(yōu)點(diǎn)，并且不易被氧化或還原。紅曲色素安全性高，工藝性能好，廣泛用于肉、豆、面、糖、果醬果汁等食品的著色。（4）姜黃素

姜黃素是從植物姜黃根莖中提取的黃色色素，為一種二酮類(lèi)化合物。姜黃素不溶于水，溶于醇或醚，在堿性溶液中呈褐紅色，在中性或酸性溶液中呈黃色。對(duì)光、熱穩(wěn)定性差，易與鐵離子結(jié)合而變色。著色性較好，對(duì)蛋白質(zhì)著色力強(qiáng)，不易被還原?？勺鳛榭Яǚ酆褪卟思庸ぎa(chǎn)品等的增香著色劑。

（5）焦糖色素焦糖色素是糖類(lèi)化合物，由蔗糖、糖漿等加熱脫水生成的復(fù)雜的紅褐色或黑褐色混合物。焦糖易溶于水和稀乙醇溶液，不溶于油脂。焦糖色調(diào)不受pH值及過(guò)度曝露在空氣中的影響，但pH6.0以上易發(fā)霉。我國(guó)已經(jīng)明確規(guī)定加胺鹽制成的焦糖色素因毒性問(wèn)題不允許使用，非胺鹽法生產(chǎn)的焦糖可用于罐頭、糖果和飲料等。（6）植物鞣質(zhì)

鞣質(zhì)是高分子多元酚衍生物，主要由鄰苯二酚（兒茶酚）、鄰苯三酚（焦性沒(méi)食子酸）和間苯三酚（根皮酚）等單體組成。鞣質(zhì)易溶于水、酒精及丙酮，其水溶液呈酸性并具有澀味。鞣質(zhì)遇生物堿生成沉淀，與鐵鹽生成黑色或藍(lán)、綠色沉淀。與蛋白質(zhì)作用生成不溶于水的沉淀。在氧化酶作用下發(fā)生氧化聚合而生成黑褐色物質(zhì)。

第三節(jié)人工合成色素GB2760-1996《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定允許使用的人工合成色素主要有：莧菜紅、胭脂紅、赤蘚紅、檸檬黃、靛藍(lán)、日落黃、新紅、亮藍(lán)等。

一.胭脂紅

胭脂紅亦稱(chēng)食用紅色1號(hào)，為紅色水溶性色素。

對(duì)光及酸較穩(wěn)定，但抗熱性及還原性相當(dāng)弱，遇堿變成褐色，易為細(xì)菌分解。

該色素?zé)o致腫瘤作用。我國(guó)食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定胭脂紅最大允許用量為50mg/kg食品。主要用于飲料、配制酒、糖