食品化學(xué)第七章色素與著色劑

食品化學(xué)第七章色素與著色劑沉淀色料：由染料和基質(zhì)構(gòu)成的，可分散于油相通過吸附、共沉淀或化學(xué)反應(yīng)結(jié)合整個體系包括水溶性基本染料以及許可的不溶性基質(zhì)目前只有氧化鋁被獲準作為基質(zhì)使用第2頁,共49頁，2024年2月25日，星期天著色劑的分類第3頁,共49頁，2024年2月25日，星期天食品天然色素的分類動物肌肉中的色素植物色素包括葉綠素、類胡蘿卜素、黃酮類與其他酚類天然色素一般對光、熱、pH、氧氣等敏感，它們的變化會導(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。第4頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)食品中的天然色素一、血紅素化合物鐵卟啉衍生物，主要存在于動物肌肉和血液中。肌肉紅色來自于肌紅蛋白(70～80％)和血紅蛋白(20～30％)。放血后色澤的90％以上是由肌紅蛋白產(chǎn)生量隨著動物的種類、年齡、性別而改變魚類毛細血管少，白色是魚肉的特征。肌肉組織尚有少量其他色素，細胞色素，酶和維生素B12等。第5頁,共49頁，2024年2月25日，星期天肉中的主要色素第6頁,共49頁，2024年2月25日，星期天1.血紅素化合物的結(jié)構(gòu)肌紅蛋白（Mb）球蛋白MW=16,800153個AA4個吡咯環(huán)的中央有1個鐵原子與4個吡咯的氮原子構(gòu)成復(fù)合物第7頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共49頁，2024年2月25日，星期天6個配位鍵第9頁,共49頁，2024年2月25日，星期天肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)鐵原子可形成6個配位鍵

4個被4個吡咯環(huán)的氮原子占據(jù)第五個與肌球蛋白的組氨酸殘基鍵合第六個可與各種配基的電負性原子結(jié)合血紅蛋白：由4個肌紅蛋白構(gòu)成，是一個四聚體第10頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2．化學(xué)與顏色——氧化反應(yīng)肉的顏色取決于肌紅蛋白的化學(xué)性質(zhì)氧化的狀態(tài)（卟啉環(huán)中Fe2+或Fe3+）與血紅素鍵合的配基的種類球蛋白蛋白質(zhì)的狀態(tài)第12頁,共49頁，2024年2月25日，星期天氧合作用分子態(tài)氧與肌紅蛋白鍵合成為氧合肌紅蛋白（MbO2）肉由淺紅色變?yōu)榱良t色氧化反應(yīng)卟啉環(huán)中的Fe2+轉(zhuǎn)變成Fe3+生成高鐵肌紅蛋白（MMb）淺紅色的肌紅蛋白和亮紅色的氧合肌紅蛋白變?yōu)樽丶t色的MMb高鐵肌紅蛋白無法鍵合分子態(tài)氧，第六個配位鍵的位置上只能鍵合水。第13頁,共49頁，2024年2月25日，星期天氧氣分壓對三種肌紅蛋白的影響高氧氣分壓有利于形成亮紅色的MbO2而低氧氣分壓有利于形成Mb和MMb第14頁,共49頁，2024年2月25日，星期天完全排除氧氣能將血紅素的氧化（Fe2+Fe3+）降低到最小程度血球蛋白的存在能降低氧化速度pH低時氧化反應(yīng)進行較快痕量元素特別是銅會促進自動氧化與Mb相比，MbO2

自動氧化的速度較低第15頁,共49頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)用舉例新鮮金槍魚的肉是紅色的，-60℃條件下保藏，新含氣保鮮技術(shù)（日本）金槍魚切塊調(diào)理釜滅菌打入氧氣

負壓下脫除多余的水分包裝-20℃保藏原理氧合肌紅蛋白（亮紅色）脫氧轉(zhuǎn)變成肌紅蛋白（淺紅色）注入氧氣：有足夠的氧氣鍵合成為氧合肌紅蛋白，從而使肉保持亮紅色。第16頁,共49頁，2024年2月25日，星期天3．化學(xué)和顏色——變色反應(yīng)過氧化氫可與血紅素中的Fe2+和Fe3+反應(yīng)生成綠色的膽綠蛋白細菌繁殖產(chǎn)生的硫化氫在有氧氣存在時能形成綠色的硫代肌紅蛋白第17頁,共49頁，2024年2月25日，星期天4．腌制肉的色素肌紅蛋白亞硝?；〖t蛋白（紫紅色）在腌制開始時，如果含有較多的亞硝酸鹽，肌紅蛋白立刻被氧化為硝酸肌紅蛋白（NMb）。在還原劑存在下受熱時NMb轉(zhuǎn)化為綠色的硝化氯化血紅素。在無氧狀態(tài)下，亞硝酰基肌紅蛋白相當(dāng)穩(wěn)定，但對光敏感，在有還原劑（抗壞血酸或巰基化合物）存在時亞硝酸鹽將被還原為一氧化氮，迅速生成亞硝酸基肌紅蛋白。第18頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共49頁，2024年2月25日，星期天5．肉類色素的穩(wěn)定性光照、溫度、相對濕度、水分活度、pH及細菌的種類抗氧化劑可阻止或延緩脂質(zhì)的氧化如抗壞血酸、維生素E、BHA或PG，從而延長肉組織顏色的保留時間動物屠宰前氧氣消耗的速度和高鐵肌紅蛋白還原酶的活力氣調(diào)法包裝選擇透氣率低的包裝膜，先除去包裝袋中的空氣，再充入富氧或缺氧空氣密封第20頁,共49頁，2024年2月25日，星期天二、葉綠素類（－）葉綠素的結(jié)構(gòu)原指與光合作用有關(guān)的綠色色素?，F(xiàn)在延伸至所有起光合作用的卟啉色素。結(jié)構(gòu)特征：吡咯：卟啉環(huán)的4個環(huán)狀組分中的1個卟吩：四吡咯環(huán)通過4個次甲基橋連接而成的完全共軛的四吡咯骨架卟啉：卟吩的氧化態(tài)脫鎂葉綠母環(huán)：9位碳與10位碳成環(huán)的卟啉脫鎂葉綠環(huán)：不含鎂，7位被一個長碳鏈醇（植醇或法呢醇）酯化第21頁,共49頁，2024年2月25日，星期天卟吩第22頁,共49頁，2024年2月25日，星期天脫鎂葉綠母環(huán)第23頁,共49頁，2024年2月25日，星期天植醇：具有類異戊二烯結(jié)構(gòu)的20碳醇葉綠素a：一個與鎂螫合的四吡咯結(jié)構(gòu)，它的1，3，5和8位上有甲基取代，乙烯基取代于2位，乙基位于4位，7位的丙酸與植醇酯化。羧基位于9位，甲氧甲?；挥?0位。葉綠素b：3位是甲醛基而不是甲基脫鎂葉綠素a脫鎂葉綠素b脫植醇葉綠素a脫植醇葉綠素b脫鎂脫植醇葉綠素a脫鎂脫植醇葉綠素b第24頁,共49頁，2024年2月25日，星期天葉綠素a、b及植醇結(jié)構(gòu)第25頁,共49頁，2024年2月25日，星期天葉綠素衍生物可借助可見吸收光譜進行鑒定葉綠素a：600～700nm（紅光）葉綠素b：400～500nm（藍光）在乙醚中：a：660.5nm和642nm（紅光）b：428.5nm和452.5nm（藍光）在高等植物中，葉綠素a：b≈3：1第26頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（二）葉綠素的變化1．酶促反應(yīng)葉綠素酶是唯一能使葉綠素降解的酶，使植醇從葉綠素及脫鎂葉綠素上脫落。最適溫度60～82.2℃。第28頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2．熱與酸葉綠素（綠色）脫鎂葉綠素（橄欖褐色）綠色的葉綠素的銅或鋅絡(luò)合物銅代葉綠素的色澤最鮮亮，對光和熱較穩(wěn)定，是理想的食品著色劑。

pH會影響葉綠素的降解在堿性條件下（pH9.0），對熱非常穩(wěn)定在pH3.0的酸性條件下，葉綠素不穩(wěn)定加入鈉、鎂、鈣的鹽酸鹽能降低葉綠素脫鎂反應(yīng)的速度綠色蔬萊在加工前用石灰水或Mg(OH)2提高pH，有利于保持蔬菜的鮮綠色第29頁,共49頁，2024年2月25日，星期天三、類胡蘿卜素化合物自然界中最豐富的天然色素黃色常常被葉綠體的綠色所覆蓋既有光合作用又有光保護作用淬滅由光照和暴露于空氣中產(chǎn)生的活潑氧最常見的是β-胡蘿卜素第30頁,共49頁，2024年2月25日，星期天β-胡蘿卜素天然或合成的β-胡蘿卜素都可作著色劑β-胡蘿卜素有2個β-紫羅酮（視黃醇）環(huán)狀結(jié)構(gòu)是最有效的維生素A原維生素A活性取決于是否有視黃醇結(jié)構(gòu)第31頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（－）類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)分為兩類：烴類胡蘿卜素氧合類胡蘿卜素（氧合葉黃素）結(jié)構(gòu)有很多衍生物羥基化的類胡蘿卜素的脂肪酸酯順，反異構(gòu)體第32頁,共49頁，2024年2月25日，星期天類胡蘿卜素最基本的組成單元是異戊間二烯，通過共價鍵頭-尾或尾-尾相連產(chǎn)生很多對稱結(jié)構(gòu)第33頁,共49頁，2024年2月25日，星期天天然類胡蘿卜素大多數(shù)可看作是番茄紅素的衍生物第34頁,共49頁，2024年2月25日，星期天所有的類胡蘿卜素都是脂溶性色素穩(wěn)定性一般被氧化后會褪色因酸、加熱或光照而異構(gòu)化具有的顏色從黃到紅，檢測的波長范圍一般為430～480nm第35頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（二）化學(xué)性質(zhì)易被氧化，并失去顏色組織內(nèi)：與氧氣隔離，受到保護組織破損或被萃?。褐苯优c氧接觸，發(fā)生氧化高度共扼，雙鍵數(shù)很多，氧化產(chǎn)物復(fù)雜氧化促進因子金屬離子和亞硫酸鹽脂肪氧合酶第36頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共49頁，2024年2月25日，星期天氧氣分壓高——氧化強化劑氧氣分壓低——抑制脂質(zhì)的過氧化類胡蘿卜素有一定的抗氧化活性，能淬滅單線態(tài)氧，防止細胞的氧化損傷抗氧化活性使它具有抗衰老、抗白內(nèi)障、抗動脈粥狀硬化與抑制癌細胞的作用第38頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（三）應(yīng)用商品類胡蘿卜素大多數(shù)是人工合成產(chǎn)物，常用于人造黃油及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，可用于生產(chǎn)飲料等食品第39頁,共49頁，2024年2月25日，星期天四、花色苷類是植物世界分布最廣的一類色素有各種顏色，如藍、紫、紅、橙等（－）花色苷結(jié)構(gòu)花色苷是黃酮的一種，具有2-苯基-苯并吡喃陽離子結(jié)構(gòu)。

第40頁,共49頁，2024年2月25日，星期天主要花色素的取代基及取代位置

第41頁,共49頁，2024年2月25日，星期天花色苷在自然狀態(tài)下以糖苷形式存在花色苷的糖基：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為花色素或花青素，水溶性下降第42頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（二）花色苷的顏色與穩(wěn)定性1．pH水解越快越不穩(wěn)定配基較多的食品一般顏色不穩(wěn)定天竺葵色素、矢車菊色素或飛燕草色素活潑羥基被封閉后，變穩(wěn)定牽?；ㄉ鼗蝈\葵色素糖基化能增加花色苷的穩(wěn)定性第43頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2．氧氣與抗壞血酸的影響花色素的不飽和性使得對氧比較敏感防止果汁變色要盡量裝滿采用充氮貯存果汁中花色苷和抗壞血酸會同時消失這是由于抗壞血酸氧化時產(chǎn)生的過氧化氫誘導(dǎo)了花色苷的降解銅能加速抗壞血酸的氧化，最終使果汁變成棕褐色第44頁,共49頁，2024年2月25日，星期天3．光光照通常會加速花色苷的降解4．糖及其降解產(chǎn)物的影響高濃度的糖有利于花色苷的穩(wěn)定因為高濃度糖可降低水分活度但低濃度的糖會加速花色苷降解第45頁,共49頁，2024年2月25日，星期天5．金屬離子的影響采用涂料金屬罐保護罐裝果蔬原有顏色相鄰羥基可以螯合多價的金屬離子使花色苷的顏色由紅轉(zhuǎn)變成紫某些金屬離子亦會造成果汁等變色梨、桃、荔枝等水果會產(chǎn)生粉紅色在酸性條件下熱誘導(dǎo)花色素轉(zhuǎn)變成花色苷，再與金屬離子形成絡(luò)合物。第46頁,共49頁，2024年2月25日，星期天6．二氧化硫的影響漂白時生成了一種無色的物質(zhì)，造成可逆或不可逆地退色或變色為防止細菌腐敗，用5