第七章色素与着色剂.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 色素与着色剂,Chapter 7 Pigments and Colorants,本章提要,重点：,常见的食品天然色素；常见食品天然色素可能在食品贮藏加工中发生的重要变化。,1,食品色素的定义,人肉眼观察到的颜色是由于,物质吸收了可见光区（,400,800nm,）的某些波长的光后，透过光所呈现出的颜色。,即人们看到的颜色是被吸收光的互补色。,食品色素：,食品中能够吸收和反射可见光进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。,第一节 概述,2,、食品色素的作用,食品色泽是决定食品品质和可接受性的重要因素。,食品的颜色是食品主要的感官质量指标之一。,人们通常把食品的特定颜色与质量联系在一起。,水果的特定颜色常常与其成熟度有关，鲜肉的红色与新鲜度密不可分；绿苹果可能被认定为成熟度不够（虽然有些苹果在成熟时仍显绿色），至于红棕色的肉就已不新鲜。,食品的颜色可以刺激消费者的感觉器官，并引起人们对味道的联想。,如红色给人味浓、成熟和好吃的感觉。,绿色给人清凉的感觉。,颜色也可影响风味感受。,人们认为红色饮料具有草莓、黑莓或樱桃风味，黄色饮料具有柠檬风味，而绿色饮料具有酸橙风味。,颜色鲜艳的食品可以增加食欲。,最能刺激食欲的是,红色到橙色,之间的颜色。,淡绿和青绿,色也能增加食欲。,黄绿色,令人倒胃口。,黑色、紫色,使人食欲降低。,蓝色,会让人联想起未熟透的水果或有毒的食品。,（,1,）按化学结构分类,四吡咯衍生物,（或卟啉类衍生物）：如叶绿素和血红素；,异戊二烯衍生物：如类胡萝卜素；,多酚类衍生物：如花青素、花黄素等；,酮类衍生物：如红曲色素、姜黄素等；,醌类衍生物：如虫胶色素、胭脂虫红素等；,其他类：如甜菜红、焦糖色等；,3,食品色素的种类,（,2,）按来源不同分类,天然色素：,植物色素：,如叶绿素、类胡萝卜素、花青素,等；,动物色素：,如血红素、卵黄及虾壳中的类胡,萝卜素；,微生物色素：,如红曲色素；,食品着色剂,天然食品着色剂：,指从天然生物原料中得,到的提取物，如辣椒红、甜菜红、,红花黄、玉米黄等；,合成食品着色剂：,指人工合成的产物，,如苋菜红、胭脂红、柠檬黄、日落黄等。,天然色素,是食品原料中固有的，或是食品加工中由原料成分转化产生的有色物质,，被称为食品固有色素或天然色素；,直接来自,动植物,，除,藤黄,外，其余对人体无毒害。但安全起见，国家对每一种天然食用色素也都规定了最大使用量。,食品着色剂,食品着色剂为外加的，以食品着色为目的的一类食品添加剂,。,食品着色剂需要获得某些官方机构的批准方可使用，在美国由食品与药物管理局（,FDA,）负责审核和批准，在我国目前则由中国食品添加剂标准化技术委员会审定，最后由卫生部批准。,颜色稳定性？,安全性？,铁卟啉,衍生物，卟啉中心有一,铁,离子与,4,个,氮,原子配位结合。主要存在于动物,肌肉,和,血液,中。,肌肉红色来自于,肌红蛋白,(70,80,),和,血红蛋白,(20,30,),。,放血后色泽的,90,以上是由,肌红蛋白,产生,含量随着动物的种类、年龄、性别、部位而改变,鱼类毛细血管少，,白色,是鱼肉的特征。,肌肉组织尚有少量其他色素，,细胞色素，酶和维生素,B,12,等。,一,.,血红素,(Haemachrome),1.,结构,第二节 食品中固有的色素,肉中的主要色素,肌红蛋白（,Mb,）,球蛋白,，,MW=16,800,，,153,个,AA,4,个吡咯环的中央有,1,个铁原子,与,4,个吡咯的,氮原子,构成复合物,铁原子可形成,6,个配位键,4,个被,4,个吡咯环的氮原子占据,第五个与肌球蛋白的组氨酸残基键合,第六个可与各种配基的电负性原子结合,血红蛋白：由,4,个亚基构成，是一个四聚体,2,化学与颜色,氧化反应,肉的颜色取决于,肌红蛋白的化学性质,氧化的状态（,卟啉环中,Fe,2+,或,Fe,3+,）,与血红素键合的配基的种类,球蛋白蛋白质的状态,（,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。,分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋白（MbO,2,）,肉由暗红色变为,亮(鲜)红色,（,2,）氧化作用,：,血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。,卟啉环中的,Fe,2+,转变成,Fe,3+,生成,高铁肌红蛋白,（MMb）。,暗红色的肌红蛋白和亮红色的氧合肌红蛋白变为,棕褐色的MMb。,高铁肌红蛋白,无法键合分子态氧,，第六个配位键的位置上只能键合,水。,氧分压对三种肌红蛋白的影响,高氧气分压,有利于形成亮红色的,MbO,2,。,低氧气分压,有利于形成,Mb,和,MMb,。,影响因素,完全排除氧气能将血红素的氧化,（,Fe,2+,Fe,3+,）,降低到最小程度,血球蛋白,的存在能,降低氧化速度,pH,低,时氧化,反应进行较快,痕量元素特别是,铜,会,促进自动氧化,与,Mb,相比，,MbO,2,自动氧化速度较低,亚硝基亚铁肌红蛋白（,NOMb,）,Mb+NONOMb,（桃红）,加热,亚硝酰血色原（鲜红）,由于亚硝基肌红蛋白,对氧、热,比氧合肌红蛋白,稳定,，基于此原理，肉食加工中，为保持肉的鲜艳颜色而加入亚硝酸盐。,（硝酸钠,0.5 g/kg,（,+Vc,），亚硝酸钠,0.15g/kg,）,3.,腌制肉的色素,与亚硝酸盐作用,但,过量使用安全性不好,，在食品中,导致亚硝胺生成,；,肉色变绿。,4,变色反应,肉贮存时，肌红蛋白在一定条件下会转变为绿色物质,，直接的效应物已知有两种；,过氧化氢,可与血红素中的,Fe,2+,或,Fe,3+,反应生成绿色的胆绿蛋白；,硫化氢,在有氧存在时能与肌红蛋白反应生成绿色的硫代肌红蛋白；,这些效应物在肉中出现被认为是微生物生长的结果。,四吡咯衍生物,中心的金属原子为,镁。,卟啉环,处于二氢形式。,在高等植物中，叶绿素,a,：,b3,：,1,。,二、叶绿素,(Chlorphylls),1.,结构,植醇,叶绿素,a,、,b,都,不溶于水,，而,溶于,乙醇、丙酮、氯仿苯等,有机溶剂,。,叶绿素衍生物可借助,可见吸收光谱,进行鉴定。,叶绿素,a,与叶绿素,b,及衍生物的可见光谱在,600700nm,（红区）,及,400500,（蓝区）有尖锐的吸收峰。,2.,影响稳定性的因素,（,1,）,酶促变化,叶绿素酶,是目前已知的,唯一,能使叶绿素降解的酶。,是一种,酯酶,，能催化叶绿素和脱镁叶绿素,脱植醇,，分别生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。,叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中具有活性。,在蔬菜中的最适反应温度为,60,82.2,。,因此植物体采收后未经热加工，脱植基叶绿素不可能在新鲜叶片上形成。,如果加热温度超过,80,，酶活力降低，达到,100,时则完全丧失活性。,菠菜在生长期和,5,贮藏时，叶绿素酶活力的变化（叶绿素酶活力以叶绿素转化为脱植基叶绿素的分数表示）,（,2,）叶绿素在酸、热条件下的变化,叶绿素在,加热,或热加工过程中可形成两类衍生物，即,含镁,的和,不含镁,的叶绿素衍生物。,前者显绿色,；后者为,橄榄绿色,，还是一种螯合剂，在有足够的锌或铜离子存在时，四吡咯环中心可与锌或铜离子生成绿色配合物，其中,铜代叶绿素,的色泽最鲜亮，对光和热较稳定，是一种理想的食品着色剂。,pH,影响蔬菜组织中叶绿素的热降解,，在碱性介质中,(pH9.0),，叶绿素对热非常稳定，然而在,酸性介质中,(pH3.0),易降解,。,叶绿素在受热时的转化过程是按下述动力学顺序进行：,叶绿素脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素,（,3,）,盐,盐的加入可以,部分抑制叶绿素的降解,，有试验表明，在烟叶中添加盐,(,如,NaCl,、,MgCl,2,和,CaCl,2,),后加热至,90,，脱镁叶绿素的生成分别降低,47%,、,70%,和,77%,，这是由于,盐的静电屏蔽,效果所致。,（,4,）,加氧作用与光降解,叶绿素,溶解在乙醇或其他溶剂后并暴露于空气中会发生氧化，将此过程称为加氧作用,（,allomerization,）。,当叶绿素吸收等摩尔氧后，生成的,加氧叶绿素呈现蓝绿色,。,（,5,）,水分活度,低水分活度有利于叶绿素的保存。,（,6,）,气体环境,O,2,不利于叶绿素的保存,；N,2,有利于叶绿素的保存。,三、类胡萝卜素,类胡萝卜素又称多烯色素,，它是在天然食品原料中分布最广泛的色素。红色、黄色和橙色水果及根用作物和蔬菜是富含类胡萝素的食品，卵黄、虾壳等动物材料中也富含类胡萝卜素。一般来说，富含叶绿素的植物组织也富含类胡萝卜素。,1,结构,类胡萝卜素按其,组成,可以分为两大类：,胡萝卜素类,纯碳氢化合物组成的共轭多烯烃,叶黄素类,共轭多烯烃的,含氧衍生物,结构特征,:,具有,共轭双键,，,构成其发色基团,，这类化合物由,8,个异戊二烯单位,组成，异戊二烯单位的连接方式是在,分子中心的左右两边对称,。,异戊间二烯通过,共价键,头,-,尾,或,尾,-,尾,相连产生很多对称结构,2.,类胡萝卜素的性质,所有类型的类胡萝卜素都系,脂溶性,化合物。,类胡萝卜素,耐,pH,值,变化，,耐热,、,耐,Mn+,，与,蛋白质结合态时稳定,。,提纯后，对光、氧、热敏感,。脱水后类胡萝卜素稳定性,，褪色。,易发生,氧化而褪色,，亚硫酸盐或金属离子的存在将加速,-,胡萝卜素的氧化。,热、酸或光的作用下很容易发生异构化。,3,、加工过程中的稳定性,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,/,反异构化反应,。,广泛用于油质食品的着色，如人造黄油。,四、花青素类,花青素是多酚类化合物,中一个最富色彩的子类，,多以糖苷（称为花色苷）的形式存在,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。,食品中重要的花色苷：,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,1,、花色（青）素,水溶性的色素,是类黄酮的一种，只有,C,6,-C,3,-C,6,碳骨架结构。,主要以,糖苷,形式存在，称,花色苷。,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,后的配体称为,花色素或花青素,，,水溶性下降。,花色素的水溶性比相应花色苷的差。自然界中从没发现游离的花色素。,2.,花色苷的颜色与稳定性,（,1,）结构,结构中的,羟基,和,甲氧基,的取代作用会影响花青素的颜色及稳定性。,分子中,羟基数目,，蓝色越深，,稳定性,；,甲基化程度（,增加,甲氧基），红色,，,稳定性；,糖基化,也,有利于色素稳定,。,食品中常见的花青素物质光学吸收性质,羟基取代基增多，蓝色加强,甲氧基增多，红色加强,（,2,）酸度,酸度的改变，花色素的结构改变，颜色随之改变。如：矢车菊色素（花青素）。,在,酸性,PH中呈,红色,，在,稀碱,中（,p,H8,10,）呈,蓝色。,而PH11时，则很快水解成完全离子化的,无色或浅黄色的查尔酮。,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,-2,g/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。,（,3,）光照及温度,加热,有利于生成查尔酮型，,颜色褪去,。,光,通常会,加速,花色素的,降解,。,（,4,）金属离子,与,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Mn,2+,、,Fe,2+,、,Al,3+,等,络合,生成,深色色素,。因此含花色苷的水果加工需要涂料罐或玻璃包装。同时加工过程中应避免与这些金属接触。,（,5,）氧和还原剂,与氧气的作用颜色变成,暗棕,色,二氧化硫，褪色、漂白,（,6,）水分活度（,Aw,）,在AW为,0.630.79,的范围内，花色苷的稳定性相对较高。,（,7,）糖及其降解产物,高浓度,的糖可降低水分活度，花色苷的,颜色得到保护,；,低浓度,的糖使花色苷的,降解或变色加速,。,（,8,）酶,糖苷水解酶及多酚氧化酶可以引起,花色苷加速降解,的酶。,我国允许使用的食品着色剂,（,GB2760-1996,）,（一）天然食品着色剂,1.,焦糖色素：,糖质原料在加热缩水中缩合而成的复杂的红褐色或黑褐色混合物。,2.,红曲色素：,来源于红曲米，是一组由红曲霉菌丝所分泌的微生物色素,3.,姜黄素：,是从生姜科姜黄属植物姜黄的地下根茎中提取的黄色素。,4.,甜菜红素：,是从红甜菜块茎中提取的一组水溶性色素。,5.,其他：,红花黄、虫胶红、越橘红、辣椒红等。,第三节 食品加工可添加的着色剂,（二）合成食品着色剂,根,据我国,GB2760-1996,食品添加剂使用卫生标准,规定，我国允许使用的合成色素有苋菜红、胭脂红、新红、赤藓红、柠檬黄、日落黄、靛蓝、亮蓝、铝色淀、合成,-,胡萝卜色素和叶绿素铜钠盐等。,与合成色素相比，,天然色素具有安全性高，色泽比较自然的优点,(,特殊的天然色素如藤黄就有剧毒,),，但也存在着不安全因素，例如：,(1),动植物体生长,环境污染,，被喷洒农药或摄入了有害物质。,(2),动植物体作为色素原料时因其本身,腐败、变质,产生了有害的毒素。,(3),在生产微生物色素时，由于培养、处理不当而,污染其它微生物,，从而产生毒素。,(4),在色素的提取加工中,混入了有毒的物质,如重金属、有机溶剂等。,合成色素及天然色素的特点,1.,合成色素,优点：,a.,价格低廉,b.,稳定性高,c.,水溶性好,d.,着色力强,e.,可以配色,通过三种不同色泽的色素的混用拼制出各种不同色谱，以满足加工食品的各种着色需求。,缺点：,安全性低,。,2.,天然色素：,优点：,安全性高。,缺点：,a.,价格高,b.,着色力差,c.,不能配色,d.,不稳定，易产生沉淀,e.,可能存在异味,。,作业,1.,食品色素的定义和分类。,2.,叶绿素主要可能发生哪些变化？,3.,肌红蛋白与空气接触可能发生哪些变化？多酚类色素花色苷主要可能发生哪些变化？,4,.,天然着色剂和合成着色剂的特点，主要有什么异同？,