华农考研资料：食品化学-第七章：色素.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,Pigments and Colorants,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 酶促褐变,第六节 食品中添加的着色剂,第七节 食品在加工和贮藏中颜色的变化,第一节 概述,人肉眼观察到的颜色是由于,物质吸收了可见光区（,400800nm,）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是被吸收光的互补色。,不同波长光的颜色及其互补色,物质吸收的光 透过光（互补色）,波长（,nm,）相应的颜色,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,发色团：,有机物中若有,在紫外或可见光区,(200800nm,）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,.,2.,助色团：,有些基团的吸收波段在紫外区，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。,食品色素按来源分类：天然色素、合成色素,天然色素按来源分类：动物色素、植物色素,微生物色素,天然色素按溶解性分类：水溶性色素、脂溶,性 色素,天然色素按结构分类：,卟啉类衍生物,（,叶绿素、血红素,）,异戊二稀衍生物类（,类胡萝卜素,）,酚类,衍生物（,花青素、花黄素、鞣质,）,酮类衍生物（,红曲色素,、,红曲色素,）,醌类衍生物（,胭脂虫及紫胶虫色素,）,第二节 卟啉类色素,(Porphyrin),由,四个吡咯联成的环称为卟吩，当卟吩环带有取代基时，称为卟啉类化合物。,叶绿素,(,Chlorphylls,),：,1.,结构：,叶绿素是,中心原子为镁的卟啉化合物,，,属脂溶性色素,。,叶绿素,a,、,b,植醇,（,3,）酸、热：,叶绿素在碱性条件下稳定，,在,pH=9,时，叶绿素对热稳定，,而在,pH=3,时，很不稳定。,（绿色，水溶性）脱植叶绿素,-,植醇,叶绿素（绿色，脂溶性）,叶绿素酶,-Mg,2+,酸,/,热,-Mg,2+,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）,-COCH,3,热,-COCH,3,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）,(4)Aw,：,Aw,很低时,，组织中的,H,+,不易迁移，故,叶绿素不易脱镁而保绿,，且,Aw,很低时,酶活被抑制,，微生物的生长受到抑制（产酸），有利于保绿。,（,5,）气调护绿：,气调方法使水果的呼吸跃变延缓，叶绿体及叶绿素也较慢地被破坏。,（,6,）加盐：,分别加入,NaCl,、,MgCl,2,、,CaCl,2,可使烟叶中脱镁反应减少。,盐的作用可能是作为静电屏蔽剂，阳离子中和,叶绿体膜上的脂肪酸和蛋白质具有的,负电荷，从而降低质子透过膜的速度。,采用阳离子表面活性剂有类似的作用,。,血红素基团的结构,肌红蛋白结构简图,2.,性质,：,（,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还原反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。,氧分压对三种肌红蛋白的影响,(,引自,W.H.Freeman,San Francisco.),上述三种色素处于动态平衡中，其含量的多少决定于氧的浓度。,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。,MbO,2,比,Mb,耐氧化，低,pH,值及,Cu,2+,有促氧化作用，当血红素结合了球蛋白后，氧化速度降低（因为空阻）。,3.,腌肉色素：,香肠、火腿等制品中常加入,硝酸盐或亚硝酸盐,作发色剂。其,发色原理如下：,NO,3,-,细菌还原作用,NO,2,-,pH 5.46,H,+,2HNO,2,肉内固有还原剂,2NO+2H,2,O,或,3 HNO,2,歧化,HNO,3,+2NO+H,2,O,Mb NO NOMb,（氧化氮肌红蛋白）加热 氧化氮肌色原,(,紫红色,)(,鲜桃红,)(,鲜桃红,),还原剂,MMb NO NOMMb,（氧化氮高铁肌红蛋白）,(,褐色,)(,深红,),NOMb,NOMMb,氧化氮肌色原,统称为,腌肉色素，,其,颜色,更加,鲜艳，性质,更加,稳定（对热、氧,),。,腌肉制品的颜色虽在许多条件下是稳定的，,但光可促使其转变,为肌红蛋白和肌色原，进一步因生成高铁肌色原和高铁肌红蛋白而,变褐。,L-,抗坏血酸，乳酸,是,发色助剂,，,L-,抗坏血酸的作用是使,HNO,2,NO,，还可抑制亚硝胺的生成，而乳酸的作用是促进,HNO,2,的生成。,MNO,2,的作用,：,（,1,）发色,（,2,）抑菌,（,3,）产生腌肉制品特有的风味。,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。,7.3异戊二稀衍生物类（类胡萝卜素类）,这类色素是异戊二稀残基为单元组成,的共轭双键长链为基础的一类色素，称为类胡萝卜素（因最早发现于胡萝卜肉质中的红橙色色素即胡萝卜素）,类胡萝卜素按结构分：,胡萝卜素类,：,结构特征为共轭多烯。溶于石油醚，但 微溶于甲醇、乙醇。,叶黄素,:,共轭多烯的含氧衍生物，可以醇、醛、酮、酸的形式存在，溶于甲醇、乙醇和石油醚。,(2),叶黄素类,是番茄红素和胡萝卜素的加氧衍生物，也有的是较番茄红素和胡萝卜素的链烃短的加氧衍生物。,食品中的常见的叶黄素如下：,。,类胡萝卜素的稳定性与其所处状态有关,在天然状态（即与蛋白质结合）相当稳定.,提取后的胡萝卜素对光，热，氧较敏感。,7.4.,酚类色素,可分为三大类:,花青素、花黄素、鞣质,它们均为酚类衍生物.是水溶性色素。,7.4.1,花青素类,结构:,花青素的基本结构母核是2-苯基苯并吡喃，即花色基元.,在花色基元中,氧为+4价,所以显碱性,能遇酸成盐。,花青素是在花色基元的羟基取代物,所以显酸性,能遇碱成盐.,。自然界中的花青素有20种,其中主要为下列三种的衍生物,天竺葵色素:3,5,7,4-四羟基花色基元,矢车菊色素:3,5,7,3,4-五羟基花色基元,飞燕草色素:3,5,7,3,4,5-六羟基花色基元,花色素在自然条件下以糖苷形式存在，很少以游离态存在。成苷位置多在3-，5-位置上，成苷的糖有五种，以其丰富程度排列：,葡萄糖鼠李糖半乳糖木糖阿拉伯糖,性质,。,花青色素的色泽与自身结构的关系：,羟基增加向紫蓝方向移动；,甲氧基数增加向红色方向移动；,5位上接上糖苷，色泽加深。,。花青色素的色泽与外界因素的关系：,pH,值,：花青色素的色泽随,pH,值变化，主要原 因是,pH,值改变了花青色素的结构。,金属离子,：二价铁离子使颜色变浅，二价锡离子和三价铝离子可使颜色加深。所以水果必须装在涂涂料罐内或玻璃瓶内；加工水果的器皿必须用不锈钢或铝器不同铁器。,光和温度,：光及高温使花青色素易褪色。,氧及氧化剂,：使花青素因氧化而褪色。,二氧化硫,：发生加成反应导致退色，当加热使二氧化硫挥发时，颜色可恢复。,花青色素的提取：,天然花青素来源丰富。提取容易，是良好的食用色素资源。,现举几例已实用的提取方法。,一般溶剂用盐酸（稀）,从葡萄酒厂下脚料葡萄皮中提取紫葡萄色素。（3,葡萄糖苷锦葵色素及3,5-二葡萄糖苷基锦葵色素）商品名:,Enocyanin,及,Enocianin,等,从紫苏中提取紫苏色素,(3,5-二葡萄糖苷基矢车菊色素及3-葡萄糖苷基飞燕草色素),从紫色玉米提取紫玉米色素,7.4.2.花黄素(,Anthoxanthins)(,黄酮类),花黄素是指,黄酮及其衍生物,.,结构母核是2苯基苯并吡喃酮(2-,phenylbenzopyrone),主要有：黄酮醇，黄烷酮，异黄铜，异黄烷酮，双黄酮，查耳酮及金酮。,各种黄酮类色素，就在上述各类黄酮母核的不同碳上发生羟基、甲氧基取代而成。也可与糖成苷。成苷的糖有葡萄糖，鼠李糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖。,常见合重要的黄酮色素举例如下：,。,槲皮素（,Quercitin）5，7，3，4，-,四羟基黄酮醇。,。,杨梅素（,Myyicetin）5,7,3,4,5,五羟基黄酮醇。,。圣草素（,Eriodictyol）5,7,3,4-,四羟基黄酮。,。,橙皮素（,Hesperitin）5，7，3,三羟基-4 甲养基黄烷酮,。,柚皮素（,Naringgenin）5，7，4,三羟基黄烷酮,。红花素：一般与葡萄糖成苷，称为红花苷。,花黄素的性质,黄铜类物质遇铁离子变成蓝绿色,在碱性溶液中由无色变成浅色或变为黄色。原因是：,在碱性条件下苯并吡喃酮的1，2碳位间的,C-O,键打开成查耳酮型结构所致。,在酸性条件下，查耳酮又回复为闭环结构，于是颜色消失。,硬水的,PH,值往往高达8，用碳酸氢钠软化的水的,PH,值更高。一些食物如马铃薯，稻米，小麦面粉、芦笋等在碱性水中炊煮，会变黄现象就是由于黄铜类物质遇碱变查耳酮型结构所致。,花黄素在加工条件下因,PH,值的变化而发生难看的颜色变化。,在水果，蔬菜加工中用柠檬酸调整预煮水的,PH,值的目的之一就是控制黄酮色素的变化。,生物活性：,黄酮类物质一般具有降低血管阻力，增加脑血流量，具有降血压功能，对心绞痛，心机梗塞等一系列心血管疾病有特殊疗效。,7.4.3,植物鞣质,（,Plant Tannins）(,单宁),因具有鞣质性能而得名,是多元酚类衍生物,具有味涩,是食品涩味的来源,如生柿子.除了真正的鞣质外,还包括儿茶素,无色花青素、某些羟基酚酸等,这些物质没有鞣革作用.,结构,分类,植物鞣质分为,水解性鞣质,和,缩合性鞣质,两大类,水解性鞣质(焦没食子酸类鞣质),分子中的芳核通过酯键联系,很易在温和条件下(稀酸、酶、煮沸等)水解为构成其分子的单体。水解性鞣质由下列单元构造反复缩聚而成大分子.,。,缩酚类鞣质:,酚酸与酚酸或其它酸所形成的酯(或酐),。,单宁类鞣质:,酚酸与多元酸,糖类所形成的酯(或酐),。鞣质酸类鞣质:,水解产物中有鞣质酸,缩合性鞣质 (儿茶酚类鞣质),结构特点:,整个分子具有单一碳架,分子的芳核以,CC,键相连.当与稀酸共热时,不是分解为单体,而是进一步缩合为高分子的无定型物质即红粉(,Phlobaphene),又称单宁红(,Tannic anid),分为两类,。,芳香族羟酮类鞣质 如:黄木素,。,儿茶素类鞣质,如:儿茶素。,儿茶素在受热时缩聚为二聚以及五,八聚儿茶素,性质,。,遇三氯化铁,变为黑色沉淀,。,与白明胶生成沉淀 用此法可检验鞣质,。,生物碱,有机酸 及重金属离子与鞣质生成沉淀,。鞣质受热不熔化而碳化,。,遇氯化钠,氯化铵等盐类盐析出来,。,在空气中 氧化成黑色,。,易潮解，,。易溶于水,丙酮,乙酸乙酯,甲醇,乙醇；,不溶于烃类,二氧化碳,氯仿,三氯甲烷及无水乙醚.,7.5,其它类天然食用色素,7.5.1,甜菜色素 (,Betalaines),红甜菜俗称紫菜头,是优良的食用色素来源,结构,：甜菜色素是吡啶衍生物。基本发色基团为重氮型化合物,分为两种,：甜菜红素(红色)和甜菜黄素(黄色),。,甜菜红素的结构,。甜菜黄素的结构,性质,在大多数食用,PH,值下是稳定的 .,PH,值 3.5-7 稳定,PH,值4.0-5.0 热稳定(100,),光和氧促进甜菜色素降解,Aw,Aw,下降 稳定性升高.,7.5.2,子草色素,。是子草科的子草属的根中提取的一种紫红色素,属萘醌衍生物。,。溶于热水,稀酸,稀碱及除石油醚以外的各种,有机溶剂,。子草色素的成色与,PH,值有关,酸性子草色素 子草色素 碱性子草色素,(红紫色)(中性 紫色)(蓝色),H,+,OH,7,。5。,3,胭脂虫及紫胶虫色素,胭脂虫及紫胶虫色素是两种性质与结构相似的蒽醌系色素,1,。,胭脂虫色素,胭脂虫色素是胭脂虫(寄生在胭脂仙人掌上的虫)体内的胭脂红酸,。,胭脂红酸的主要性质,:,。,溶于水,乙醇。不溶于油脂.,。,颜色因,PH,值的改变而变化.,PH 4,黄色,PH=4,橙色,PH=6,红色,PH=8,紫色.,。,遇,Fe,n+,变色.可加复合磷酸盐并用而防止.,。,与蛋白质结合变为暗紫色.,。,耐热,耐光,耐微生物(特别是低,PH,范围,内)，,但染着力较差,易从被染物上脱落.,胭脂红酸的应用特点,:,由于胭脂红酸的耐光性好,故最适合饮料类着色之用.一般用量为0.005%,2.,紫胶虫色素,紫胶虫色素是紫胶虫(寄生在豆科的黄檀属),分泌物紫胶中含有的的蒽醌系色素,称为紫胶红酸或虫胶红酸,已知有五种,即:紫胶红酸,A、B、C、D、E.,性质及溶解性与胭脂红酸相似.,7。5。4,红曲色素,是红曲菌产生的色菌,用纸层析或薄层层析法分离红曲色素,分离出黄,橙,红,紫,青等成分,以红紫色成分最多.,性质,:,。,不溶于水。,溶于乙醇,乙醚,等有机溶剂.,。,耐光,耐热,较植物色素为优.,。,耐化学性.,稀释400倍,添加100,PPM,的抗坏血酸或亚硫酸钠、过氧化氢,48个小时不变色。但次氯酸钠有很强的漂白力,48小时后仅剩7-8%.,。,对金属离子稳定.,应用,:红曲色素安全性高,工艺性能好,广泛用于肉,豆,面,糖,果酱,果汁等食品着色.,7,。,5,。,5,姜黄色素,来源,:,从姜黄根茎中提取。,性质,:,。易溶于水,醇,酸或醚中,。遇碱变红,中和后复原,。芳香。耐还原性、着色性强,但耐光、耐热、及耐铁离子性较差.,应用,:作萝卜条,咖哩粉等食品及调料.,7。6,合成色素,7。6。1 胭脂红,胭脂红即:食用红色1号,又名丽春红4,R,性质,:,。,水溶性色素,难溶于乙醇,不溶于油脂,为 红色至暗红色颗粒或粉末状物质,无臭味,对光和酸较稳定.,。耐高温及耐还原性差,。能被细菌分解.遇碱变褐色.,7。6。2.,苋菜红,是胭脂红的异构体,又名食用红色2号,别称蓝光酸性红.,性质,:,。水溶性色素,颗粒或粉末状.,。0.01%,苋菜红水溶液呈红紫色,。对光,热和盐类较稳定,耐酸,。碱性条件下容易变为暗红色,。对氧化剂或还原剂较敏感,不易用于含氧化剂或还原剂的食品着色,用量,:最大允许量50,mg/kg,食品,7。6。3,柠檬黄,又名酒磺肼,食用黄色5号.,性质,:,。水溶性色素,也溶于甘油,丙二醇,不溶于油 脂,。对热、酸、光及盐均稳定,。耐氧化性差,遇碱变红色,还原时腿色,。,AID7.5mg/kg,体重,用量,:最大用量100,mg/kg,食品(,Acceptable Daily Intake),7。6。4.,靛蓝,又名酸性靛蓝或磺化靛蓝.,性质,:,。溶解性能同柠檬黄,。21 时溶解度为1.1%,。对热、光、酸、碱不稳定,。AID2.5mg/kg,体重,7。6。5,赤鲜红,即 食用色素3号,又名樱桃红或新酸性品红,性质,:,。水溶性色素,溶解度7.5%(21),。耐碱、热、氧化还原剂较强；,耐酸、耐光性较差,。AID2.5mg/kg,体重,