色素和着色剂PigmentsandColorants课件.ppt

1、食品色素的食品色素的 1、食品中能够吸收和反射自然光进而使食品呈食品中能够吸收和反射自然光进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。现各种颜色的物质统称为食品色素。食品中的食品中的固有固有色素是由食品原料带入食品中的有色物色素是由食品原料带入食品中的有色物质，是导致食品具有特定颜色的重要基础。有时为了食品质，是导致食品具有特定颜色的重要基础。有时为了食品具有令人喜欢的颜色，还人为地具有令人喜欢的颜色，还人为地加入加入一些有颜色的添加物一些有颜色的添加物质，这些物质包括天然分离的和一些人工合成的。质，这些物质包括天然分离的和一些人工合成的。主要的食品色素都是有机物，具有发色团和助色团结主要的食

2、品色素都是有机物，具有发色团和助色团结构。构。*结构特点：结构特点：均具有大的均具有大的,共轭体系及一定共轭体系及一定数量的助色团。数量的助色团。*性质特点性质特点：由于含有多个：由于含有多个 键及官能团，键及官能团，容易与氧化剂、亲电试剂等发生化学反应，容易与氧化剂、亲电试剂等发生化学反应，也容易在光、热作用下发生结构变化也容易在光、热作用下发生结构变化。2、作用、作用：食品色泽是决定食品品质和可接：食品色泽是决定食品品质和可接受性的重要因素。受性的重要因素。叶绿素叶绿素 1、结构、结构、物理性质及应用、物理性质及应用 食品中的叶绿素，常为脱镁、脱植醇后的产物与铜、食品中的叶绿素，常为脱镁、

3、脱植醇后的产物与铜、锌或铁离子结合形成，性质稳定，水溶性较好。锌或铁离子结合形成，性质稳定，水溶性较好。天然叶绿素由天然叶绿素由a、b两种物质组成，两种物质组成，a为青绿色，为青绿色，b为为黄绿色。均不溶于水，溶于丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。黄绿色。均不溶于水，溶于丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。加工中，叶绿素变化后会产生几种重要的衍生物。加工中，叶绿素变化后会产生几种重要的衍生物。*酶促酶促变化：脂酶、蛋白酶、果胶酶等通过作用于变化：脂酶、蛋白酶、果胶酶等通过作用于相应的底物（非叶绿素），相应的底物（非叶绿素），间接间接使叶绿素发生与蛋白使叶绿素发生与蛋白或自身分解，降低稳定性。叶绿素酶可或自身分解

4、，降低稳定性。叶绿素酶可直接直接使叶绿素使叶绿素脱镁脱植。脱镁脱植。*酸和热酸和热的作用：加热使叶绿素脱镁、脱植，也可的作用：加热使叶绿素脱镁、脱植，也可发生异构化反应，使颜色向褐色转变。发生异构化反应，使颜色向褐色转变。pHpH影响叶绿素影响叶绿素的分解速度，的分解速度，pH9.0pH9.0时最稳定，时最稳定，3.03.0时最不稳定。时最不稳定。腌渍菜失去绿色腌渍菜失去绿色-发酵产生的乳酸使发酵产生的乳酸使镁原子被氢取代。镁原子被氢取代。*光解光解：加工储藏中的食品或食品原料，：加工储藏中的食品或食品原料，其中所含的叶绿素很易受光作用而分其中所含的叶绿素很易受光作用而分解褪色。解褪色。中和酸

5、的重点是绿色植物内中和酸的重点是绿色植物内部不断产生的酸性物质，所以要长期保持体系中部不断产生的酸性物质，所以要长期保持体系中pH接近中性，要采取一些特殊的方法，如缓慢释接近中性，要采取一些特殊的方法，如缓慢释放的碱等）放的碱等）将叶绿素中的镁置将叶绿素中的镁置换为锌）换为锌）由四个吡咯联成由四个吡咯联成的环称为卟吩的环称为卟吩,当当卟吩环带有取代卟吩环带有取代基时，称为卟啉基时，称为卟啉类化合物。类化合物。血红素是亚铁血红素是亚铁卟啉化合物卟啉化合物 1、结构、结构、物理物理性质性质 种类种类：血红蛋白、肌红蛋白。：血红蛋白、肌红蛋白。血红素在血液中的存在形式为血红蛋血红素在血液中的存在形式

6、为血红蛋白，在肌肉中的存在形式为肌红蛋白；肌白，在肌肉中的存在形式为肌红蛋白；肌红蛋白是一个由红蛋白是一个由153153个氨基酸残基形成的蛋个氨基酸残基形成的蛋白质分子，血红素处于分子中的疏水空腔白质分子，血红素处于分子中的疏水空腔内。内。在肉品的加工贮藏中肌红蛋白会转化在肉品的加工贮藏中肌红蛋白会转化为为多种衍生物多种衍生物，从而会呈现不同的色泽。，从而会呈现不同的色泽。肌红蛋白肌红蛋白肌红蛋白结构简图肌红蛋白结构简图 Figure 1:The picture is the secondary structure of hemoglobin,with only the protein bac

7、kbone and without the side chainsFigure 2:The pictureare the right is of the heme group in hemoglobin and shows the Fe(II)iron atom.氧分压对三种肌红蛋白的影响氧分压对三种肌红蛋白的影响 2、肉色、肉色在在贮藏加工贮藏加工中的变化中的变化 肉中还原态的肌红蛋白向两个不同的方向转变，肉中还原态的肌红蛋白向两个不同的方向转变，一部分发生氧合反应生成一部分发生氧合反应生成氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白（鲜红色）鲜红色），一部分发生氧化反应生成的一部分发生氧化反应生成的高铁肌红蛋

8、白高铁肌红蛋白（褐色）（褐色）。上述反应处于动态平衡之中，这种平衡收养气分上述反应处于动态平衡之中，这种平衡收养气分压的强烈影响，如下图压的强烈影响，如下图8-5所示。所示。此外，鲜肉加热时会迅速变色。此外，鲜肉加热时会迅速变色。多烯色素又称类胡萝卜素，广泛分布于红色、黄多烯色素又称类胡萝卜素，广泛分布于红色、黄色和橙色的水果及绿色的蔬菜中。色和橙色的水果及绿色的蔬菜中。类胡萝卜素为具有多个共轭双键的分子，现已发类胡萝卜素为具有多个共轭双键的分子，现已发现了现了500多种，按其结构中是否含有由非多种，按其结构中是否含有由非C、H元素元素组成的官能团而将组成的官能团而将 类胡萝卜素分为两大类：一

9、类类胡萝卜素分为两大类：一类为纯碳氢化物，被称为胡萝卜素；另一类的结构中为纯碳氢化物，被称为胡萝卜素；另一类的结构中含有含氧基团，称为叶黄素类。由于类胡萝卜素特含有含氧基团，称为叶黄素类。由于类胡萝卜素特殊的结构（多烯，全反），使得其容易发生异构化殊的结构（多烯，全反），使得其容易发生异构化和氧化降解反应。和氧化降解反应。含氧胡萝卜含氧胡萝卜素可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的只在甲醇、乙醇中微素可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的只在甲醇、乙醇中微溶，易溶于石油醚。）溶，易溶于石油醚。）一般氧化总是从两端的不饱和环上一般氧化总是从两端的不饱和环上开始，环上双键接受氧形成环氧衍生物，然后此环氧衍开始，环上双

10、键接受氧形成环氧衍生物，然后此环氧衍生物分解造成环状结构遭到破坏并形成羰基。进一步的生物分解造成环状结构遭到破坏并形成羰基。进一步的氧化可在任何一个双键上进行，形成可能的四元环过氧氧化可在任何一个双键上进行，形成可能的四元环过氧化物中间体，然后裂分生成分子量较小的多种含氧化合化物中间体，然后裂分生成分子量较小的多种含氧化合物。在此情况下，颜色将完全消失。）物。在此情况下，颜色将完全消失。）部部分双键的构型由反式变为顺式，导致其吸收波长分双键的构型由反式变为顺式，导致其吸收波长发生移动，生物活性发生大的变化）发生移动，生物活性发生大的变化）胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素、胡萝卜素、胡胡萝卜素、萝卜

11、素、胡萝卜素、番茄红素。它们都是含胡萝卜素、番茄红素。它们都是含40个碳个碳的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或尾尾相连而构成。的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或尾尾相连而构成。一、胡萝卜素类一、胡萝卜素类 1、结构及性质、结构及性质 胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚难溶于甲醇和乙醇。、乙醚难溶于甲醇和乙醇。2、在加工中的变化、在加工中的变化 胡萝卜素类其颜色在多数加工胡萝卜素类其颜色在多数加工和贮藏条件下点相当稳定的变化只和贮藏条件下点相当稳定的变化只是轻微的，是轻微的，但在有些加工条件下但在有些加工条件下,使得其容易发生异构化和氧化降解使得其

12、容易发生异构化和氧化降解反应，严重影响胡萝卜素在食品中反应，严重影响胡萝卜素在食品中的色感。的色感。1、结构及性质、结构及性质 叶黄素类是叶黄素类是胡萝卜素类的含氧衍生物，胡萝卜素类的含氧衍生物，随着含氧量的增加，它们的脂溶性下降随着含氧量的增加，它们的脂溶性下降，因此因此叶黄素在叶黄素在甲醇和乙醇中很好溶解，而甲醇和乙醇中很好溶解，而难溶于乙醚、石油醚。难溶于乙醚、石油醚。叶黄素类的颜色为黄色或橙黄色，少叶黄素类的颜色为黄色或橙黄色，少数为红色，如与蛋白质相结合，颜色可能数为红色，如与蛋白质相结合，颜色可能发生改变。发生改变。2、在加工中的变化、在加工中的变化 叶黄素类在加工中遇到光照、叶黄

13、素类在加工中遇到光照、氧化、中性或酸性条件下加热，会氧化、中性或酸性条件下加热，会发生异构化和氧化降解反应，缓慢发生异构化和氧化降解反应，缓慢地使食品发生退色或褐变。地使食品发生退色或褐变。一、花青素类（Anthocyans)1 1、结构及物理性质结构及物理性质 花青素类为花青素类为2-2-苯基苯并吡喃苯基苯并吡喃正离子的衍生正离子的衍生物，结构中有多个酚羟基或酚羟基与烷基或糖基物，结构中有多个酚羟基或酚羟基与烷基或糖基形成的醚或苷。结构中形成的醚或苷。结构中R R1 1、R R2 2通常为通常为H H、-OHOH或或-OCHOCH3 3，R R3 3、R R4 4通常为通常为H H或糖基，当

14、分子中有糖基时或糖基，当分子中有糖基时称为花色苷，称为花色苷，花色素苷被认为是类黄酮的一种。花色素苷被认为是类黄酮的一种。花色素苷被认为是类黄花色素苷被认为是类黄酮的一种。酮的一种。花色素苷花色素苷花青素类的基本结构花青素类的基本结构 随着不同花青素结构中所带随着不同花青素结构中所带基团基团种类和种类和数量的不同，其颜色有所不同。其原因是数量的不同，其颜色有所不同。其原因是不同基团及数量不同的基团其助色效果不不同基团及数量不同的基团其助色效果不同，基本结构上所带给电子基团越多，颜同，基本结构上所带给电子基团越多，颜色越深。色越深。甲甲氧氧基基增增多，多，红红色色加加强强 羟基取代基增多，蓝色加

15、强羟基取代基增多，蓝色加强 2、花色素（苷）的变化花色素（苷）的变化 花青素、花色苷稳定性差，其主要原因花青素、花色苷稳定性差，其主要原因是其结构中的是其结构中的环氧正离子结构及多个羟基环氧正离子结构及多个羟基的存在。的存在。*自身结构自身结构的影响：结构中自由酚羟基越多越不稳定，的影响：结构中自由酚羟基越多越不稳定，花青素不如花色苷稳定，花色苷中糖基不同稳定性亦不同。花青素不如花色苷稳定，花色苷中糖基不同稳定性亦不同。*pH影响影响：溶液：溶液pH不同时花青素的结构不同，颜色亦不同时花青素的结构不同，颜色亦有所不同。有所不同。一般情况下，花色苷类色素在酸性溶液中呈色效一般情况下，花色苷类色素

16、在酸性溶液中呈色效果最好。果最好。*温度温度的影响的影响：加热影响花色苷溶液平衡，使其向形成：加热影响花色苷溶液平衡，使其向形成查尔酮方向移动。查尔酮方向移动。加热加热也可使花色苷也可使花色苷分解分解：一般按照三种途径进行：一般按照三种途径进行（A）醌式结构蓝色（AH+）正离子结构红色（B）拟碱式结构无色（C）查尔酮式结构无色H+HO-HO-H+*抗坏血酸抗坏血酸的影响：的影响：抗坏血酸O2H2O2花色苷+酯+香豆素衍生物 （无色）降解或聚合褐色沉淀物 *SO2的的影响：影响：花色苷SO2H+(H2O)HSO3-oOHOHHOHSO3H *酶的酶的影响：能够导致花色苷分解的酶有糖苷水解酶及影响

17、：能够导致花色苷分解的酶有糖苷水解酶及多酚氧化酶。多酚氧化酶。oOHOHHO12345678OHOHOH一些常见类黄酮化合物的结构：一些常见类黄酮化合物的结构：3 类黄酮在食品中的重要性类黄酮在食品中的重要性 类黄酮具有类黄酮具有抗氧化作用抗氧化作用。柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素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。此外，柑桔类黄酮还应用于室内除臭和消毒。和消毒。柚皮苷，橙皮苷在碱性条件下加氢开环，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。是高甜度的新型甜味剂。*类黄酮类黄酮与与AlAl3+3+、FeFe2+2+、FeFe3+3+、SnS

18、n2+2+等金属离子等金属离子可以形成可以形成络合物络合物，而使颜色变深而发生变化。，而使颜色变深而发生变化。*加工条件加工条件中使中使pH上升上升，无色的黄烷酮或黄，无色的黄烷酮或黄烷酮醇可烷酮醇可变为有色的查耳酮变为有色的查耳酮类。类。*发生发生酶促褐变的中间生成物酶促褐变的中间生成物可氧化可氧化类黄酮而类黄酮而产生褐色物质。产生褐色物质。2.加工与贮藏时的变化加工与贮藏时的变化 儿茶素也为儿茶素也为多酚多酚类化合物，常见的四种为：类化合物，常见的四种为：常呈白中带黄或淡褐色，有强烈的涩味。常呈白中带黄或淡褐色，有强烈的涩味。单宁可与蛋单宁可与蛋白质、多种生物碱或多价金属离子结合形白质、多种生物碱或多价金属离子结合形成有色成有色不溶性沉淀不溶性沉淀，可在加热、氧化或遇，可在加热、氧化或遇到醛类条件下缩合而消除涩味。到醛类条件下缩合而消除涩味。