食品化学：食品的色香味课件.ppt

1、第一节第一节 食品中的天然色素食品中的天然色素教学目的：教学目的：1.了解食品风味的概念;2.了解食品中天然色素的分类；3.掌握血红素、叶绿素的结构特点和性质特征（果蔬加工中保绿的理论依据；4.理解多烯色素的结构特点和性质特点；了解其使用特征；5.了解酚类色素的分类、存在和化学结构特征；6.理解花青素、花黄素的结构特点、性质特点及其与食品加工的关系；7.了解鞣质的组成特点和性质特点；8.了解红曲色素、姜黄色素、甜菜色素等醌酮色素的应用特点。教学重点：教学重点：吡咯色素（血红素、叶绿素）的结构特点和性质特征；多烯色素、酚类色素的结构特点和性质特征。教学难点：教学难点：色素的结构与性质的关系。色素

2、的结构与性质的关系。教学方法：教学方法：理论联系实际、启发引导。结构和性质突出理论联系实际、启发引导。结构和性质突出特点。特点。作业布置：作业布置：教材习题四（教材习题四（1-21-2）教学过程：教学过程：180180分钟分钟食品的风味食品的风味:指食品入口前后对人体的视觉、指食品入口前后对人体的视觉、味觉、嗅觉和触觉等感觉器官的刺激，从味觉、嗅觉和触觉等感觉器官的刺激，从而引起人们对它的总体特征的综合印象。而引起人们对它的总体特征的综合印象。风味鉴别常采用风味鉴别常采用感官分析法感官分析法，它是以人的感觉，它是以人的感觉器官直接鉴定食品的新鲜度、成熟度、加工器官直接鉴定食品的新鲜度、成熟度、

3、加工精度、品种特性及其产生的变化情况等的方精度、品种特性及其产生的变化情况等的方法，它方便、快捷又节省费用，是评价食品法，它方便、快捷又节省费用，是评价食品品质的常用方法之一。品质的常用方法之一。定义：定义：食品中能呈现颜色的物质称为色素，主要食品中能呈现颜色的物质称为色素，主要的食品色素都是有机化合物。分类：天然色素和的食品色素都是有机化合物。分类：天然色素和人工合成色素。食品原料中天然存在的，或经加人工合成色素。食品原料中天然存在的，或经加工而改变的食品色素称为食品中的天然色素。工而改变的食品色素称为食品中的天然色素。天然色素的分类：天然色素的分类：按来源不同：按来源不同：动物色素（如血红

4、素、类胡萝卜动物色素（如血红素、类胡萝卜素）、植物色素（如叶绿素、胡萝卜素、花青素素）、植物色素（如叶绿素、胡萝卜素、花青素等）、微生物色素（如红曲霉的红曲素）等。植物等）、微生物色素（如红曲霉的红曲素）等。植物色素最为缤纷多彩，是构成食品色泽的主体；色素最为缤纷多彩，是构成食品色泽的主体；按溶解性不同：按溶解性不同：脂溶性色素（叶绿素、类胡萝卜脂溶性色素（叶绿素、类胡萝卜素等）和水溶性色素（花青素）；素等）和水溶性色素（花青素）；按化学结构：按化学结构：吡咯色素、多烯色素、酚类色素和吡咯色素、多烯色素、酚类色素和醌酮类色素。醌酮类色素。结构基础：结构基础：天然吡咯色素：天然吡咯色素：4个吡咯

5、环的个吡咯环的-碳原子通过次甲基相连碳原子通过次甲基相连而成的卟吩环。而成的卟吩环。动物组织中的血红素和植物组织动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素，它们都与蛋白质相中的叶绿素，它们都与蛋白质相结合，不同之处在于卟吩环上的结合，不同之处在于卟吩环上的侧链基团和卟吩环中结合的金属侧链基团和卟吩环中结合的金属离子不同。离子不同。（一）血红素（一）血红素1血红素的结构结构特点为：血红素的结构结构特点为：（1）铁为）铁为+2价；价；（2）有一个由）有一个由4个吡咯环连接而成的卟吩环；个吡咯环连接而成的卟吩环；（3）存在共轭体系，使该物质呈现颜色；）存在共轭体系，使该物质呈现颜色；（4）有酸性。）有酸

6、性。（平面上与球蛋白结合，平面上下与（平面上与球蛋白结合，平面上下与O2或或H2O相结合。）相结合。）血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）是构成动物肌肉红色的主要色素，牲畜在屠宰放血，血红蛋白排放干净之后，酮体肌肉中90%以上是肌红蛋白（Mb）。肌肉中的肌红蛋白（Mb）随年龄不同而不同，如牛犊的肌红蛋白较少，肌肉色浅，而成年牛肉中的肌红蛋白（Mb）较多，肌肉色深。虾、蟹及昆虫体内的血色素是含铜的血蓝蛋白。2血红素的性质血红素的性质 （1）与）与O2结合成氧合血红蛋白（结合成氧合血红蛋白（HbO2）而呈现而呈现鲜红色。鲜红色。因因HbO2并非化合物，分子中的铁未被氧化，仍并非化合物，分子中的铁未被

7、氧化，仍为亚铁离子，在为亚铁离子，在O2分压低的环境下，又能分解分压低的环境下，又能分解成成Hb和和O2。同样，同样，Mb当肌肉切开后，当肌肉切开后，Mb也能与也能与O2结合而结合而成鲜红色。成鲜红色。（2）Fe2+的变化的变化 MbO2氧化而形成棕褐色的高铁肌红蛋白。氧化而形成棕褐色的高铁肌红蛋白。同样同样MbO2在有氧加热时，球蛋白变性，血在有氧加热时，球蛋白变性，血红素中红素中Fe2+氧化为氧化为Fe3+而生成棕褐色的高铁而生成棕褐色的高铁肌红蛋白（肌红蛋白（MMb），），即为熟肉的颜色。即为熟肉的颜色。（3）与亚硝基）与亚硝基 NO的作用的作用 Hb和和Mb能与亚硝基能与亚硝基 NO作

8、用，形成稳定艳丽的作用，形成稳定艳丽的桃红色亚硝酰肌红蛋白（桃红色亚硝酰肌红蛋白（NO Mb）和亚硝酰血和亚硝酰血红蛋白（红蛋白（NO Hb），），加热颜色也不变。基于此加热颜色也不变。基于此原理，在火腿、香肠等肉类腌制加工中，往往使原理，在火腿、香肠等肉类腌制加工中，往往使用硝酸盐或亚硝酸盐等作为发色剂。目前的研究用硝酸盐或亚硝酸盐等作为发色剂。目前的研究显示硝酸盐或亚硝酸盐对脑组织有损伤，且有致显示硝酸盐或亚硝酸盐对脑组织有损伤，且有致癌作用。癌作用。1叶绿素的结构特征叶绿素的结构特征 存在于植物体内，与蛋白质结合成叶绿体。主要有叶绿素存在于植物体内，与蛋白质结合成叶绿体。主要有叶绿素a和

9、叶绿素和叶绿素b两种。在高等植物中，叶绿素两种。在高等植物中，叶绿素a与叶绿素与叶绿素b按按3 1的比例共存。的比例共存。与血红素相似。与血红素相似。（1）环中结合着）环中结合着Mg2+，而不是而不是Fe2+。（2）除除4个吡咯环之外，还形成了个吡咯环之外，还形成了1个副环（个副环（V）。）。（3）侧链基团不同，叶绿素分子中存在酯基。侧链基团不同，叶绿素分子中存在酯基。2性质性质物性物性：叶绿素：叶绿素a：蓝黑色的粉末，熔点为蓝黑色的粉末，熔点为117120，溶于乙醇溶液而呈蓝绿色，并有深红色荧光。叶绿溶于乙醇溶液而呈蓝绿色，并有深红色荧光。叶绿素素b：深绿色粉末，熔点为深绿色粉末，熔点为12

10、0130，其醇溶液，其醇溶液呈绿色或黄绿色，并有荧光。二者不溶于水而溶于呈绿色或黄绿色，并有荧光。二者不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等脂肪溶剂中，不耐热和光。乙醇、乙醚、丙酮等脂肪溶剂中，不耐热和光。化性：化性：（1 1）MgMg2+2+的变化的变化酸性条件下：被氢离子取代，形成脱镁叶绿素造酸性条件下：被氢离子取代，形成脱镁叶绿素造成色泽转化为黄褐色。成色泽转化为黄褐色。稀的硫酸铜溶液处理时：被铜离子取代生成铜叶稀的硫酸铜溶液处理时：被铜离子取代生成铜叶绿素，铜叶绿素的绿色比叶绿素更鲜艳、更稳绿素，铜叶绿素的绿色比叶绿素更鲜艳、更稳定。定。（2）酯的性质）酯的性质碱性条件下水解成叶绿酸盐和醇，

11、叶绿酸盐的绿色较叶碱性条件下水解成叶绿酸盐和醇，叶绿酸盐的绿色较叶绿素稳定。绿素稳定。（保绿原理和应用）（保绿原理和应用）3.3.叶绿素在食品加工和贮藏中的变化叶绿素在食品加工和贮藏中的变化（1）酸和热引起的变化）酸和热引起的变化 酸的作用，生成脱镁叶绿素，颜色由绿色向褐色转酸的作用，生成脱镁叶绿素，颜色由绿色向褐色转变。如蔬菜在收获后，植株体内有机酸的存在，可变。如蔬菜在收获后，植株体内有机酸的存在，可生成脱镁叶绿素，变黄甚至变褐，腌制蔬菜时则由生成脱镁叶绿素，变黄甚至变褐，腌制蔬菜时则由乳酸而致。乳酸而致。（2）酶和光）酶和光 许多酶能促进叶绿素的破坏，如脂酶、蛋白酶；叶许多酶能促进叶绿素

12、的破坏，如脂酶、蛋白酶；叶绿素酶直接以叶绿素为底物。绿素酶直接以叶绿素为底物。绿色植物在储藏加工过程中经常发生光解。即在光绿色植物在储藏加工过程中经常发生光解。即在光和氧气的作用下破坏卟吩环，产生一系列小分子。和氧气的作用下破坏卟吩环，产生一系列小分子。对此在储藏绿色植物性食品时，应避光、除氧，以对此在储藏绿色植物性食品时，应避光、除氧，以防止光氧化褪色。防止光氧化褪色。二、二、多烯色素（类胡萝卜素）多烯色素（类胡萝卜素）广泛存在于生物界中。广泛存在于生物界中。类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为两大类：胡萝卜类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为两大类：胡萝卜素类和叶黄素类。素类和叶黄素类。1结构特点

13、结构特点（1）胡萝卜素类）胡萝卜素类 存在大量共轭双键（形成发色基团，存在大量共轭双键（形成发色基团，产生颜色）。产生颜色）。大多数天然胡萝卜素类都可看作是番大多数天然胡萝卜素类都可看作是番茄红素的衍生物。番茄红素的一端或两端环构化，茄红素的衍生物。番茄红素的一端或两端环构化，便形成了它的同分异构体便形成了它的同分异构体-胡萝卜素、胡萝卜素、-胡萝卜素、胡萝卜素、-胡萝卜素。胡萝卜素。1分子分子-胡萝卜素在动物体内能转化为胡萝卜素在动物体内能转化为2分子分子维生素维生素A，因此是有效的维生素因此是有效的维生素A原，而一分原，而一分子的子的-胡萝卜素、胡萝卜素、-胡萝卜素只能形成一分子胡萝卜素只

14、能形成一分子维生素维生素A，而番茄红素不能转化成维生素而番茄红素不能转化成维生素A，没有营养作用。没有营养作用。（2）叶黄素类）叶黄素类 叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍生物，生物，主要有叶黄素，隐黄素，辣椒红素，番主要有叶黄素，隐黄素，辣椒红素，番茄黄素等。茄黄素等。2多烯色素的性质与影响多烯色素的性质与影响物理性质：物理性质：脂溶性，几乎不溶于水而溶于乙醚，其脂溶性，几乎不溶于水而溶于乙醚，其中胡萝卜素类微溶于甲醇、乙醇，而叶黄素类则中胡萝卜素类微溶于甲醇、乙醇，而叶黄素类则易溶于甲醇和乙醇，利用此性质特点可将两者分易溶于甲醇和乙醇，利用此性质特点可将两者分开。开。

15、化学性质：化学性质：（1）较稳定，耐酸耐碱，较耐热。在锌、铜、锡、铝、铁等金属存在下也不易破坏，因此在食品加工中不易损失。（2）双键特征，使其易发生氧化。在强氧化剂作用下，多烯色素被破坏而褪色。（3）在热、酸和光的作用下，易发生顺反异构变化引起颜色在黄色和红色范围内轻微变动，如：加热胡萝卜使金黄色变成黄色，加热番茄会使红色变成橘黄。多烯色素的破坏主要原因是光敏氧化作用多烯色素的破坏主要原因是光敏氧化作用，即双，即双键经氧化后饱和，形成环状氧化物，进一步氧键经氧化后饱和，形成环状氧化物，进一步氧化发生断裂，形成有部分双键的含氧化合物。化发生断裂，形成有部分双键的含氧化合物。其中之一有紫罗兰酮（具

16、有紫罗兰花气味），其中之一有紫罗兰酮（具有紫罗兰花气味），其结构式的环状部分即紫罗酮环，由此得名。其结构式的环状部分即紫罗酮环，由此得名。过度氧化后，多烯色素则可完全失去颜色。过度氧化后，多烯色素则可完全失去颜色。有些酶可以加速多烯色素的有些酶可以加速多烯色素的氧化降解氧化降解，食品加工，食品加工中热烫等适当的钝化酶处理可以保护类胡萝卜素。中热烫等适当的钝化酶处理可以保护类胡萝卜素。多烯色素在食品加工中，通常不会严重降解。如多烯色素在食品加工中，通常不会严重降解。如土豆碱液去皮仅引起类胡萝卜素的轻微降解和异土豆碱液去皮仅引起类胡萝卜素的轻微降解和异构化。胡萝卜果脯熬制时红黄色很稳定，低温和构化

17、。胡萝卜果脯熬制时红黄色很稳定，低温和冷冻下类胡萝卜素也很少变化。冷冻下类胡萝卜素也很少变化。油炸、烤制和过度加热会引起多烯色素的高温热解，油炸、烤制和过度加热会引起多烯色素的高温热解，干制品在光照下贮藏会发生褪色，是因为光促进干制品在光照下贮藏会发生褪色，是因为光促进了氧化。了氧化。多烯色素作为一种天然色素广泛地应用于油脂食多烯色素作为一种天然色素广泛地应用于油脂食品，如人造奶油、鲜奶和其他食用油脂的着色品，如人造奶油、鲜奶和其他食用油脂的着色（脂溶性）。近年来，采用了一些新技术，使多（脂溶性）。近年来，采用了一些新技术，使多烯色素能吸咐在明胶或可溶性糖类化合物载体如烯色素能吸咐在明胶或可溶

18、性糖类化合物载体如环状糊精上，经喷雾干燥后形成微胶相分散体，环状糊精上，经喷雾干燥后形成微胶相分散体，使其能均匀分散于水，能形成透明的液体，可直使其能均匀分散于水，能形成透明的液体，可直接用于饮料、乳品、糖果、面条等食品的着色。接用于饮料、乳品、糖果、面条等食品的着色。三、酚类色素三、酚类色素酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分。酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分。分类：分类：花青素、花黄素和鞣质三大类。其中鞣质既又可视花青素、花黄素和鞣质三大类。其中鞣质既又可视为呈味物质，又可列入呈色物质。为呈味物质，又可列入呈色物质。存在：存在：和叶绿素、多烯色素不同，存在于细胞液泡中。分和叶绿素、多烯

19、色素不同，存在于细胞液泡中。分布于植物的花、茎、叶、果实中而呈现美丽的色彩。布于植物的花、茎、叶、果实中而呈现美丽的色彩。化学结构特征：化学结构特征：它们都具有相同的基本结构（花色基它们都具有相同的基本结构（花色基元）元）母核，即母核，即2 苯基苯并吡喃阳离子，同时在苯环苯基苯并吡喃阳离子，同时在苯环上都具有两个或两个以上的羟基，因此可看作是多元酚上都具有两个或两个以上的羟基，因此可看作是多元酚的衍生物，故名多酚色素。的衍生物，故名多酚色素。（一）花青素（一）花青素 1.结构结构 在花色基元的在花色基元的3、5、7 碳位上有取代羟基。在碳位上有取代羟基。在B环上各碳位上取环上各碳位上取代基不同

20、（羟基或甲氧基）而形成了各种不同的花青素。代基不同（羟基或甲氧基）而形成了各种不同的花青素。自然状态下常以糖苷形式存在。与一个或几个单糖，大多在自然状态下常以糖苷形式存在。与一个或几个单糖，大多在3-和和5-碳位上成苷。碳位上成苷。成苷的糖常见的有五种：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿成苷的糖常见的有五种：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖，植物中花青苷的含量也不等，有的仅拉伯糖，植物中花青苷的含量也不等，有的仅1种（如黑莓），种（如黑莓），有的达十几种，如某种葡萄中所含花青苷竟达有的达十几种，如某种葡萄中所含花青苷竟达21种。种。常见的矢车菊花青苷、天竺葵花青苷、飞燕草花青苷都是相应常见

21、的矢车菊花青苷、天竺葵花青苷、飞燕草花青苷都是相应的花青素的的花青素的3，5 二二 葡萄糖苷。葡萄糖苷。2性质性质 水溶性色素，在果蔬加工时会大量流失。水溶性色素，在果蔬加工时会大量流失。（1）酸性与呈色：）酸性与呈色：花青素分子中吡喃环上的氧为花青素分子中吡喃环上的氧为4价，呈碱性，同时因为有酚羟基，又具有酸性，价，呈碱性，同时因为有酚羟基，又具有酸性，故使花青素在不同的故使花青素在不同的pH下有不同的结构，从而下有不同的结构，从而呈现不同的颜色。呈现不同的颜色。果蔬在成熟前后分别出现不同的颜色，这是因为果蔬在成熟前后分别出现不同的颜色，这是因为pH变化的缘故，这也是同一种花青素在不同的花果

22、中变化的缘故，这也是同一种花青素在不同的花果中呈现不同颜色的原因之一。呈现不同颜色的原因之一。（2）光敏、热敏：）光敏、热敏：在光照下或受热下会发生聚合反在光照下或受热下会发生聚合反应，生成高分子聚合物而呈褐色。（茄子）应，生成高分子聚合物而呈褐色。（茄子）（3）易受氧化剂和还原剂的作用而变色。二氧化硫能与花青素发生加成反应，使之褪色，若将二氧化硫加热除去，原有的颜色可以部分恢复。因此在加工含有花青素的食品时一定要进行护色处理。（4）与金属离子钙、镁、铁、铝反应生成盐类）与金属离子钙、镁、铁、铝反应生成盐类而呈现灰紫色、紫红色等深色，而呈现灰紫色、紫红色等深色，不再受不再受pH的影的影响，因而

23、果蔬加工时宜用不锈钢器皿。响，因而果蔬加工时宜用不锈钢器皿。（5）霉菌和植物组织中有分解花青素的酶，使花青）霉菌和植物组织中有分解花青素的酶，使花青素褪色。素褪色。在许多水果蔬菜中，广泛存在一种无色或接近无在许多水果蔬菜中，广泛存在一种无色或接近无色的酚类物质，称为无色花青素，它的结构不同色的酚类物质，称为无色花青素，它的结构不同于花青素，但可以转变为有色的花青素。这是罐于花青素，但可以转变为有色的花青素。这是罐藏水果果肉变红、变褐的原因藏水果果肉变红、变褐的原因（二）花黄素（二）花黄素存在：存在：植物组织细胞中，水溶性色素物质。浅黄或植物组织细胞中，水溶性色素物质。浅黄或无色，偶呈鲜橙黄色，

24、普遍存在于果蔬中。无色，偶呈鲜橙黄色，普遍存在于果蔬中。特点：特点：呈色能力不强，但在加工过程中会因呈色能力不强，但在加工过程中会因pH和金和金属离子的存在而产生不良颜色，影响产品的色泽。属离子的存在而产生不良颜色，影响产品的色泽。1结构特点结构特点 母核是母核是2 苯基苯并吡喃酮。分子中含有苯基苯并吡喃酮。分子中含有1个酮式羰基，个酮式羰基，它们的羟基衍生物多为黄色，故又称为黄酮。最重它们的羟基衍生物多为黄色，故又称为黄酮。最重要的是黄酮、黄酮醇、二氢黄酮（黄烷酮）、查耳要的是黄酮、黄酮醇、二氢黄酮（黄烷酮）、查耳酮等，两个苯环上的氢原子可以被羟基、甲氧基、酮等，两个苯环上的氢原子可以被羟基

25、、甲氧基、甲基等取代，衍生出各种黄酮色素，这些黄酮色素甲基等取代，衍生出各种黄酮色素，这些黄酮色素又能与糖成苷。又能与糖成苷。常见的、重要的花黄素有：常见的、重要的花黄素有：旃那素、槲皮素、橙皮旃那素、槲皮素、橙皮素、柚皮素、杨梅素、柠檬素、红花素、圣草素等。素、柚皮素、杨梅素、柠檬素、红花素、圣草素等。这些物质中，槲皮素、旃那素、杨梅素是分布最广这些物质中，槲皮素、旃那素、杨梅素是分布最广泛和最丰富的黄酮醇，在茶叶中这三种黄酮醇及其泛和最丰富的黄酮醇，在茶叶中这三种黄酮醇及其苷占可溶性固形物中的大部分。槲皮素、橙皮素、苷占可溶性固形物中的大部分。槲皮素、橙皮素、柠檬素、圣草素在生理上具有保持

26、毛细血管壁完整柠檬素、圣草素在生理上具有保持毛细血管壁完整和正常通透性的作用，是维生素和正常通透性的作用，是维生素P的组成成分。的组成成分。2性质及在食品中的重要性性质及在食品中的重要性 作为色素物质，花黄素对食品感观性质的作用远不如作为色素物质，花黄素对食品感观性质的作用远不如其潜在的影响大。黄酮类的颜色大多呈浅黄色至无其潜在的影响大。黄酮类的颜色大多呈浅黄色至无色，分子中羟基多者颜色深。色，分子中羟基多者颜色深。（1）遇碱时会变明显的黄色）遇碱时会变明显的黄色，如含黄酮类的果蔬（洋，如含黄酮类的果蔬（洋葱、荸荠、马铃薯等）在碱性水中预煮时往往会发葱、荸荠、马铃薯等）在碱性水中预煮时往往会发

27、生变黄而影响产品质量，在生产时加入少量酒石酸生变黄而影响产品质量，在生产时加入少量酒石酸氢钾或柠檬酸调节氢钾或柠檬酸调节pH，避免黄酮色素的变化。避免黄酮色素的变化。（2）遇铁离子可变成蓝绿色，）遇铁离子可变成蓝绿色，这是酚羟基的呈色这是酚羟基的呈色反应，在相关的食品加工中应引起注意。反应，在相关的食品加工中应引起注意。是植物中存在的复杂混合物，具有涩味，能与金属反应。是植物中存在的复杂混合物，具有涩味，能与金属反应。结构：结构：含多个酚羟基。植物鞣质在某些植物如石榴、咖含多个酚羟基。植物鞣质在某些植物如石榴、咖啡、茶叶、柿子等中含量较多，是涩味的主要来源。啡、茶叶、柿子等中含量较多，是涩味的

28、主要来源。主要单体：主要单体：儿茶酚、焦性没食子酸、根皮酚、原儿茶酸、儿茶酚、焦性没食子酸、根皮酚、原儿茶酸、没食子酸等。没食子酸等。分类：分类：植物鞣质可分为水解型和缩合型两类，水解型植物鞣质可分为水解型和缩合型两类，水解型由单体通过酯键形成，在温和的条件下用稀酸、酶由单体通过酯键形成，在温和的条件下用稀酸、酶或沸水可水解为鞣质单体物质。或沸水可水解为鞣质单体物质。缩合型鞣质是由单体分子之间用缩合型鞣质是由单体分子之间用CC键相连而成，键相连而成，在温和的条件下处理，不易分解为单体分子而是进在温和的条件下处理，不易分解为单体分子而是进一步聚合成高分子物质。一步聚合成高分子物质。性质：性质：（

29、1）都具有潮解性，在空气中氧化成暗黑色的氧）都具有潮解性，在空气中氧化成暗黑色的氧化物，碱可强化这一氧化作用；化物，碱可强化这一氧化作用；（2）鞣质与金属离子反应可生成不溶性的盐类，）鞣质与金属离子反应可生成不溶性的盐类，与铁离子反应生成蓝黑色物质，所以加工这类食物与铁离子反应生成蓝黑色物质，所以加工这类食物不能使用铁质器皿。不能使用铁质器皿。（3）果汁中的鞣质能与果胶作用生成沉淀。）果汁中的鞣质能与果胶作用生成沉淀。鞣质作为呈色物质，主要是在植物组织受损及加工鞣质作为呈色物质，主要是在植物组织受损及加工过程中起作用，影响制品的色泽过程中起作用，影响制品的色泽四、醌酮类色素四、醌酮类色素 用于

30、食品着色的天然醌酮类色素主要是红曲色素、用于食品着色的天然醌酮类色素主要是红曲色素、姜黄色素、甜菜色素等。姜黄色素、甜菜色素等。（一）红曲色素（一）红曲色素 是由红曲霉菌所分泌的色素，我国民间将其作为食是由红曲霉菌所分泌的色素，我国民间将其作为食品着色剂有着悠久的历史。红曲色素有品着色剂有着悠久的历史。红曲色素有6种不同成分，种不同成分，其中黄色、橙色和紫色各两种。其中黄色、橙色和紫色各两种。特点：特点：1 1对对pHpH稳定，不像其它天然色素那样易随稳定，不像其它天然色素那样易随pHpH的变化的变化而发生显著变化；而发生显著变化；2 2耐热、耐光性强；耐热、耐光性强；3 3抗氧化剂、还原剂的

31、能力强；抗氧化剂、还原剂的能力强；4 4不受金属离子的影响；不受金属离子的影响；5 5对蛋白质的着色性很好。对蛋白质的着色性很好。因此常用于红香肠、红腐乳、酱肉、粉蒸肉以及酱因此常用于红香肠、红腐乳、酱肉、粉蒸肉以及酱类、糕点、果汁的着色。类、糕点、果汁的着色。（二）姜黄色素（二）姜黄色素 从植物姜黄根茎中提取的黄色色素，是二酮类化合物。从植物姜黄根茎中提取的黄色色素，是二酮类化合物。姜黄色素为橙黄色粉末，在中性和酸性水溶液中呈黄色，姜黄色素为橙黄色粉末，在中性和酸性水溶液中呈黄色，碱性溶液中呈褐红色，对蛋白质着色力较强，常用于碱性溶液中呈褐红色，对蛋白质着色力较强，常用于咖喱粉、黄色萝卜条的

32、增香着色，它具有类似胡椒的咖喱粉、黄色萝卜条的增香着色，它具有类似胡椒的香味。香味。耐光耐热性差，易与铁离子结合而变色。耐光耐热性差，易与铁离子结合而变色。（三）甜菜色素三）甜菜色素 存在于食用红甜菜（俗称紫菜头）中的天然食用色存在于食用红甜菜（俗称紫菜头）中的天然食用色素，也存在于一些花和果实中，它包括甜菜红素与素，也存在于一些花和果实中，它包括甜菜红素与甜菜黄素，都是吡啶的衍生物，与糖成苷而存在于甜菜黄素，都是吡啶的衍生物，与糖成苷而存在于植物中。植物中。甜菜色素易溶于水，甜菜色素易溶于水，pH 47pH 47范围内不变色，耐热性范围内不变色，耐热性不高，也不耐氧化，光照会加速氧化，抗坏血

33、酸会不高，也不耐氧化，光照会加速氧化，抗坏血酸会减慢其氧化。甜菜色素的稳定性随水分活度的降低减慢其氧化。甜菜色素的稳定性随水分活度的降低而增强，因此可作为低水分食品的着色剂。而增强，因此可作为低水分食品的着色剂。（四）其它天然色素（四）其它天然色素 胭脂虫色素及紫胶虫色素是两种性质与结构相似胭脂虫色素及紫胶虫色素是两种性质与结构相似的蒽醌系色素，用于食品着色由来已久。的蒽醌系色素，用于食品着色由来已久。胭脂虫色素是寄生在胭脂仙人掌上的雌性昆虫体胭脂虫色素是寄生在胭脂仙人掌上的雌性昆虫体内一种蒽醌色素（又称胭脂红酸）。耐热、耐光、内一种蒽醌色素（又称胭脂红酸）。耐热、耐光、耐微生物性好。耐微生物

34、性好。紫胶虫也是一种树木寄生昆虫，其分泌物即紫胶，又紫胶虫也是一种树木寄生昆虫，其分泌物即紫胶，又称紫草茸，是一种中药。紫虫胶色素主要成分为紫胶称紫草茸，是一种中药。紫虫胶色素主要成分为紫胶红酸，系蒽酮衍生物。已知有红酸，系蒽酮衍生物。已知有5种成分，即紫胶虫红种成分，即紫胶虫红酸酸A、B、C、D、E，结构如下：结构如下：胭脂红酸和紫胶红酸的性质相似，酸性时呈橙黄色，胭脂红酸和紫胶红酸的性质相似，酸性时呈橙黄色，中性时为红色，碱性为紫色，在强碱溶液中褪色。中性时为红色，碱性为紫色，在强碱溶液中褪色。常用于果汁、果子露、汽水、配制酒及糖果的着色。常用于果汁、果子露、汽水、配制酒及糖果的着色。第二

35、节第二节 食品的褐变现象食品的褐变现象第二节第二节 食品的褐变现象（食品的褐变现象（2学时）学时）教学目的：教学目的：1.了解食品褐变的类型；2.理解酶促褐变的条件，了解其机理，掌握酶促褐变的控制方法；3.理解美拉德反应的含义及其对食品的影响，了解其机理，理解影响美拉德反应的因素；4.理解焦糖化作用的概念、焦糖化作用的过程特征、产物特征；5.了解抗坏血酸氧化褐变的机理、影响因素、对食品的影响。教学重点：教学重点：酶促褐变产生的条件和控制方法；美拉德反应教学难点：教学难点：反应机理教学方法：教学方法：结合实际应用进行教学。作业布置：作业布置：教材习题四（3-4）教学过程：教学过程：90分钟 有利

36、的褐变：有利的褐变：如酱油、咖啡、红茶、啤酒的生产和如酱油、咖啡、红茶、啤酒的生产和面包、糕点的烘烤；面包、糕点的烘烤；不利的褐变：不利的褐变：水果蔬菜加工过程的褐变不仅影响风水果蔬菜加工过程的褐变不仅影响风味，而且降低营养价值。味，而且降低营养价值。褐变按其发生的机理分为褐变按其发生的机理分为酶促褐变（生化褐变）酶促褐变（生化褐变）和和非酶促褐变（非生化褐变）非酶促褐变（非生化褐变）两大类。两大类。一、酶促褐变一、酶促褐变 酶促褐变多发生在水果蔬菜等新鲜植物性食物中，酶促褐变多发生在水果蔬菜等新鲜植物性食物中，是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果

37、。植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在正常的情况下，氧化还原反应之间吸传递物质，在正常的情况下，氧化还原反应之间（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当组织破坏后（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当组织破坏后氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是发生了氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形发生了氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形成黑色。成黑色。（一）酶促褐变的机理（一）酶促褐变的机理所需条件：所需条件：酚酶、底物、氧。酚酶、底物、氧。酚酶：酚酶：是以氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的

38、复合是以氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的复合体，其一是甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚，体，其一是甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚，另一是儿茶酚酶（又称为多元酚氧化酶），作用于二另一是儿茶酚酶（又称为多元酚氧化酶），作用于二元酚。也有人认为酚酶是既能作用一元酚、又能作用元酚。也有人认为酚酶是既能作用一元酚、又能作用于二元酚的一种特异性不强的酶。于二元酚的一种特异性不强的酶。酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类，能直接催化氧化底酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类，能直接催化氧化底物酚类，它最适物酚类，它最适pH为为7，较耐热，在，较耐热，在100 可钝化。可钝化。（例）底物：适当结构的酚类物质，

39、如酪氨酸（马铃薯等）、儿茶酚、3、4二羟基苯乙胺（香蕉），而在桃、苹果中褐变的关键物质是绿原酸。酚酶作用的底物主要有一元酚型、邻二酚型化合物，如前述的花青素、黄酮类、鞣质等，酚酶对邻位二酚的作用快于一元酚，对位二酚也可发生作用，但间位二酚不能作为底物，邻位二酚的取代衍生物也不能作为底物，如愈创木酚，阿魏酸。机理：机理：在酚酶作用下，底物氧化成醌的结构，醌形成在酚酶作用下，底物氧化成醌的结构，醌形成后，进一步形成羟醌（这是个自动反应，无需酶后，进一步形成羟醌（这是个自动反应，无需酶参参与），羟醌再进行聚合，依聚合程度大小由红变褐，与），羟醌再进行聚合，依聚合程度大小由红变褐，最后形成黑褐色物质。

40、最后形成黑褐色物质。（二）酶促褐变的控制（二）酶促褐变的控制 食品发生酶促褐变需要有食品发生酶促褐变需要有3个条件，酚酶、氧、适当个条件，酚酶、氧、适当的酚类物质，在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、的酚类物质，在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、西瓜等由于不含有酚酶，不能发生酶促褐变。西瓜等由于不含有酚酶，不能发生酶促褐变。在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小，在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小，现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手，主要措现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手，主要措施有：钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧施有：钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧气；使用抑制

41、剂等。气；使用抑制剂等。常用的控制酶促褐变方法有：常用的控制酶促褐变方法有：（1）加热处理）加热处理 使酚酶及其它的酶失活，加热处理时间必须严格控制，使酚酶及其它的酶失活，加热处理时间必须严格控制，要求在最短时间内，既能达到钝化酶的要求，又不影要求在最短时间内，既能达到钝化酶的要求，又不影响食品原有的风味。如蔬菜在冷冻保藏或在脱水干制响食品原有的风味。如蔬菜在冷冻保藏或在脱水干制之前需要在沸水或蒸汽中进行短时间的热烫处理，以之前需要在沸水或蒸汽中进行短时间的热烫处理，以破坏其中的酶，然后用冷水或冷风迅速将果蔬冷却，破坏其中的酶，然后用冷水或冷风迅速将果蔬冷却，停止热处理作用，以保持果蔬的脆嫩。

42、停止热处理作用，以保持果蔬的脆嫩。（2）调节）调节pH 多数酚酶最适宜的多数酚酶最适宜的pH范围是范围是67之间，在之间，在pH为为3以以下时已无明显活性。常用的酸有柠檬酸（又可与酚下时已无明显活性。常用的酸有柠檬酸（又可与酚酶辅基的铜离子络合而抑制其活性，与抗坏血酸联酶辅基的铜离子络合而抑制其活性，与抗坏血酸联用）用）、苹果酸（在苹果汁中对酚酶的抑制作用比柠、苹果酸（在苹果汁中对酚酶的抑制作用比柠檬酸强得多）、抗坏血酸（同时还具有还原作用，檬酸强得多）、抗坏血酸（同时还具有还原作用，能将醌还原成酚从而阻止醌的聚合）。能将醌还原成酚从而阻止醌的聚合）。（3）用二氧化硫及亚硫酸盐处理）用二氧化硫

43、及亚硫酸盐处理 二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠（低亚硫酸钠）都是广泛使用的酚酶连二亚硫酸钠（低亚硫酸钠）都是广泛使用的酚酶抑制剂。在蘑菇、马铃薯、桃、苹果加工中常用二抑制剂。在蘑菇、马铃薯、桃、苹果加工中常用二氧化硫及亚硫酸盐溶液作为护色剂。氧化硫及亚硫酸盐溶液作为护色剂。用二氧化硫和亚硫酸盐处理（弱酸性（用二氧化硫和亚硫酸盐处理（弱酸性（pH=6）条件条件下）不仅能抑制褐变，还有一定的防腐作用，并可下）不仅能抑制褐变，还有一定的防腐作用，并可避免维生素避免维生素C的氧化，但其特点是对色素（花青素）的氧化，但其特点是对色素（

44、花青素）有漂白作用，腐蚀铁罐内壁，破坏维生素有漂白作用，腐蚀铁罐内壁，破坏维生素B1，有不有不愉快的味感和嗅感，浓度高时有碍健康。食品卫生愉快的味感和嗅感，浓度高时有碍健康。食品卫生标准规定其残留量不得超过标准规定其残留量不得超过0.05 g/kg（以二氧化硫以二氧化硫计）。计）。（4）驱氧法）驱氧法 将切开的水果蔬菜浸泡在水中，隔绝氧以防止酶促将切开的水果蔬菜浸泡在水中，隔绝氧以防止酶促褐变，更有效的方法是在水中加入抗坏血酸，使抗褐变，更有效的方法是在水中加入抗坏血酸，使抗坏血酸在自动氧化过程中消耗果蔬切开组织表面的坏血酸在自动氧化过程中消耗果蔬切开组织表面的氧，使表面生成一层氧化态抗坏血酸

45、隔离层，对组氧，使表面生成一层氧化态抗坏血酸隔离层，对组织中含氧较多的水果如苹果、梨，组织中的氧也会织中含氧较多的水果如苹果、梨，组织中的氧也会引起缓慢褐变，需要用真空渗入法把糖水或盐水强引起缓慢褐变，需要用真空渗入法把糖水或盐水强行渗入组织内部，驱出细胞间隙中的氧。一般在一行渗入组织内部，驱出细胞间隙中的氧。一般在一定的真空下保持一段时间后突然破坏真空即可达到定的真空下保持一段时间后突然破坏真空即可达到目的。目的。（5 5）加酚酶底物的类似物）加酚酶底物的类似物 最近报道，加入酚酶底物的类似物，如肉桂酸，最近报道，加入酚酶底物的类似物，如肉桂酸，阿魏酸，对位香豆酸等能有效抑制苹果汁的酶促褐阿

46、魏酸，对位香豆酸等能有效抑制苹果汁的酶促褐变，而且这变，而且这3 3种有机酸是果蔬中天然存在的芳香有种有机酸是果蔬中天然存在的芳香有机酸。机酸。二、非酶褐变二、非酶褐变 与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。这类褐变常伴随与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。这类褐变常伴随着热加工和长时间贮藏而发生，如奶粉、蛋粉、脱水蔬着热加工和长时间贮藏而发生，如奶粉、蛋粉、脱水蔬菜及水果、肉干、鱼、糖浆等食品中屡见不鲜。菜及水果、肉干、鱼、糖浆等食品中屡见不鲜。按机理分类：按机理分类：美拉德反应、焦糖化作用和抗坏血酸褐变。美拉德反应、焦糖化作用和抗坏血酸褐变。(一)美拉德反应起源：起源：法国化学家美拉德在1912

47、年发现，当甘氨酸和葡萄糖的混和液在一起加热时，会形成褐色的色素（又称为类黑色素）。定义：定义：将这类羰基化合物与氨基化合物之间的反应称为美将这类羰基化合物与氨基化合物之间的反应称为美拉德反应（又称羰氨反应）。拉德反应（又称羰氨反应）。食品中：食品中：氨基氨基-来源于游离氨基酸、多肽、蛋白质、胺类）来源于游离氨基酸、多肽、蛋白质、胺类）羰基羰基-来源于醛、酮、糖或油脂氧化酸败所产生的醛、来源于醛、酮、糖或油脂氧化酸败所产生的醛、酮）。酮）。因此美拉德反应是食品在加热或长期贮藏后发生褐变的主因此美拉德反应是食品在加热或长期贮藏后发生褐变的主要原因。要原因。机理：机理：复杂的反应。首先由还原糖与氨基

48、化合物缩合（这复杂的反应。首先由还原糖与氨基化合物缩合（这一反应称为羰氨反应），然后通过一系列的缩合与聚合一反应称为羰氨反应），然后通过一系列的缩合与聚合形成含氮的复杂的多分子色素，称为黑色素。形成含氮的复杂的多分子色素，称为黑色素。影响美拉德反应的因素有：影响美拉德反应的因素有：1反应物结构反应物结构 羰基化合物：戊糖己糖双糖；醛酮；氨基化合物：碱性氨基酸的易，氨基在-位或在末端比在-位的易。胺类氨基酸肽蛋白质2温度温度 温度每差10，褐变速率可相差35倍，一般在30 以上褐变较快。因此易褐变的食品应置于低温下贮藏。3水分水分 褐变需要在有水存在的条件下进行，其速率与基质浓度成正比，水分在1

49、0%15%时最易发生。水分越低，褐变缓慢，如奶粉、冰淇淋的水分需控制在3%以下。干制品的水分低于1%以下时，褐变缓慢至难以觉察，而液体状食品，虽水分较高，由于基质浓度低，褐变也较缓慢。4酸度酸度 当pH3时，褐变速率随pH增加而加快增加而加快，酸度较高的食品，褐变不易发生。如在加工蛋粉时，干燥之前，加酸降低pH，以抑制褐变，然后再加碳酸钠来恢复pH值。5氧氧 氧能促进褐变，因此易褐变的食品，在10 以下真空贮藏，可减慢褐变的发生。6亚硫酸盐亚硫酸盐 在生产加工中，亚硫酸氢钠可以抑制褐变，水果熏硫处理，不仅能抑制酶褐变，还能延缓美拉德反应。（二）焦糖化作用（二）焦糖化作用焦糖化作用：焦糖化作用：

50、糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加热糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加热至其熔点以上，也会变为黑褐色色素物质，这一作用称至其熔点以上，也会变为黑褐色色素物质，这一作用称为焦糖化作用。为焦糖化作用。产物：产物：一类是糖的脱水产物即焦糖或酱色；一类是因裂解一类是糖的脱水产物即焦糖或酱色；一类是因裂解而形成的挥发性醛、酮类物质，再进一步缩合、聚合成而形成的挥发性醛、酮类物质，再进一步缩合、聚合成深色物质。深色物质。在一些食品如焙烤、油炸食品加工时，焦糖化作用控制得在一些食品如焙烤、油炸食品加工时，焦糖化作用控制得当，可以产生悦人的色泽与风味。当，可以产生悦人的色泽与风味。1焦糖的形成焦糖的形成