1、第八章第八章 食品中的天然色素食品中的天然色素 本章内容本章内容l8.1 色素的发色原理色素的发色原理 l8.2 食品原料中天然色素食品原料中天然色素l8.3 天然食品着色剂天然食品着色剂 8.1 色素的发色原理色素的发色原理 l 自然光是由不同波长的光组成的，自然光是由不同波长的光组成的，波长在波长在380-770nm380-770nm之间的电磁波叫之间的电磁波叫可见光可见光，波长波长小于小于380nm380nm的紫外区域的光和波长的紫外区域的光和波长大大于于770nm770nm的红外区域的光均为的红外区域的光均为不可见光不可见光。在可见光区内，不同波长的光能显示不在可见光区内，不同波长的光
2、能显示不同的颜色。同的颜色。l 食品所显示出的颜色，不是吸收光自身的颜食品所显示出的颜色，不是吸收光自身的颜色，而是食品反射光（或透射光）中可见光的颜色，而是食品反射光（或透射光）中可见光的颜色。若光源为自然光，食品吸收光的颜色与反射色。若光源为自然光，食品吸收光的颜色与反射光的颜色互为补色。光的颜色互为补色。l 例如，食品呈现紫色，是其吸收绿色光所例如，食品呈现紫色，是其吸收绿色光所致，紫色和绿色互为补色。食品将可见光全部吸致，紫色和绿色互为补色。食品将可见光全部吸收时呈黑色，食品将可见光全部通过时无色。收时呈黑色，食品将可见光全部通过时无色。各种色素都是由发色基团和助色基团组成的各种色素都
3、是由发色基团和助色基团组成的 l 凡是有机化合物分子在紫外及可见光区域内凡是有机化合物分子在紫外及可见光区域内（200700nm）有吸收峰的基团都称为发色基）有吸收峰的基团都称为发色基团，如团，如-C=C-、-C=O、-CHO、-COOH、-N=N-、-N=O、-NO2、-C=S等。等。l l 发色基团均连接发色基团均连接-C=C-双键共轭体系。随着共双键共轭体系。随着共轭双键数目的增多，吸收光波长向长波方向移动，轭双键数目的增多，吸收光波长向长波方向移动，每增加每增加1个个-C=C-双键，吸收光波长约增加双键，吸收光波长约增加30 nm。共轭体系越长，则最大吸收峰的波长越长。共轭体系越长，则
4、最大吸收峰的波长越长。l与发色基团直接相连接的与发色基团直接相连接的-OH、-OR、-NH2、-NR2、-SH、-Cl、-Br等官能团也可使色素的吸等官能团也可使色素的吸收光向长波方向移动，它们被称为助色基团。收光向长波方向移动，它们被称为助色基团。l不同色素的颜色差异和变化主要取决于发色基团不同色素的颜色差异和变化主要取决于发色基团和助色基团。和助色基团。8.2 8.2 食品原料中天然色素食品原料中天然色素 l分类分类:天然色素按其来源不同可分为：天然色素按其来源不同可分为：（1）植物色素：叶绿素、类胡萝卜素、花青素等）植物色素：叶绿素、类胡萝卜素、花青素等 （2）动物色素：血红素、虾青素、
5、虾红素等）动物色素：血红素、虾青素、虾红素等（3）微物色素：红曲色素）微物色素：红曲色素 按色素的溶解性质可分为：按色素的溶解性质可分为：l（1）水溶性色素：花青素、黄酮类化合物水溶性色素：花青素、黄酮类化合物 l（2）脂溶性色素：叶绿素、类胡萝卜素脂溶性色素：叶绿素、类胡萝卜素按色素化学结构的特征可分为：按色素化学结构的特征可分为：l（1）吡咯色素）吡咯色素(四吡咯衍生物四吡咯衍生物)：叶绿素、血红素：叶绿素、血红素 l（2）多烯色素）多烯色素(异戊二烯衍生物异戊二烯衍生物)：类胡萝卜素、：类胡萝卜素、l 虾青素虾青素 l（3）多酚类衍生物：花青素、黄酮类多酚类衍生物：花青素、黄酮类 l（4
6、）酮类衍生物：红曲色素、姜黄素酮类衍生物：红曲色素、姜黄素 l（5）醌类衍生物：虫胶色素醌类衍生物：虫胶色素 第八章第八章 第二节第二节四吡咯色素四吡咯色素8.2 四吡咯色素四吡咯色素 一、一、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、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黄黄绿色。均不溶于水，溶于丙酮、乙酸乙酯等有机剂。绿色。均不溶于水，溶于丙酮、乙酸乙酯
7、等有机剂。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。（1）叶绿素的结构特点：）叶绿素的结构特点：l 属四吡咯衍生物类，其母体的分子结构是由四属四吡咯衍生物类，其母体的分子结构是由四个次甲基连接起四个吡咯环形成的大环共轭体系：个次甲基连接起四个吡咯环形成的大环共轭体系：卟吩。卟吩。l 卟吩呈平面型，其吡咯环上的四个氮原子分别卟吩呈平面型，其吡咯环上的四个氮原子分别以共价键和配价键与一个金属离子结合，叶绿素中以共价键和配价键与一个金属离子结合，叶绿素中结合的是镁离子。卟吩再接上不同的取代基，称为结合的是镁离子。卟吩再接上不同的取代基，称为卟啉，叶绿素卟
8、啉的第卟啉，叶绿素卟啉的第7位取代基为长碳链取代基，位取代基为长碳链取代基，该取代基叫丙酸植醇或叶绿醇。该取代基叫丙酸植醇或叶绿醇。l 高等植物中常见的叶绿素有叶绿素高等植物中常见的叶绿素有叶绿素a和叶绿和叶绿素素b，二者的大致比例为，二者的大致比例为3:1，其区别是在，其区别是在3位上的取代基不同，位上的取代基不同，R=-CH3 时为叶绿素时为叶绿素a，R=-CHO 时为叶绿素时为叶绿素b。（2）理化特性）理化特性l纯叶绿素纯叶绿素a是蓝黑色粉末，熔点是蓝黑色粉末，熔点117-120 C。其乙。其乙醇溶液呈蓝绿色并有深红色荧光。醇溶液呈蓝绿色并有深红色荧光。l叶绿素叶绿素b是深绿色粉末，熔点
9、是深绿色粉末，熔点120-130 C。其乙醇。其乙醇溶液呈绿或黄绿色，有红色荧光。溶液呈绿或黄绿色，有红色荧光。l二者均易溶于乙醇，乙醚，丙酮等，难溶以石油二者均易溶于乙醇，乙醚，丙酮等，难溶以石油醚，不溶于水。醚，不溶于水。l一般游离叶绿素对光和热都很敏感，不稳定。在一般游离叶绿素对光和热都很敏感，不稳定。在食品加工中有很多的处理都使叶绿素发生变化而食品加工中有很多的处理都使叶绿素发生变化而褪色或脱色。如漂洗、脱水、酸浸、热加工等，褪色或脱色。如漂洗、脱水、酸浸、热加工等，常导致叶绿素脱镁与脱植醇。常导致叶绿素脱镁与脱植醇。l脱植醇叶绿素脱植醇叶绿素 叶绿素在植物组织细胞中，叶绿素在植物组织
10、细胞中，受到叶绿素酶的分解，该分解反应主要是从叶受到叶绿素酶的分解，该分解反应主要是从叶绿素分子中脱去植醇基。叶绿素脱去植醇基后绿素分子中脱去植醇基。叶绿素脱去植醇基后其色泽基本不变，但色素的水溶性增加。其色泽基本不变，但色素的水溶性增加。脱镁叶绿素脱镁叶绿素l 在高温与酸性条件下，易发生脱镁反应，在高温与酸性条件下，易发生脱镁反应，生成脱镁叶绿素生成脱镁叶绿素a和脱镁叶绿素和脱镁叶绿素b，两者都失，两者都失去绿色，显示为橄榄色。因此烹调绿叶蔬菜时去绿色，显示为橄榄色。因此烹调绿叶蔬菜时添加过量醋，将很快使菜的绿色失去。添加过量醋，将很快使菜的绿色失去。焦脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素l 焦脱镁叶绿素
11、的结构中除镁离子被取代焦脱镁叶绿素的结构中除镁离子被取代外，甲酯基也脱去，同时该环的酮基也转为烯外，甲酯基也脱去，同时该环的酮基也转为烯醇式，颜色比脱镁叶绿素更暗。醇式，颜色比脱镁叶绿素更暗。叶绿素铜钠盐叶绿素铜钠盐 l 在适当条件下，叶绿素分子中的镁离子在适当条件下，叶绿素分子中的镁离子可被二价铜离子、二价铁离子、二价锌离子可被二价铜离子、二价铁离子、二价锌离子等金属离子所取代。如叶绿素与二价铜离子等金属离子所取代。如叶绿素与二价铜离子生成的叶绿素铜钠盐为绿色，且色泽稳定。生成的叶绿素铜钠盐为绿色，且色泽稳定。2 2、叶绿素在食品加工储藏中的变化、叶绿素在食品加工储藏中的变化 *酶促酶促变化
12、：脂酶、蛋白酶、果胶酶等通变化：脂酶、蛋白酶、果胶酶等通过作用于相应的底物（非叶绿素），过作用于相应的底物（非叶绿素），间接间接使叶使叶绿素发生与蛋白或自身分解，降低稳定性。叶绿素发生与蛋白或自身分解，降低稳定性。叶绿素酶可绿素酶可直接直接使叶绿素脱镁脱植。使叶绿素脱镁脱植。*酸和热酸和热的作用：加热使叶绿素脱镁、脱植，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。也可发生异构化反应，使颜色向褐色转变。pHpH影影响叶绿素的分解速度，响叶绿素的分解速度，pH9pH9.0.0时最稳定，时最稳定，3.03.0时最时最不稳定。不稳定。*光解光解：加工储藏中的食品或食品原料，其
13、：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解褪色。中所含的叶绿素很易受光作用而分解褪色。3、护绿技术、护绿技术l 中和酸而护绿：中和酸的重点是绿色植物中和酸而护绿：中和酸的重点是绿色植物内部不断产生的酸性物质，所以要长期保内部不断产生的酸性物质，所以要长期保持体系中持体系中pH接近中性，要采取一些特殊的接近中性，要采取一些特殊的方法，如缓慢释放的碱等方法，如缓慢释放的碱等l 高温瞬时杀菌高温瞬时杀菌l 绿色再生：绿色再生技术是利用一定的方绿色再生：绿色再生技术是利用一定的方法将叶绿素中的镁置换为锌法将叶绿素中的镁置换为锌 二、血红素二、血红素 1、结构、结构、物理物理性质性
14、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白，在血红素在血液中的存在形式为血红蛋白，在肌肉中的存在形式为肌红蛋白；肌红蛋白是一个肌肉中的存在形式为肌红蛋白；肌红蛋白是一个由由153153个氨基酸残基形成的蛋白质分子，血红素处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内。于分子中的疏水空腔内。在肉品的加工贮藏中肌红蛋白会转化为在肉品的加工贮藏中肌红蛋白会转化为多种多种衍生物衍生物，从而会呈现不同的色泽。，从而会呈现不同的色泽。l 火腿、香肠等肉类腌制品的加工中经常使用火腿、香肠等肉类腌制品的加工中经常使用亚硝酸盐作为发色剂。血红素的中心
15、铁离子可亚硝酸盐作为发色剂。血红素的中心铁离子可与氧化氮以配价键结合而转变为亚硝酰肌红蛋与氧化氮以配价键结合而转变为亚硝酰肌红蛋白，加热则生成鲜红的氧化氮肌色原。白，加热则生成鲜红的氧化氮肌色原。但可见光可促使亚硝酰肌红蛋白和氧化氮肌色但可见光可促使亚硝酰肌红蛋白和氧化氮肌色原重新分解为肌红蛋白和肌色原，并被继续氧原重新分解为肌红蛋白和肌色原，并被继续氧化为高铁肌红蛋白和高铁肌色原。这就是腌肉化为高铁肌红蛋白和高铁肌色原。这就是腌肉制品见光褐变的原因。制品见光褐变的原因。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鲜红色的氧合肌红蛋
16、白，一部分发生氧合反应生成鲜红色的氧合肌红蛋白，一部分发生氧化反应生成棕褐色的高铁肌红蛋白。一部分发生氧化反应生成棕褐色的高铁肌红蛋白。2 2、肉色在贮藏加工中的变化、肉色在贮藏加工中的变化 新鲜肉放置空气中，表面会形成很薄一层氧合肌新鲜肉放置空气中，表面会形成很薄一层氧合肌红蛋白的鲜红色泽。而在中间部分，由于肉中原有的红蛋白的鲜红色泽。而在中间部分，由于肉中原有的还原性物质存在，肌红蛋白就会保持还原状态，故为还原性物质存在，肌红蛋白就会保持还原状态，故为深紫色。当鲜肉在空气中放置过久时，还原性物质被深紫色。当鲜肉在空气中放置过久时，还原性物质被耗尽，高铁肌红蛋白的褐色就成为主要色泽。耗尽，高
17、铁肌红蛋白的褐色就成为主要色泽。3 3、肉和肉制品的护色、肉和肉制品的护色l 真空包装真空包装l 除氧包装除氧包装l 高氧分压保护高氧分压保护l 气调或气控技术气调或气控技术第八章第八章 第三节第三节类胡萝卜素类胡萝卜素8.3 类胡萝卜素类胡萝卜素 类胡萝卜素又称多烯色素，广泛分布于红类胡萝卜素又称多烯色素，广泛分布于红色、黄色和橙色的水果及绿色的水果蔬菜中。色、黄色和橙色的水果及绿色的水果蔬菜中。类胡萝卜素为具有多个类胡萝卜素为具有多个共轭双键共轭双键的分子，的分子，现已发了现已发了500多种，按其结构中是否含有多种，按其结构中是否含有C、H元素组成的官能团而将元素组成的官能团而将 类胡萝卜
18、素分为两大类：类胡萝卜素分为两大类：一类为纯碳氢化物被称为胡一类为纯碳氢化物被称为胡萝卜素；另一类的萝卜素；另一类的结构中含有含氧基团，称为叶黄素类。结构中含有含氧基团，称为叶黄素类。类胡萝类胡萝卜素为卜素为脂溶性色素脂溶性色素。含氧胡萝卜素可溶于甲醇和乙醇，而不含含氧胡萝卜素可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的只在甲醇、乙醇中微溶，易溶于石油醚。氧的只在甲醇、乙醇中微溶，易溶于石油醚。类胡萝卜素的吸收类胡萝卜素的吸收430430nm480nmnm480nm。由于类胡萝卜素特殊的结构（多烯，全反），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和氧化降解反应。使得其容易发生异构化和氧化降
19、解反应。在加热、酸或光的作用下，类胡萝卜素可在加热、酸或光的作用下，类胡萝卜素可发生异构化反应，部分双键的构型由反式变为顺式，发生异构化反应，部分双键的构型由反式变为顺式，导致其吸收波长发生移动。（生物活性当然发生大导致其吸收波长发生移动。（生物活性当然发生大的变化）的变化）类胡萝卜素容易发生氧化反应。一般氧化总类胡萝卜素容易发生氧化反应。一般氧化总是是从两端的不饱和环上开始，环上双键接受氧形成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，然后此环氧衍生物分解造成环状结环氧衍生物，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。进一步的氧化可在任何构遭到破坏并形成羰基。进一步的氧化
20、可在任何一个双键上进行，形成可能的四元环过氧化物中一个双键上进行，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。在食品加工的一般条件下，类胡萝卜素并在食品加工的一般条件下，类胡萝卜素并不发生严重的降解反应，特别是含水量较大的情不发生严重的降解反应，特别是含水量较大的情况下，有足够的稳定性。况下，有足够的稳定性。胡萝卜素类目前指四种物质：胡萝卜素类目前指四种物质：-胡萝卜胡萝卜素、素、-胡萝卜素、胡萝卜素、-胡萝卜素、番茄红素。胡萝卜素、番茄红素。它们都是含它们都是含4
21、040个碳的多烯四萜，由异戊二烯个碳的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或尾尾相连而构成。经头尾或尾尾相连而构成。胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶 于石油醚、乙于石油醚、乙 醚醚 难难 溶溶 于于 甲甲 醇醇 和和 乙乙 醇醇。一、胡萝卜素类一、胡萝卜素类 1、结构及性质、结构及性质2 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和贮藏条件下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是轻微的，点相当稳定的变化只是轻微的，但在有些加工条但在有些加工条件下件下,使得其容易发生异构化和氧化降解反应，严使得其容易发生异构化和氧化降解反应，严重
22、影响胡萝卜素在食品中的色感。重影响胡萝卜素在食品中的色感。二、二、叶黄素类叶黄素类 1 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、氧化、中叶黄素类在加工中遇到光照、氧化、中性或酸性条件下加热，会发生异构化和氧化性或酸性条件下加热，会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。降解反应，缓慢地使食品发生退色或褐变。
