第八章 色素

引 言 (3)
共轭链中双键数增加， 共轭链中双键数增加，吸收光波长将 向长波移动 每增加一个-C=C-双键， 每增加一个-C=C-双键，吸收光波长 约增加30nm 约增加30nm 含有助色团， 4、含有助色团，即与发色团直接相 连有-OH、 OR、 NH2、 NR2、 连有-OH、-OR、-NH2、-Br 、 -NR2、 SH、 Cl等官能团 -SH、-Cl等官能团 不同色素的颜色差异和色素的变色主 要就是由发色团和助色团的差异和变 要就是由发色团和助色团的差异和变 化引起的
四吡咯色素(6) 8. 1 四吡咯色素(6)
3.影响因素: 影响因素: 完全排除氧气能将血红素的氧化 （Fe2+ Fe3+）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 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 Mb相比 相比， 与Mb相比，MbO2 自动氧化速度较低
四吡咯色素(11) 8. 1 四吡咯色素(11)
(2) 酶促反应 叶绿素酶是唯 一能使叶绿素 降解的酶，使 植醇从叶绿素 及脱镁叶绿素 上脱落。 上脱落。 最 适 温 度 60 ～ 82. 82.2℃。
四吡咯色素(12) 8. 1 四吡咯色素(12)
热与酸——脱镁反应 2．2 热与酸 脱镁反应 pH会影响叶绿素的降解 pH会影响叶绿素的降解 的条件下，叶绿素不稳定， 在pH 3.0的条件下，叶绿素不稳定， 氢离子置换镁离子， 氢离子置换镁离子，使叶绿素变称 脱镁叶绿素，再变成焦脱镁叶绿素， 脱镁叶绿素，再变成焦脱镁叶绿素， 颜色即由绿色变为黄褐色。 颜色即由绿色变为黄褐色。
8.2 多烯色素 (2)
类胡萝卜素是一类脂溶性色素 存在: 存在: 富含叶绿素的组织也富含类胡萝卜 素 目前已知有560多种类胡萝卜素 目前已知有560多种类胡萝卜素 560 基本结构: 基本结构: 多个异戊二烯结构首尾相连的大共 轭多烯 共轭双键越多， 共轭双键越多 ， 色素的吸收波长就 越向长波方向移动其颜色就越偏向 红色
四吡咯色素(9) 8. 1 四吡咯色素(9)
8.1.2 叶绿素类 1、叶绿素的结构 与光合作用有关的卟啉色素 与光合作用有关的卟啉色素 组成: 组成: 叶绿酸、 叶绿醇和甲醇构成的二 由 叶绿酸 、 叶绿醇和甲醇 构成的二 醇酯， 醇酯， 四吡咯衍生物,中心的金属原子为镁 四吡咯衍生物,中心的金属原子为镁 卟啉环处于二氢形式 卟啉环处于二氢形式
2.3、 2.3、护色反应 铜和锌离子存在时，它们可取代镁离子， 铜和锌离子存在时，它们可取代镁离子， 形成非常稳定的绿色的叶绿素铜或锌复 合物 铜代叶绿素的色泽最鲜亮， 铜代叶绿素的色泽最鲜亮，对光和热较 稳定， 稳定，是理想的食品着色剂 加入钠、 加入钠、镁、钙的盐酸盐能降低叶绿素 脱镁反应的速度 绿色蔬莱在加工前用石灰水或Mg(OH) 绿色蔬莱在加工前用石灰水或 Mg(OH)2 提高pH pH， 提高pH，有利于保持蔬菜的鲜绿色
四吡咯色素(8) 8. 1 四吡咯色素(8) 5. 腌制肉的色素 亚硝基肌红蛋白（ 肌红蛋白 →亚硝基肌红蛋白（紫红 色） 在腌制开始时， 在腌制开始时 ， 如果含有较多的亚 硝酸盐， 硝酸盐 ， 肌红蛋白立刻被氧化为 硝酸肌红蛋白（NMb） 硝酸肌红蛋白（NMb）。
在还原剂存在下受热时NMb转化为 在还原剂存在下受热时NMb转化为 NMb 绿色的硝化氯化血红素。 绿色的硝化氯化血红素。 无氧状态下， 无氧状态下，亚硝基肌红蛋白相当 稳定， 稳定，但对光敏感 有还原剂（抗坏血酸或巯基化合物） 有还原剂（抗坏血酸或巯基化合物） 存在时亚硝酸盐将被还原为一氧化 氮，迅速生成亚硝酸基肌红蛋白
8.2 多烯色素 (8)
化学性质 易被氧化， 易被氧化，失去颜色 组织内：与氧气隔离， 组织内：与氧气隔离，受到保护 组织破损或被萃取：直接与氧接触， 组织破损或被萃取 ： 直接与氧接触 ， 发生氧化 高度共扼，双键数很多， 高度共扼，双键数很多，氧化产物复杂 氧化促进因子 金属离子和亚硫酸盐 脂肪氧合酶
多酚类色素(1) 8.3 多酚类色素(1)
植物界分布最广的一类水溶性色素 有各种颜色，如蓝、 有各种颜色，如蓝、紫、红、橙等 最基本的结构是: 最基本的结构是: 苯环和吡喃环结合而成 苯环和吡喃环结合而成 常见三种类型： 常见三种类型： 花青素、类黄酮、儿茶素 花青素、类黄酮、
多酚类色素(2) 8.3 多酚类色素(2)
第八章 色素引 言 (源自)380～770nm 可见光 380～770nm 1、概念 色素： 色素 ： 生物体组织细胞内的天然有 色物质 食品色素: 食品色素:能够吸收可见光激发而发 生电子跃迁的食物成分 染料： 染料：能在其它东西上染色的物质 食品级着色剂： 食品级着色剂 ： 官方机构的批准可 使用色素
2．化学与颜色——氧化反应 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 氧化的状态（ 卟啉环中Fe2+或Fe3+） 与血红素键合的配基的种类 球蛋白蛋白质的状态
8. 1 四吡咯色素(5) 四吡咯色素(5) 氧合作用 分子态氧与肌红蛋白键合成为 氧合肌红蛋白（ 氧合肌红蛋白（MbO2） 肉由暗红色变为亮( 肉由暗红色变为亮(鲜)红色
四吡咯色素(7) 8. 1 四吡咯色素(7) 化学和颜色——变色反应 4. 化学和颜色 变色反应 过氧化氢可与血红素中的 可与血红素中的Fe 过氧化氢可与血红素中的Fe2+和Fe3+ 反应生成绿色的胆绿肌红蛋白 反应生成绿色的胆绿肌红蛋白 细菌繁殖产生的硫化氢 硫化氢在有氧气存 细菌繁殖产生的 硫化氢 在有氧气存 在时能形成绿色的硫代肌红蛋白 在时能形成绿色的硫代肌红蛋白
引 言 (2)
食品色素的结构特点： **2. 食品色素的结构特点： 1、都是中小分子有机物 2、结构中包含多个共轭双键 含有发色团(吸收可见光的结构) 3、含有发色团(吸收可见光的结构) 发色团是由多个-C=C发色团是由多个-C=C-双键构成的 共轭体系，也常含有多个-C=O、 共轭体系，也常含有多个-C=O、 N=NN=O或 C=S等带有杂原 -N=N-、-N=O或-C=S等带有杂原 子的双键
四吡咯色素(1) 8. 1 四吡咯色素(1)
基本单位是4个吡咯构成的卟啉环 基本单位是4个吡咯构成的卟啉环 构成的 在4个吡咯环中间的空隙里以共价 键和配位键和不同的金属离子结合 从而形成各种的色泽
四吡咯色素(2) 8. 1 四吡咯色素(2)
8.1.1 血红素化合物
铁卟啉衍生物， 铁卟啉衍生物， 存在于动物肌肉和血液 中 卟啉中心有1 铁离子与4 卟啉中心有 1 铁离子与 4 个氮原子配位结 合 肌肉红色来自于肌红蛋白(70～80％ 肌肉红色来自于肌红蛋白(70～80％)和血 红蛋白(20～30％ 红蛋白(20～30％) 放血后色泽的90 90％ 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、 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， 鱼类毛细血管少，白色是鱼肉的特征
8.2 多烯色素 (5)
胡萝卜素可分为4 胡萝卜素可分为4类化合物 胡萝卜素、 α-、β-、γ-胡萝卜素、番茄红素 颜色为橙黄或橙红， 颜色为橙黄或橙红，氧化后会褪色 均为含40 40多个碳共轭多烯烃结构 均为含40多个碳共轭多烯烃结构 因酸、 因酸、加热或光照而异构化 胡萝卜素是V α-、β-、γ-胡萝卜素是VA 元 番茄红素不是 VA 元
四吡咯色素(14) 8. 1 四吡咯色素(14)
2.4 光与氧的影响 光和氧存在时，叶绿素可发生光解 光和氧存在时， 生成一系列小分子如乳酸、柠檬酸、 生成一系列小分子如乳酸、柠檬酸、 虎珀酸、 虎珀酸、马来酸和丙氨酸等
8.2 多烯色素 (1)
自然界中最丰富的天然色素 红色、黄色、 红色、黄色、橙色 黄色常常被叶绿体的绿色所覆盖 既有光合作用又有光保护作用 光合作用又有 既有光合作用又有光保护作用 可淬灭由光照和暴露于空气中产 生的活泼氧 最常见的是β 最常见的是β-胡萝卜素
氧化反应 卟啉环中的Fe 转变成Fe 卟啉环中的 Fe2+ 转变成 Fe3+ 生成 高铁肌红蛋白（MMb） 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
氧气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 MbO2 而低氧气分压有利于形成Mb Mb和 而低氧气分压有利于形成Mb和MMb
8．3．1 花青素 是一类水溶性的红色色素 使许多鲜花、 使许多鲜花、果蔬呈现鲜艳的色彩 自然界中已知的花青素有20多种， 20多种 自然界中已知的花青素有20多种， 食物中重要的有6 食物中重要的有6种: 天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草 天竺葵色素、矢车菊色素、 色素、勺药色素、牵牛色素、 色素、勺药色素、牵牛色素、锦葵 色素 紫罗兰、洋红、 蓝、紫、紫罗兰、洋红、红和橙色
肉中的主要色素
四吡咯色素(3) 8. 1 四吡咯色素(3)
肌红蛋白（Mb） 1. 肌红蛋白（Mb） 球蛋白 MW=16 16, MW=16,800 153个 153个AA 4个吡咯环的中央有 1个铁原子 个吡咯的氮原子 氮原子构成复合物 与4个吡咯的氮原子构成复合物
四吡咯色素(4) 8. 1 四吡咯色素(4)
8.2 多烯色素 (3)
8．2．1 胡萝卜素类 分为两类： 分为两类： 纯碳氢化合物——胡萝卜素 纯碳氢化合物 胡萝卜素 氧合类胡萝卜素（氧合叶黄素） 氧合类胡萝卜素（氧合叶黄素） 结构 有很多衍生物 羟基化的类胡萝卜素的脂肪酸酯 顺，反异构体
8.2 多烯色素 (4)
异戊间二烯通过共价键头-尾或尾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
8.2 多烯色素 (6)
β-胡萝卜素 天然或合成的β 天然或合成的 β- 胡萝卜素都可作 着色剂 胡萝卜素有2 紫罗酮（ β- 胡萝卜素有 2 个 β- 紫罗酮 （ 视 黄醇） 黄醇）环状结构 是最有效的V 是最有效的VA元 VA活性取决于是否有视黄醇结构
8.2 多烯色素 (7)
8．2．2 叶黄素类 是共轭多烯的加氧衍生物 浅黄、 浅黄、黄、橙 在绿叶中的含量约为叶绿素的两倍 当叶黄素以脂肪酸酯的形式存在生 物中时呈本来颜色 与蛋白质结合时， 与蛋白质结合时，本来呈橙红色的 虾黄素在活体时却呈蓝色
应用举例
新鲜金枪鱼的肉是红色的， 60℃ 新鲜金枪鱼的肉是红色的，-60℃下保藏 新含气保鲜技术（日本） 新含气保鲜技术（日本） 灭菌→ 金枪鱼 → 切块 → 调理釜 → 灭菌→ 负压下脱除多余的水分→ 打入氧气 →负压下脱除多余的水分→ 包装→ 20℃ 包装→-20℃保藏 原理 氧合肌红蛋白（亮红色） 氧合肌红蛋白 （ 亮红色 ） 脱氧转变成 肌红蛋白（暗红色） 肌红蛋白（暗红色） 注入氧气： 注入氧气 ： 有足够的氧气键合成为氧 合肌红蛋白，从而使肉保持亮红色。 合肌红蛋白，从而使肉保持亮红色。
引 言 (4)
3、食品天然色素的分类 按来源分： （一）按来源分： 动物肌肉中的色素 植物色素 按结构分： （二）按结构分： 四吡咯色素、多烯色素、 四吡咯色素、多烯色素、多酚类色素 食品色素的加工特性： 4、食品色素的加工特性： 天然色素对光、 pH、氧气等敏感， 天然色素对光、热、pH、氧气等敏感， 可导致食品在加工贮存中变色或褪色 合成色素颜色鲜艳稳定， 合成色素颜色鲜艳稳定，但安全性较差
叶绿素(绿色)→脱镁叶绿素（ )→脱镁叶绿素 叶绿素(绿色)→脱镁叶绿素（橄榄 褐色） 褐色） 碱性条件下（ 碱性条件下（pH 9.0）,对热非常 稳定 叶绿素在稀碱条件下可水解为叶 叶绿素在稀碱条件下可水解为 叶 绿酸，呈鲜绿色，易溶于水， 绿酸，呈鲜绿色，易溶于水，比较 稳定
四吡咯色素(13) 8. 1 四吡咯色素(13)
在高等植物中，叶绿素a b≈3 在高等植物中，叶绿素a：b≈3：1
四吡咯色素(10) 8. 1 四吡咯色素(10)
2.叶绿素的变化 (1)存在 在植物细胞中与蛋白质结合成叶绿 素蛋白复合物， 素蛋白复合物，有多种叶绿素蛋白 复合物构成叶绿体 细胞死亡后，叶绿素游离出来， 细胞死亡后，叶绿素游离出来，游 离的叶绿素很不稳定， 离的叶绿素很不稳定，对光和热都 很敏感