第七章色素与着色剂(总)

叶绿素
水溶性色素
如苋菜红、胭脂红、 日落黄、柠檬黄
可 改 变
7.1.2 食品中色素的分类
（3）根据化学结构

卟啉类衍生物或四吡咯衍生物色素 叶绿素、血红素、胆色素等 异戊二烯类衍生物 类胡萝卜素、叶黄素类 多酚类色素 花青素类、类黄酮、 儿茶素和单宁等 酮类衍生物色素 姜黄素、红曲色素 醌类衍生物色素 虫胶色素、胭脂虫红、紫草色素等

其他类胡萝卜素化合物 在自然界中数量较少 番茄中的番茄红素（lycopene） 红辣椒中的辣椒红（capsanthin）
β-胡萝卜素（β-carotene）
最有效的维生 素 A 原
(3) 类胡萝卜素的存在形式 以游离态存在于植物组织或脂类介质溶液中; 与脂肪酸结合，以酯类的形式存在;
辣椒红素以月桂酸酯存在
（2）化学性质

β-胡萝卜素分子中心位臵发生断裂，可生成2分子维生 素 A； α-胡萝卜素只能生成1分子维生素 A； 番茄红素没有维生素 A 活性； 氧化作用是类胡萝卜素在食品中降解的主要原因；

以β-胡萝卜素为例
图7-10 全反式β-胡萝卜素降解
氧化 结果
环被环氧化后，失去维生素A原的活性；
（5） 肉色变绿
血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发生在
-亚甲基上，绿色的形成有三种情况:
细菌繁殖产生的H2S等硫化物，在氧存在下，Mb会
生成绿色的硫肌红蛋白（SMb）；
氧化剂H2O2存在时，与血红素中的Fe2+和 Fe3+反
应生成绿色的胆绿色素（HOMb，羟基卟啉肌绿蛋白） ；
由于MNO2过量引起
•完全排除氧，降低肌红蛋白氧化
为MMb的速度。
图7-8 氧分压对三种肌红蛋白的影响
（3） 腌肉色素的形成
硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下： 细菌还原作用 NO3NO2肉内固有还原剂 HNO2 pH 5.4~6, H+
（Vc或巯基化合物）
歧化
NO + 2H2O
HNO3 + NO + H2O
NO Mb (紫红色)
花色素苷按其所结合的糖分子数可分成许多种类：
单糖苷只含一个糖基，几乎都连接在3-碳位上。
二糖苷含二个糖分子，两个可以都在3-碳位，或 3-和5-碳位各有一个。 三糖苷的三个糖分子通常两个在3-碳位和一个在 52）影响花色素苷稳定性的因素
7.2.2
(1) 结构
血红素
2 1
A
3
B
4
血红素是亚铁卟 啉化合物
8
D C 5
7
6
图7-5 血红素基团的结构
肌红蛋白与血红蛋白分子结构

肌红蛋白由一条含大约 153 个氨基酸和一个血红素 基团的多肽链组成；

血红蛋白可粗略地看成是由四个肌红蛋白分子连接 在一起构成的 4 聚体；
(2)化学反应与颜色变化
碱性介质中（pH9.0），对热非常稳定
pH稳定性
酸性介质中（pH3.0）易降解
Q：炒绿叶蔬菜 组织破坏，有机酸释放；
酸的来源
盖锅盖吗？？ 形成新的有机酸，如苹果酸、草酸、柠檬酸；
脂类水解产生脂肪酸；
蛋白质分解产生H2S和脱羧产生的CO2。
④金属离子
脱镁叶绿素衍 生物 （螯合剂） 锌或铜离子 四吡咯环螯合锌 或铜离子 （绿色配合物）

色泽与溶点
物质（纯品） 叶绿素 a 叶绿素 b 固体色泽 具有金属光泽的 黑蓝色粉末 深绿色粉末 在乙醇溶液中的 色泽 蓝绿色，并有深 红色荧光 绿色或黄绿色， 有红色荧光 溶点 117～120℃ 120～130℃
叶绿素的稳定性
叶绿素 （绿色，脂溶性） -Mg2+ 酸/热 -植醇 叶绿素酶 -植醇 叶绿素酶 脱植基叶绿素
加热 NOMb （氧化氮肌红蛋白）
氧化氮肌色原 (鲜桃红)
(鲜桃红)
NO 还原剂
MMb (褐色)
NOMMb（氧化氮高铁肌红蛋白） (深红)
NOMb、NOMMb、氧化氮肌色原统称为腌肉色素， 颜色更加鲜艳，性质更加稳定（对热、氧)。
（4）肉及肉制品的护色 （1）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。 （2）高氧压护色 （3）采用100%CO2条件，若配合使用除氧剂，效果 更好。 腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。
1. 花色素苷 Anthocyanin——水溶性色素 (1)结构
花色素苷被认为是类黄酮的一种，只有C6-C3-C6碳骨架结构。 所有花色素苷都是花色羊（flavylium）阳离子基本结构的衍 生物。 花色羊阳离子由苯并吡喃和 苯环组成的2-苯基-苯并吡喃 阳离子，A环、B环上都有羟基 存在，花色苷颜色与A环和B环 的结构有关。
Stability of processing
在一般加工和贮藏条件下是相对稳定
冷冻几乎不改变类胡萝卜素的含量； 热烫增加类胡萝卜素的相对含量。 加热或热灭菌会诱导顺/反异构化反应 油脂在精炼过程中，类胡萝卜素发生异构化， 且产生热降解。 精炼油中类胡萝卜素含量往往降低。
7.4 酚类色素 Polyphenol Pigments
（绿色，水溶性）
-Mg2+ 酸/热
脱镁叶绿素 （橄榄褐色， 脂溶性）
脱镁叶绿酸 （橄榄褐色，水溶性）
-CO2CH3 热
焦脱镁叶绿酸 （橄榄褐色，水溶性）
(3) 影响稳定性的因素
①光、氧

氧化：加氧叶绿素，呈现蓝绿色
光降解：
叶绿素 光、氧 单重态氧和羟基自由基 四吡咯环
过氧化物、更多的自由基 卟啉降解、颜色完全消失
中发生的重要变化及其条件；食品贮藏和加工中的
酶促褐变及其抑制。
难点：
天然色素的护色。
7.1 概述 Introduction
7.1.1 食品中色素来源

天然色素
叶绿素、叶黄素、虾青素等

食品着色剂
天然着色剂、人工合成着色剂

食品加工中产生的色素成分 举例：绿茶、红茶 糖
对 比
研究重点
天然着色剂
色泽自然 安全性高 着色力弱、稳定性 差、易变质，有的 有异味和异臭、难 以调色、成本高
8 7
A
6 5
O +
4
1 2 3
1'
2'
3' 4' 5'
B
6'
花色羊阳离子
甲 氧 基 增 多 ， 红 色 加 强 羟基取代基增多，蓝紫色加强 食品中常见的花青素物质光学吸收性质
花色素苷由配基（花色素）与 一个或几个糖分子结合而成。 目前仅发现5种糖构成花色素 苷分子的糖基部分，按其相对 丰度大小依次为葡萄糖、鼠李 糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。
脱镁叶绿素生成量降 低百分数（%）
47 70 77
(4) 护绿方法
①加碱护绿 碱性钙盐或氢氧化镁，只能短期保绿 ②高温瞬时灭菌 比普通加工方法受到的化学破坏小 ③加入铜盐和锌盐 蔬菜比传统方法更绿
④将叶绿素转化为脱植叶绿素 叶绿素酶
⑤多种技术联合应用
保持叶绿素稳定性最好的方法 •挑选品质良好的原料，尽快加工； •采用高温瞬时灭菌，辅以碱式盐、脱植醇的方法 •在低温下储藏。
二甲花翠素-3-葡萄糖苷不同pH时的结构变化
R1 O O R2 OGL OH OH R1 OH
+H+
HO
+ O OGL
OH R2
A：醌型碱（蓝）
R1 OH HO OGL OH R2 OH O
AH+:花色羊阳离子 （红）
R1 OH O HO OGL OH OH R2
pH4-6
C：查尔酮 （无色）
B：甲醇假碱 （无色）
与蛋白质结合，既可保持色素稳定，又可改变颜色;
虾青素
与还原糖通过糖苷键结合。
藏花素（2分子龙胆二糖+藏花酸）
2. 类胡萝卜素的性质 Character of Carotenoids
（1）物理性质 均系脂溶性化合物； 具有适度的热稳定性； 常与蛋白质结合，比游离态稳定； 颜色在黄色至红色范围，其检测波长一般在 430nm～480nm。
加热有利于生成查尔酮型，颜色褪去。 花色素苷的热降解机制与花色素苷的种类和 降解温度有关。 光通常会加速花色素的降解。
（4）金属离子
形成复合物，改变色泽 （5）氧和还原剂（so2、亚硫酸盐、Vc） • 均破坏结构
（6）水分活度（Aw） 0.63-0.79，稳定性相对最高。 （7）糖及其降解产物
在自然 界中数 量最多


重点


7.2 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。
N H 吡咯
图7-1 卟吩
7.2.1 叶绿素
(1)结构
Chlorophylls
植醇
图7-2 叶绿素a、b
（2）物理化学性质
溶解性

(脱镁)叶绿素 a和b 溶于乙醇、乙醚、苯和丙酮等溶剂， 不溶于水 纯品微溶（a）或几乎不溶（b）于石油醚，不溶于水。
鲜肉颜色变化过程
活的动物体 内的肌肉 空气 氧合肌红蛋白 （鲜红色） 肉表面 内部 动物被屠 宰放血
肌红蛋白 （紫红色）
氧合肌红蛋白（鲜红色） 肌红蛋白 （紫红色）
高铁肌红蛋白（棕褐色）
低氧压时（1~20mmHg)
主要为氧化作用； 高氧压时 主要为氧合作用。
保证氧合肌红蛋白形成的方法： •采用饱和氧分压；
(NMb，硝基卟啉肌绿蛋白) 。
7.3 类胡萝卜素 Carotenoids
类胡萝卜素（carotenoids）是一类使动植物
食品显现黄色和红色的脂溶性色素。