第八章 色素

蓝 色
红 色
无 色 无 色
*光照的影响：光照可以加速花色苷的分解，多羟基黄 酮、异黄酮和噢哢的磺酸酯对光分解有抗性。
*抗坏血酸的影响：花色苷受抗坏血酸的影响是抗坏血 酸可以将氧分子转化为过氧化氢，而过氧化氢可以进攻 花色苷的2-C,导致红色苷的分解。
花 色 苷 +H 2 O 2 抗 坏 血 酸 O 2
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③花色苷的变化
花青素、花色苷稳定性差，其主要原因是其结构中的环 氧正离子结构及多个羟基的存在。
*pH影响：溶液pH不同时花青素的结构不同，颜色亦有所不 同。一般情况下，花色苷类色素在酸性溶液中呈色效果最好。
*温度的影响：加热影响花色苷溶液平衡，使其向形成查尔酮 方向移动。
（ 醌 A 式 ） 结 构 H H O + - （ 正 A 离 H 子 + ） 结 构 H O H + - （ 拟 B 碱 ） 式 结 构（ 查 C 尔 ） 酮 式 结 构
❖ 是由异戊二烯残基为单位组成的共轭 双键长链色素。此类色素是一类使动、植 物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。 根据类胡萝卜素的结构和溶解性质分为两 大类：胡萝卜素类和叶黄素类 。
（1）胡萝卜素类(Carotenes)
番茄红素
-胡萝卜素
α- 胡萝卜 素
γ- 胡萝卜素
胡萝卜、甘薯、蛋黄和牛奶等物质中含有较高的α、β、 γ胡萝卜素，而番茄红素是番茄的重要色素成分。
HOO
C
CO OH
辣椒玉红素
玉米黄素（C40H56O2）
HOOC
COOCH3
胭脂树素（C25H30O4）
O
OH
HO O
虾青素
（3）多烯类色素加工性质 耐pH值变化，较耐热 Zn、Cu、Al、Fe、Sn等存在下不易破坏 强氧化剂破坏褪色 加热、热灭菌：顺/反异构化——尽量降低热处理程度
虾和蟹变色的原因：虾黄素是存在于虾、蟹的一 种多烯类色素，在活体组织中，其与蛋白质结合， 呈蓝青色，当久存或煮熟后，蛋白质变性与色素
肉中的主要色素
①氧合作用 ➢分 子 态 氧 与 肌 红 蛋 白 键 合 成 为 氧 合 肌红蛋白（MbO2） ➢肉由暗红色变为亮(鲜)红色
②氧化反应
➢卟啉环中的Fe2+转变成Fe3+生成高 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
在新鲜肉中存在三种状态的血红素化合物：肌红蛋白 （Mb）、氧合肌红蛋白（MbO2）和高铁肌红蛋白（MMb）,它们 能够互相转化，使新鲜肉呈现不同的色泽。肌红蛋白和分子氧 之间形成共价键结合为氧合肌红蛋白的过程称为氧合作用，肌 红蛋白氧化（Fe2+转变为Fe3+）形成高铁肌红蛋白的过程称为 氧化作用。
❖ **加工条件中使pH上升，无色的黄烷酮或黄 烷酮醇可变为有色的查耳酮类。
❖ **发生酶促褐变的中间生成物可氧化类黄酮 而产生褐色物质。
❖ （3）单宁（鞣质） ❖ 单宁是植物涩味的主要来源。 ❖ 性质： ❖ ①具有吸潮性，在空气中氧化生成暗黑色的氧化
物，碱可增强这一氧化作用； ❖ ②单宁易与金属生成蓝黑色物质，因此加工富含
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，由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，游离的叶绿 素很不稳定，对光和热都很敏感
❖ 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。
最 适 温 度 60 ～ 82.2℃。
存在于红辣椒中。 （4）柑橘黄素(citroxanthin)：
5, 8-环氧-β-胡萝卜素，存在 于柑橘皮和辣椒中。
易氧化，在强热的作用下分解为小分子物质，食品加工中遇到
脂氧合酶、多酚氧化酶、过氧化酶会加速叶黄素类的氧化降解， 因此在食品加工中，要采用热烫钝化酶来护色。
新黄质（C40H56O4）
辣椒红（C40H5603）
绿茶加工→杀青→防止酶促褐变→保留原颜色
❖四、醌酮类色素
❖ （1）红曲色素 是红曲霉在生长代谢过程中 产生的天然色素，性质比较稳定。
❖ （2）姜黄色素 是植物姜黄根茎中提取得到 的一种黄色色素，它是一种二酮类化合物。耐 热耐光性差，易于铁离子结合变色。
❖ ③ 热与酸——脱镁反应
pH会影响叶绿素的降解 在pH 3.0的条件下，叶绿素不稳定，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，颜色即由绿色变为黄褐色。
叶绿素(绿色)→脱镁叶绿素（橄榄色）→焦脱镁叶绿素（黄褐色）
❖ 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绿酸，呈鲜绿 色，易溶于水，比较稳定
第八章 色素
第一节 概述
了解食品色素的种类、特性：
❖ 一方面：可以有针对性地采取必要的有效措施，防 止食品褪色和不良色泽的生成；
❖ 另一方面：也可以将一些食用的色素添加到食品中， 以保持或赋予食品以良好的色泽，从而提高其感官 品质和商品价值。
• 食品色素是指食品中能够吸收或反射可见 光波进而使食品呈现各种颜色的物质的统 称。
细菌繁殖产生的硫化氢在有氧气存在时能 与肌红蛋白反应生成绿色的硫肌红蛋白。
④ 腌制肉的色素
硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下： NO 3 - 细菌还原作用 NO 2 - pH 5.4~6, H + 2HNO 2 肉内固有还原剂 2NO + 2H 2 O或 3 HNO 2 歧化 HNO 3 + 2NO + H 2 O
三、食品色素的加工特性：
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，但安全性较差。 但是天然色素并不都是无毒的，作为食品添
加剂使用也必须经过毒理学评价。
四、色素与食品质量
1、色素对食品感官质量的影响 2、色素对食品安全性的影响
第二节 食品中的天然色素
（2）血红素
血红素是肌肉和血液的主要色素，是血红蛋白和肌 红蛋白的辅基。
血红素是铁卟啉衍生物，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％)和血红蛋白 (20～30％) ；
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、部位而改变； 鱼类毛细血管少，白色是鱼肉的特征；
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Mb NO NOMb（氧化氮肌红蛋白）加热 氧化氮肌色原
(紫红色) (鲜桃红)
(鲜桃红)
还原剂
氧化剂
还原剂
MMb NO NOMMb（氧化氮高铁肌红蛋白）
(褐色)
(深红)
NOMb,NOMMb,氧化氮肌色原统称为腌肉色素， 其颜色更加鲜艳，性质更加稳定（对热、氧)。
但过量的亚硝酸根可和肉中存在的仲胺进行反应26， 生成亚硝胺类的致癌物。
❖ 一、四吡咯类色素
吡咯
❖ 基本单位是4个吡咯构成的卟啉环。
卟啉环
❖ 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。
❖ 叶绿素（植物组织）中结合的是Mg，而血红素 （动物组织）中结合的是Fe。
❖ （1）叶绿素
与光合作用有关的卟啉色素，能使蔬菜和 未成熟的果实呈现绿色。
❖ 组成:由叶绿酸、叶绿醇和甲醇构成的二醇酯，四吡 咯衍生物,中心的金属原子为镁。
在高等植物中， 叶绿素a：b≈3：1。
1）叶绿素的性质
❖ 脂溶性 ❖ 活细胞中与蛋白质结合，合成叶绿体 ❖ 游离叶绿素对光、热均敏感 ❖ 酸性条件下Mg易被氢取代成暗橄榄褐色的脱镁叶绿
素，加热加速进行 ❖ 镁离子可被铜、锌、铁取代
氧合肌红蛋白 （oxymyoglobin）
鲜红色
肌红蛋白 （myoglobin）
紫红色
高铁肌红蛋白 （metmyoglobin）
褐色 22
氧气分压低时，有利于高铁肌红蛋白的生成； 氧气分压高时，有利于氧合肌红蛋白的生成。
氧分压对三种肌红蛋白的影响
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③化学和颜色—变色反应
细菌繁殖产生过氧化氢可与血红素中的 Fe2+和Fe3+反应生成绿色的胆绿蛋白 ；
*糖及糖的降解产物的影响： 高浓度糖可稳定花色苷的颜色；低浓度糖可以让花色
苷的降解速度加速。
*酶促变化：能够导致花色苷分解的酶有糖苷水解酶及多酚 氧化酶。
*有机化合物： 花色苷可以与自身、蛋白质、单宁、其它黄酮或多糖
类物质发生缩合反应，形成的产物一般颜色会加深（红移 ），少数颜色消失。
（2）黄酮类色素
⑤肉及肉制品的护色
（1）高氧分压护色(形成氧合肌红蛋白,呈色作用，鲜肉)； （2）真空包装：采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂； （3）加入抗氧化剂； （4）气调或气控法：采用100%CO 2 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。
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二、多烯类色素
异戊二烯
• 包括原料中固有的天然颜色，添加到食品 中的有色物质，以及食品在加工中所产生 的有色物质。
二.天然色素的分类
❖ 1 天然色素按其来源不同可分为 （1）植物色素 如蔬菜的绿色（叶绿素）、胡萝卜橙红色（类胡萝 卜素）、草莓的红色（花青素）等。 （2）动物色素 如猪肉的红色色素（血红素）、及虾、蟹的虾青素、 虾红素等。 （3）微生物色素 红曲色素、β-胡萝卜素
是广泛分布于植物的组织中的一类水溶性色素物质，常表现 为浅黄色或无色，有时为鲜明的橙黄色。
①结构：
黄酮（flavone）的变形或羟基、
甲氧基取代——各种黄酮色素：
杨梅素、槲皮素及橙皮素等
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杨梅黄酮
甜菜花青苷
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❖ ②加工与贮藏时的变化
❖ ** 类黄酮与Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金属离 子可以形成络合物，而使颜色变深而发生变化。
胡萝卜素是典型的脂溶性色素，在无氧的条件下，即使 有酸，光和热的作用，颜色也变化不大；如遇到氧化条 件，易被氧化或进一步分解为更小的分子。
（2）叶黄素类 （1）玉米黄素(zeaxanthin)：
3, 3´ -二羟基-β-胡萝卜素， 存在于玉米、柑橘、蘑菇等中。 （2）叶黄素(lutein)：
3, 3´ -二羟基-α-胡萝卜素，存在于金 盏花、绿叶中。 （3）辣椒红素(capsanthin)及辣椒玉红素(capsorubin)：
取代基、取代基位置不同 形成不同的花青素 水果、花卉缤纷色彩 天竺葵色素 矢车菊色素 芍药色素等
随着不同花青素结构中所带基
团种类和数量的不同，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同，基本结
构上所带给电子基团越多，颜色越
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深。
②性质 自然状态：糖苷形式存在 氧、氧化剂：不稳定 颜色随pH改变 K+、Na+等影响显色
④护色反应
❖ 1、绿色蔬莱在加工前用石灰水或Mg(OH)2 提高 pH，有利于保持蔬菜的鲜绿色； 2、高温瞬时杀菌具有较好的颜色保留率；
❖ 3、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 。
❖ 铜取代叶绿素的色泽最鲜亮，对光和热较稳定，是 理想的食品着色剂。 4、气调保鲜 5、降低水分活度 6、避光、驱氧
酯 + （ 香 无 豆 色 素 ） 衍 生 物 降 解 或 聚 合褐 沉 色 淀 物
*SO2的影响：
S O 2H +(H 2 O )
H S O 3- 花 色 苷H O
o
O H HS O 3 H
O H
*金属离子的影响： 花色苷与Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金属离子可以形成
配位化合物，而使颜色变深而发生变化。如：
单宁的一类食品时不宜使用铁质容器。 ❖ ③果汁中的单宁能与果胶作用生成沉淀。
（4）儿茶素
儿茶素也为多酚类化合物，儿茶素本身没有颜色， 当其与金属离子结合后产生白色或有色沉淀。儿茶素 具有轻微的涩味。儿茶素容易被酶氧化生成褐色物质。
红茶加工→红茶中儿茶素→酶促反应→茶红素（颜 色深）+茶黄素（颜色亮）→红茶的颜色
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分离，同时虾黄素发生氧化，变为红色的虾红色。
（4）多烯类色素在食品加工中的应用（人造黄油等） 饮料、乳品糖浆等着色：环糊精将类胡萝卜素分散
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❖三、多酚类色素
❖ 深色植物水溶性色素主要成分 ❖ 花青素、花黄素、鞣质——多元酚的衍生物 ❖ 鞣质：呈味（涩）、呈色物质
（1）花青素类 ①基本结构：α-苯基苯并吡喃
❖ 2 按色素的溶解性质可分为
（1）水溶性色素 花青素、黄酮类化合物。
（2）脂溶性色素 叶绿素、类胡萝卜素。
❖ 3 按色素化学结构的特征可分为
（1）四吡咯衍生物 叶绿素、血红素。
（2）异戊二烯衍生物
类类胡萝卜素、虾青素、 虾红素
（3）多酚类衍生物 花青素、黄酮类、单宁。
（4）酮类生衍物
红曲色素、姜黄素。