南昌大学食品化学第九章色素与着色剂

在加热中，由于酸的作用，叶绿素会发生脱 镁反应生成脱镁叶绿素，并进一步生成焦脱镁叶 绿素（甲酯基也被脱除，同时该环的酮基也转变 为烯醇式），食品的绿色显著向橄榄绿到褐色转 变。
pH值是决定脱镁反应速度的一个重要因素， 在碱性条件下（ pH9.0）时，叶绿素对热稳定， 而在pH3.0的条件下，叶绿素不稳定。
到的提取物，如辣椒红、甜菜红、 红花黄、玉米黄等； 合成食品着色剂：指人工合成的产物， 如苋菜红、胭脂红、柠檬黄、日落黄等。
三、食品中的天然色素
（一）血红素化合物
血红素是肌肉和血液中的主要色素。在血 液中血红素主要以血红蛋白的形式存在，在肌 肉中主要是以肌红蛋白的形式存在。在活体动 物内分别发挥着氧气转运和储备的功能，同时 也影响着肉的色泽，特别是刺杀放血后，肌红 蛋白的含量与存在形式对肉的颜色有着很大的 影响。
1．血红素的结构
血红素是一种卟啉 类化合物，卟啉中心 有一铁离子与4个氮 原子配位结合。通过 中心铁离子与肌红蛋 白或血红蛋白的蛋白 质结合为一体。
肌红蛋白： 由153个氨基酸组成的1分子球蛋白与1
分子血红素络合而成。 血红蛋白：
可粗略看作肌红蛋白的四聚体。
2．肉在贮藏和加工中颜色的变化
（1）氧化反应
另外，有人发现，用氯化钠、氯化镁或氯 化钙处理烟叶并于90℃加热，其脱镁反应分别 减少47%、70%和77%。盐的作用可能是作为静 电屏蔽剂，限制了质子扩散进入叶绿体，从而 减缓了脱镁作用。
（3）光解
叶绿素受光辐照时会发生光敏氧化， 光可使卟啉环在次甲基处断裂，四吡咯 大环打开，在有氧的条件下能生成单线 态氧合羟基游离基。这些活性物质进一 步使开环的四吡咯氧化，生成过氧化物 与更多的游离基，使叶绿素变色为无色。
（5）金属离子的影响
花色苷的相邻羟基可以螯合多价的金属离 子形成稳定的螯合物。因此，花青素和花色苷 的分子结构中若含有邻羟基，则遇到铝离子、 铁离子、钙离子、锡离子等金属离子时就会发 生络合变色，产物可能为深红、蓝、绿和褐色 等。
桃、梨、荔枝、蔓越橘和红甘蓝的加工中 常出现金属络合引起花色苷变色的问题。这种 络合物的稳定性高于花色苷，一旦生成就不易 逆转，但柠檬酸等有络合金属能力的成分可减 少它们的生成，并可使它们部分逆转为花色苷。
异戊二烯衍生物：如类胡萝卜素； 多酚类衍生物：如花青素、花黄素等； 酮类衍生物：如红曲色素、姜黄素等； 醌类衍生物：如虫胶色素、胭脂虫红素等； 其他类：如甜菜红、焦糖色等；
（二）按来源不同分类
天然色素：植物色素：如叶绿素、类胡萝卜素、花青素 等；
动物色素：如血红素、卵黄及虾壳中的类胡 萝卜素；
微生物色素：如红曲色素； 食品着色剂 天然食品着色剂：指从天然生物原料中得
直接以叶绿素为底物的只有叶绿素酶， 它是酯酶的一种，可使植醇从叶绿素和脱 镁叶绿素上脱落，对于其他类型的叶绿素 衍生物此酶的活力变化很大。这种酶的最 适温度在60～82.2℃范围，80℃以上活性 下降， 100℃时就完全失活。
（2）酸和热引起的变化
绿色蔬菜初经烹调或热烫后表观绿色似乎有 所加强并更加明快，这可能是由于原存于细胞间 隙的气体被加热逐出，另外叶绿体中不同成分的 分布情况这时也会有所变动，这些物理变化造成 光线的折射与反射的情况变化而引起色感变化。
2、叶绿素在食品加工和贮藏中的变化
（1）酶促反应
引起叶绿素破坏的酶促变化有两类：一类 是间接作用，一类是直接作用。
起间接作用的酶如脂酶、蛋白酶、果胶酯 酶、脂氧合酶、过氧化物酶等。脂酶和蛋白酶 的作用是破坏叶绿素-脂蛋白复合体，使叶绿素 失去脂蛋白的保护而更易遭受破坏。果胶酯酶 的作用是将果胶水解为果胶酸，从而提高质子 浓度而使叶绿素脱镁。脂氧合酶和过氧化物酶 的作用是催化它们的底物氧化，其间产生的一 些物质会引起叶绿素的氧化分解
（四）花青素类
花青素是多酚类化合物中一个最富色彩的 子类，多以糖苷（称为花色苷）的形式存在于植 物细胞液中，是植物最主要的水溶性色素之一， 构成花、果实、茎和叶五彩缤纷的美丽色彩，包 括蓝、紫、紫罗兰、洋红、红和橙色等。
1.结构
具有特征的C6C3C6 碳的骨架结构，所有花色 苷都具有2-苯基-苯并吡喃阳离子结构。
（6）二氧化硫的影响
使用二氧化硫漂白时会造成水果和 蔬菜的花色苷可逆或不可逆地褪色或变 色。原因为二氧化硫作用于花色苷的C4 上生成了一种无色的物质。
（五）类黄酮化合物
1、结构
和花青素一样，类黄酮的碳架结构也是6C3C6， 区别于花青素的显著特征是4-位皆为酮基。
2.化学性质
（1）可与多种糖形成糖苷。
水溶液中花色苷在不同pH时可能有4种结构：
醌型碱
2-苯基苯并
醇型假碱 查尔酮
（蓝色）
吡喃阳离子
（无色） （无色）
（红色）
很多研究表明，花色苷在酸性溶液中呈色
效果最好。
（2）氧气与抗坏血酸的影响 花色素的不饱和性使它们对空气中的氧比
较敏感。 抗坏血酸氧化时产生的过氧化氢可诱导花
色苷的降解。
（3）光照 光照通常会加速花色苷的降解。
（4）糖及其降解产物的影响
高浓度糖存在下，由于水分活度降低，花色 苷生成醇型假碱的速度减慢，所以花色苷的颜 色得到了保护。低浓度糖存在下（如果汁）， 花色苷的降解或变色却加速，果糖、阿拉伯糖、 乳糖和山梨糖的这种作用比葡萄糖、蔗糖和麦 芽糖更强。这些糖自身先降解（非酶褐变）成 糠醛或羟甲基糠醛，然后再与花色苷类缩合而 生成褐色物质。升高温度和有氧气存在将使反 应加快，反应的机理尚未探明。
（二）合成食品着色剂
根据我国GB2760-1996《食品添加剂使用
卫生标准》规定，我国允许使用的合成色素 有苋菜红、胭脂红、新红、赤藓红、柠檬黄、 日落黄、靛蓝、亮蓝、铝色淀、合成β-胡萝 卜色素和叶绿素铜钠盐等。
高铁肌红蛋白（棕褐色） 肌红蛋白（紫红色） 氧合肌红蛋白 （鲜红色）
分割肉中色素的变化
氧气分压对3种“肌红蛋白”相互转化的影响
（2）变色反应
肉贮存时，肌红蛋白在一定条件下会转变为 绿色物质，直接的效应物已知有两种；
①过氧化氢
可与血红素中的Fe2+或Fe3+反应生成绿色的 胆绿蛋白；
②硫化氢
在有氧存在时能与肌红蛋白反应生成绿色的 硫代肌红蛋白；
食品中重要的花色苷：
天竺葵色素 矢车菊色素 飞燕草色素 芍药色素 牵牛花色素 锦葵色素
2.花色苷的颜色与稳定性
花青素和花色苷的化学稳定性不高，它 们在食品加工和贮藏中经常因化学作用而变 色。影响因素主要有pH、温度、氧气浓度、 酶、抗坏血酸、二氧化硫、金属离子与糖等。
（1）pH对花色素结构变化的影响
（2）类黄酮化合物中，有许多物质呈黄色，但 由于颜色较淡，因此浓度低时对食品的颜色贡献 不大。
（3）类黄酮化合物在遇碱时会变成明显的黄色。
（4）类黄酮类物质也可与多价金属离子形成配 合物，而呈现不同的颜色。
（5）类黄酮类物质也可形成缩合物，而且缩合 后的颜色和呈色强度都会有一些ห้องสมุดไป่ตู้化。
四、我国允许使用的食品着色剂（GB2760-1996）
高等植物中叶绿素主要有两种形式：即叶绿 素a（青绿色）和叶绿素b（黄绿色），它们的含 量约为3：1，它们的结构、物理化学性质、分布 和颜色变化等极相似，除少数情况外，可以不加 区分。
叶绿素存在于植物细胞的叶绿体中，通常与 类胡萝卜素、类脂物质及脂蛋白复合在一起，分 布在叶绿体内的碟形体的片层膜上。
1.叶绿素的结构
（一）天然食品着色剂
1.焦糖色素：糖质原料在加热缩水中缩合而成 的复杂的红褐色或黑褐色混合物。
2.红曲色素：来源于红曲米，是一组由红曲霉 菌丝所分泌的微生物色素
3.姜黄素：是从生姜科姜黄属植物姜黄的地下 根茎中提取的黄色素。
4.甜菜红素：是从红甜菜块茎中提取的一组水 溶性色素。
5.其他：红花黄、虫胶红、越橘红、辣椒红等。
动物被屠宰放血后，由于对肌肉组织的供氧 停止，新鲜肉中的肌红蛋白保持其还原状态，肌 肉的颜色呈稍暗的紫红色（肌红蛋白的颜色）。 当胴体被分割后，随着肉与空气的接触，还原态 的肌红蛋白向两种不同的方向转变，一部分肌红 蛋白与氧气发生氧合反应生成鲜红色的氧合肌红 蛋白，产生人们熟悉的鲜肉色，同时，一部分肌 红蛋白与氧气发生氧化反应，生成棕褐色的高铁 肌红蛋白。随着分割肉在空气中放置时间的延长， 肉色就越来越转向褐红色，说明后一种反应逐渐 占了上风。
2.食品着色剂
食品着色剂为外加的，以食品着色为目的的 一类食品添加剂。食品着色剂需要获得某些官方 机构的批准方可使用，在美国由食品与药物管理 局（FDA）负责审核和批准，在我国目前则由中国 食品添加剂标准化技术委员会审定，最后由卫生 部批准。
二、食品色素的分类
（一）按化学结构分类
四吡咯衍生物 （或卟啉类衍生物）：如叶绿素和血红素；
第六章 色素与着色剂
一、食品色素的定义及种类
食品的色泽是通过它们对可见光的选择吸收 及反射而产生的。
食品色素：食品中能够吸收和反射可见光进 而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。
食品色素包括两部分：
1.天然色素
是食品原料中固有的，或是食品加工中由原 料成分转化产生的有色物质，被称为食品固有色 素或天然色素；
这些效应物在肉中出现被认为是微生物生长 的结果。
3．腌制肉的色泽
腌肉颜色的变化是由于在腌制过程中，在 发色剂的作用下，肌红蛋白发生一系列变化最 后生成稳定的亚硝酰基血色原（紫红色）。
（二）叶绿素类
叶绿素是绿色植物的主要色素，指高等植 物中与光合作用有关的绿色色素。广义上指所有 起光合作用的卟啉色素。
（三）类胡萝卜素
类胡萝卜素又称多烯色素，它是在天然食品原 料中分布最广泛的色素。红色、黄色和橙色水果 及根用作物和蔬菜是富含类胡萝素的食品，卵黄、 虾壳等动物材料中也富含类胡萝卜素。一般来说， 富含叶绿素的植物组织也富含类胡萝卜素。