食品化学：食品色素和着色剂

一、分类二、卟啉衍生物三、异戊二烯衍生物四、多酚类色素五、着色剂第九章食品色素和着色剂Chapter9PigmentsandColorants一、分类1、来源动物色素（血红素、虾、蟹皮类、胡萝卜素）植物色素（绿、红、紫）微生物（红曲素）2、化学结构卟啉类衍生物（叶绿素、血红素）异戊二烯类衍生物（类胡萝卜素）多酚类衍生物（花青素、儿茶素）酮类衍生物（姜黄、红曲）醌类衍生物（虫胶、胭脂虫红）3、溶解性脂溶性色素水溶性色素二、卟啉类色素Porphyrin（一）叶绿素Chlorophylls 1、结构 有叶绿素a， 3位为甲基 有叶绿素b， 3位为醛基 a：b=3：1 2、性质 叶绿素在植物体内与蛋白质、脂类结合为叶绿体。（P—卟啉环—植醇末端—脂类） 植物细胞死亡后，叶绿素游离出来。 游离的叶绿素很不稳定，对光、热敏感，不溶于水，溶于乙醇、丙酮。 在酸性条件下，Mg原子被H取代，→（绿）褐色脱镁叶绿素（共振结构位移） 在稀碱液中可水解为绿色的叶绿酸盐+叶绿醇+甲醇（加热v↑）（叶绿酸盐溶于水、较稳定，叶绿醇又称为植醇） 在适当条件下，叶绿素分子中Mg2+可被Cu2+、Fe2+、Zn2+取代，较稳定,其中叶绿素铜钠为食品着色剂。 3、护色 ①稀碱处理（0.1%Na2CO3） ②烫漂（60～75℃）排除组织中的氧，防止氧化 ③加入Cu2+、Fe2+、Zn2+等离子 ④添加叶绿素铜钠（0.5g/kg） ⑤低温、冷冻干燥脱水 ⑥低温、避光贮藏（二）血红素Haemachrome 1、结构 血红素是高等动物血液和肌肉中的红色色素。血红素是血红蛋白和肌红蛋白的辅基。 2、性质(1)色变(p281)(氧合作用，氧化反应） 氧合肌红蛋白肌红蛋白高铁肌红蛋白 鲜红紫红褐①氧合作用Oxygenation——（肌红蛋白）血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合，而亚铁原子不被氧化，生成鲜红色的氧合血红素，这种作用被称为氧合作用。②氧化作用Oxidation——（肌红蛋白）血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成棕褐色的高铁血红素的作用被称为氧化作用。 % 高 铁80 肌 红60 蛋 白40 20 123456 O2% 以上可逆变化与O2浓度有关，一般O2为1～4%时，易变为高铁 （变）肌红蛋白。新鲜肉放在空气中，因为细菌繁殖，内 部O2↓，→褐色↑ （2）与亚硝酸盐作用 肌红蛋白（Mb）（桃红）与NO结合生成鲜桃红色的亚硝基亚铁肌红蛋白（NOMb）。 亚硝基肌红蛋白受热（蛋白质变性）生成较稳定的鲜红色亚硝基血色原 Mb+NO→NOMb（桃红）→加热→亚硝酰血色原（鲜红） 由于亚硝基肌红蛋白对氧、热比氧合肌红蛋白稳定，基于此原理，肉食加工中，为保持肉的鲜艳颜色而加入亚硝酸盐。 （硝酸钠＜0.5g/kg（+Vc），亚硝酸钠＜0.15g/kg） MNO2的作用：（1）发色（2）抑菌（3）产生腌肉制品特有的风味。但过量使用安全性不好，在食品中导致亚硝胺生成；肉色变绿。肉及肉制品的护色肉色变绿三、异戊二烯衍生物（类胡萝卜素Carotenoids）（一）结构异戊二烯衍生物为共轭多烯的一类色素。 按结构及溶解性可分为：胡萝卜素类共轭多烯 叶黄素类共轭多烯含氧衍生物1、胡萝卜素类 2、叶黄素类 叶黄素类共轭多烯烃的含氧衍生物、呈浅黄、橙、黄等色。 主要有：叶黄素、玉米黄素、隐黄素、蕃茄黄素、辣椒红素、柑桔黄素、虾黄素 （二）性质 类胡萝卜素具有亲脂性、溶于石油醚。 类胡萝卜素耐pH值变化，耐热、耐Mn+，与蛋白质结合态时稳定。提纯后，对光、氧、热敏感。脱水后类胡萝卜素稳定性↓，褪色。 易发生氧化而褪色，亚硫酸盐或金属离子的 存在将加速β-胡萝卜素的氧化。 热、酸或光的作用下很容易发生异构化。 （三）应用 广泛用于油质食品的着色，如人造黄油。四、多酚类色素PolyphenolPigments （一）种类及结构 多酚类色素的分子结构的基本母核是苯并吡喃衍生物。 由下列几种类型：花色素、黄酮素、儿茶素、丹宁 （二）性质 1、花色苷Anthocyans是黄酮中的一种，具有特征的C6C3C6的骨架结构。在自然状态下以糖苷形式存在，成苷的位置大多在C3、C5，C7也能成苷。 作为花色苷的糖基部分仅发现5种糖，葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖。 花色苷分单糖苷、双糖苷、三糖苷等。 花色苷水解失去糖基后的配体称花色素或花青素（Anthocyanidin） 花色素的水溶性比相应花色苷的差。自然界中从没发现游离的花色素。 （1）pH值影响颜色的改变 如：矢车菊色素（花青素） pH≤3.0pH=8.5pH=11 红紫罗兰蓝 （2）与Mn+作用 与Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Al3+等络合生成深色色素。 （3）与氧气的作用颜色变成暗棕色 （4）光加速降解 （5）二氧化硫，退色、漂白 2、黄酮类Flavonoids (1)呈浅黄色主要有黄酮、黄酮醇、黄烷酮、查耳酮及衍生物。（2）类黄酮羟基呈酸性。 遇三氯化铁可呈兰、紫、蓝黑、棕色。在碱性条件下，黄酮易开环生成查尔酮型结构呈黄色（橙、棕），在酸性条件下，又恢复闭环结构，颜色消失，如：马铃薯，小麦面粉、稻米、芦笋、荸荠等在碱性下烹煮变黄。 （3）黄酮可与金属离子生成络合物。 （4）类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀。 （5）橙皮素，芦丁（芸香苷）等黄酮具有降低血管渗透性作用，为Vp组分，具有降血压作用。类黄酮具有抗氧化作用。 3、单宁Tannin 相对分子量在500-3000的水溶性多酚化合物，能与生物碱、果胶和蛋白质形成沉淀。 单宁可分为2类：缩合单宁（原花色素）、可水解单宁。 存在于柿子、茶叶、石榴等植物中，具有收敛性涩味。结构复杂，水解后生成葡萄糖没食子酸，及其它多酚酸（鞣花酸）。易溶于水，无色→黄色，水溶液呈酸性，涩味，遇碱↓ +Fe3+↓（黑or蓝、绿）；+P（蛋白质）↓（去单宁）五、着色剂ColorantsinFoods 为保持或改善食品的色泽，需对食品进行人工着色。 （一）天然色素Naturalpigment (1)叶绿素铜钠盐Chlorophyll (2)胭脂虫色素Carminicacid 胭脂红酸是一种蒽醌色素，存在于胭脂仙 人掌上寄生的胭脂虫(cochineal)。 (3)紫胶虫色素laccaicacid (4)红曲色素 红曲色素（monascin）为红曲菌(Monascussp.)产生的色素，为混合物，属于氧茚并类化合物。 红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和 乙醚等溶剂。 红曲色素可具有较强的耐光、耐热等优点，并且 对一些化学物质有较好的耐受性。 红曲色素是我国食品卫生法规定允许使用的食用 色素之一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。(5)姜黄色素Curcumin姜黄色素(curcumin或turmericyellow)主要成分为 姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。 姜黄色素不溶于水，溶于醇或醚，显鲜艳黄色，在 碱性溶液中呈红色，经酸中和后仍恢复原来的黄色。 着色性（特别是对蛋白质）较强，不易被还原. 对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色。 一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香。具 体允许使用量参见我国GB2760-1996《食品添加剂使用 卫生 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》规定。 (6)焦糖色素Caramelpigment 焦糖色素是糖类化合物，由蔗糖、糖浆等加热脱水生成的复杂的红褐色或黑褐色混合物，是我国传统使用的色素之一。 我国已经明确规定加胺盐制成的焦糖色素因毒性问题不允许使用，非胺盐法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和饮料等。（二）合成色素 Artificialcolor 苋菜红、 胭脂红、 赤藓红、 新红 柠檬黄、 日落黄、 亮蓝、 靛蓝 (三）色淀 1、概念 将可溶于水的色素沉淀在可使用的不溶性基质上所制备的一种特殊的着色剂。 基质为氧化铝的为铝色淀，还有氧化锌、碳酸钙、二氧化钛、滑石粉 2、作用 增强水溶性色素在油脂中的 分散性，提高耐光、耐盐性 3、应用 粉末食品、油脂食品、糖 果、包衣等