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1、 第八章第八章 色素和着色剂色素和着色剂 Pigments and Colorants中国海洋高校食品科学与工程学院中国海洋高校食品科学与工程学院汪东风汪东风82031575Wangdfouc.edu 1第八章 色素及着色剂1、食品质量与颜色、食品质量与颜色2、食品中颜色的来源、食品中颜色的来源 3、食品着色剂与食品质量、食品着色剂与食品质量第一节第一节 引言引言原有的原有的添加的添加的产生的产生的2第八章 色素及着色剂4、食品中色素分类、食品中色素分类依据来源分类依据来源分类 依据色泽分类依据色泽分类 依据溶解性质分类依据溶解性质分类 依据化学结构分类依据化学结构分类3第八章 色素及着色剂一
2、、一、血红素血红素(Haemachrome)血红素是亚铁卟啉化合物血红素是亚铁卟啉化合物血红素的结构血红素的结构1、结构结构其次节其次节 食品中原有色素食品中原有色素4第八章 色素及着色剂肌红蛋白结构简图肌红蛋白结构简图 血红蛋白和肌红蛋白是球血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白，其结构为血红素中的铁蛋白，其结构为血红素中的铁在卟啉环平面的上下方再与配在卟啉环平面的上下方再与配位体进行配位，达到配位数为位体进行配位，达到配位数为六的化合物。六的化合物。血红蛋白血红蛋白（Hemoglobin)和肌红蛋白和肌红蛋白(Myoglobin)是动物是动物肌肉的主要色素蛋白质。肌肉的主要色素蛋白质。5第八章 色素及
3、着色剂6第八章 色素及着色剂（1）氧合作用）氧合作用：血红素中的亚铁与一分子氧以配位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，这种作用被称为氧键结合，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧合作用。合作用。（2）氧化作用）氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。2、性质、性质7第八章 色素及着色剂 珠蛋白珠蛋白珠蛋白 氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白 （oxymyoglobin）鲜红色鲜红色 肌红蛋白肌红蛋白（myoglobin）红紫色红紫色 高铁肌红蛋白高铁肌红蛋白（metm
4、yoglobin）褐色褐色 在簇新肉中存在三种状态的血红素化合物：肌红蛋白（在簇新肉中存在三种状态的血红素化合物：肌红蛋白（Mb）、氧合肌）、氧合肌红蛋白（红蛋白（MbO2）和高铁肌红蛋白（）和高铁肌红蛋白（MMb）,它们能够相互转化，使簇新它们能够相互转化，使簇新肉呈现不同的色泽。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（白的过程称为氧合作用，肌红蛋白氧化（Fe2+转变为转变为Fe3+）形成高铁肌）形成高铁肌红蛋白的过程称为氧化作用。红蛋白的过程称为氧化作用。8第八章 色素及着色剂 氧分压
5、对三种肌红蛋白的影响氧分压对三种肌红蛋白的影响 (引自引自W.H.Freeman,San Francisco.)W.H.Freeman,San Francisco.)低氧压时低氧压时（120mm汞柱汞柱),主要为氧化作用；主要为氧化作用；高氧压时高氧压时主要为氧合作用。主要为氧合作用。9第八章 色素及着色剂 硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下：NO3-细菌还原作用细菌还原作用 NO2-pH 5.46,H+2HNO2 肉内固有还原剂肉内固有还原剂 2NO+2H2O或或 3 HNO2 歧化歧化 HNO3+2NO+H2O3、腌肉色素腌肉色素10第八章 色素及着色剂 Mb NO
6、NOMb（氧化氮肌红蛋白）（氧化氮肌红蛋白）加热加热 氧化氮肌色原氧化氮肌色原(紫红色紫红色)(鲜桃红鲜桃红)(鲜桃红鲜桃红)还原剂还原剂 MMb NO NOMMb（氧化氮高铁肌红蛋白）（氧化氮高铁肌红蛋白）(褐色褐色)(深红深红)NOMb,NOMMb,氧化氮肌色原统称为腌肉色素，氧化氮肌色原统称为腌肉色素，其颜色更加明丽，性质更加稳定（对热、氧其颜色更加明丽，性质更加稳定（对热、氧)。11第八章 色素及着色剂鲜肉和腌肉制品中血红色素的反应鲜肉和腌肉制品中血红色素的反应 12第八章 色素及着色剂 鲜鲜肉、腌肉和熟肉中存在的色素肉、腌肉和熟肉中存在的色素色素色素形成方式形成方式铁铁的价的价态态羟
7、羟高高铁铁血血红红素素环环的状的状态态珠蛋白珠蛋白状状态态颜颜色色肌红蛋白高铁肌红蛋白还原，氧合肌红蛋白脱氧合作用Fe2+完整天然略带紫红色氧合肌红蛋白肌红蛋白氧合作用Fe2+完整天然鲜红色高铁肌红蛋白肌红蛋白和氧合肌红蛋白氧化作用Fe3+完整天然褐色亚硝酰肌红蛋白肌红蛋白和一氧化氮结合Fe2+完整天然鲜红（粉红）高铁肌红蛋白亚硝酸盐高铁肌红蛋白和过量的亚硝酸盐结合Fe3+完整天然红色珠蛋白血色原加热、变性剂对肌红蛋白、氧合肌红蛋白的作用，高铁血色原的辐照Fe2+完整变性暗红色珠蛋白血色原加热、变性剂对肌红蛋白、氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白、血色原的作用Fe3+完整变性棕色亚硝酰血色原加热、盐对
8、亚硝基肌红蛋白的作用Fe2+完整变性鲜红色（粉红）硫肌红蛋白硫化氢和氧对肌红蛋白的作用Fe3+完整但被还原变性绿色胆绿蛋白过氧化氢对肌红蛋白或氧合肌红蛋白的作用，抗坏血酸或其他还原剂对氧合肌红蛋白的作用Fe2+或Fe3+完整但被还原变性绿色氯铁胆绿素过量试剂对硫肌红蛋白的作用Fe3+卟啉环开环变性绿色胆汁色素大大过量的试剂对硫肌红蛋白的作用不含铁卟啉环开环被破坏；卟啉链不存在黄色或无色13第八章 色素及着色剂 MNO2(亚硝酸盐亚硝酸盐)的作用：的作用：（1）发色）发色 （2）抑菌）抑菌 （3）产生腌肉制品特有的风味。）产生腌肉制品特有的风味。但过量运用平安性不好，在食品中导致亚硝胺生成；肉但
9、过量运用平安性不好，在食品中导致亚硝胺生成；肉色变绿。色变绿。14第八章 色素及着色剂（1）高氧压护色）高氧压护色(形成氧合肌红蛋白形成氧合肌红蛋白,呈色作用，呈色作用，鲜肉鲜肉)。（2）接受低透气性材料、抽真空和加除氧剂。）接受低透气性材料、抽真空和加除氧剂。（3）接受）接受100%CO2条件，若协作运用除氧剂，条件，若协作运用除氧剂，效果更好。效果更好。腌肉制品的护色一般接受避光、除氧。腌肉制品的护色一般接受避光、除氧。4、肉及肉制品的护色、肉及肉制品的护色15第八章 色素及着色剂A.由于一些细菌活动产生的由于一些细菌活动产生的H2O2可干脆氧化可干脆氧化-亚甲亚甲基。基。B.B.由于细菌
10、活动产生的由于细菌活动产生的H2S等硫化物，在氧或等硫化物，在氧或H2O2存在下，可干脆加在存在下，可干脆加在-亚甲基上。亚甲基上。C.C.由于由于MNO2过量引起。过量引起。血红素在猛烈氧化后会变成绿色，反应发生血红素在猛烈氧化后会变成绿色，反应发生在在-亚甲基上，绿色的形成有三种状况亚甲基上，绿色的形成有三种状况:5、肉色变绿肉色变绿16第八章 色素及着色剂二、叶绿素类（一）、叶绿素的结构 由四个由四个吡咯吡咯联成的环联成的环称为称为卟吩卟吩,当卟吩环带有当卟吩环带有取代基时，称为取代基时，称为卟啉卟啉类类化合物。化合物。17第八章 色素及着色剂叶绿素叶绿素a a、b b植醇植醇18第八章
11、 色素及着色剂（二）、叶绿素的性质（二）、叶绿素的性质1、叶绿素的基本性质脂溶性与蛋白质结合，叶绿体对光、热敏感酸性条件下镁易被氢取代镁离子可被铜、锌、铁等取代19第八章 色素及着色剂（绿色，水溶性）脱植叶绿素（绿色，水溶性）脱植叶绿素 -植醇植醇 叶绿素叶绿素（绿色，脂溶性）（绿色，脂溶性）叶绿素酶叶绿素酶 -Mg2+酸酸/热热 -Mg2+酸酸/热热 脱镁脱植叶绿素（橄榄绿，水溶性）脱镁脱植叶绿素（橄榄绿，水溶性）脱镁叶绿素（橄榄绿脱镁叶绿素（橄榄绿，脂溶性），脂溶性）-COCH3 热热 -COCH3 热热 焦脱镁脱植叶绿素（褐色，水溶性）焦脱镁脱植叶绿素（褐色，水溶性）焦脱镁叶绿素（褐色，
12、脂溶性）焦脱镁叶绿素（褐色，脂溶性）2、叶绿素的降解与色变、叶绿素的降解与色变20第八章 色素及着色剂叶绿素各种反应示意图叶绿素各种反应示意图21第八章 色素及着色剂金属离子金属离子光、氧光、氧酶酶酸、热酸、热水份活度水份活度3、影影响叶绿响叶绿素稳定素稳定性的因性的因素素22第八章 色素及着色剂4、常用的、常用的护绿技术护绿技术1）、中和酸2）、高温瞬时杀菌）、高温瞬时杀菌3）、绿色再生4）、其他方法）、其他方法23第八章 色素及着色剂 类胡萝卜素类胡萝卜素（carotenoids）是一类使动植是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。三、三、类胡萝卜素
13、类胡萝卜素 Carotenoids类胡萝卜素包括：类胡萝卜素包括：纯碳氢化合物组成的共轭多烯（烃纯碳氢化合物组成的共轭多烯（烃类胡萝卜素）类胡萝卜素）上述化合物的含氧衍生物（氧合叶上述化合物的含氧衍生物（氧合叶黄素）黄素）24第八章 色素及着色剂-胡萝卜素胡萝卜素1、烃类胡萝卜素烃类胡萝卜素(Carotenes，又称胡萝卜素类)（一）、类胡萝卜素的结构（一）、类胡萝卜素的结构 -胡萝卜素胡萝卜素25第八章 色素及着色剂（1）玉米黄素）玉米黄素(zeaxanthin)：3,3-二羟基二羟基-胡萝卜素，胡萝卜素，存在于玉米、柑橘、蘑菇等中。存在于玉米、柑橘、蘑菇等中。（2）叶黄素）叶黄素(lute
14、in)：3,3-二羟基二羟基-胡萝卜素，存在胡萝卜素，存在于金盏花、绿叶中。于金盏花、绿叶中。（3）辣椒红素）辣椒红素(capsanthin)及辣椒玉红素及辣椒玉红素(capsorubin)：存在于红辣椒中。存在于红辣椒中。（4）柑橘黄素）柑橘黄素(citroxanthin)：5,8-环氧环氧-胡萝卜素，胡萝卜素，存在于柑橘皮和辣椒中。存在于柑橘皮和辣椒中。（5）虾青素）虾青素(astaxanthin)：3,3-二羟基二羟基-4,4-二酮基二酮基-存在于虾、蟹、牡蛎等体内。存在于虾、蟹、牡蛎等体内。2、含氧衍生物含氧衍生物(Xanthophylls)26第八章 色素及着色剂新黄质（新黄质（C
15、C4040H H5656O O4 4）玉米黄素（玉米黄素（C C4040H H5656O O2 2）辣椒红（辣椒红（C C4040H H56560 03 3）胭脂树素（胭脂树素（C C2525H H3030O O4 4）辣椒玉红素辣椒玉红素27第八章 色素及着色剂岩藻黄质岩藻黄质 叶黄素叶黄素堇菜黄质堇菜黄质虾青素虾青素 28第八章 色素及着色剂 类类胡胡萝萝卜卜素素也也可可与与糖糖或或蛋蛋白白质质结结合合，或或与与脂脂肪肪酸以酯类的形式存在。酸以酯类的形式存在。类类胡胡萝萝卜卜素素与与蛋蛋白白质质结结合合不不仅仅可可以以保保持持色色素素稳稳定，而且可以变更颜色。定，而且可以变更颜色。类胡萝卜
16、素还可通过糖苷键与还原糖结合。类胡萝卜素还可通过糖苷键与还原糖结合。3、其、其 它它29第八章 色素及着色剂1 1）、全部类型的类胡萝卜素都是脂溶性化合物。）、全部类型的类胡萝卜素都是脂溶性化合物。2 2）、具有适度的热及酸碱稳定性。）、具有适度的热及酸碱稳定性。3 3）、易易发发生生氧氧化化而而褪褪色色，亚亚硫硫酸酸盐盐或或金金属属离离子子的的存存在在将将加加速速-胡萝卜素的氧化。胡萝卜素的氧化。4 4）、光的作用下很简洁发生光敏氧化及异构化。）、光的作用下很简洁发生光敏氧化及异构化。5 5）、类类胡胡萝萝卜卜素素的的颜颜色色在在黄黄色色至至红红色色范范围围，其其检检测测波波长长一一般般在在
17、430430480nm480nm。（二）、类胡萝卜素的化学性质及应用（二）、类胡萝卜素的化学性质及应用1、类胡萝卜素的性质类胡萝卜素的性质30第八章 色素及着色剂6 6）、很很多多试试剂剂能能与与类类胡胡萝萝卜卜作作用用产产生生光光谱谱位位移移，因因此此可可用用于于类类胡胡萝萝卜卜素素的的鉴鉴定定。类类胡胡萝萝卜卜素素常常与与蛋蛋白白质质结合，比游离态稳定。结合，比游离态稳定。7 7）、类类胡胡萝萝卜卜素素易易被被组组织织中中存存在在的的很很多多酶酶体体系系特特殊殊是是脂肪氧合酶快速降解。脂肪氧合酶快速降解。8 8）、某某些些类类胡胡萝萝卜卜素素可可以以作作为为一一种种单单重重态态氧氧猝猝灭灭
18、剂剂，这种作用与氧分压的大小有关。这种作用与氧分压的大小有关。31第八章 色素及着色剂2、类胡萝卜素的降解及对品质的影响类胡萝卜素的降解及对品质的影响单-环氧化物、双-环氧化物羰基化合物、醇类等反反-胡萝卜素胡萝卜素顺顺-胡萝卜素胡萝卜素分裂产品、挥发性产品等氧化在一般加工和在一般加工和贮藏条件下是贮藏条件下是相对稳定。相对稳定。加热或热灭菌加热或热灭菌会诱导顺会诱导顺/反异反异构化反应。构化反应。酶促氧化及酶促氧化及光敏氧化光敏氧化32第八章 色素及着色剂在加工和贮藏过程中类胡萝卜素降解和异构化的可能机制在加工和贮藏过程中类胡萝卜素降解和异构化的可能机制33第八章 色素及着色剂1、类胡萝卜素
19、可作为食品添加剂用于、类胡萝卜素可作为食品添加剂用于油脂食品的着色，作为食品添加剂运油脂食品的着色，作为食品添加剂运用无限量。用无限量。3、应用应用2、在某些产品加工中添加类胡萝卜素，、在某些产品加工中添加类胡萝卜素，还可提高其香气。还可提高其香气。34第八章 色素及着色剂四、花色苷类四、花色苷类 花色素苷被认为是类花色素苷被认为是类黄酮的一种，只有黄酮的一种，只有C6-C3-C6-C3-C6C6碳骨架结构。全部花色碳骨架结构。全部花色素苷都具有素苷都具有2-2-苯基苯基-苯并苯并吡喃阳离子的基本结构。吡喃阳离子的基本结构。（一）、花色苷结构（一）、花色苷结构+35第八章 色素及着色剂 花葵素
20、（天竺葵色素，花葵素（天竺葵色素，pelargonidin）花青素（矢车菊色素，花青素（矢车菊色素，cyanidin）飞燕草色素（翠花素，飞燕草色素（翠花素，delphinidin）芍药色素（芍药色素（peonidin）3-甲花翠素（甲花翠素（petunidim）二甲花翠素（锦葵色素，二甲花翠素（锦葵色素，malvidin）在食品中较重要的花色素有在食品中较重要的花色素有6种：种：36第八章 色素及着色剂 目前仅发觉目前仅发觉5 5种糖构成花色素苷分子的糖基部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、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。
21、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。在自然状态下上述花色素多以苷的形式存在。在自然状态下上述花色素多以苷的形式存在。花色素苷由配基（花色素）与一个或几个糖分子花色素苷由配基（花色素）与一个或几个糖分子结合而成。结合而成。花色素苷按其所结合的糖分子数的多少可分成：花色素苷按其所结合的糖分子数的多少可分成：单糖苷只含一个糖基，几乎都连接在单糖苷只含一个糖基，几乎都连接在3碳位上。碳位上。二糖苷含二个糖分子，二个可以都在二糖苷含二个糖分子，二个可以都在3碳位，或碳位，或3和和5碳位各有一碳位各有一个。个。三糖苷的三个糖分子通常二个在三糖苷的三个糖分子通常二个在3碳位和一个在碳位和一个在5碳位的，有时碳位的，有时
22、三个在三个在3碳位上形成支链结构或直链结构。碳位上形成支链结构或直链结构。37第八章 色素及着色剂1、结构：、结构：分子中羟基数目增加则稳定性降低；甲基化程度提高则增加分子中羟基数目增加则稳定性降低；甲基化程度提高则增加稳定性；糖基化也有利于色素稳定。稳定性；糖基化也有利于色素稳定。（二）、影响花色素苷稳定性的因素（二）、影响花色素苷稳定性的因素2、酸度：酸度的变更，花、酸度：酸度的变更，花色素的结构变更，颜色随之色素的结构变更，颜色随之变更。变更。花青素花青素-3-3-鼠李葡糖苷在鼠李葡糖苷在pH0.71pH0.714.024.02缓冲液缓冲液 中的吸取光谱，色素浓度为中的吸取光谱，色素浓度
23、为1.610-2g/L 1.610-2g/L 受受pHpH变变更更的的影影响响，在在pH0.71pH0.71时时为为深深红红色色，pHpH上上升升色色素素转转变变成成蓝蓝色色醌式碱。醌式碱。38第八章 色素及着色剂C C：查尔酮（无色）：查尔酮（无色）B B：甲醇假碱（无色）：甲醇假碱（无色）AH+:花色羊阳离子（红）A：醌型碱（蓝）+H+二甲花翠素二甲花翠素-3-3-葡萄糖苷不同葡萄糖苷不同pHpH时的结构变更时的结构变更39第八章 色素及着色剂 低低pHpH值时，以二甲花翠素值时，以二甲花翠素-3-3-葡萄糖苷葡萄糖苷羊羊阳离子占优阳离子占优势；而在势；而在pH4pH46 6主要为主要为无
24、无色甲醇假碱结构；当溶液在色甲醇假碱结构；当溶液在pH6pH6时呈现无色。时呈现无色。蓝色醌式碱（蓝色醌式碱（A A）质子化生成红色花色）质子化生成红色花色羊羊阳离子（阳离子（AHAH+），然后水解形成无色甲醇碱（），然后水解形成无色甲醇碱（B B），甲醇假碱与无色查），甲醇假碱与无色查耳酮（耳酮（C C）处于平衡状态，可概略表示于下：）处于平衡状态，可概略表示于下：40第八章 色素及着色剂3、氧化剂与还原剂、氧化剂与还原剂亚硫酸盐与花色苷的反应亚硫酸盐与花色苷的反应 花色苷是多酚化合物，结构的不饱和特性使之对氧化剂和还原剂特花色苷是多酚化合物，结构的不饱和特性使之对氧化剂和还原剂特别敏感。如
25、在贮藏和加工时添加亚硫酸盐或二氧化硫可导致花色素苷快别敏感。如在贮藏和加工时添加亚硫酸盐或二氧化硫可导致花色素苷快速褪色速褪色。41第八章 色素及着色剂4、温度、温度 食品中花色苷的稳定性与温度关系较大。探讨表明，花色苷的热降食品中花色苷的稳定性与温度关系较大。探讨表明，花色苷的热降解机制与花色苷的种类和降解温度有关。高度羟基化的花色苷比甲基化、解机制与花色苷的种类和降解温度有关。高度羟基化的花色苷比甲基化、糖基化或酰基化的花色素苷的热稳定性差。温度越高，其降解速度越快；糖基化或酰基化的花色素苷的热稳定性差。温度越高，其降解速度越快；pH对花色苷的热稳定性有很大影响，在低对花色苷的热稳定性有很
26、大影响，在低pH时，稳定性较好，在接近中时，稳定性较好，在接近中性或微碱性的条件下，其稳定性明显下降。性或微碱性的条件下，其稳定性明显下降。pH3时时吸光度随吸光度随时间时间的的变变更更 pH4吸光度随吸光度随时间时间的的变变更更42第八章 色素及着色剂 pH5.4吸光度随吸光度随时间时间的的变变更更 pH6.7吸光度随吸光度随时间时间的的变变更更pH7.5吸光度随吸光度随时间时间的的变变更更43第八章 色素及着色剂5、金属离子、金属离子6、光、光 光通常会加速花色素的降解。花色素苷的结构影响其对光的稳定性，光通常会加速花色素的降解。花色素苷的结构影响其对光的稳定性，酰化和甲基化的二糖苷比未酰
27、化的稳定，双糖苷比单糖苷更稳定。探酰化和甲基化的二糖苷比未酰化的稳定，双糖苷比单糖苷更稳定。探讨表明，紫外光的降解作用比室内光的降解作用更明显。讨表明，紫外光的降解作用比室内光的降解作用更明显。花色苷分子中因为具有邻位羟基，能和金属离子形成复合物，色花色苷分子中因为具有邻位羟基，能和金属离子形成复合物，色泽一般为兰色，这也是自然界中的一些花青素呈现蓝色的缘由泽一般为兰色，这也是自然界中的一些花青素呈现蓝色的缘由 44第八章 色素及着色剂7、有机化合物、有机化合物 在抗坏血酸、氨基酸、酚类、糖衍生物等存在时，由于这些化合在抗坏血酸、氨基酸、酚类、糖衍生物等存在时，由于这些化合物与花色素苷发生缩合
28、反应可使褪色加快物与花色素苷发生缩合反应可使褪色加快 花色苷与小分子化合物形成的聚合物花色苷与小分子化合物形成的聚合物 45第八章 色素及着色剂8、酶及其他因子、酶及其他因子 糖苷酶和多酚氧化酶能引起花色苷失去颜糖苷酶和多酚氧化酶能引起花色苷失去颜色，它们也被称为花色苷酶。糖苷酶的作用色，它们也被称为花色苷酶。糖苷酶的作用是水解花色苷的糖苷键，生成糖和苷元花青是水解花色苷的糖苷键，生成糖和苷元花青素；多酚氧化酶是在有氧和邻二酚存在时，素；多酚氧化酶是在有氧和邻二酚存在时，首先将邻二酚氧化成为邻苯醌，然后邻苯醌首先将邻二酚氧化成为邻苯醌，然后邻苯醌与花色苷反应形成氧化花色素苷和降解产物。与花色苷
29、反应形成氧化花色素苷和降解产物。加工过程中的漂烫处理，会对这些酶灭活，加工过程中的漂烫处理，会对这些酶灭活，保持产品色泽。保持产品色泽。46第八章 色素及着色剂五、儿茶素类及类黄酮1、儿茶素类的结构特征R1=HL-ECGR1=OHL-EGCGR1=HR2=HL-ECR2=HR1=OHL-EGC（一）、儿茶素及氧化产物（一）、儿茶素及氧化产物47第八章 色素及着色剂茶黄素茶黄素R1=R2=H茶黄素单没茶黄素单没食子酸酯食子酸酯R1=H，R2=没食子酰基茶黄素双没茶黄素双没食子酸酯食子酸酯R1=R2=没食子酰基2、儿茶素氧化物茶黄素的结构、儿茶素氧化物茶黄素的结构48第八章 色素及着色剂3、茶红素
30、的结构、茶红素的结构偶联氧化4、儿茶素氧化产物的性质及应用：茶黄素（TF）纯品为结晶状粉末，色泽金黄；TF及茶红素（TR）均能溶于热水、乙酸乙酯、正丁醇，较易氧化；由于TR类形成的多途径和结构的异质性，目前对其性质和功能不完全清晰。TF及TR是红茶中特有色素，一般红茶中TF为0.5%左右、TR为10%左右；它们具有呈色性能，是自然的食品着色剂；茶色素具有较强的刺激性和收敛性，赐予茶叶特有的风味。49第八章 色素及着色剂 类黄酮的基本结构类黄酮的基本结构：2-苯基苯基-苯并吡喃酮苯并吡喃酮 最重要的类黄酮化合物是最重要的类黄酮化合物是黄酮黄酮(flavone)和和黄酮醇黄酮醇（flavonol）
31、的衍生物的衍生物。黄酮（黄酮（2-2-苯基苯并吡喃酮苯基苯并吡喃酮）黄酮醇黄酮醇（二）、（二）、类黄酮（类黄酮（Flavonoids)1、结构、结构50第八章 色素及着色剂 黄黄酮酮醇醇常常见见的的有有莰莰非非醇醇（kaempferol)、槲槲皮皮素素（querein）等。等。槲皮素槲皮素 莰非醇莰非醇51第八章 色素及着色剂黄酮黄酮主要有主要有芹菜素芹菜素、槲皮酮等、槲皮酮等 槲皮酮槲皮酮（黄酮类）（黄酮类）芹菜素（黄酮类）芹菜素（黄酮类）52第八章 色素及着色剂 类黄酮的羟基呈酸性，具有酸类化合物的通性。类黄酮的羟基呈酸性，具有酸类化合物的通性。类类黄黄酮酮在碱性溶液中易开在碱性溶液中易开
32、环环生成生成查查耳耳酮酮型型结结构而构而呈黄色、橙色或褐色。呈黄色、橙色或褐色。类黄酮可与金属离子生成络合物。类黄酮可与金属离子生成络合物。类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀。类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀。2、性质性质53第八章 色素及着色剂类黄酮具有抗氧化作用。类黄酮具有抗氧化作用。柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素柑桔类黄酮被称为生物黄酮，即维生素P。此。此外，柑桔类黄酮还应用于室内除臭和消毒。外，柑桔类黄酮还应用于室内除臭和消毒。柚皮苷，橙皮苷在碱性条件下加氢开环，是柚皮苷，橙皮苷在碱性条件下加氢开环，是高甜度的新型甜味剂。高甜度的新型甜味剂。类黄酮具有苦味，苷类可
33、溶于水，呈微黄色，类黄酮具有苦味，苷类可溶于水，呈微黄色，对食品的味和色有确定的影响。对食品的味和色有确定的影响。3 3、类黄酮类黄酮在食品中的作用在食品中的作用54第八章 色素及着色剂六、六、单宁单宁(tannin)1、单宁概述单宁概述 单宁没有严格的定义。它包含有缩合单宁和可水解单宁。单宁没有严格的定义。它包含有缩合单宁和可水解单宁。相相对分子质量为对分子质量为50050030003000的水溶性单宁；可作为生物碱、果胶及的水溶性单宁；可作为生物碱、果胶及蛋白质的澄清剂；蛋白质的澄清剂；单单宁使食品具有收宁使食品具有收敛敛性性涩涩味，并味，并产产生生酶酶促褐促褐变变反反应应。2、缩合单宁、
34、缩合单宁 缩合单宁又称为原花色素缩合单宁又称为原花色素(proanthocyanidins)。原花色素是。原花色素是无色的，结构与花色素相像，在食品处理和加工过程中可转变成无色的，结构与花色素相像，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色的物质。有颜色的物质。55第八章 色素及着色剂 原花色素的基本结构单元原花色素的基本结构单元是黄烷是黄烷3-醇或黄烷醇或黄烷3，4-二醇以二醇以48或或46键形成的二聚物，但通常也有三聚物或高聚物。键形成的二聚物，但通常也有三聚物或高聚物。黄烷黄烷-3-3，4-4-二醇二醇 无色花色素无色花色素 56第八章 色素及着色剂原花色素的结构单元和水解机制原花色素的结构单
35、元和水解机制 原花色素原花色素 表儿茶素表儿茶素 原花色素在无机酸存在下加热都可生成花色素原花色素在无机酸存在下加热都可生成花色素57第八章 色素及着色剂抑菌及抗病毒作用抑菌及抗病毒作用原花青素原花青素的主要生的主要生物功能物功能具有很强的抗氧化活性具有很强的抗氧化活性抗癌抗癌清除自由基清除自由基58第八章 色素及着色剂1、甜菜色素类概述、甜菜色素类概述 甜菜色素类的甜菜色素类的颜色不受颜色不受pHpH的影响。包括甜菜色苷的影响。包括甜菜色苷（betacyanin，红色）和甜菜黄质红色）和甜菜黄质（betaxanthin，黄色）两黄色）两种类型的化合物。种类型的化合物。仅存在于仅存在于10个科
36、的种子植物中，含甜菜个科的种子植物中，含甜菜色素植物的颜色与含花色素苷类似。色素植物的颜色与含花色素苷类似。七、七、甜菜色素类甜菜色素类(betalaines)2、甜菜色素类甜菜色素类结构结构 甜菜色素的基本结构相同，存在两个手性碳原子甜菜色素的基本结构相同，存在两个手性碳原子C-2和和C-15，具有光学活性，结构中，具有光学活性，结构中R和和R为氢原子或芳香取代基。为氢原子或芳香取代基。59第八章 色素及着色剂（1 1）甜菜色苷配基，）甜菜色苷配基，R=-OH R=-OH（2 2）甜菜色苷（甜菜红素），）甜菜色苷（甜菜红素），R=-R=-葡萄糖葡萄糖（3 3）苋菜红素，）苋菜红素，R=2-R
37、=2-葡糖醛酸葡糖醛酸-葡萄糖葡萄糖（4 4）异甜菜色苷配基，）异甜菜色苷配基，R=-OH R=-OH（5 5）异甜菜色苷（异甜菜红素），）异甜菜色苷（异甜菜红素），R=-R=-葡萄糖葡萄糖（6 6）异苋菜红素，）异苋菜红素，R=2-R=2-葡糖醛酸葡糖醛酸-葡萄糖葡萄糖60第八章 色素及着色剂 色素的色素的颜色是由于共振结构引起颜色是由于共振结构引起的。的。R R或或RR不扩展共振不扩展共振，则此化合物呈黄色，称为则此化合物呈黄色，称为甜菜黄素；甜菜黄素；R R或或RR扩展共振扩展共振，则此化合物显红色，称为，则此化合物显红色，称为甜菜色苷。甜菜色苷。一般形式一般形式甜菜色素的共振结构甜菜色
38、素的共振结构3、甜菜色素类成色机理甜菜色素类成色机理61第八章 色素及着色剂1 1）、）、热和酸热和酸 甜菜色素在甜菜色素在pH4.0pH4.05.05.0最最稳稳定。定。2）、）、氧和光氧和光 氧会加速色素的褪色氧会加速色素的褪色，抗氧化剂抗坏血酸和异抗坏血，抗氧化剂抗坏血酸和异抗坏血酸可增加甜菜苷的稳定性。酸可增加甜菜苷的稳定性。光加速甜菜色苷降解。光加速甜菜色苷降解。4 4、影响、影响甜菜色素甜菜色素稳定性的因素稳定性的因素62第八章 色素及着色剂 自然色素的特性色素色素种种类类颜颜色色来源来源溶解性溶解性稳稳 定定 性性花色素苷150橙、红、蓝色植物水溶性对pH、金属敏感，热稳定性不好
39、类黄酮1000无色、黄色大多数植物水溶性对热十分稳定原花色素苷20无色植物水溶性对热较稳定单宁20无色、黄色植物水溶性对热稳定甜菜苷70黄、红植物水溶性热敏感醌200黄至棕黑色植物、细菌、藻类水溶性对热稳定类胡萝卜素450无色、黄、红植物、动物脂溶性对热稳定、易氧化叶绿素25绿、褐色植物有机溶剂对热敏感血红素色素6红、褐色动物水溶性对热敏感核黄素1绿黄色植物水溶性对热和pH均稳定63第八章 色素及着色剂八、红曲米和红曲色素八、红曲米和红曲色素 红曲米即红曲，古称丹田。红曲米是由曲霉科中的红曲霉、紫红红曲霉、变红红曲霉和马米加红曲霉等菌种接种于蒸熟的大米，经培育所得。红曲色素耐热性强，色调受pH
40、变动影响小，几乎不受金属离子，如Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+等影响，也不受氧化剂和还原剂的影响，对蛋白质着色性特好。64第八章 色素及着色剂第三节第三节 食用着色剂简介食用着色剂简介一一、自然色素自然色素(natural pigment)1 1、胭脂虫色素、胭脂虫色素（carminic acid）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)。65第八章 色素及着色剂 胭胭脂脂红红酸酸色色素素可可溶溶于于水水、乙乙醇醇、丙丙二二醇醇，在在油油脂脂中中不溶解。不溶解。胭胭脂脂红红酸酸的的颜颜色色随随pH
41、pH变变更更而而不不同同，pH4pH4以以下下显显黄黄色色，pH4pH4时呈橙色，时呈橙色，pH6pH6时呈现红色，时呈现红色，pH8pH8时变为紫色。时变为紫色。胭脂红酸与铁等金属离子形成复合物亦会变更颜色。胭脂红酸与铁等金属离子形成复合物亦会变更颜色。胭胭脂脂红红酸酸对对热热、光光和和微微生生物物都都具具有有很很好好的的耐耐受受性性，尤尤其其在在酸酸性性pHpH范范围围，但但染染着着力力很很弱弱，一一般般作作为为饮饮料料着着色色剂，用量约为剂，用量约为0.005%0.005%。66第八章 色素及着色剂紫胶红酸紫胶红酸A A，B B，C C，E EA A：R=-CHR=-CH2 2CHCH2
42、 2NHCOCHNHCOCH3 3 （N-N-乙酰乙胺基）乙酰乙胺基）B B：R=-CHR=-CH2 2CHCH2 2OHOH（乙醇基）（乙醇基）C C：R=-R=-氨基丙酸基氨基丙酸基E E：R=-CHR=-CH2 2CHCH2 2NHNH2 2（乙胺基）（乙胺基）紫胶红酸紫胶红酸D2 2、紫胶虫色素、紫胶虫色素(laccaic acid)67第八章 色素及着色剂 紫紫胶胶虫虫(Coceus lacceae)其其体体内内分分泌泌物物紫紫胶胶中中含含有有五五种种蒽蒽醌醌类类色色素素，称称紫紫胶胶红红酸酸，又又称称为为虫虫胶红酸。胶红酸。紫紫胶胶红红酸酸蒽蒽醌醌结结构构中中的的苯苯酚酚环环上上羟
43、羟基基对对位位取取代不同，分别称为紫胶红酸代不同，分别称为紫胶红酸A A、B B、C C、D D、E E。紫紫胶胶红红酸酸与与胭胭脂脂红红酸酸性性质质相相类类似似，在在不不同同pHpH值值时时显显不不同同颜颜色色，即即在在pHpH4 4，和和pH=4pH=4，6 6和和8 8时时，分分别别呈呈现现黄、橙、黄、橙、红红和紫色。和紫色。68第八章 色素及着色剂 红曲色素（红曲色素（monascinmonascin）为红曲菌）为红曲菌(Monascus sp.)(Monascus sp.)产生的产生的色素，为混合物，属于氧茚并类化合物。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
44、水溶液、乙醇和乙醚等红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂。溶剂。红曲色素可具有较强的耐光、耐热等优点，并且对一些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。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运用的食用色素之红曲色素是我国食品卫生法规定允许运用的食用色素之一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。3 3、红曲色素、红曲色素（monascin）69第八章 色素及着色剂 姜姜黄黄色色素素(curcumin(curcumin或或turmeric turmeric yellow
45、)yellow)主主要要成成分分为为姜姜黄黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。姜姜黄黄色色素素不不溶溶于于水水，溶溶于于醇醇或或醚醚，显显明明丽丽黄黄色色，在在碱碱性性溶溶液中呈红色，经酸中和后仍复原原来的黄色。液中呈红色，经酸中和后仍复原原来的黄色。着色性（特殊是对蛋白质）较强，不易被还原。着色性（特殊是对蛋白质）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。对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色。一一般般用用于于咖咖喱喱粉粉和和蔬蔬菜菜加加工工产产品品等等着着色色和和增增香香。具具体体允允许许运运用用量量参参见见我我国国GB2760-199
46、6GB2760-1996食食品品添添加加剂剂运运用用卫卫生生标标准准规规定。定。4 4、姜黄色素、姜黄色素(curcumin)70第八章 色素及着色剂 焦焦糖糖色色素素是是糖糖类类化化合合物物，由由蔗蔗糖糖、糖糖浆浆等等加加热热脱脱水水生生成成的的困困难难的的红红褐褐色色或或黑黑褐褐色色混混合合物物，是是我我国国传统运用的色素之一。传统运用的色素之一。我我国国已已经经明明确确规规定定加加铵铵盐盐制制成成的的焦焦糖糖色色素素因因毒毒性性问问题题不不允允许许运运用用，非非氨氨法法生生产产的的焦焦糖糖色色素素可可用用于于罐头、糖果和饮料等。罐头、糖果和饮料等。5 5、焦糖色素、焦糖色素71第八章 色
47、素及着色剂GB2760-1996食品添加剂运用卫生标准食品添加剂运用卫生标准规定允许运用的人工合成色素主要有：规定允许运用的人工合成色素主要有：苋菜红，苋菜红，胭脂红，胭脂红，赤藓红，赤藓红，柠檬黄，柠檬黄，靛蓝等。靛蓝等。二二、人工合成色素、人工合成色素(artificial color)72第八章 色素及着色剂 苋菜红属偶氮磺酸型水溶性红色色素。苋菜红属偶氮磺酸型水溶性红色色素。对光、热和盐类较稳定，且耐酸性很好，但在碱性条件下简洁变为暗红色。对光、热和盐类较稳定，且耐酸性很好，但在碱性条件下简洁变为暗红色。对氧化还原作用较为敏感。对氧化还原作用较为敏感。能使受试动物致癌致畸。能使受试动物
48、致癌致畸。苋菜红在食品中的最大允许用量为苋菜红在食品中的最大允许用量为50mg/kg，主要限用于糖果、汽水和果，主要限用于糖果、汽水和果子露等种类。子露等种类。1、苋菜红、苋菜红73第八章 色素及着色剂 日落黄（日落黄（sunset yellow FCFsunset yellow FCF）的呈）的呈橘黄色橘黄色 ，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂。不溶于油脂。耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸中稳定，遇碱变红褐色。酸中稳定，遇碱变红褐色。ADI ADI为为0 0 2.5mg/kg2.5mg/kg体重。可用于饮料、体重。可用于饮料
49、、配制酒、糖果等，最大允许运用量为配制酒、糖果等，最大允许运用量为100mg/kg100mg/kg食品。食品。2、日落黄、日落黄(sunset yellow)74第八章 色素及着色剂 胭脂红胭脂红(ponceau 4R)(ponceau 4R)是苋菜红的异构体。是苋菜红的异构体。胭脂红为红色水溶性色素。胭脂红为红色水溶性色素。对对光光和和酸酸较较稳稳定定，但但对对高高温温顺顺还还原原剂剂的的耐耐受受性性很很差差，能被细菌所分解，遇碱变成褐色。能被细菌所分解，遇碱变成褐色。这这种种色色素素无无致致肿肿瘤瘤作作用用。我我国国食食品品添添加加剂剂运运用用卫卫生生标标准准规规定定胭胭脂脂红红最最大大允
50、允许许用用量量为为50mg/kg50mg/kg食食品品。主主要要用用于于饮饮料料、配制酒、糖果等。配制酒、糖果等。3 3、胭脂红、胭脂红(ponceau)75第八章 色素及着色剂 柠檬黄即食用黄色柠檬黄即食用黄色5 5号，为水溶性色素。号，为水溶性色素。对热、酸、光及盐均稳定对热、酸、光及盐均稳定;耐氧性差耐氧性差;遇碱变红色，还原时褪色。遇碱变红色，还原时褪色。人体每日允许摄入量（人体每日允许摄入量（ADIADI）7.5mg/kg7.5mg/kg体重。体重。最大允许运用量为最大允许运用量为100mg/kg100mg/kg食品。食品。4 4、柠檬黄、柠檬黄(tartrazine)76第八章 色