《色素与着色剂》PPT课件.ppt

第八章 色素与着色剂,第一节 概述,可见光：波长在400780nm范围紫外光：波长在200400nm范围红外光：波长在7802000nm范围,表8-1 不同波长光的颜色及其互补色,C=CC=O（羰基）N=N（偶氮基）OCH（醛基）OCOH（羧基）NO（亚硝基）,典型生色基,助色基,ClBrOHORNR2NH2SR,使共轭键或生色基的吸收波段红移,帮助显色,自身的吸收波长在紫外区,色素：食品中呈现颜色的物质色素=生色基+助色基色素有天然色素和人工合成色素之分,食物天然色素的分类按来源分动物色素植物色素微生物色素按溶解性分脂溶性色素水溶性色素按化学结构分吡咯类色素多烯类色素酚类色素酮醌类色素其它类色素,第二节 吡咯色素,吡咯类色素：以四个吡咯环的-碳原子通过四个次甲基相连而成的卟吩为结构基础的天然色素。食品中的吡咯类色素动物组织中的血红素植物组织中的叶绿素,卟吩结构式,一、血红素,铁卟啉衍生物，主要存在于动物肌肉和血液中肌肉红色来自于肌红蛋白(7080)和血红蛋白(2030)放血后色泽的90以上是由肌红蛋白产生量随着动物的种类、年龄、性别而改变鱼类毛细血管少，白色是鱼肉的特征肌肉组织尚有少量其他色素，细胞色素，酶和维生素B12等,肉中的主要色素,（一）血红素的结构亚铁离子+卟啉=铁卟啉化合物4个吡咯环的中央有 1个铁原子肌红蛋白（Mb）1分子亚铁血红素1分子153个AA珠蛋白 血红蛋白4个肌红蛋白,组氨酸残基上的咪唑环,6个配位键,珠蛋白,（二）血红素的性质,血红蛋白（紫红色）氧合血红蛋白（鲜红色）,肌红蛋白（紫红色）氧合肌红蛋白（鲜红色）,棕褐色高铁肌红蛋白,肌红蛋白,有氧时加热,（三）肉及肉制品的护色采用真空包装低温存贮充气包装添加抗氧化剂抑菌腌制,在酸性条件和还原性细菌作用下硝酸盐变成亚硝酸盐 NaNO3NaNO2H2O亚硝酸盐在微酸性条件下形成亚硝酸肉中的酸性环境是由于肌肉中的糖原无氧降解产生的乳酸造成NaNO2HNO2亚硝酸在还原性物质作用下发生歧化反应形成一氧化氮3HNO2HNO32NOH2O肌红蛋白与NO反应，生成红色的亚硝基肌红蛋白，当加热时可生成稳定的粉红色的亚硝基肌血色原，使肉制品的颜色基本保持不变化MbNOMbNO亚硝基肌血色原为了使NO易于产生，采用复合盐腌制，即在食盐中添加亚硝酸盐和抗坏血酸（AH2）。抗坏血酸称为发色助剂。AH22HNO22NO2H2OA,二、叶绿素,是一切绿色植物绿色的来源是植物进行光合作用所必须的催化剂使光能变成化学能贮存在绿色植物中，故又称为光敏化剂,叶绿醇,叶绿酸,（一）叶绿素的结构,卟啉结构,叶绿素与血红素的不同点：（1）侧基不同。（2）卟啉结构中的金属元素是镁。,（二）叶绿素的性质,在酸性条件下，叶绿素分子中的镁离子可被两个氢离子代替，生成暗绿色至绿褐色的脱镁叶绿素。,绿色的黄瓜、豆角等蔬菜经腌渍后，会变成暗绿色,氧化作用加氧叶绿素（呈蓝绿色）进一步氧化四吡咯环破裂无色的分解产物光降解反应叶绿素颜色消失植物衰老从组织中提取出叶绿素在加工过程中导致细胞损伤叶绿素酶的作用水解脱叶绿醇基叶绿素（绿色）+叶绿醇 分解褪色,叶绿素受到保护,碱性溶液弱碱性溶液中较稳定叶绿素及叶绿酸分子中的镁离子可被铜、铁、锌等金属离子取代，仍为绿色，对光和热较稳定。加热则分解成叶绿醇、甲醇和水溶性的叶绿酸，该酸呈绿色，且比较稳定。碱液浓度较高时，生成叶绿酸盐，也显绿色。,叶绿素a 叶绿酸（鲜绿）叶绿醇,（三）绿色果蔬加工中叶绿素的破坏及保护,绿色果蔬加工（热加工）使叶绿体中的蛋白质变性释放叶绿素；细胞中的有机酸释放出使游离的叶绿素全部脱镁成为脱镁叶绿素颜色变暗；游离的叶绿素在加热发生光氧化反应四吡咯环被破坏形成无色的产物致使绿色的果蔬发生变色或褪色影响产品的外观质量。,护绿措施：1、绿色果蔬在加工之前用弱碱性溶液处理，以提高pH值，能防止脱镁叶绿素的形成，以保持果蔬的鲜绿色，但碱浓度过大时，易损害植物的组织及其风味，维生素C也易破坏。2、用铜或铁、锌盐溶液浸泡果蔬，以铜、铁、锌等离子取代镁离子，可以形成比较稳定的绿色。使用铜盐时，应加强漂洗，避免铜离子超标,3、对果蔬进行加热漂烫灭酶。可排除果蔬组织中的氧气，以避免高温处理时的氧化变色。4、叶绿素在低温或干燥状态时，性质比较稳定。以低温贮存的果蔬和脱水干燥的果蔬能较好地保持其鲜绿色。5、用叶绿酸铜钠盐进行染色。将菠菜、蚕粪等富含叶绿素的材料用碱性乙醇提取、皂化，再以硫酸铜处理，使卟啉中的镁离子为铜离子所取代而得。,第八组作业：在绿色果蔬加工特别是热加工中为什么要进行护绿？护绿的措施主要有哪些？,第三节 多烯色素,多烯色素：由异戊二烯残基为单位组成的共轭双键长链为基础的一类色素最早发现的是存在于胡萝卜肉中的红橙色色素即胡萝卜素这类色素总称为类胡萝卜素动物体内不能合成类胡萝卜素，但可通过日常膳食获得并在体内积累一些类胡萝卜素如胡萝卜素等在动物体内可转化为ViA，称为VitA元,类胡萝卜素分类,按其组成可分为两大类：胡萝卜素类：结构特征为由碳氢两种元素组成的共轭多烯烃，呈红色或红黄色，又称为叶红素类。叶黄素类：结构特征为由碳氢氧三种元素组成的共轭多烯烃的含氧衍生物，呈浅黄、黄或橙黄色。按其结构中是否含有碳环可分为三大类：无环类胡萝卜素：番茄红素单环类胡萝卜素：胡萝卜素双环类胡萝卜素：胡萝卜素及胡萝卜素,一、类胡萝卜素的化学结构,结构特点具有大量的共轭双键，形成发色基团，产生颜色。由8个异戊二烯单位组成，连接方式是以头尾或尾尾，在分子中心的左右对称，分子两端连接两个环状结构、一个环状结构和一个开链结构、两个开链结构。天然的类胡萝卜素几乎均为全反式结构，只有在一些藻类中可发现极少数的类胡萝卜素具有顺式构型。,（一）胡萝卜素类,是番茄红素的衍生物,番茄红素,番茄红素的一端或两端环构化，便形成了同分异构体、及胡萝卜素,表82 胡萝卜素类端环结构比较,紫罗酮环的类胡萝卜素才有VitA元的功能,可生成两分子VitA,可生成一分子VitA,可生成一分子VitA,（二）叶黄素类,是番茄红素和胡萝卜素的加氧衍生物 叶黄素：绿叶在绿叶中的含量常为叶绿素的两倍柑桔、蛋黄玉米黄素：玉米、辣椒、桃、柑桔、蘑菇、蛋黄隐黄素：南瓜、黄玉米、辣椒、柑桔、蛋黄番茄黄素：番茄番茄叶黄素：番茄辣椒红素：红辣椒辣椒玉红素：红辣椒柑桔黄素：柑桔皮、辣椒等虾黄素：虾、蟹、牡蛎、沙门鱼、昆虫等体与蛋白质结合时为蓝色，虾、蟹煮熟后蛋白质与色素的结合被破坏，虾黄素被氧化为砖红色。,二、类胡萝卜素的性质,有较强的亲脂性，几乎不溶于水。具有高度共轭双键的发色团和含有羟基等助色团，具有从黄色到红色等系列不同的颜色。类胡萝卜素的双键位置和基团的不同，其吸收光谱也不同双键的顺反构型对颜色也有影响全反式构型的化合物颜色较深顺式双键数目增加，颜色变浅,能以游离态存在于植物组织或脂类介质溶液中，也可与糖或蛋白质结合，或与脂肪酸以酯类的形式存在。与蛋白质结合不仅可以保持色素稳定，而且可以改变颜色耐pH值变化较耐热在Zn、Cu、Sn、Al、Fe等金属离子存在下，也不易破坏可以发生氧化作用，包括酶促氧化、光敏氧化和自动氧化等，脂肪氧合酶可促进类胡萝卜素的氧化,三、类胡萝卜素在食品加工中的稳定性及应用,大多数水果和蔬菜中的类胡萝卜素在一般加工和储藏条件下是相对稳定的。食品中类胡萝卜素被破坏的主要原因：光敏氧化作用双键过氧化后发生裂解，使颜色褪去；高温加热诱导类胡萝卜素顺反异构化反应，产生一定量的顺式异构体，不会影响色素的颜色，仅发生轻微的光谱位移，却降低了VitA原的活性。,第三节 酚类色素,酚类色素：苯环上具有两个或两个以上-OH 是自然界分布最广的一类水溶性色素最常见的三种类型花青素花黄素鞣质,母核是苯环和吡喃环稠合而成,苯并吡喃衍生物,一、花青素类,是一大类水溶性植物色素许多水果、蔬菜和花卉之所以呈现鲜艳的颜色，就是由于细胞汁液中存在这类化合物,（一）花青素的化学结构,基本结构母核是2苯基苯并吡喃，也称花色基元,氧带有正电荷,大多数花青素在花色基元的3，5，7，碳位上有取代羟基,花青素的衍生物：天竺葵色素：桔红色，存在于草莓、苹果中，衍生物有：芍药色素 矢车菊色素：紫红色，存在于无花果、葡萄、茶叶中。最为普遍 飞燕草色素：紫兰色，存在于茄子、茶叶、石榴中，衍生物有：牵牛色素 锦葵色素,主要花色素的取代基及取代位置,（二）花青素的性质,1、花青素的颜色与结构的关系：随羟基数量增加，颜色由红向蓝方向增强。随着甲氧基增多，颜色向红色方向变动。在C2位接上糖苷基，色泽加深。,2、花青素的颜色和pH值的关系：花青素分子中吡喃环上的氧原子是四价的，所以花青素具有碱的性质。花青素含有多个酚羟基，所以又有酸的性质。这就使这类物质具有随介质pH值而改变结构，从而改变其颜色。,矢车菊色素的变化,11,3、氧气与抗坏血酸的影响花色素的不饱和性使得对氧比较敏感防止果汁变色要尽量装满采用充氮贮存果汁中花色苷和抗坏血酸会同时消失由于抗坏血酸氧化时产生的H2O2诱导了花色苷的降解铜能加速抗坏血酸的氧化，最终使果汁变成棕褐色,4、光会加速花色苷的降解5、糖及其降解产物的影响高浓度的糖有利于花色苷的稳定因为高浓度糖可降低水分活度低浓度的糖会加速花色苷降解,6、金属离子的影响采用涂料金属罐保护罐装果蔬原有颜色相邻羟基可以螯合多价的金属离子，使花色苷的颜色由红转变成紫某些金属离子会造成果汁等变色梨、桃、荔枝等水果会产生粉红色在酸性条件下热诱导花色素转变成花色苷，再与金属离子形成络合物,7、SO2的影响漂白时生成了一种无色的物质，造成可逆或不可逆地退色或变色为防止细菌腐败，用5002000mgkg SO2水溶液处理水果，水果在贮存时退色，但再用水清洗后，颜色能恢复少量的SO2可迅速使很多的花色苷失色,颜色变浅,（四）无色花青素,最早是用来命名从未成熟的葡萄和成熟的白桃中提取的无色或接近无色的酚类物质。广泛分布于植物界，并且可以转化为有色的花青素。基本结构母核是黄烷-3,4-二醇。,黄烷-3,4-二醇,在实验条件下，无色花青素可转化为相应的花青素,二、花黄素类,又称黄酮类物质广泛存在于植物的花、果实、茎、叶细胞中的一类水溶性色素常呈浅黄色至无色，并不显著，偶为鲜明橙黄色,（一）花黄素的化学结构,结构母核是2-苯基苯并吡喃酮,黄酮,黄酮醇,黄烷酮（二氢黄酮）黄烷酮醇,黄色,黄色,无色,无色,1、槲皮素属黄酮醇，广泛存在于苹果、梨、柑桔、洋葱、茶叶、芦笋、玉米、荞麦、啤酒花中。,5、7、3、4四羟基黄酮醇,海棠苷,异槲皮苷（3葡萄糖槲皮苷）,芸香苷,苹果,玉米,柑橘、芦笋、荞麦,2、橙皮素属黄烷酮大量存在于柑桔皮中,5、7、3三羟基4甲氧基黄烷酮,在7碳位上与芸香糖成苷称橙皮苷。,橙皮苷,新橙皮苷,3、圣草素属黄酮，以柑桔类果实中含量最多在柠檬等柑桔类水果中的7-鼠李糖圣草素称为圣草苷,5，7，3,4四羟基黄酮,圣草苷,圣草素,4、柚皮素属黄烷酮类，大量存在于柚汁中，柑桔、柠檬中也存在。在7碳位上与新橙皮糖成苷，称柚皮苷。,5，7，4三羟基黄烷酮,新柚皮苷,柚皮素,5、红花素属查耳酮类色素，存在于菊科植物红花的花中，产自西藏、河南、河北、浙江、四川、云南等地。红花中含红花红和红花黄两种色素。红花素微溶于水，而易溶于稀酸或稀碱。,红花红（苷）,红花黄（苷）,（二）花黄素的性质,在自然情况下，黄酮类物质（花黄素）的颜色自浅黄至无色，鲜见明显黄色。遇碱后却会变成黄色、橙色以至褐色。,苯并吡喃酮的1，2碳位间的C-O打开成查耳酮型结构,遇铁离子可变成蓝绿色，遇其它金属颜色也会加深。在空气中久置，易氧化而生成褐色沉淀，这是果汁久置变褐原因之一。黄酮类物质的酒精溶液，在镁粉和浓盐酸作用下，产生还原反应，迅速出现红或紫红色。黄酮变成橙红色；黄酮醇变红色；黄烷酮和黄烷酮醇多变为紫红色。这是因为黄酮类还原后形成花青素的结果。,（二）花黄素的性质,（三）花黄素在食品生产中的应用,花黄素类色素颜色较浅，但在食品加工中有可能发生变色而引起食品颜色的加深。硬水的pH高达8，一些食物，如土豆、稻米、小麦面粉、芦笋、荸荠等在碱性水中炊煮会发生变黄现象，就是由于黄酮类物质遇碱变查耳酮型结构所致。特别黄皮种洋葱，这现象尤为突出花椰菜和甘蓝也有这种现象水果、蔬菜加工中，用柠檬酸调整预煮水的pH值，其目的之一就在控制黄酮类色素的变化。,罐藏芦笋呈浅黄色槲皮素等黄酮与锡反应黄酮类的橙皮苷是桔子罐头和桔子汁出现白浊及结晶物质的原因。,三、单宁,单宁又称为鞣质，因其具有鞣制皮革的性质而得名，主要存在于许多植物（石榴、咖啡、茶叶、柿子等）中，因此称为植物鞣质。在化学上鞣质是高分子多元酚衍生物，易氧化，易与金属离子反应生成褐黑色物质。鞣质有涩味，是植物可食部分涩味的主要来源。包括儿茶素、一些羟基酚酸和无色花青素在内。,（一）单宁的基本化学结构单元,儿茶酚 焦性没食子酸 根皮酚,（二）单宁的性质,单宁的水溶液呈酸性并具有涩味。在单宁溶液中加入FeCl3，溶液几乎变成黑色。单宁溶液与明胶生成沉淀或浑浊液，用这方法可检查0.01%的单宁。生物碱及某些有机碱可使鞣质沉淀。重金属离子可与单宁生成不溶性盐。单宁受热不熔化而炭化。,（二）单宁的性质,单宁很易用氯化钠或氯化铵等盐类盐析出。单宁在空气中氧化成暗黑色的氧化物，在碱性下强化这一作用。所有单宁都是潮解性的，易溶于水、丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇，不溶于烃类、二硫化碳、氯仿、四氯化碳及无水乙醚中。,（三）单宁的分类,水解性单宁（焦性没食子酸类单宁）分子中的芳核通过酯键联系，很容易在温和条件下（稀酸、酶，煮沸等）水解为构成其分子的单体。主要由缩酯类单宁和五倍子单宁类的单体反复缩聚而成大分子。缩合性单宁（儿茶酚单宁）整个分子中具有单一碳架，分子中的芳核以C-C键相连，当与稀酸共热时，不是分解为单体，而是进一步缩合为高分子的无定形物质单宁红。广泛存在于植物界中，特别是葡萄、苹果、桃、李等水果中。,