第七章 色 素
第一节 引言
? 可见光 380~ 770nm
? 色素,植物或动物细胞与组织内的天然有色
物质
? 染料,指能在其它东西上染色的物质 。
? 食品级着色剂:某些官方机构的批准方可使
用 。
?美国由 FDA负责审核批准, 称之为许可的
着色剂, 授予 FD& C号, 意味着可用于食
品, 药物与化妆品 。
? 沉淀色料,由染料和基质构成的, 可分
散于油相
?通过吸附, 共沉淀或化学反应结合
?整个体系包括水溶性基本染料以及许可的不
溶性基质
?目前只有氧化铝被获准作为基质使用
着色剂的分类
着 色 剂 举 例
A, 许可的
1,染料
2,沉淀染料
FD & C 红色 40 号
FD & C 沉淀色料 40 号
B, 免于许可的
1,天然色素
2,合成的 ( 天然等同 ) 色素
花色苷、水果蔬菜汁液浓缩物、
胭脂树橙提取物
β - 胡萝卜素
? 食品天然色素的分类
? 动物肌肉中的色素
? 植物色素
? 包括叶绿素, 类胡萝卜素, 黄酮类与其他酚类
? 天然色素一般对光, 热, pH,氧气等敏
感, 它们的变化会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 。
第二节 食品中的天然色素
一, 血红素化合物
? 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 (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
? 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
1,血红素化合物的结构
? 肌红蛋白 ( Mb)
?球蛋白
?MW=16,800
?153个 AA
? 4个吡咯环的中央有 1个铁原子
? 与 4个吡咯的氮原子构成复合物
6个配位键
肌红蛋白的三级结构
? 铁原子可形成 6个配位键
? 4 个被 4个吡咯环的氮原子占据
?第五个与肌球蛋白的组氨酸残基键合
?第六个可与各种配基的电负性原子结合
? 血红蛋白:由 4个肌红蛋白构成, 是一个
四聚体
2.化学与颜色 —— 氧化反应
? 肉的颜色取决于
?肌红蛋白的化学性质
?氧化的状态 ( 卟啉环中 Fe2+或 Fe3+)
?与血红素键合的配基的种类
?球蛋白蛋白质的状态
? 氧合作用
?分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋
白 ( MbO2)
?肉由浅红色变为亮红色
? 氧化反应
?卟啉环中的 Fe2+转变成 Fe3+生成高铁肌红蛋
白 ( MMb)
?浅红色的肌红蛋白和亮红色的氧合肌红蛋
白变为棕红色的 MMb
?高铁肌红蛋白无法键合分子态氧, 第六个
配位键的位置上只能键合水 。
氧气分压对三种肌红蛋白的影响
高氧气分压有利于形成亮红色的 MbO2
而低氧气分压有利于形成 Mb和 MMb
? pH低时氧化反应进行较快
? 痕量元素特别是铜会促进自动氧化
? 与 Mb相比, MbO2 自动氧化的速度较低
应用举例
? 新鲜金枪鱼的肉是红色的, -60℃ 条件下保藏,
? 新含气保鲜技术 ( 日本 )
? 金枪鱼 切块 调理釜 灭菌
打入氧气 负压下脱除多余的水分
包装 -20℃ 保藏
? 原理
?氧合肌红蛋白 ( 亮红色 ) 脱氧转变成肌红蛋白
( 浅红色 )
?注入氧气:有足够的氧气键合成为氧合肌红蛋白,
从而使肉保持亮红色 。
3.化学和颜色 —— 变色反应
? 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
? 细菌繁殖产生的硫化氢在有氧气存在时
能形成绿色的硫代肌红蛋白
4.腌制肉的色素
? 肌红蛋白 亚硝酰基肌红蛋白 ( 紫红色 )
? 在腌制开始时, 如果含有较多的亚硝酸盐, 肌
红蛋白立刻被氧化为硝酸肌红蛋白 ( NMb) 。
? 在还原剂存在下受热时 NMb转化为绿色的硝化
氯化血红素 。
? 在无氧状态下, 亚硝酰基肌红蛋白相当稳定,
但对光敏感, 在有还原剂 ( 抗坏血酸或巯基化
合物 ) 存在时亚硝酸盐将被还原为一氧化氮,
迅速生成亚硝酸基肌红蛋白 。
5.肉类色素的稳定性
? 光照, 温度, 相对湿度, 水分活度, pH
及细菌的种类
? 抗氧化剂可阻止或延缓脂质的氧化
?如抗坏血酸, 维生素 E,BHA或 PG,从而
延长肉组织颜色的保留时间
? 动物屠宰前氧气消耗的速度和高铁肌红
蛋白还原酶的活力
? 气调法包装
?选择透气率低的包装膜, 先除去包装袋中的
空气, 再充入缺氧空气密封
二、叶绿素类
( - ) 叶绿素的结构
? 原指与光合作用有关的绿色色素 。 现在延
伸至所有起光合作用的卟啉色素 。
吡咯, 卟啉环的 4个环状组分中的 1个
卟吩,四吡咯骨架
脱镁叶绿母环
9位碳与 10位碳成环的卟啉
?植醇:具有类异戊二烯结构的 20碳醇
?叶绿素 a, 一个与镁螫合的四吡咯结构, 它
的 1,3,5和 8位上有甲基取代, 乙烯基取代
于 2位, 乙基位于 4位, 7位的丙酸与植醇酯
化 。 羧基位于 9位, 甲氧甲酰基位于 10位 。
?叶绿素 b,3位是甲醛基而不是甲基
?脱镁叶绿素 a
?脱镁叶绿素 b
?脱植醇叶绿素 a
?脱植醇叶绿素 b
?脱镁脱植醇叶绿素 a
?脱镁脱植醇叶绿素 b
叶绿素 a,b及植醇结构
? 叶绿素衍生物可借助可见吸收光谱进行
鉴定
?600~ 700nm( 红光 )
?400~ 500nm( 蓝光 )
? 在乙醚中,
?a,660.5nm和 428.5nm
?b,642nm 和 452.5nm
?在高等植物中, 叶绿素 a,b≈3,1
(二)叶绿素的变化
1,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℃ 。
2.热与酸
? 叶绿素 ( 绿色 ) 脱镁叶绿素 ( 橄榄褐色 )
叶绿素的铜或锌络合物 ( 绿色 )
?铜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 。
? pH会影响叶绿素的降解
?在碱性条件下 ( pH 9.0), 对热非常稳定
?在 pH 3.0的酸性条件下, 叶绿素不稳定
? 加入钠, 镁, 钙的盐酸盐能降低叶绿素脱镁反
应的速度
? 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
三、类胡萝卜素化合物
? 自然界中最丰富的天然色素
? 黄色常常被叶绿体的绿色所覆盖
? 既有光合作用又有 光保护作用
?淬灭由光照和暴露于空气中产生的活泼氧
? 最常见的是 β-胡萝卜素
β-胡萝卜素
? 天然或合成的 β-胡萝卜素都可作着色剂
? β-胡萝卜素有 2个 β-紫罗酮 ( 视黄醇 ) 环
状结构
? 是最有效的维生素 A原
? 维生素 A活性取决于是否有视黄醇结构
(-)类胡萝卜素的结构
? 分为两类,
?烃类胡萝卜素
?氧合类胡萝卜素 ( 氧合叶黄素 )
? 结构
?有很多衍生物
?羟基化的类胡萝卜素的脂肪酸酯
?顺, 反异构体
? 类胡萝卜素最基本的组成单元是异戊间
二烯, 通过共价键头 -尾或尾 -尾相连产生
很多对称结构
? 天然类胡萝卜素大多数可看作是番茄红
素的衍生物
? 所有的类胡萝卜素都是脂溶性色素
? 稳定性一般
? 被氧化后会褪色
? 因酸, 加热或光照而异构化
? 具有的颜色从黄到红, 检测的波长范围
一般为 430~ 480 nm
(二)化学性质
?易被氧化, 并失去颜色
?组织内:与氧气隔离, 受到保护
?组织破损或被萃取:直接与氧接触, 发生氧

?高度共扼, 双键数很多, 氧化产物复杂
?氧化促进因子
?金属离子和亚硫酸盐
?脂肪氧合酶
? 氧气分压低 —— 抑制脂质的过氧化
? 氧气分压高 —— 氧化强化剂
? 类胡萝卜素有一定的抗氧化活性, 能淬
灭单线态氧, 防止细胞的氧化损伤
? 抗氧化活性使它具有抗衰老, 抗白内障,
抗动脉粥状硬化与抑制癌细胞的作用
(三)应用
? 商品类胡萝卜素大多数是人工合成产物,
常用于人造黄油及油脂食品的着色
? 用环糊精制成 β-胡萝卜素微胶囊分散体
系, 可用于生产饮料等食品
四、花色苷类
? 是植物世界分布最广的一类色素
? 有各种颜色, 如蓝, 紫, 红, 橙等
( - ) 花色苷结构
? 花色苷是黄酮的一种, 具有 2-苯基 -苯并
吡喃阳离子结构 。
主要花色素的取代基及取代位置
取代基及位置
花色素
3 ’ 4 ’ 5 ’
天竺葵色素 H OH H
矢车菊色素 OH OH H
飞燕草色素 OH OH OH
芍药色素 OCH 3 OH H
牵牛花色素 OCH 3 OH OH
锦葵色素 OCH 3 OH OCH 3
? 花色苷在自然状态下以糖苷形式存在
? 花色苷的糖基:葡萄糖, 鼠李糖, 半乳
糖, 木糖和阿拉伯糖
? 花色苷水解失去糖基后的配体称为花色
素或花青素, 水溶性下降
(二)花色苷的颜色与稳定性
1,pH
? 水解越快越不稳定
? 配基较多的食品
?一般颜色不稳定
? 天竺葵色素, 矢车菊色素或飞燕草色素
?活泼羟基被封闭后, 变稳定
? 牵牛花色素或锦葵色素
? 糖基化能增加花色苷的稳定性
2.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
?这是由于抗坏血酸氧化时产生的过氧化氢诱导
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
3,光
? 光照通常会加速花色苷的降解
4,糖及其降解产物的影响
? 高浓度的糖有利于花色苷的稳定
?因为高浓度糖可降低水分活度
? 但低浓度的糖会加速花色苷降解
5.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
? 某些金属离子亦会造成果汁等变色
?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 。
6.二氧化硫的影响
? 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 500~ 2000mg/ kg二氧
化硫水溶液处理水果, 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
五、类黄酮化合物
? 结构和性质上和类黄酮相似
? 已知的黄酮化合物有 800多种
? 分类
?黄酮醇
? 茨非醇, 皮酮, 杨梅黄酮;
?黄酮
? 芹菜素, 洋地黄酮, 3’,4’,5’,5,7-五羟基黄酮等 。
? 都具有黄色
(二)化学性质
? 能与多种糖形成糖苷
? 天然的黄酮类化合物具有丰富的色泽
?与不饱和性和羟基助色团相关 。
? 能和金属离子形成螯合物
? 常使食品带有颜色
?罐头芦笋带上绿黑色
? 抗氧化性和形成风味
六、焦糖色素
? 多种糖加热时脱水缩合形成的复杂的
红褐色或黑褐色混合物
? 加胺盐生产的焦糖色素色泽好, 但安
全性较差, 已不允许使用
? 非氨法焦糖比较安全, 可用于罐头,
糖果和饮料
第三节 我国允许使用的合成食品着色剂
? 苋菜红, 胭脂红
? 柠檬黄, 日落黄
? 靛蓝, 亮蓝
? 赤藓红, 新红, 赤藓红铝色淀, 新红铝色淀
? 合成的 β一胡萝卜素和叶绿素铜钠盐等