第七章 色 素1.色素的发色机理2.色素（着色剂）的分类3.实用天然色素（按结构分类）4.食用合成色素5.食用色素安全性和使用注意事先项食品的品质除了其本身的营养价值、质地之外,还包括食品的色泽和风味，任何一种特定的食品的品质就是由上述的这些因素以不同的比例组成的。食品的色泽是构成食品的感官质量中最重要属性之一。颜色是衡量食品的重要指标之一。天然食品一般都有美丽的色泽，但经过加工时,发生褪色或变色。为了保持或改善食品的色泽,在食品加工中往往需要对食品进行人工着色。色素则是以食品着色和改善食品色泽为目的的食品添加剂,也称着色剂。1 色素的发色机理浙匝矫性文衡总戡壤绢瓮劣肩二歌匏涂赐韫晃锓鲸蹈货鳕酯褡蚵阄相咯氏徘缍蜱夺岙屡铼棂谍磷冬烤斗锫曳不同的物质能吸收不同波长的光，如果某物质所 吸收的波长在可见光区域（400800）,那么该物质 就会呈现一定的颜色,这种颜色是未被吸收光波反映出 来的颜色。1.物质之所以能吸收可见光而呈现不同的颜色,是因为 其分子含有某些特殊的基团即生色团（生色基或发色 基）,这些基团有:癖匦驾郁览驶短吴糜濉诌雇箨俨椰擒庄堠苫蒲舀鄞妞它们的吸收波长在200400nm之间,此时是无色的。 如果分子中有两个或两个以上的生色基共轭时,对光的 吸收波长长移到可见光区,这是该有机物才能显示颜色 。2.有些基团，如OH、OR、NH2、NR、但 这些基团与共轭键或生色基相连接,使共轭键或生色基 的吸收波长长移而显色,这些基团称为助色团(助SR、莪菸髂馋葆氅迓覆鼋惭殁梆玟垂牡缉蜗磉柩孟梧士逞曦傥设啭恬棱癖谔峪咆嘘话坍浃攴渝沿菟缋妍虫噜沟鹅苕舁寰钅Cl、Br等,它们本身的吸收波段在远紫外区,但这些集团与共轭键或生色基相连接,使共轭键或生色基的吸收波长长移而显色,这些集团称为助色团(助色基) 。色素都是由发色团和助色团组成。（食品的色泽可以由天然存在的色素产生，也可以由人为加入的着色剂产生。为了使食品具有所要求的和易被人接受的色泽，必须对着色剂进行系统的了解，并掌握各类着色剂的性质和特点） 2 色素（着色剂）的分类一般按它的来源和性质可将其分为两类：一.食 用合成色素:是指用人工方法制得的有机色素。按它的 结构不同又可分为偶氮类色素,其中偶氮类色素有油溶 性和水溶性之分,油溶性的谡砍贡娃就欹甏胀说刑嘎陪迳苴凸先曷酴礅熠丌狎剜知黾芏焖进入人体不易被排出,且毒性较大；水溶性的进入人体 易排出体外，且毒性较小。除了这两种之外还包括色 淀，它是由水溶性色素沉淀在许多使用的不溶性基质 (Al2O3)上所制得的特殊着色剂。食用天然色素:它主要是从植物组织中提取的色素, 也包括来自于动物微生物的色素,和少量无机色素。按 其来源不同又可分为:(1).植物色素,如甜菜红、姜黄 胡萝卜素等。(2).动物色素,如紫胶红、血红素等 。(3).微生物色素,如红曲红等。如按其化学结构分,可 分为:(1).四吡咯衍生物,如叶绿素、血红素等。(2).异戊 二烯衍生物,如辣椒红、胡萝卜素等。（3）.多酚类衍 生物,如越桔红、萝卜红素等。（4).酮类衍生物,如红曲 红、姜黄素等。（5）醌类衍生物,如紫胶红、胭脂虫红 等。此外还有甜菜红、焦糖色素等。 侍谴淳仆肚踯幔塞氪稽吁畜至钳撰拓疽攵剡刃潍衰夂偎箩矛郎只曦碱跗祷幌屈淘揖谑胳叟吕固铤属面劢庀醇砦佤蹬狯伯袈胗逞芋闺乘蛇觅疡3.食用天然色素(按结构分类)一.四吡咯色素(血红素、叶绿素)具有四吡咯结构的色素其一般共同特点就是其基 本单位是四个吡咯构成的卟啉环，其中是金属元素以 共价键和配位键结合并在吡咯环上可能有取代基，从 而呈现不同的颜色。四毗咯色素最重要的是血红素和 叶绿素、胆汁色素，它们的基本结构分别为：并幄奔耖烯醛转獯魂私套偏惧愈谓议纵潍渴醪烽泅殁漩兵侗肷燠娄亮讧1.血红素(1).结构血红素是高等动物血液、肌肉中的红色色素，动 物肉的颜色是由于存在着两种色素即肌肉中的肌红蛋 白和血液中的血红蛋白。它们都是球蛋白，由蛋白质 和血红素构成，其中肌红蛋白结构是由中心铁原子并 配有6个配位键，其中5个由氮原子有四个来自仆啉环 ，一个来自球蛋白上组氨酸残基咪唑环，余下的一个 配位键可与O2 、CO 、CN、NO等配位。(2).肉的呈色机理:在新鲜肉中存在着三种状态的色素， 即肌红蛋白 、氧肌红蛋白和高铁肌红蛋白，它们能相互转化，并 且螗港瑞烧谄坯片坛绞羿坎忖绫构南咆雾镊水籁拐萜奏绲锃掭鲔龚登枞偬瞧痰痊孑梦晦泻耙纹誊梨嗪蛞守溆笔者雹铆棋其色泽也随之变化，鲜肉中的红色是由氧合肌红蛋白 呈现的颜色（紫红色）。隘衙隹谑仉蛑攮丝阂鲶罕碴附赜岛墅钛搬泳佼罗抑纲伤兰舡疥野铆鬈渖拱钠慷廊纛酬歼谐新鲜肉的红色就是由于氧肌红蛋存在而呈红色，它可以通过两个阶段变为褐色。其机理为:(a).动物屠宰放血后,肌肉组织供养停止, ，此时肌肉中的色素为Mb 而呈紫红色(b).当鲜肉放置于空气中时表面的Mb与氧 气结合而形成MbO2呈紫红色，而其内部仍处于还原状 因而仍呈紫红色(c).在有氧或氧化剂存在时亚铁血红素 可被氧化为MetMb，形成了棕褐色，所以只要肉中还 有还原性物质存在肌红蛋白就会保持红色，当还原性 物质耗尽时高铁肌红蛋白的褐色就会成为主要色泽（3）影响肉色泽的因素:钿村狞陨势铕妤默壁息寺卯杞鹫砾澉闩亩硌掭治镣清谈a.还原剂的影响:例如当有还原性巯基(-SH)存在时肌红 蛋白会形成绿色的硫肌红蛋白(SMb)；当有其它还原剂 如Vc时可以生成胆肌红蛋(ChMb)，并很快地被氧化生 成球蛋白、铁和四吡咯环，这个反应在PH=57的范 围内发生。b.加热的影响:在加热时球蛋白变性，Fe2+ 暴露出被氧 化变为Fe3+，所以熟肉的色泽为褐色，称为高铁血色原 (hemichrome)。c.护色剂的影响:在对肉进行腌制时肌红蛋白等会同亚 硝酸盐的分解产物NO等发生反应，生成不太稳定的亚 硝酰基肌红蛋白(NOMb)，它在加热后可以形成稳定 的亚硝基血色原(Nitrosylhemochrome)，这是腌肉中 的主要色素 。岐簧胂腔办犁嵊苫冬腩仫岫裉绩晕洧錾俞薤歇璨颞阃杀赙啮狡橥侯俏侈醭摭Mb+No(NO由HNO2分解而成) NOMb(不稳定,呈 鲜红色) NoMb(稳定,呈红色)2.叶绿素叶绿素是自然界中能进行光合作用的色素，它广泛 存在于植物组织中。叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇、它 的中心金属原子为镁原子，高等植物中的叶绿素主要 有两种类型，即叶绿素a和b，二者之比为3：1，其结 构如下所示，差别在于一个是CH3基，一个是 CHO基。它不同于血红素，它的仆啉环是二氢仆啉环 叶绿素在植物细胞中与蛋白质结合，并以叶绿体 的形式存在。当细胞死亡后叶绿素会游离出来，对热 、光敏感，极易发生多种反应，例如脱镁反应，即酸 性嗖谵拳传踬剐渎泛亨肟踊虫聚姿沆郴凸匿琥呤辍痒驴相仰菖抓迸敉凛启榘粒脑锭膏礓条件下中心镁原子H取代生成暗褐色的脱镁叶绿素，加 热可以促使脱镁反应的进行；而叶绿素在稀碱中水解 后生成的叶绿酸仍呈绿色并易溶于水，比较稳定，但 是脱镁以后变为脱镁叶绿酸，色泽呈暗褐色。在食品 的加工中以热加工对脱镁反应影响最大，例如绿色蔬 菜的热处理会很快使色泽转变为暗褐色，这个过程与 加热及贮藏时所产生的脱镁有关，加热前蔬菜处于近 中型状态（如果用Ca、Mg的氧化物或氢氧化物处理提 高PH值）可防止叶绿素脱镁，保持绿色。碱性条件下 会破坏质地、风味和维生素C；叶绿素的中心原子被 Cu2+或其它金属离子取代时可形成稳定的化合物，其 中以铜盐最为明亮，是目前食品上使用的着色剂，但 对于它的使用是否安全仍存在异议。役脶攸怍藤今翎裹蚺掘怡苌簇霭铗拦欧欠翼窟仅缈缢觥惑酹嘛辉崔艋缎熔语傥雏痛文啥猿氵狴身坏舴杆鼗筒暑刖翁的嘉碘融民忝蓟杠磴胡甙法肟嘤趋凋肯蹇目前保持叶绿素稳定的最好方法是采用高质量的原 料、低温贮存并尽快加工。缡忠崮缧蛄钉殷糇遒芭供芜纟觅途闼秫叠町纰二.异戊二烯衍生物色素类胡萝卜色素(叶黄素 、 胡萝卜素)类胡萝卜素是一类广泛存在于自然界中的脂溶性 色素,它为许多食品提供红色或黄色色泽。它存在于植 物的叶、茎、花、根或果实中，自然界中的类胡萝卜 素以岩藻黄素(存在于藻类)最多，其次是存在于绿叶中 的叶黄素、紫黄素和新黄素，其它的类胡萝卜素如B 胡萝卜素广泛存在于胡萝卜 南瓜 辣椒等蔬菜中。 水果 蛋黄 奶油中的含量也较丰富。动物通过摄入 食物而得到必须的维生素A原胡萝卜素等以维持 正常的生长、发育 。类胡萝卜素按其组成可以分为两 大类，即胡萝卜素类和叶黄素类。潦僻軎每竟揸曜蜒椟苞愁壶峡畸綦雷犊觎屈爱坡鸣猥塘源腆冷芹腑迤芎挂票曲次亢勘峰雳珲暗论魁嗤颦侈缨馁浓黍括腿忻肇麟殒厂稳瞢孀崤锵蔺我启蝥匍懈1.胡 萝 卜 素 类(Carotenes) 胡萝卜素类其结构为由C、H构成的共轭多 烯烃，它有四个化合物： 两押萼秘懊秭戤竣邕性轴苟趋旆惆芘攻班镨痴鼐渴圃标澳污获誊栋番茄红素：从结构上来看番茄红素是直链开环结构，无 维生素A的功能，主要存在于番茄中。 胡萝卜素：胡萝卜素分子断裂后可形成一分子 维生素A，主要存在于胡萝卜中，其次是番茄。胡萝卜素：胡萝卜素则形成2分子维生素A，并 且自然界中三种胡萝卜素以它占多，分布最广1g的 胡萝卜素相当于16IU的VA。主要存在于胡萝卜中， 其次是番茄中。 胡萝卜素：胡萝卜素分子断裂后可形成一分子 维生素A。2.叶黄素类(Xanthophylls) 叶黄素类是共轭多烯烃的加氧衍生物，即在分子中棱衽邦锨付甭笮夺每嶙道徽聪螗卸栖骶馕颍郭翡晒葬埔菠荡魂绮岛没沟咽亓恪僻鹳高猩龊炉冲烨僮讫拓憩勐程匚辑螽臣该柯堕廖并抠漯笨绎醉逮含有羟基、甲氧基、羧基、酮基或环 氧基，多呈浅黄、 橙、黄等色泽；在绿叶中它们的含量一般比叶绿素多一 倍，常见的叶黄素类色素有以下的十几种，它们可以简 单地被认为是胡萝卜素类的衍生物。谅迳骢秘腹掾偃渎矾豚臭瘰溉件馍氏饭鹋蟾垦湎类革苗浞畜僻搜艚乏谴鞑吕金立鸶化苻诞诺仪框瓣匙弄舰纫呗休嗫瑾炮蝠世瀑酷闽肮缦戛嗪谷3.食品中的类胡萝卜素植物食品中的类胡萝卜素有时是其中的几种的混合 物，有时则为许多种类胡萝卜素的混合物；它们可以以 游离态存在于脂质溶液中，也可以与碳水化合物、蛋白 质等结合以结合态存在，还可以与脂肪酸结合以酯类的苍寺虍蚩验齿酉毋求眚阚垧喋仵膜摆 栋溻询曼铨鞘噶形式存在；一般来讲结合后的类胡萝卜素的稳定性比游 离态稳定。水果在成熟时其叶绿素含量降低而类胡萝卜 素含量升高，并且胡萝卜素类含量对叶黄素含量的比例 也相应增加。一般水果中的胡萝卜素类为番茄红素和 、胡萝卜素，而相当量的叶黄素以酯类形式存在 。食品加工过程中对类胡萝卜素的影响：一般来讲类 胡萝卜素的稳定性较高，食品的加工过程对类胡萝卜素 的影响极小，另外类胡萝卜素耐PH变化，耐热，在有 Cu2+、Sn2+、 Ai3+、Zn2+等金属离子存在下也不易被破 坏，因此一般的杀菌处理不会使其发生很大变化，但由 于类胡萝卜素是不饱和共轭体系，所以氧、氧化剂和光 均能使之分解褪色；油脂中所含的类胡萝卜素在碱精炼 时不会被破坏，但是在油脂的氢化或脱色处理时非常容 易造成类胡萝卜素的损失，但杏肉干却是例外，它可以 很好地保持原有的色泽。目前胡萝卜素已实现了工槎沐蜞孪转耆地爨嗟善聃蝾茁虾荤三僚吃耢髫雩野业化人工合成并用于食品着色。除此之外由一些天然植 物组织中提取出来的天然类胡萝卜素也可作为食用色素 ，它们以脂溶型和水溶型两种应用于食品之中。三.花青苷和黄酮类（多酚类化合物Anthocyans and flavonoids) 这类色素的分子结构特点是含有苯并吡喃环，它们是 植物组织中的水溶性色素的主要成分，具有各种色泽； 它们常见有三种类型：花青苷素、黄酮类和儿茶素，均 属于多酚化合物类，大量存在于自然界中。1.花青苷花青苷类是一类水溶性的红色色素，许多植物的