色素和着色剂结-6.ppt

本章提要重点： 常见食品天然色素的化学结构以及基本的物理化学性质；常见食品天然色素可能在食品贮藏加工中发生的重要变化及其条件；食品贮藏和加工中的酶促褐变及其抑制。难点： 天然色素的护色。 颜色(Color)：人们对有色物质的一种统称，如红、绿或蓝。 色素（Pigments）：指具有色泽的细胞或组织中的正常成分。 着色剂（Colorants）：表示具有色泽的任何一种化学物质。 色素可能具有着色剂所没有的性质，例如，它可能是能量受体，氧载体，反辐射的保护剂。 染料（Pigments） ：指用在纺织工业上的着色剂，而不能用于食品。 色淀（Lakes）：指吸附在惰性载体表面上的食品着色剂。 3 分类 食品中的天然色素按来源分为： 动物色素：如紫胶红、血红素等； 植物色素: 如甜菜红、姜黄素、β-胡萝卜素等； 微生物色素：如红曲红等。 按其化学结构可分为： 卟啉类衍生物：如叶绿素、血红素和胆色素； 异戊二烯衍生物：如类胡萝卜素； 多酚类衍生物：花青素、类黄酮、儿茶素和单宁等； 酮类衍生物：红曲色素、姜黄色素； 醌类衍生物：虫胶色素和胭脂虫红等。 若按色素溶解性可分为：脂溶性色素和水溶性色素。 4 天然色素的特点 天然色素的耐光性、耐热性、耐氧化性、酸碱稳定性均较差，对金属离子也较敏感。 因此，目前商业化生产并在食品加工中使用的天然色素的种类并不多，很多时候还需要用到合成着色剂。 研究天然色素的意义更多在于如何采取有效措施，减少或抑制食品中天然色素的褪色及变色，更好地保持食品的色泽。 7.2.1 叶绿素 Chlorphylls (1)结构 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。 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。 叶绿素a(chlorophyll a)：为四吡咯螯合镁原子的结构，在1，3，5和8位上有甲基取代，2位上有乙烯基，4位上有乙基，7位上的丙酸被植醇所酯化，9位上有酮基，10位置上有甲酯基。分子式为C55H72O5N4Mg。 叶绿素b(chlorophyll b)：除了位置3为甲酰基而不是甲基外，其余与叶绿素a的构型相同，分子式为C55H70O6N4Mg。 (2)叶绿素的稳定性 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，即酸性条件下中心镁原子被H取代，生成暗橄榄褐色的脱镁叶绿素，加热可以促使脱镁反应的进行； 叶绿素在稀碱溶液中水解，除去植醇部分，生成颜色仍为鲜绿色的脱植基叶绿素。脱植基叶绿素的光谱性质和叶绿素基本相同，但比叶绿素更易溶于水。如果脱植基叶绿素除去镁，则形成对应的脱镁叶绿素甲酯一酸，其颜色和光谱性质与脱镁叶绿素相同。 ②酶 叶绿素酶是目前已知的唯一能使叶绿素降解的酶。叶绿素酶是一种酯酶，能催化叶绿素和脱镁叶绿素脱植醇，分别生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。 ③酸、热 pH影响蔬菜组织中叶绿素的热降解，在碱性介质中（pH9.0），叶绿素对热非常稳定，然而在酸性介质中（pH3.0）易降解。植物组织受热后，细胞膜被破坏，增加了氢离子的通透性和扩散速率，于是由于组织中有机酸的释放导致pH降低一个单位，从而加速了叶绿素的降解。 ④盐 盐的加入可以部分抑制叶绿素的降解，有试验表明，在烟叶中添加盐(如NaCl、 MgCl2和CaCl2)后加热至90℃，脱镁叶绿素的生成分别降低47%、70%和77%，这是由于盐的静电屏蔽效果所致。 （4）在食品处理、加工和贮藏过程中的变化 如用透明容器包装的脱水食品容易发生光氧化和变色。 食品在脱水过程中叶绿素转变成脱镁叶绿素的速率与食品在脱水前的热烫程度有直接关系。菠菜经热烫、冷冻干燥，叶绿素a转变成脱镁叶绿素a，比对应的叶绿素b的转化快2.5倍，并且这种变化是水活性(aw)的函数。 绿色蔬菜在冷冻和冻藏时颜色均会发生变化，这种变化受冷冻前热烫温度和时间的影响。 有人发现豌豆和菜豆中的叶绿素由于脂肪氧合酶的作用而降解生成非叶绿素化合物，脂肪氧合酶还会使叶绿素降解产生自由基。 食品在γ射线辐照及辐照后的贮藏过程中叶绿素和脱镁叶绿素均发生降解。 黄瓜在乳酸发酵过程中，叶绿素降解成为脱镁叶绿素、脱植基叶绿素和脱镁叶绿甲酯一酸。 绿色蔬菜在酸作用下的加热过程中，叶绿素转变成脱镁叶绿素，因而颜色从鲜绿色很快变为橄榄褐色。在热加工菠菜、碗豆和青豆时，发现有十种有机酸存在，色素降解产生的主要酸是醋酸和吡咯烷酮羧酸。 ③加入铜盐和锌盐 叶绿素在加热或热加工过程中可形成两类衍生物，即四吡咯环中心有无镁原子存在。含镁的叶绿素衍生物显绿色，脱镁叶绿素衍生