食品化學(xué)-第九章 食品中天然色素

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1、第9章食品中的天然色素食品的品質(zhì)，除了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和衛(wèi)生要求外，還應(yīng)該包括食品的色澤和風(fēng)味。顏色不僅通過(guò)視覺(jué)給人以美感，增加食欲，而且在一定程度上反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣和新鮮程度。不自然、不均勻、不正常的食品顏色通常被認(rèn)為是劣質(zhì)、變質(zhì)或工藝不良的標(biāo)志。因此，在生產(chǎn)食品時(shí)，如何采用合理的加工工藝和貯存方法，以保持食品的天然色澤，以及使用食品著色劑改進(jìn)食品的顏色是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。食品中的天然色素按其來(lái)源不同可分為三類：植物色素，如葉綠素、胡蘿卜素、花青素等；動(dòng)物色素，如血紅素、胭脂蟲紅等；微生物色素，如紅曲色素、核

2、黃素等。大多情況下，食品中的天然色素按其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，如表9–1所示。表9–1天然色素分類系別類別色素舉例多烯色素胡蘿卜素類β–胡蘿卜素葉黃素類辣椒紅素、臧紅花素多酚色素花青苷類玉米紅、蘿卜紅黃酮類高粱紅、可可色素鞣質(zhì)類鞣質(zhì)、兒茶素查爾酮類紅花紅、紅花黃醌酮色素酮類蒽醌類萘醌類姜黃素、紅曲色素蟲膠色素紫草根色素吡咯色素卟啉類葉綠素、血紅素其它色素含氮花青素甜菜紅、核黃素混合物焦糖9.1色素的發(fā)色原理自然光是由不同波長(zhǎng)的光組成的，波長(zhǎng)在380～770nm之間的電磁波叫可見光，波長(zhǎng)小于380nm的紫外區(qū)域的

3、光和波長(zhǎng)大于770nm的紅外區(qū)域的光均為不可見光。在可見光區(qū)內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光能顯示不同的顏色。顏色是通過(guò)色素對(duì)自然光中的可見光的選擇吸收及反射而產(chǎn)生的。能夠吸收可見光激發(fā)而發(fā)生電子躍遷的食物成分稱為食品色素。食品原料中天然存在的色素叫食品固有色素，專門用于食品染色的添加劑稱為食品著色劑。食品所顯示出的顏色，不是吸收光自身的顏色，而是食品反射光（或透射光）中可見光的顏色。若光源為自然光，食品吸收光的顏色與反射光的顏色互為補(bǔ)色。例如，食品呈現(xiàn)紫色，是其吸收綠色光所致，紫色和綠色互為補(bǔ)色。食品將可見光全部吸收時(shí)呈

4、色黑，食品將可見光全部通過(guò)時(shí)無(wú)色。各種色素都是由發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)組成的。凡是有機(jī)化合物分子在紫外及可見光區(qū)域內(nèi)（200～700nm）有吸收峰的基團(tuán)都稱為發(fā)色基團(tuán)，如—C═C—、—C═O、—CHO、—COOH、—N═N—、—N═O、—NO2、—C═S等。發(fā)色基團(tuán)吸收光能時(shí)，電子就會(huì)從能量較低的π軌道或n軌道（非共用電子軌道）躍遷至π*軌道，然后再?gòu)母吣苘壍酪苑艧岬男问交氐交鶓B(tài)，從而完成了吸光和光能轉(zhuǎn)化。能發(fā)生n→π*電子躍遷的色素，其發(fā)色基團(tuán)中至少有一個(gè)—C═O、—N═N—、—N═O、—C═S等含有雜原子的

5、雙鍵與3～4個(gè)以上的—C═C—雙鍵共軛體系；能發(fā)生π→π*電子躍遷的色素，其發(fā)色基團(tuán)至少是由5～6個(gè)—C═C—雙鍵共軛體系。隨著共軛雙鍵數(shù)目的增多，吸收光波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，每增加1個(gè)—C═C—雙鍵，吸收光波長(zhǎng)約增加30nm。與發(fā)色基團(tuán)直接相連接的—OH、—OR、—NH2、—NR2、—SH、—Cl、—Br等官能團(tuán)也可使色素的吸收光向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，它們被稱為助色基團(tuán)。不同色素的顏色差異和變化主要取決于發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)。9.2食品原料中天然色素9.2.1葉綠素（Chlorophylls）9.2.1.1結(jié)構(gòu)與性

6、質(zhì)葉綠素是綠色植物的主要色素，存在于葉綠體中類囊體的片層膜上，在植物光合作用中進(jìn)行光能的捕獲和轉(zhuǎn)換。葉綠素是由葉綠酸、葉綠醇和甲醇縮合而成的二醇酯。高等植物中的葉綠素有a、b兩種類型，其區(qū)別僅在于3位碳原子（圖9-1中的R）上的取代基不同。取代基是甲基時(shí)為葉綠素a（藍(lán)綠色），是醛基時(shí)為葉綠素b（黃綠色），二者的比例一般為3：1。其分子結(jié)構(gòu)見圖9-1。葉綠素不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。作為天然食品著色劑的葉綠素銅鈉鹽就是用堿性乙醇浸提干燥的沙蠶或植物，再以硫酸銅處理制得。葉綠醇（植醇）R=—C

7、H3為葉綠素aR=—CHO為葉綠素b圖9-1葉綠素的結(jié)構(gòu)在活體植物細(xì)胞中，葉綠素與類胡蘿卜素、類脂物及脂蛋白結(jié)合成復(fù)合體，共同存在于葉綠體中。當(dāng)細(xì)胞死亡后，葉綠素就游離出來(lái)，游離的葉綠素對(duì)光、熱敏感，很不穩(wěn)定。因此，在食品加工儲(chǔ)藏中會(huì)發(fā)生多種反應(yīng)，生成不同的衍生物，如圖9-2所示。在酸性條件下，葉綠素分子中的鎂離子被兩個(gè)質(zhì)子取代，生成橄欖色的脫鎂葉綠素，依然是脂溶性的。在葉綠素酶作用下，分子中的植醇由羥基取代，生成水溶性的脫植葉綠素，仍然為綠色的。焦脫鎂葉綠素的結(jié)構(gòu)中除鎂離子被取代外，甲酯基也脫去，同時(shí)該環(huán)

8、的酮基也轉(zhuǎn)為烯醇式，顏色比脫鎂葉綠素更暗。圖9-2葉綠素的衍生物9.2.1.2在食品加工與儲(chǔ)藏中的變化①酸和熱引起的變化綠色蔬菜加工中的熱燙和殺菌是造成葉綠素?fù)p失的主要原因。在加熱下組織被破壞，細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)酸成分不再區(qū)域化，加強(qiáng)了與葉綠素的接觸。更重要的是，又生成了新的有機(jī)酸，如乙酸、吡咯酮羧酸、草酸、蘋果酸、檸檬酸等。由于酸的作用，葉綠素發(fā)生脫鎂反應(yīng)生成脫鎂葉綠素，并進(jìn)一步生成焦脫鎂葉綠素，食品的顏色轉(zhuǎn)變?yōu)殚蠙?/p>