1、第七章第七章 色素與著色劑色素與著色劑第一節第一節 引言引言n可見光可見光 380770nmn色素：色素： 植物或動物細胞與組織內的天然有色植物或動物細胞與組織內的天然有色物質物質n染料：染料： 指能在其它東西上染色的物質。指能在其它東西上染色的物質。n食品級著色劑：某些官方機構的批準方可使食品級著色劑：某些官方機構的批準方可使用。用。美國由美國由FDA負責審核批準，稱之為許可的負責審核批準，稱之為許可的著色劑，授予著色劑，授予FDC號，意味著可用于食號，意味著可用于食品、藥物與化妝品。品、藥物與化妝品。n沉淀色料：沉淀色料： 由染料和基質構成的，可分由染料和基質構成的，可分散于油相散于油相通

2、過吸附、共沉淀或化學反應結合通過吸附、共沉淀或化學反應結合整個體系包括水溶性基本染料以及許可的不整個體系包括水溶性基本染料以及許可的不溶性基質溶性基質目前只有氧化鋁被獲準作為基質使用目前只有氧化鋁被獲準作為基質使用著色劑的分類著色劑的分類 著著 色色 劑劑 舉舉 例例 A 許可的許可的 1. 染料染料 2. 沉淀染料沉淀染料 FDC 紅色紅色 40 號號 FDC 沉淀色料沉淀色料 40 號號 B 免于許可的免于許可的 1. 天然色素天然色素 2. 合成的合成的（天然等同天然等同）色素色素 花色苷、 水果蔬菜汁液濃縮物、花色苷、 水果蔬菜汁液濃縮物、胭脂樹橙提取物胭脂樹橙提取物 -胡蘿卜素胡蘿卜

3、素 n食品天然色素的分類食品天然色素的分類 動物肌肉中的色素動物肌肉中的色素 植物色素植物色素 包括葉綠素、類胡蘿卜素、黃酮類與其他酚類包括葉綠素、類胡蘿卜素、黃酮類與其他酚類n天然色素一般對光、熱、天然色素一般對光、熱、pH、氧氣等敏、氧氣等敏感，它們的變化會導致食品在加工貯存感，它們的變化會導致食品在加工貯存中變色或褪色。中變色或褪色。n合成色素顏色鮮艷穩定，但安全性較差。合成色素顏色鮮艷穩定，但安全性較差。第二節第二節 食品中的天然色素食品中的天然色素一、血紅素化合物一、血紅素化合物n鐵卟啉衍生物，主要存在于動物肌肉和血液中。鐵卟啉衍生物，主要存在于動物肌肉和血液中。n肌肉紅色來自于肌紅

4、蛋白肌肉紅色來自于肌紅蛋白(7080)和血紅蛋和血紅蛋白白(2030)。n放血后色澤的放血后色澤的90以上是由肌紅蛋白產生以上是由肌紅蛋白產生n量隨著動物的種類、年齡、性別而改變量隨著動物的種類、年齡、性別而改變n魚類毛細血管少，白色是魚肉的特征。魚類毛細血管少，白色是魚肉的特征。n肌肉組織尚有少量其他色素，細胞色素，酶和肌肉組織尚有少量其他色素，細胞色素，酶和維生素維生素B12等等 。肉中的主要色素肉中的主要色素1. 血紅素化合物的結構血紅素化合物的結構n肌紅蛋白（肌紅蛋白（Mb）球蛋白球蛋白MW=16,800153個個AAn4個吡咯環的中央有個吡咯環的中央有 1個鐵原子個鐵原子n與與4個吡

5、咯的氮原子構成復合物個吡咯的氮原子構成復合物6個配位鍵個配位鍵肌紅蛋白的三級結構肌紅蛋白的三級結構n鐵原子可形成鐵原子可形成6個配位鍵個配位鍵 4 個被個被4個吡咯環的氮原子占據個吡咯環的氮原子占據第五個與肌球蛋白的組氨酸殘基鍵合第五個與肌球蛋白的組氨酸殘基鍵合第六個可與各種配基的電負性原子結合第六個可與各種配基的電負性原子結合n血紅蛋白：由血紅蛋白：由4個肌紅蛋白構成，是一個個肌紅蛋白構成，是一個四聚體四聚體2化學與顏色化學與顏色氧化反應氧化反應n肉的顏色取決于肉的顏色取決于 肌紅蛋白的化學性質肌紅蛋白的化學性質氧化的狀態（氧化的狀態（ 卟啉環中卟啉環中Fe2+或或Fe3+）與血紅素鍵合的配

6、基的種類與血紅素鍵合的配基的種類球蛋白蛋白質的狀態球蛋白蛋白質的狀態n氧合作用氧合作用分子態氧與肌紅蛋白鍵合成為氧合肌紅蛋分子態氧與肌紅蛋白鍵合成為氧合肌紅蛋白（白（MbO2）肉由淺紅色變為亮紅色肉由淺紅色變為亮紅色n氧化反應氧化反應卟啉環中的卟啉環中的Fe2+轉變成轉變成Fe3+生成高鐵肌紅蛋生成高鐵肌紅蛋白（白（MMb）淺紅色的肌紅蛋白和亮紅色的氧合肌紅蛋淺紅色的肌紅蛋白和亮紅色的氧合肌紅蛋白變為棕紅色的白變為棕紅色的MMb高鐵肌紅蛋白無法鍵合分子態氧，第六個高鐵肌紅蛋白無法鍵合分子態氧，第六個配位鍵的位置上只能鍵合水。配位鍵的位置上只能鍵合水。氧氣分壓對三種肌紅蛋白的影響氧氣分壓對三種肌

7、紅蛋白的影響高氧氣分壓有利于形成亮紅色的高氧氣分壓有利于形成亮紅色的MbO2 而低氧氣分壓有利于形成而低氧氣分壓有利于形成Mb和和MMbn完全排除氧氣能將血紅素的氧化完全排除氧氣能將血紅素的氧化 （Fe2+ Fe3+）降低到最小程度）降低到最小程度n血球蛋白的存在能降低氧化速度血球蛋白的存在能降低氧化速度npH低時氧化反應進行較快低時氧化反應進行較快n痕量元素特別是銅會促進自動氧化痕量元素特別是銅會促進自動氧化n與與Mb相比，相比，MbO2 自動氧化的速度較低自動氧化的速度較低應用舉例應用舉例n新鮮金槍魚的肉是紅色的，新鮮金槍魚的肉是紅色的，-60條件下保藏，條件下保藏，n新含氣保鮮技術（日本

8、）新含氣保鮮技術（日本）n金槍魚金槍魚 切塊切塊 調理釜調理釜 滅菌滅菌 打入氧氣打入氧氣 負壓下脫除多余的水分負壓下脫除多余的水分 包裝包裝 -20保藏保藏n原理原理氧合肌紅蛋白（亮紅色）脫氧轉變成肌紅蛋白氧合肌紅蛋白（亮紅色）脫氧轉變成肌紅蛋白（淺紅色）（淺紅色）注入氧氣：有足夠的氧氣鍵合成為氧合肌紅蛋白，注入氧氣：有足夠的氧氣鍵合成為氧合肌紅蛋白，從而使肉保持亮紅色。從而使肉保持亮紅色。3化學和顏色化學和顏色變色反應變色反應n過氧化氫可與血紅素中的過氧化氫可與血紅素中的Fe2+和和Fe3+反應反應生成綠色的膽綠蛋白生成綠色的膽綠蛋白n細菌繁殖產生的硫化氫在有氧氣存在時細菌繁殖產生的硫化氫

9、在有氧氣存在時能形成綠色的硫代肌紅蛋白能形成綠色的硫代肌紅蛋白4腌制肉的色素腌制肉的色素n肌紅蛋白肌紅蛋白 亞硝酰基肌紅蛋白（紫紅色）亞硝?；〖t蛋白（紫紅色）n在腌制開始時，如果含有較多的亞硝酸鹽，肌在腌制開始時，如果含有較多的亞硝酸鹽，肌紅蛋白立刻被氧化為硝酸肌紅蛋白（紅蛋白立刻被氧化為硝酸肌紅蛋白（NMb）。）。n在還原劑存在下受熱時在還原劑存在下受熱時NMb轉化為綠色的硝化轉化為綠色的硝化氯化血紅素。氯化血紅素。n在無氧狀態下，亞硝?；〖t蛋白相當穩定，在無氧狀態下，亞硝?；〖t蛋白相當穩定，但對光敏感，在有還原劑（抗壞血酸或巰基化但對光敏感，在有還原劑（抗壞血酸或巰基化合物）存在時亞

10、硝酸鹽將被還原為一氧化氮，合物）存在時亞硝酸鹽將被還原為一氧化氮，迅速生成亞硝酸基肌紅蛋白。迅速生成亞硝酸基肌紅蛋白。5肉類色素的穩定性肉類色素的穩定性n光照、溫度、相對濕度、水分活度、光照、溫度、相對濕度、水分活度、pH及細菌的種類及細菌的種類n抗氧化劑可阻止或延緩脂質的氧化抗氧化劑可阻止或延緩脂質的氧化如抗壞血酸、維生素如抗壞血酸、維生素E、 BHA或或PG，從而，從而延長肉組織顏色的保留時間延長肉組織顏色的保留時間n動物屠宰前氧氣消耗的速度和高鐵肌紅動物屠宰前氧氣消耗的速度和高鐵肌紅蛋白還原酶的活力蛋白還原酶的活力n氣調法包裝氣調法包裝選擇透氣率低的包裝膜，先除去包裝袋中的選擇透氣率低的

11、包裝膜，先除去包裝袋中的空氣，再充入富氧或缺氧空氣密封空氣，再充入富氧或缺氧空氣密封二、葉綠素類二、葉綠素類（）葉綠素的結構（）葉綠素的結構n原指與光合作用有關的綠色色素?，F在延伸原指與光合作用有關的綠色色素?，F在延伸至所有起光合作用的卟啉色素。至所有起光合作用的卟啉色素。n 結構特征：結構特征：吡咯：卟啉環的吡咯：卟啉環的4個環狀組分中的個環狀組分中的1個個卟吩：四吡咯環通過卟吩：四吡咯環通過4個次甲基橋連接而成的完個次甲基橋連接而成的完全共軛的四吡咯骨架全共軛的四吡咯骨架卟啉：卟吩的氧化態卟啉：卟吩的氧化態脫鎂葉綠母環：脫鎂葉綠母環： 9位碳與位碳與10位碳成環的卟啉位碳成環的卟啉脫鎂葉綠

12、環：不含鎂，脫鎂葉綠環：不含鎂，7位被一個長碳鏈醇（植位被一個長碳鏈醇（植醇或法呢醇）酯化醇或法呢醇）酯化卟吩卟吩脫鎂葉綠母環脫鎂葉綠母環植醇：具有類異戊二烯結構的植醇：具有類異戊二烯結構的20碳醇碳醇葉綠素葉綠素a ： 一個與鎂螫合的四吡咯結構，它一個與鎂螫合的四吡咯結構，它的的1，3，5和和8位上有甲基取代，乙烯基取代位上有甲基取代，乙烯基取代于于2位，乙基位于位，乙基位于4位，位，7位的丙酸與植醇酯位的丙酸與植醇酯化。羧基位于化。羧基位于9位，甲氧甲?；挥谖?，甲氧甲?；挥?0位。位。葉綠素葉綠素b： 3位是甲醛基而不是甲基位是甲醛基而不是甲基脫鎂葉綠素脫鎂葉綠素a脫鎂葉綠素脫鎂葉綠素

13、b脫植醇葉綠素脫植醇葉綠素a脫植醇葉綠素脫植醇葉綠素b脫鎂脫植醇葉綠素脫鎂脫植醇葉綠素a 脫鎂脫植醇葉綠素脫鎂脫植醇葉綠素b葉綠素葉綠素a、b及植醇結構及植醇結構n葉綠素衍生物可借助可見吸收光譜進行葉綠素衍生物可借助可見吸收光譜進行鑒定鑒定n葉綠素葉綠素a ：600700nm（紅光）（紅光）n葉綠素葉綠素b：400500nm（藍光）（藍光）n在乙醚中：在乙醚中：a：660.5nm和和642nm（紅光）（紅光）b：428.5nm和和452.5nm（藍光）（藍光）n在高等植物中，葉綠素在高等植物中，葉綠素a：b3：1（二）葉綠素的變化（二）葉綠素的變化1酶促反應酶促反應n 葉綠素酶是唯一葉綠素酶是

14、唯一能使葉綠素降解的能使葉綠素降解的酶，使植醇從葉綠酶，使植醇從葉綠素及脫鎂葉綠素上素及脫鎂葉綠素上脫落。脫落。n最 適 溫 度最 適 溫 度 6 0 82.2。2熱與酸熱與酸n葉綠素（綠色）葉綠素（綠色） 脫鎂葉綠素（橄欖褐色）脫鎂葉綠素（橄欖褐色） 綠色的葉綠素的銅或鋅絡合物綠色的葉綠素的銅或鋅絡合物銅代葉綠素的色澤最鮮亮，對光和熱較穩定，是理銅代葉綠素的色澤最鮮亮，對光和熱較穩定，是理想的食品著色劑。想的食品著色劑。n pH會影響葉綠素的降解會影響葉綠素的降解在堿性條件下（在堿性條件下（pH 9.0），對熱非常穩定），對熱非常穩定在在pH 3.0的酸性條件下，葉綠素不穩定的酸性條件下，葉

15、綠素不穩定n加入鈉、鎂、鈣的鹽酸鹽能降低葉綠素脫鎂反加入鈉、鎂、鈣的鹽酸鹽能降低葉綠素脫鎂反應的速度應的速度n綠色蔬萊在加工前用石灰水或綠色蔬萊在加工前用石灰水或Mg(OH)2 提高提高pH，有利于保持蔬菜的鮮綠色，有利于保持蔬菜的鮮綠色三、類胡蘿卜素化合物三、類胡蘿卜素化合物n自然界中最豐富的天然色素自然界中最豐富的天然色素n黃色常常被葉綠體的綠色所覆蓋黃色常常被葉綠體的綠色所覆蓋n既有光合作用又有既有光合作用又有光保護作用光保護作用淬滅由光照和暴露于空氣中產生的活潑氧淬滅由光照和暴露于空氣中產生的活潑氧n最常見的是最常見的是-胡蘿卜素胡蘿卜素-胡蘿卜素胡蘿卜素n天然或合成的天然或合成的-胡

16、蘿卜素都可作著色劑胡蘿卜素都可作著色劑n-胡蘿卜素有胡蘿卜素有2個個-紫羅酮（視黃醇）環紫羅酮（視黃醇）環狀結構狀結構n是最有效的維生素是最有效的維生素A原原n維生素維生素A活性取決于是否有視黃醇結構活性取決于是否有視黃醇結構（）類胡蘿卜素的結構（）類胡蘿卜素的結構n分為兩類：分為兩類：烴類胡蘿卜素烴類胡蘿卜素氧合類胡蘿卜素（氧合葉黃素）氧合類胡蘿卜素（氧合葉黃素）n結構結構有很多衍生物有很多衍生物羥基化的類胡蘿卜素的脂肪酸酯羥基化的類胡蘿卜素的脂肪酸酯順，反異構體順，反異構體n類胡蘿卜素最基本的組成單元是異戊間類胡蘿卜素最基本的組成單元是異戊間二烯，通過共價鍵頭二烯，通過共價鍵頭-尾或尾尾或

17、尾-尾相連產生尾相連產生很多對稱結構很多對稱結構n天然類胡蘿卜素大多數可看作是番茄紅天然類胡蘿卜素大多數可看作是番茄紅素的衍生物素的衍生物n所有的類胡蘿卜素都是脂溶性色素所有的類胡蘿卜素都是脂溶性色素n穩定性一般穩定性一般n被氧化后會褪色被氧化后會褪色n因酸、加熱或光照而異構化因酸、加熱或光照而異構化n具有的顏色從黃到紅，檢測的波長范圍具有的顏色從黃到紅，檢測的波長范圍一般為一般為430480 nm（二）化學性質（二）化學性質n易被氧化，并失去顏色易被氧化，并失去顏色組織內：與氧氣隔離，受到保護組織內：與氧氣隔離，受到保護組織破損或被萃?。褐苯优c氧接觸，發生氧組織破損或被萃取：直接與氧接觸，發

18、生氧化化n高度共扼，雙鍵數很多，氧化產物復雜高度共扼，雙鍵數很多，氧化產物復雜n氧化促進因子氧化促進因子金屬離子和亞硫酸鹽金屬離子和亞硫酸鹽脂肪氧合酶脂肪氧合酶n氧氣分壓高氧氣分壓高氧化強化劑氧化強化劑n氧氣分壓低氧氣分壓低抑制脂質的過氧化抑制脂質的過氧化n類胡蘿卜素有一定的抗氧化活性，能淬類胡蘿卜素有一定的抗氧化活性，能淬滅單線態氧，防止細胞的氧化損傷滅單線態氧，防止細胞的氧化損傷n抗氧化活性使它具有抗衰老、抗白內障、抗氧化活性使它具有抗衰老、抗白內障、抗動脈粥狀硬化與抑制癌細胞的作用抗動脈粥狀硬化與抑制癌細胞的作用（三）應用（三）應用n商品類胡蘿卜素大多數是人工合成產物，商品類胡蘿卜素大多

19、數是人工合成產物，常用于人造黃油及油脂食品的著色常用于人造黃油及油脂食品的著色n用環糊精制成用環糊精制成-胡蘿卜素微膠囊分散體胡蘿卜素微膠囊分散體系，可用于生產飲料等食品系，可用于生產飲料等食品四、花色苷類四、花色苷類n是植物世界分布最廣的一類色素是植物世界分布最廣的一類色素n有各種顏色，如藍、紫、紅、橙等有各種顏色，如藍、紫、紅、橙等（）花色苷結構（）花色苷結構n花色苷是黃酮的一種，具有花色苷是黃酮的一種，具有2-苯基苯基-苯并苯并吡喃陽離子結構。吡喃陽離子結構。 主要花色素的取代基及取代位置主要花色素的取代基及取代位置 取取代代基基及及位位置置 花花色色素素 3 4 5 天天竺竺葵葵色色素

20、素 H OH H 矢矢車車菊菊色色素素 OH OH H 飛飛燕燕草草色色素素 OH OH OH 芍芍藥藥色色素素 OCH3 OH H 牽牽牛?；ɑㄉ厮?OCH3 OH OH 錦錦葵葵色色素素 OCH3 OH OCH3 n花色苷在自然狀態下以糖苷形式存在花色苷在自然狀態下以糖苷形式存在n花色苷的糖基：葡萄糖、鼠李糖、半乳花色苷的糖基：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖糖、木糖和阿拉伯糖n花色苷水解失去糖基后的配體稱為花色花色苷水解失去糖基后的配體稱為花色素或花青素，水溶性下降素或花青素，水溶性下降（二）花色苷的顏色與穩定性（二）花色苷的顏色與穩定性1pHn水解越快越不穩定水解越快越不穩定

21、n配基較多的食品配基較多的食品一般顏色不穩定一般顏色不穩定 天竺葵色素、矢車菊色素或飛燕草色素天竺葵色素、矢車菊色素或飛燕草色素活潑羥基被封閉后，變穩定活潑羥基被封閉后，變穩定 牽?；ㄉ鼗蝈\葵色素牽?；ㄉ鼗蝈\葵色素n糖基化能增加花色苷的穩定性糖基化能增加花色苷的穩定性2氧氣與抗壞血酸的影響氧氣與抗壞血酸的影響n花色素的不飽和性使得對氧比較敏感花色素的不飽和性使得對氧比較敏感n防止果汁變色防止果汁變色要盡量裝滿要盡量裝滿采用充氮貯存采用充氮貯存n果汁中花色苷和抗壞血酸會同時消失果汁中花色苷和抗壞血酸會同時消失這是由于抗壞血酸氧化時產生的過氧化氫誘導這是由于抗壞血酸氧化時產生的過氧化氫誘導了花

22、色苷的降解了花色苷的降解n銅能加速抗壞血酸的氧化，最終使果汁變銅能加速抗壞血酸的氧化，最終使果汁變成棕褐色成棕褐色3光光n光照通常會加速花色苷的降解光照通常會加速花色苷的降解4糖及其降解產物的影響糖及其降解產物的影響n高濃度的糖有利于花色苷的穩定高濃度的糖有利于花色苷的穩定因為高濃度糖可降低水分活度因為高濃度糖可降低水分活度n但低濃度的糖會加速花色苷降解但低濃度的糖會加速花色苷降解5金屬離子的影響金屬離子的影響n采用涂料金屬罐保護罐裝果蔬原有顏色采用涂料金屬罐保護罐裝果蔬原有顏色相鄰羥基可以螯合多價的金屬離子相鄰羥基可以螯合多價的金屬離子使花色苷的顏色由紅轉變成紫使花色苷的顏色由紅轉變成紫n某些金屬離子亦會造成果汁等變色某些金屬離子亦會造成果汁等變色梨、桃、荔枝等水果會產生粉紅色梨、桃、荔枝等水果會產生粉紅色在酸性條件下熱誘導花色素轉變成花色苷，在酸性條件下熱誘導花色素轉變成花色苷，再與金屬離子形成絡合物。再與金屬離子形成絡合物。6二氧化硫的影響二氧化硫的影響n漂白時生成了一種無色的物質，造成可逆漂白時生成了一種無色的物質，造成可逆或不可逆地退色或變色或不可逆地退色或變色n為防止細菌腐敗，用為防止細菌腐敗，用50