1、食品色素和著色劑食品色素和著色劑第1頁香腸染色 飲料中色彩食品色素和著色劑第2頁五顏六色食品 食品色素和著色劑第3頁 人肉眼觀察到顏色是因為物質吸收了可見光區（400800nm）一些波長光后，透過光所展現出顏色。即人們看到顏色是被吸收光互補色。 色素及著色劑發色機理食品色素和著色劑第4頁 不一樣波長光顏色及其互補色 物質吸收光 透過光（互補色） 波長（nm） 對應顏色 400 紫 黃綠 425 藍青 黃 450 青 橙黃 490 青綠 紅 510 綠 紫 530 黃綠 紫 550 黃 藍青 590 橙黃 青 640 紅 青綠 730 紫 綠食品色素和著色劑第5頁顏色及其互補色食品色素和著色劑第

2、6頁電磁波譜分類食品色素和著色劑第7頁可見光波長范圍食品色素和著色劑第8頁發色團(Chromophore ) 在紫外或可見光區(200800nm）含有吸收峰基團被稱為發色團，發色團均含有雙鍵。 如：-N=N-、-N=O、 C=S、 C=C 、 C=O 等. 助色團( Auxochrome) 有些基團吸收波段在紫外區，不可能發色，但當它們與發色團相連時，可使整個分子對光吸收向長波方向移動，這類基團被稱為助色團。 如：-OH、-OR、 -NH2、 -NHR、 -NR2、 -SR、Cl、 -Br 等。色素及著色劑發色機理食品色素和著色劑第9頁助色團 波長紅移 (nm） -X ( Cl, Br, I

3、) 230 -OR 1750 -SR 2385 -NR2 4095 食品色素和著色劑第10頁 食品中固有色素分類： 食品色澤是決定食品品質和可接收性主要原因。天然色素四吡咯衍生物異戊二烯衍生物多酚類衍生物（苯并吡喃衍生物）其它天然色素食品中固有色素食品色素和著色劑第11頁蔬菜中主要天然色素物質特征色素葉綠素胡蘿卜素花青苷類黃酮甜菜紅大致數量506001503000100普通色澤綠色、橄欖綠黃、橙、紅紅、藍黃紅、黃化學結構特征吡咯環異戊二烯多酚多酚氮雜環食品色素和著色劑第12頁 四吡咯色素共同特點： 在其基本化學單元中由四個吡咯組成卟啉環，環上有不一樣取代基。水溶性不好，易溶于有機溶劑。1 四吡

4、咯衍生物（卟啉類色素）食品色素和著色劑第13頁 1.1 血紅素 1. 結構 血紅素是亞鐵卟 啉化合物血紅素基團結構食品色素和著色劑第14頁肌紅蛋白結構簡圖 血紅蛋白和肌紅蛋白是動物肌肉主要色素蛋白質。 血紅蛋白和肌紅蛋白是球蛋白，其結構為血紅素中鐵在卟啉環平面上下方再與配位體進行配位，到達配位數為六化合物。食品色素和著色劑第15頁Figure 2: The pictureare the right is of the heme group in hemoglobin and shows the Fe(II) iron atom.Figure 1: The picture is the seco

5、ndary structure of hemoglobin, with only the protein backbone and without the side chains食品色素和著色劑第16頁2.性質 （1）氧合作用：血紅素中亞鐵與一分子氧以配位鍵結合，而亞鐵原子不被氧化，這種作用被稱為氧合作用。（2）氧化作用：血紅素中亞鐵與氧發生氧化還原反應，生成高鐵血紅素作用被稱為氧化作用。食品色素和著色劑第17頁 氧合肌紅蛋白 （oxymyoglobin） 鮮紅色（MbO2） 肌紅蛋白（myoglobin）紫紅色（Mb）高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin） 褐色（MetMb） 球蛋白 球蛋

6、白球蛋白肉中血紅素三種狀態食品色素和著色劑第18頁 氧分壓對三種肌紅蛋白影響 (引自W.H.Freeman,San Francisco.)低氧壓時（120mm汞柱), 主要為氧化作用；高氧壓時主要為氧合作用。食品色素和著色劑第19頁NO3- 細菌還原作用 NO2- pH 5.46, H+ 2HNO2 肉內固有還原劑 2NO + 2H2O 或 3HNO2 歧化 HNO3 + 2NO + H2O3. 腌肉色素 硝酸鹽或亞硝酸鹽發色原理以下：食品色素和著色劑第20頁 Mb NO NOMb（亞硝酰基肌紅蛋白） 加熱 亞硝基血色原(紫紅色) (鮮桃紅) (鮮桃紅) 還原劑 MMb NO NOMMb（亞硝

7、酰基高鐵肌紅蛋白） (褐色) (深紅) 3. 腌肉色素 NOMb、NOMMb、亞硝基血色原統稱為腌肉色素；其顏色愈加鮮艷，性質愈加穩定（對熱、氧)。食品色素和著色劑第21頁 1.2 葉綠素 1 結構葉綠素a、b 植醇（葉綠醇）食品色素和著色劑第22頁 加工中，葉綠素改變后會產生幾個主要衍生物。食品色素和著色劑第23頁（綠色，水溶性）脫植葉綠素 -植醇 葉綠素（綠色，脂溶性） 葉綠素酶/堿 -Mg2+ 酸/熱 -Mg2+ 酸/熱 脫鎂脫植葉綠素（橄欖綠，水溶性） 脫鎂葉綠素（橄欖綠 ，脂溶性） -COOCH3 熱 -COOCH3 熱 焦脫鎂脫植葉綠素（褐色，水溶性） 焦脫鎂葉綠素（褐色，脂溶性）

8、 2 葉綠素穩定性食品色素和著色劑第24頁 3 影響葉綠素穩定性原因（1）酶：葉綠素酶在蔬菜采收后加熱處理時被激活，被激活適宜溫度：6082，100葉綠素酶滅活； 脂酶、蛋白酶、果膠酶等經過作用于對應底物（非葉綠素），間接使葉綠素發生與蛋白或本身分解，降低穩定性。食品色素和著色劑第25頁 3 影響葉綠素穩定性原因（2）酸、熱：熱處理對葉綠素脫鎂反應影響最大，綠色蔬菜經過熱處理后，葉綠素含量降低 80100%，色澤轉變為黃綠色甚至暗褐色；這種改變在水介質中是不可逆。 pH影響加熱時葉綠素分解速度，pH 9.0時葉綠素對熱穩定性最高，3.0 時葉綠素最不穩定。 在發酵過程中，pH逐步降低，葉綠素降

9、解主要是葉綠酸和脫鎂葉綠酸生成。食品色素和著色劑第26頁 3 影響葉綠素穩定性原因（3）其它金屬離子影響：葉綠素脫鎂衍生物中，中心H+ 很輕易被 Cu2+、Zn2+ 等取代，形成綠色、穩定性很好葉綠素衍生物。 葉綠酸與Cu2+ 形成葉綠素銅鹽色澤最為明亮； 葉綠素銅或鋅衍生物在酸性條件下比較穩定，堿性條件下穩定性反而變差，尤其是銅衍生物，若想從衍生物中除去Cu2+ ，其所需pH 條件已經能夠使卟啉環分解。食品色素和著色劑第27頁 3 異戊二烯衍生物類胡蘿卜素 類胡蘿卜素又稱多烯色素，廣泛分布于紅色、黃色和橙色水果及綠色蔬菜中。 類胡蘿卜素為含有多個共軛雙鍵分子，現已發覺 650 各種以上化合物

10、，它是自然界中資源最豐富天然色素。 類胡蘿卜素為脂溶性色素。 類胡蘿卜素與蛋白質結合以后愈加穩定，同時也改變了原有色澤，如龍蝦殼中，蝦黃素與蛋白質結合展現藍色，加熱后，蛋白質變性顯出橙紅色。食品色素和著色劑第28頁 3 異戊二烯衍生物類胡蘿卜素 種類較多，色澤多呈淺黃、橙、黃等。番茄紅素-胡蘿卜素-胡蘿卜素-胡蘿卜素 類胡蘿卜素 葉黃素類：結構中除含有由C、H元素組成官能團外，還含有含氧基團；是共軛多烯烴加氧衍生物 胡蘿卜素：為純碳氫化物；由C、H元素組成共軛多烯烴食品色素和著色劑第29頁 胡蘿卜素類為經典脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚難溶于甲醇和乙醇。 3.1 胡蘿卜素食品色素和著色劑第30

11、頁 普通紅色、橙色、黃色植物中類胡蘿卜素含量較高。水果成熟時，葉綠素含量降低而類胡蘿卜素含量升高。 番茄在成熟過程中色素含量改變情況 單位：mg.kg-1鮮重 3.1 胡蘿卜素色素未成熟半成熟成熟番茄紅素1.18.478.5胡蘿卜素1.64.37.3葉黃素0.20.30.6葉黃素酯0.00.21.0食品色素和著色劑第31頁 胡蘿卜素類，其顏色在多數加工和貯藏條件下表現相當穩定，其改變只是輕微； 但在有些加工條件下, 輕易發生異構化和氧化降解反應，嚴重影響胡蘿卜素在食品中色感。 胡蘿卜加工時類胡蘿卜素、-胡蘿卜素損失情況 3.1 胡蘿卜素處理類胡蘿卜素/mg.kg-1類胡蘿卜素損失/%-胡蘿卜素

12、/mg.kg-1-胡蘿卜素損失/%無83.4444.06水煮72.9612.629.932.1蒸汽76.408.443.231.9微弱油炸74.1611.140.238.7食品色素和著色劑第32頁在類胡蘿卜素降解反應中，氧化反應最為主要食品色素和著色劑第33頁 3.2 葉黃素葉黃素類是胡蘿卜素類含氧衍生物，伴隨含氧量增加，它們脂溶性下降 ，所以葉黃素在甲醇和乙醇中很好溶解，而難溶于乙醚、石油醚。葉黃素類顏色為黃色或橙黃色，少數為紅色，如與蛋白質相結合，顏色可能發生改變。食品色素和著色劑第34頁食品色素和著色劑第35頁 因為類胡蘿卜素特殊結構（多烯，全反），使得其輕易發生異構化和氧化降解反應。

13、在加熱、酸或光作用下，類胡蘿卜素可發生異構化反應，部分雙鍵構型由反式變為順式，造成其吸收波長發生移動。（生物活性當然發生大改變） 在食品加工普通條件下，類胡蘿卜素并不發生嚴重降解反應，尤其是含水量較大情況下，有足夠穩定性。 3.2 葉黃素食品色素和著色劑第36頁食品色素和著色劑第37頁4 多酚類色素 這類色素分子結構特點是含有苯并氧雜環，氧雜環通常是吡喃環，所以也將它們統稱為苯并吡喃衍生物色素。 它們是植物組織中水溶性色素主要成份，并大量存在于自然界，含有各種不一樣色澤。 它們色澤改變非常大，從無色到含有黃色、橙色、紅色、紫色以及藍色。花青素類黃酮兒茶素多酚類色素食品色素和著色劑第38頁4 多

14、酚類色素4.1 花青素（花青苷） 花青苷類普通是水溶性紅色色素，有時也以藍色或紫色、紫紅色出現，許多植物花、果實、種子中因含有它們而含有鮮艷顏色。 花青苷普通是由花青素和糖基結合，因糖苷形式存在。糖基能夠是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖或阿拉伯糖，花青素分子上能夠連接一個或幾個糖基，連接方式能夠是單糖、低聚糖。食品色素和著色劑第39頁 1 花青素基本結構 伴隨不一樣花青素結構中所帶基團種類和數量不一樣，其顏色有所不一樣。其原因是不一樣基團及數量不一樣基團其助色效果不一樣，基本結構上所帶給電子基團越多，顏色越深。食品色素和著色劑第40頁 自然界存在花青素有 20 各種，最主要有 6 種： R1=R

15、2=H，天竺葵色素； R1=OH、R2H，矢車菊色素； R1=OCH3、R2=H，芍藥色素； R1=R2=OH，飛燕草色素； R1=OCH3、R2=OH，牽牛花色素 （碧冬茄素）； R1=R2 =OCH3 ，錦葵色素（銀葵素） 食品色素和著色劑第41頁食品色素和著色劑第42頁花青素形成花青苷時，糖基普通 連接在 3 位-OH基， 也有一些花青苷存在5位 OH 糖苷另外，花青苷中還可能含有一些羧酸或金屬離子，羧酸普通是與糖基部分結合，常見有機酸包含阿魏酸、蘋果酸、咖啡酸、琥珀酸、乙酸等。自然界中最少已經分離出250種以上花青苷化合物，天然食品中存在花青苷普通是各種共同存在，也有少數食品中主要存在

16、一個花青苷。食品色素和著色劑第43頁 2 花色苷改變 花青素、花色苷穩定性差，其主要原因是其結構中環氧正離子結構及多個羥基存在。本身結構影響：結構中自由酚羥基越多越不穩定，花青素不如花色苷穩定，花色苷中糖基不一樣穩定性亦不一樣。pH影響：溶液pH不一樣時花青素結構不一樣，顏色亦有所不一樣。普通情況下，花色苷類色素在酸性溶液中呈色效果最好。 溫度影響：加熱影響花色苷溶液平衡，使其向形成查爾酮方向移動。 加熱也可使花色苷分解食品色素和著色劑第44頁（1）pH對花青素影響食品色素和著色劑第45頁食品色素和著色劑第46頁食品色素和著色劑第47頁（2）光照影響：光照能夠加速花色苷分解，多羥基黃酮、異黃酮

17、等對光分解有保護作用。（3）抗壞血酸影響：花色苷受抗壞血酸影響是抗壞血酸能夠將氧分子轉化為過氧化氫，而過氧化氫能夠進攻花色苷2-C,造成紅色苷分解。（4）SO2影響：食品色素和著色劑第48頁（5）金屬離子影響：花色苷與Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金屬離子能夠形成配位化合物，而使顏色變深而發生改變。（6） 酶影響：能夠造成花色苷分解酶有糖苷水解酶及多酚氧化酶。食品色素和著色劑第49頁（7）與其它植物性成份發生縮合： 花色苷能夠與本身、蛋白質、單寧、其它黃酮或多糖類物質發生縮合反應，形成產物普通顏色會加深（紅移），少數顏色消失。 3 原花色素（無色花青素） 原花色素基本結構單元為黃烷-

18、3,4-二醇：食品色素和著色劑第50頁 原花色素是黃烷-3,4-二醇二聚物、三聚物甚至多聚物。 原花色苷本身沒有顏色，但在酸熱條件下能夠分解為花青素和其它多酚類化合物而顯示一定顏色。如：食品色素和著色劑第51頁食品色素和著色劑第52頁4.2 類黃酮色素 類黃酮是一大類結構相同天然化合物，廣泛存在于各類植物體內。 大部分這類化合物不但含有特殊顏色，而且含有特殊生物學功效。 類黃酮類化合物在水中溶解度較大。食品色素和著色劑第53頁 1 結構及類型：4.2 類黃酮色素食品色素和著色劑第54頁一些常見類黃酮化合物結構：食品色素和著色劑第55頁 其中一部分類黃酮類化合物呈黃色，另外一些無色。有顏色黃酮類

19、化合物常可與金屬離子發生配位而顏色加深， 黃酮類化合物化學性質比較活勃，可受食品中成份或加工條件影響而結構發生改變。 從化學結構上看，類黃酮都含有酚羥基，是弱酸性化合物，能夠與強堿作用。 類黃酮在堿性條件下轉化為查爾酮形式，展現明亮黃色。食品色素和著色劑第56頁 2 加工與貯藏時改變 類黃酮與Al3+、Fe2+、Fe3+、Sn2+等金屬離子能夠形成配合物，而使顏色變深而發生改變。 加工條件中使pH上升，無色黃烷酮或黃烷酮醇可變為有色查耳酮類。 發生酶促褐變中間生成物可氧化類黃酮而產生褐色物質。 類黃酮熱穩定性好于花青苷，熱加工對它們破壞不大。食品色素和著色劑第57頁4.2 類黃酮色素作為一類主

20、要植物化學成份，類黃酮被研究功效性質包含：抗氧化、植物雌激素作用、去除游離基、降血脂、降低膽固醇、防治冠心病等。類黃酮存在一些食品：紅茶、綠茶、黑巧克力、洋蔥、紅葡萄酒、蘋果等，顯示出較強心臟保護作用。食品色素和著色劑第58頁4.2 類黃酮色素3 兩種主要類黃酮化合物（1）異黃酮： 異黃酮在植物中存在范圍、存在量均不大，普通存在于豆科植物，主要是大豆中。 大豆中異黃酮主要分布于種皮、胚軸、子葉內，尤以胚軸含量最高。 大豆品種不一樣，異黃酮含量不一樣；大部分大豆食品中異黃酮含量不一樣，主要是不一樣加工造成。食品色素和著色劑第59頁大豆制品中異黃酮含量 單位：mg.kg-1制品黃豆苷原染料木黃酮黃

21、豆黃素異黃酮總量全脂豆粉9.637.121.6217.79脫脂豆粉7.125.750.7613.12濃縮蛋白（水洗）5.564.300.5210.21濃縮蛋白（醇洗）0.530.680.161.25分離蛋白5.963.360.959.74食品色素和著色劑第60頁濃縮大豆蛋白：從高質量、完整、潔凈和脫殼大豆中，除去大豆油和水溶性物質及非蛋白質部分后，含有不少于70（干基）蛋白質，這么得到大豆蛋白質叫做濃縮大豆蛋白。生產濃縮蛋白時，主要是用不一樣方法去除蛋白粉中水溶性糖類，當前所使用方法主要有稀酸沉淀濃縮分離法（稀酸浸出法），酒精水溶液洗滌濃縮法（含水乙醇浸出法）和濕熱水洗法等。 食品色素和著色劑

22、第61頁（2）兒茶素 兒茶素也為多酚類化合物，常見四種為：食品色素和著色劑第62頁 以上兒茶素名稱中“表”表示吡喃環上以單鍵相連兩個基團處于該環同側。 兒茶素本身沒有顏色，當其與金屬離子結合后產生白色或有色沉淀； 兒茶素含有輕微澀味； 兒茶素含有還原性，很輕易被空氣中氧氣氧化為有顏色物質（高溫下尤其如此）。 植物中存在多酚氧化酶能催化兒茶素氧化為各種產物這在茶葉加工中非常主要。食品色素和著色劑第63頁綠茶、紅茶中多酚物質含量水平（干重/%）成份綠茶紅茶成份綠茶紅茶表碚兒茶素沒食子酸酯101545黃烷雙醇23表兒茶素沒食子酸酯31034黃酮醇51068表碚兒茶素31012酚酸和縮酚酸351012表兒茶素1512茶黃素36茶紅素1030食品色素和著色劑第64頁一些兒茶素還原電勢和相反抗氧化活性化合物還原電勢/V相反抗氧化活性化合物還原電勢/V相反抗氧化活性表兒茶素0.572.40.02茶黃素二沒食子酸酯0.546.20.43表碚兒茶素0.433.80.06綠茶(1g.kg-1)3.80.03表兒