第八章食品色素和着色剂.

主要内容一、概述二、卟啉衍生物三、异戊二烯衍生物四、多酚类色素五、着色剂白光照在物质上，特定波长的光被吸收，其它波长的光被反射出去，因此我们才能看到该物质特有的颜色。这样有选择性的将特定波长的光吸收或反射的物质叫做色素。例如吸收绿色光的物质，肉眼看就呈红色（红色是绿色的补色）；而吸收蓝色光的物质，用肉眼看就呈橙色（橙色是蓝色的补色）。食品中色素的来源1.食品中原有的色素2.加工中添加的色素（食品着色剂）：天然色素、合成色素3.加工中产生的色素：红茶&绿茶我国对在食品中添加合成色素也有严格的限制：凡是肉类及其加工品、鱼类及其加工品、醋、酱油、腐乳等调味品、水果及其制品、乳类及乳制品、婴儿食品、饼干、糕点都不能使用人工合成色素。只有汽水、冷饮食品、糖果、配制酒和果汁露可以少量使用，一般不得超过1/10000。目前我国批准使用的食用合成色素有6个品种，即苋菜红、胭脂红、柠檬黄、日落黄、靛蓝和亮蓝。虽然对这6种食用合成色素的危害性仍然没有定论，但它们没有任何营养价值，对人体健康也没有任何帮助，能不食用就尽量不要食用。事实上，在巨大的经济利益的驱使下，我国食品中合成色素的超标、超范围使用现象屡禁不止，大家在购买食品时一定要小心，不要过分追求食品的色泽。与人们对合成色素的危害性认识越来越深入相对应的是，天然色素越来越受到重视。与合成色素截然不同的是，食用天然色素不仅没有毒性，有的还有一定的营养，甚至一定的药理作用。目前，开发研制天然色素，利用天然色素代替人工合成色素已经成为食品、化妆品行业的发展趋势。天然色素的来源天然色素一般来源于天然成分，比如甜菜、葡萄和辣椒，这些食品已经得到了广大消费者的认可与接受，因此，采用这些食物来源的天然色素更能得到消费者的青睐，使用起来也更安全些。植物色素的着色色调比较自然，既可增加色调，又与天然色泽相近，是一种自然的美。绝大多数植物色素无副作用，安全性高。植物色素大多为花青素类、类胡萝卜素类、黄酮类化合物，是一类生物活性物质，是植物药和保健食品中的功能性有效成分。鉴于植物色素作为着色用添加剂而应用于食品、药品及化妆品中，用量达不到医疗及保健品的量效比例。在保健食品应用中，这一类植物色素可分别发挥增强人体免疫机能、抗氧化、降低血脂等辅助作用；在普通食品中有的可以发挥营养强化的辅助作用及抗氧化作用。植物色素在植物体中含量较少，分离纯化较为困难；有的共存物存在时还可能产生异味，因此生产成本较合成色素高。大部分植物色素对光、热、氧、微生物和金属离子及值变化敏感，稳定性较差；使用中一部分植物色素须添加氧化剂、稳定剂方可提高商品的使用周期。大部分植物色素染着力较差，染着不易均匀，不具有合成色素的鲜丽明亮。植物色素种类繁多，性质复杂，就一种植物色素而言，应用时专用性较强，应用范围有一定的局限性。分类1、来源动物色素（血红素、虾、蟹皮类、胡萝卜素）植物色素（绿、红、紫）微生物（红曲素）2、化学结构卟啉类衍生物（叶绿素、血红素）异成二烯类衍生物（类胡萝卜素）多酚类衍生物（花青素、儿茶素）酮类衍生物（姜黄、红曲）醌类衍生物（虫胶、胭脂虫红）3、溶解性脂溶性色素水溶性色素1、结构有叶绿素a，3位为甲基有叶绿素b，3位为醛基a：b=3：12、性质叶绿素在植物体内与蛋白质、脂类、结合为叶绿体。（P—卟啉环—植醇末端—脂类）植物细胞死亡后，叶绿素游离出来。游离的叶绿素很不稳定，对光、热敏感，不溶于水，溶于乙醇、丙酮。在适当条件下，叶绿素分子中Mg2+可被Cu2+、Fe2+、Zn2+取代，较稳定,其中叶绿素铜钠为食品着色剂。果蔬护绿技术①稀碱处理（0.1%Na2CO3）②烫漂（60～75℃）排除组织中的氧，防止氧化③加入Cu2+、Fe2+、Zn2+等离子④添加叶绿素铜钠（0.5g/kg）⑤低温、冷冻干燥脱水⑥低温、避光贮藏1、结构血红素是高等动物血液和肌肉中的红色色素。血红素是血红蛋白和肌红蛋白的辅基。2、性质(1)色变(p281)(氧合作用，氧化反应）氧合肌红蛋白肌红蛋白高铁肌红蛋白鲜红紫红褐NNNNFe2+PO2NNNFe2+PH2ONNNFe3+POH表面：鲜红—氧合肌红蛋白内部：紫红—肌红蛋白有氧：褐色—高铁肌红蛋白新鲜肉放置空气中，表面会形成很薄一层氧合肌红蛋白的鲜红色泽。在中间部分，由于肉中原有的还原性物质存在，肌红蛋白就会保持还原状态，故为深紫色。当鲜肉在空气中放置过久时，还原性物质被耗尽，高铁肌红蛋白的褐色就成为主要色泽。①氧合作用Oxygenation——血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合，而亚铁原子不被氧化，生成鲜红色的氧合血红素，这种作用被称为氧合作用。②氧化作用Oxidation——血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成棕褐色的高铁血红素的作用被称为氧化作用。（2）腌肉中的色素肌红蛋白+NO→鲜桃红色的亚硝酰基肌红蛋白（NO-Mb）+受热（蛋白质变性）→较稳定的鲜红色亚硝基血色原由于亚硝基肌红蛋白对氧、热比氧合肌红蛋白稳定，基于此原理，肉食加工中，为保持肉的鲜艳颜色而加入亚硝酸盐。但过量的亚硝酸盐会导致生成绿色的硝基氯化血红素。1：通过亚硝酸钠打底色，这个是基础。2：添加的色素，常用如红曲红，诱惑红，胭脂虫红等等色素进行复配。3：加入一定的抗氧化剂。4：通过肉制品的外包装，防光照等，光线是引起褪色的原因之一。5：热加工工艺控制，烘烤，干燥等温度。6：肉制品成品的存放环境，如湿度，光线等。类胡萝卜素（carotenoid）：一类重要的天然色素的总称，属于化合物。普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类和细菌中的黄色、橙红色或红色的色素。植物的类胡萝卜素存在于各种黄色质体或有色质体内；如秋季的黄叶，黄色花卉，黄色和红色的果实和黄色块根。动物的类胡萝卜素主要是脂肪、卵黄、羽毛和鱼鳞以及虾蟹的甲壳的色素。动物的类胡萝卜素一般与蛋白质结合在一起，如虾青蛋白含有虾青素。β-胡萝卜素是哺乳动物合成维生素A的前体，称为维生素A原。许多动物（尤其是水生动物）的体内也含有丰富的类胡萝卜素，如：鸟纲动物的毛、皮及蛋黄中经常有大量的类胡萝卜素存在。但到目前为止，没有证据证明动物自身可生物合成类胡萝卜素。所有动物体内的类胡萝卜素均是通过食物链最终来源于植物和微生物。（一）结构异戊二烯衍生物为共轭多烯的一类色素。按结构及溶解性可分为两类：胡萝卜素类--共轭多烯叶黄素类--共轭多烯含氧衍生物1、胡萝卜素类2、叶黄素类叶黄素类共轭多烯烃的含氧衍生物、呈浅黄、橙、黄等色。主要有：叶黄素、玉米黄素、隐黄素、蕃茄黄素、辣椒红素、柑桔黄素、虾黄素（二）性质类胡萝卜素具有亲脂性、溶于石油醚。类胡萝卜素耐pH值变化，耐热、耐Mn+，与蛋白质结合态时稳定。提纯后，对光、氧、热敏感。脱水后类胡萝卜素稳定性↓，褪色。易发生氧化而褪色，亚硫酸盐或金属离子的存在将加速β-胡萝卜素的氧化。热、酸或光的作用下很容易发生异构化。（三）应用广泛用于油质食品的着色，如人造黄油。（一）种类及结构多酚类色素的分子结构的基本母核是苯并吡喃衍生物。有下列几种类型：花色苷、类黄酮、原花色素、丹宁。（二）性质1、花色素Anthocyans（1）pH值影响颜色的改变如：矢车菊色素（花青素）pH≤3.0pH=8.5pH=11红紫罗兰蓝（2）与Mn+作用与Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Al3+等络合生成深色色素。（3）与氧气的作用颜色变成暗棕色（4）光加速降解（5）二氧化硫，退色、漂白是一类黄烷醇单体及其聚合体的多酚化合物。其共同的特点是在酸性介质中加热均可产生花色素，故被称为原花色素。最简单的原花色素是儿茶素、或表儿茶素、或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体，此外还有三聚体、四聚体等直至十聚体。在各类原花色素中，低聚体分布最广，更具抗氧化和自由基清除能力的生理活性，是最重要的一类原花色素。国内外以葡萄籽中原花色素作为主要活性成分的药品及保健食品开发较多。3、类黄酮(1)呈浅黄色主要有黄酮、黄酮醇、黄烷酮、查耳酮及衍生物。（2）类黄酮羟基呈酸性。遇三氯化铁可呈兰、紫、蓝黑、棕色。在碱性条件下，黄酮易开环生成查尔酮型结构呈黄色（橙、棕），在酸性条件下，又恢复闭环结构，颜色消失，如：马铃薯，小麦面粉、稻米、芦笋、荸荠等在碱性下烹煮变黄。（3）黄酮可与金属离子生成络合物。（4）类黄酮色素在空气中久置，易氧化生成褐色沉淀。（5）橙皮素，芦丁（芸香苷）等黄酮具有降低血管渗透性作用，具有降血压作用。类黄酮具有抗氧化作用。4、单宁Tannin存在于柿子、茶叶、石榴等植物中，具有收敛性涩味。结构复杂，水解后生成葡萄糖没食子酸，及其它多酚酸（鞣花酸）。易溶于水，无色→黄色，水溶液呈酸性，涩味，遇碱↓+Fe3+↓（黑or蓝、绿）；+P（蛋白质）↓（去单宁）甜菜色素:是存在于食用红甜菜中的天然植物色素，由红色的甜菜红素和黄色的甜菜黄素所组成。甜菜红素中主要成分为甜菜红苷，占红色素的75～95%，其余尚有异甜菜苷、前甜菜苷等。甜菜色素易溶于水呈红紫色，在pH4.0～7.0范围内不变色；pH小于4.0或大于7.0时，溶液颜色由红变紫；pH超过10.0时，溶液颜色迅速变黄，此时甜菜红素转变成甜菜黄素。甜菜色素的耐热性不高，在pH4.0～5.0时相对稳定，光、氧、金属离子等可促进其降解。水分活性对甜菜色素的稳定性影响较大，其稳定性随水分活性的降低而增大。甜菜色素对食品的着色性好，能使食品具有杨梅或玫瑰的鲜红色泽，我国允许用量按正常生产需要而定。为保持或改善食品的色泽，需对食品进行人工着色。（一）天然色素(1)胭脂虫色素胭脂红酸是一种蒽醌色素，存在于胭脂仙人掌上寄生的胭脂虫。(3)红曲色素红曲色素（monascin）为红曲菌(Monascussp.)产生的色素，为混合物，属于氧茚并类化合物。红曲色素均不溶于水，溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂。红曲色素可具有较强的耐光、耐热等优点，并且对一些化学物质有较好的耐受性。红曲色素是我国食品卫生法规定允许使用的食用色素之一，广泛用于肉制品、豆制品、糖、果酱和果汁等的着色。姜黄色素(curcumin或turmericyellow)主要成分为姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。姜黄色素不溶于水，溶于醇或醚，显鲜艳黄色，在碱性溶液中呈红色，经酸中和后仍恢复原来的黄色。着色性（特别是对蛋白质）较强，不易被还原.对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色。一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香。具体允许使用量参见我国GB2760-1996《食品添加剂使用卫生标准》规定。(5)焦糖色素Caramelpigment焦糖色素是糖类化合物，由蔗糖、糖浆等加热脱水生成的复杂的红褐色或黑褐色混合物，是我国传统使用的色素之一。我国已经明确规定加胺盐制成的焦糖色素因毒性问题不允许使用，非胺盐法生产的焦糖色素可用于罐头、糖果和饮料等。（二）合成色素目前我国允许使用的合成色素有苋菜红、胭脂红、柠檬黄、日落黄和靛蓝。2011年6月开始实施的《食品添加剂使用标准》中，27种食品添加剂禁止在食品中添加，其中包括合成色素。月饼生产首当其冲，今年的月饼不如往年鲜艳，且影响到了月饼的保质期。前苏联在1968-1970年曾对苋菜红这种食用色素进行了长期动物试验，结果发现致癌率高达22%。美、英等国的科研人员在做过相关的研究后也发现，不仅是苋菜红，许多其它的合成色素也对人体有伤害作用，可能导致生育力下降、畸胎等等，有些色素在人体内可能转换成致癌物质。科研人员说，合成色素是以煤焦油为原料制成的，通称煤焦色素或苯胺色素，对人体有害。危害包括一般毒性、致泻性、致突性（基因突变）与致癌作用。许多食用合成色素除本身或其代谢物有毒外，在生产过程中还可能混入砷和铅。过去用于人造奶油着色的奶油黄，早已被证实可以导致人和动物患上肝癌，而其它种类的合成色素如橙黄能导致皮下肉瘤、肝癌、肠癌和恶性淋巴癌等。