第23章 色素和着色剂.pdf

第二十三章色素和着色剂

食品中呈现各种颜色的物质统称为色素,分为天然色素和人工合成色素两类。天然色素一般都对光、
热、酸、碱等条件敏感,在加工、贮存过程中常因此而褪色或变色。合成色素一般都有程度不等的毒性。
各种色素都是由发色基团和助色基团组成的。

第一节食品中的天然色素
食品中的天然色素按其来源可分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类,按溶解性能可分为脂溶
性色素和水溶性色素。按化学结构不同可分为吡咯色素、多烯色素、酚类色素、吡啶色素、醌酮色素以及
其他类别的色素。
一、吡咯色素
吡咯类色素是以四个吡咯环的α-碳原子通过次甲基相连而成的卟啉共轭体系。在卟啉平面结构的中间
空隙里以共价键和配位键与不同的金属元素结合,四个吡咯环的β-位上有不同的取代基。生物组织中的天
然吡咯色素有动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素。在天然状态下这些色素都和蛋白质相结合,其
区别在于侧基和结合的金属不同。
(一)叶绿素
叶绿素是一切绿色植物绿色的来源,在植物光合作用中进行光能的捕获和转换。由叶绿酸(镁卟啉衍生
物)与叶绿醇及甲醇所成的二醇酯,绿色来自叶绿酸残基部分。高等植物叶绿素有 a(蓝绿色)、b(黄绿色)两
种。陆地植物中一般 a:b=3:l,颜色偏蓝绿;绿藻中为 :1,褐藻中为 :1,颜色偏黄。叶绿素存在于
叶绿体中类囊体及片层膜上,与膜蛋白相结合。细胞死亡后叶绿素即释出。游离叶绿素很不稳定,对光和
热均敏感,在稀碱液中可皂化水解为颜色仍为鲜绿色的叶绿酸盐、叶绿醇及甲醇;在酸性条件下分子中的
镁原子可为氢原子取代,生成暗绿色至绿褐色的脱镁叶绿素,腌渍菜类失去绿色是因发酵产生乳酸所致。
在适当条件下,分子中的镁原子可为铜、铁、锌、钴等取代。
O
COOCH3
N
N Mg N
OC20H39
N O
X
叶绿素a(b)
为叶绿素为叶绿素
X= CH3 a X= CHO b
在贮存和衰老过程中,叶绿素在叶绿素酶的作用下水解为脱叶醇基叶绿素及叶绿醇。在烹饪或罐藏杀
菌时,热力的作用使叶绿体蛋白变性而释放叶绿素,同时细胞中的有机酸也释出,结果脱镁形成脱镁叶绿
素。因此,绿色蔬菜在加工前可用石灰水或Mg(OH)2处理,以提高pH,保持蔬菜的鲜绿色。叶绿素在低温
或干燥状态时,其性质较稳定,所以低温贮存或脱水干燥的蔬菜都能较好地保持其鲜绿色。
叶绿素在受光辐射时发生光敏氧化,裂解为无色产物。
在各种取代叶绿素中,以铜叶绿素的色泽最鲜亮,对光和热均较稳定,在食品工业中作染色剂用,并
对肝炎、胃溃疡、贫血等有疗效作用。其制法是将含有丰富叶绿素的原料用碱性乙醇提取、皂化,再以硫
酸铜处理,使卟啉中的镁离子为铜离子置换。其产品习惯上称为叶绿素铜钠盐。
(二)血红素
血红素是铁卟啉衍生物,可溶于水,是高等动物血液和肌肉中的红色色素,是在活动物机体中O2和CO2
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的载体血红蛋白的辅基。
血液中的血红蛋白(Hb)是由四分子血红素和一分子四条肽链组成的球蛋白结合而成,肌肉中的肌红蛋
白(Mb)则由一分子血红素和一分子一条肽链组成的球蛋白构成(如下)。
3 2
4 1 蛋白质
N N N
Fe N
H O
2 NN
(或O2)
5 8
6 7
HOOC COOH
肌红蛋白(示亚铁血红素)
动物肌肉的红色主要是由肌肉细胞中的肌红蛋白(70%~80%)和微血管中的血红蛋白(20%~30%)构
成,在屠宰放血后的胴体肌肉中 90%以上是肌红蛋白。肌肉中肌红蛋白的含量随年龄不同而异,一般幼龄
动物肌红蛋白含量低于成年动物,所以肌肉色浅,而成年动物肌肉色深。鱼肉中微血管的分布较温血动物
少,故肉色也浅。
血红素与球蛋白的结合是通过球蛋白分子中的组氨酸残基上的咪唑环上的一个氮原子和亚铁原子以
配价键连结而成的。血红素中亚铁原子和一分子氧以配价键络合后称为氧合血红素(这一步反应是可逆的),
在O2或氧化剂存在时,能被氧化成高铁血红素,形成棕褐色的变肌红蛋白(Met Mb)或称肌色质:
N N N N N N
2+ 2+ 3+
蛋白质 Fe O2 蛋白质 Fe OH2 蛋白质 Fe OH
N N N N N N
(鲜红色) (紫红色) (褐色)
肌红蛋白(Mb) 变肌红蛋白(Met Mb)
氧合肌红蛋白(MbO2)
氧合肌红蛋白、肌红蛋白、变肌红蛋白这三种色素是处在动态平衡中,其比例决定于氧压,加热时则
生成高铁血红素。但在缺氧条件下贮存,当存在还原剂时(如蛋白中的—SH基团),Fe3+可被还原为Fe2+,
又变