第一节 食品的颜色 教学目的：介绍食品颜色的基本知识，了解各种色素的化学结构及性质，掌握我国允许使用的食品色素品种,食品褐变的原因、抑制方法及应用。 教学重点：各种色素的性质、我国允许使用的食用色素的品种。食品褐变的原因、抑制方法。 教学难点：各种色素的结构及性质

食品的色泽是构成食品感官质量的一个重要因素。食品的色泽能诱导人的食欲，红色的草莓、橙色的柑橘，紫色的葡萄、金黄的鸭梨，使人赏心悦自；刺激人们的食欲。因此，保持或赋予食品以良好的色泽是食品科学技术中的重要问题。

食品中的天然色素在加工、贮存过程中常褪色或变色。食品工业中广泛使用一些人工合成的色素来使食品着色。因而，开发无害食用色素是非常重要的。

食物中的天然色素按来源的不同可分为： 植物色素：如叶绿素、胡萝卜素、花青素等。 动物色素：如血红素、类胡萝卜素等。 微生物色素：如红曲色素等。

   若按溶解性能可分为： 脂溶性色素（如叶绿素和类胡萝卜素） 水溶性色素（如花青素）。

   从化学结构类型可分为： 吡咯色素 多烯色素 酚类色素 吡啶色素 醌酮色素 其它类别的色素

一、 吡咯色素 吡咯(pyrrole)类色素是以四个吡咯构成的大环（卟吩）为结构基础的天然色素，如动物中的血红素和植物中的叶绿素。

（1）血红素 血液中的血红蛋白和肌肉中的肌红蛋白都是由亚铁血红素及球状蛋白质组成的。动物肌肉的红色主要是由这两种物质形成的。

血红素(haemachrome)基团的结构

肌红蛋白（myoglobin）结构简图

肌红蛋白为暗红色，易被氧化变为灰色或绿色（烧肉或腐败） 在腌肉中，若加入硝酸盐和亚硝酸盐，它们易生成NO和肌红蛋白反应而成为鲜红色的一氧化氮肌红蛋白 肉食加工中利用这一原理来赋予肉制品以鲜艳的红色 亚硝酸和二级胺易于结合，形成致癌的亚硝胺 故国家对亚硝酸的加入量有严格控制，为 ≦70mg/Kg

（２）叶绿素(chlorophyll) 绿色植物绿色的来源，四吡咯组成的卟吩(porphine)化合物

叶绿素在活细胞中与蛋白质相结合，当细胞死亡后叶绿素即被释出。游离叶绿素很不稳定，它会被细胞中的有机酸分解为脱镁叶绿素，裂解为无色物质。

对于蔬菜在热加工时如何保持绿色的问题，曾有过大量的研究，在商业上，目前还采用一种复杂的方法：用含锌或铜盐的热烫液处理蔬菜加工罐头，结果可得到比传统方法更绿的产品。

若将叶绿素分子中的Mg以Cu取代，则可得到对光和热均比较稳定、色泽鲜亮的铜叶绿素，它在食品工业中被用作色素添加剂。

二、多烯色素 多烯色素是以由异戊二烯为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素，其中最早发现的是存在于胡萝卜中的胡萝卜素，因此这种色素又总称为类胡萝卜素（carotenoids）。

已知的类胡萝卜素已达300种以上，颜色从黄、橙、红以至紫色都有，按其结构与溶解性，可分为二类： 胡萝卜素：共轭多烯，溶于石油醚，但仅微溶于甲醇、乙醇。 叶黄素类：共轭多烯的含氧衍生物，溶于甲醇、乙醇及石油醚。

1. 胡萝卜素 类胡萝卜素结构上的特点是其中有大量共轭双键，大多数天然类胡萝卜素都可以看作是番茄红素的衍生物 。

番茄红素的一端或两端环构化，便形成了它的同分异构物α-，β-，及γ-胡萝卜素，如：

类胡萝卜素 A环 B环 番茄红素（lycopene） γ-胡萝卜素 β-胡萝卜素 （β-carotene） α-胡萝卜素

番茄红素及α-，β-，γ-胡萝卜素是类胡萝卜素中最常见的色素。番茄红素存在于番茄、西瓜、杏、桃、辣椒、南瓜及柑桔等果蔬中。

2. 叶黄素类 叶黄素类是共轭多烯的加氧衍生物，有的是番茄红素和胡萝卜素的加氧衍生物，有的是较番茄红素和胡萝卜素链短的多烯烃加氧衍生物。

在食品中较常见的叶黄素类色素： 1、叶黄素（lutein）：为3,3'-二羟基-α-胡萝卜素，广泛存在于绿叶中。 2、玉米黄素(zeaxanthin)：为3,3'-二羟基-β-胡萝卜素，存在于玉米、辣椒等中。 3、隐黄素：为3-羟基-β-胡萝卜素。 4、番茄黄素：为3-羟基番茄红素。 5、藏花素：存在于枙子属及藏花属植物花芯中的红色色素。

类胡萝卜素在加工过程中的性质 类胡萝卜素耐PH值变化，较耐热，在Zn、Cu、Al、Fe、Sn等金属存在下也不易破坏。只有强氧化剂才使它破坏褪色。

加热或热灭菌会诱导类胡萝卜素顺/反异构化反应 为减少异构化程度，应尽量降低热处理的程度。

类胡萝卜素是广泛用于油质食品的色素，如人造黄油等 用环糊精可将类胡萝卜素分散于水中，用于饮料、乳品糖浆等的着色 类胡萝卜素是食物中的正常成分，摄入过多对机体也无损害，故用它作添加剂不限制用量。

三、酚类色素 酚类(polyphenols)色素是植物中水溶性色素的主要成分，可分为花青素、花黄素和鞣质。鞣质既可视为呈味（涩）物质，也可列入呈色物质，它们都是多元酚的衍生物。

1. 花青素类 花青素的基本结构母核是α-苯基苯并吡喃。

由于其上的取代基及取代基的位置不同，就形成了形形色色的花青素。水果、花卉的缤纷色彩就是由于它们的存在而形成的。如天竺葵色素、矢车菊色素、芍药色素等 。

花青素（cyanidin）在自然状态下以糖苷形式存在，它在氧及氧化剂存在下极不稳定，花青素的颜色会随PH而改变，此外还受K+,Na+和其它金属离子的影响。因此含花青素的水果必须装在玻璃瓶中。

花黄素（anthoxanthin） 花黄素的颜色一般并不显著，常为浅黄色至无色，偶为鲜明橙黄色，它对食品感官性质的作用远不如其潜在的影响大

花黄素的结构母核是黄酮(flavone)，在此基础上作出变形或在不同碳位上发生羟基或甲氧基取代，即成为各种黄酮色素，如杨梅素、桷皮素及橙皮素等。

槲皮素

杨梅黄酮

3. 植物鞣质 又称单宁质(tannins) 是高分子多元酚的衍生物 易氧化 易与金属离子反应生成褐黑色物质 它有涩味，是植物可食部分涩味的主要来源

作为呈色物质，鞣质在植物组织受损及加工过程中起作用。

四、其它天然色素 除了上述几大类外，存在于食品中或添加于食品中的天然色素还有甜菜色素、红曲色素、胭脂虫色素、紫胶虫色素、紫草色素及姜黄色素等多种。

它在大多数食物的PH值范围内（3.5-7）是稳定的 光和O2能促使其降解 已知大约有70多种甜菜色素 有红色色素及黄色色素之分 1. 甜菜色素(betalains) 甜菜色素为吡啶衍生物 它在大多数食物的PH值范围内（3.5-7）是稳定的 光和O2能促使其降解 已知大约有70多种甜菜色素 有红色色素及黄色色素之分  

 2. 紫草色素 紫草色素是一种萘醌衍生物 在中性为紫色，碱性为兰色，酸性为紫红色

紫草

3. 胭脂红酸（carminic acid） 属蒽醌类 是由胭脂虫体内提取的 耐热性、耐光性都很好 最适宜用作饮料类着色之用

胭脂虫

这种色素可溶于水、乙醇、丙二醇， 在油脂中不溶解 其颜色随pH改变而不同 在PH<4为黄色 PH＝4-6为橙色 PH＝6为红色 PH＝8为紫色

4. 紫胶虫色素 (laccaic acid) A：R= -CH2CH2NHCOCH3 （N-乙酰乙胺基） B：R= -CH2CH2OH（乙醇基） C：R= -α-氨基丙酸基 D：R= -CH2CH2NH2（乙胺基）

属蒽醌类 是从紫胶虫(Coceus lacceae)的分泌物紫胶中提取的 目前已知紫胶中含有五种蒽醌类色素，紫胶红酸蒽醌结构中的苯酚环上羟基对位取代不同，分别称为紫胶红酸(laccaic acid) A、B、C、D、E 性质与胭脂红类似

5. 红曲色素（monascin） 系由红曲菌(Monascus sp.)产生的色素 我国自古以来将其用于食品着色 目前已证实红曲色素为混合物，并对其中的6种进行了化学结构鉴定，表明属于氧茚并类化合物

红曲色素

红曲 www.image.baidu.com

红曲色素可溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂，具有较强的耐光、耐热等优点，并且对一些化学物质例如亚硫酸盐、抗坏血酸有较好的耐受性。在0 红曲色素可溶于乙醇水溶液、乙醇和乙醚等溶剂，具有较强的耐光、耐热等优点，并且对一些化学物质例如亚硫酸盐、抗坏血酸有较好的耐受性。在0.25%色素溶液中，添加100mg/kg的抗坏血酸或亚硫酸钠、过氧化氢，放置48h后仍然不变颜色。但强氧化剂次氯酸钠易使其漂白。Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+等离子对色素的颜色均无明显影响。

6. 姜黄色素(curcumin或turmeric yellow) 是从多年生草木植物姜黄（Curcuma Longa）根基中提取的黄色色素,用作咖哩粉等调料的着色 不溶于水，溶于醇或醚 遇碱变红 有特有的味和芳香 耐还原性、染着性均强 但耐光性、耐热性及耐铁等金属离子性较差

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7. 焦糖色素 是糖类化合物，如蔗糖、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。

五、合成色素 在食品工业中，合成色素被广泛地使用着 人工合成色素用于食品着色有很多优点： 色彩鲜艳 着色力强 性质较稳定 结合牢固

一些色素有不同程度的毒性 世界各国对人工合成食用色素的品种、质量及用量等都有严格限制,截止1998年底，我国批准允许使用的合成色素有21种，其中使用较到多的有: 苋菜红 胭脂红 柠檬黄 靛兰等

1. 苋菜红 苋菜红（amaranth）即食用红色2号，又名蓝光酸性红，化学名称为1-(4′-磺酸基-1-萘偶氮)-2-萘酚-3，7-二磺酸三钠盐。 我国卫生法规定苋菜红在食品中的最大允许用量为50mg/kg食品，主要限用于糖果、汽水和果子露等种类。

2. 胭脂红 ponceau 4R 即食用红色1号 又名丽春红4R 其化学名称为1-(4′-磺酸基-1-萘偶氮)-2-萘酚-6，8-二磺酸三钠盐

胭脂红

我国食品添加剂使用卫生标准规定胭脂红最大允许用量为50mg/kg食品 主要用于饮料、配制酒、糖果等

两种食用合成色素性能比较 名称 溶解度 坚牢度a 水(%) 乙醇 植物油 耐热性 耐酸性 耐碱性 耐氧化性 耐还 原性 耐 光 性 耐细 菌性 苋菜红 17.2 21℃ 极微 不 1.4 1.6 4.0 4.2 2.0 3.0 胭脂红 2320℃ 微 3.4 22 2.5 3.8 a. 坚牢度项中，1.0～2.0表示稳定，2.1～2.9为中等程度稳定， 3.4～4.0为不稳定，4.0以上是极不稳定。

3. 柠檬黄 Tartrazine 又名酒石黄肼 化学名称为3-羧基-5-羧基-2-（对-磺苯基）-4-（对-磺苯基偶氮）-邻氮茂的三钠盐 人体每日允许摄入量（ADI）＜7.5mg/kg体重 最大允许使用量为100mg/kg食品

柠檬黄

4. 靛蓝 indigo carmine 又名靛胭脂、酸性靛蓝或磺化靛蓝 化学名称为5，5′-靛蓝素二磺酸二钠盐 是世界上使用最广泛的食用色素之一 我国规定最大允许使用量为100mg/kg食品

靛蓝

5. 日落黄 sunset yellow FCF 化学名称为1-（4′-磺基-1′-苯偶氮）-2-苯酚-7-磺酸二钠盐 橙黄色 耐光、耐酸、耐热 易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于油脂可用于饮料、配制酒、糖果等 最大允许使用量为100mg/kg食品

日落黄

6. 亮蓝 brillant blue 又名蓝色1号 可用于饮料、配制酒、糖果和冰淇淋等食品 最大允许使用量为25mg/kg

亮蓝

7. 赤藓红 erythrosine,BS 又名樱桃红或新酸性品红，即食用红色3号 化学名称为2，4，5，7-四碘荧光素 用于饮料、配制酒和糖果等 最大允许使用量为50mg/kg食品

赤藓红

新红 new red 化学名为2-(4′-磺基-1′-苯氮)-1-羟基-8-乙酸氨基-3，7-二磺酸三钠盐 易溶于水，微溶于乙醇，不溶于油脂 可用于饮料、配制酒、糖果等 最大允许使用量50mg/kg食品

新红

六、褐变 Browning change 食品在加工、贮藏过程中，常会发生变色现象

有益褐变：如面包、糕点、咖啡等食品在焙烤过程中生成的焦黄色和由此而引起的香气 有害褐变：如水果和蔬菜，不仅影响外观，还影响风味，并降低营养价值，而且往往是食品腐败、不堪食用的标志

褐变按其发生机制可分为: 酶促褐变和非酶褐变两大类

(一)、酶促褐变 由酶引起的褐变 多发生在较浅色的水果和蔬菜中，如苹果、香蕉和土豆等。 (一)、酶促褐变 由酶引起的褐变 多发生在较浅色的水果和蔬菜中，如苹果、香蕉和土豆等。

它们的组织被碰伤、切开、削皮，就很易发生褐变，这是因为它们的组织暴露在空气中，在多酚酶的催化下，多酚类物质被氧化为邻醌，邻醌再进一步氧化聚合而形成褐色色素（或黑色素、类黑精）。

发生酶促褐变，必须具备三个条件: 有多酚类 、多酚氧化酶和O2 只要消除这三个条件中的任何一个，就可防止褐变现象 有些瓜果，如柠檬、桔子及西瓜等由于不含多酚氧化酶，故不会发生酶促褐变。

较现实的处理方法有： １. 钝化酶的活性 热烫、抑制剂（如抗坏血酸等） ２ 较现实的处理方法有： １.钝化酶的活性 热烫、抑制剂（如抗坏血酸等） ２.改变酶作用的条件（PH值、水分活度等） 酚酶作用的最适PH为6-7，低于3.0时已无活性，故常利用加酸来控制多酚酶的活力。 ３.隔绝O2 浸在清水、糖水或盐水中，也可在其上浸涂抗坏血酸液，还可用真空渗入法把糖水或盐水渗入果蔬组织内部，驱去空气等。

(二)、非酶褐变 与酶无关的褐变作用 这种褐变常伴随热加工及较长期的贮存而发生

非酶褐变主要有三种机制： １.羰氨反应－迈拉德（美拉德）反应 法国化学家迈拉德于1921年发现，当甘氨酸与葡萄糖的溶液共热时，会形成褐色色素（也叫类黑精），以后这种反应就被称为迈拉德反应，它包括胺基化合物和羰基化合物之间的类似反应在内。由于食品中都含有这二类物质（蛋白质及碳水化合物），所以食品都有可能发生此反应。

控制食品加工贮藏中的麦拉德褐变有三个重要意义 第一，褐变产生深颜色及强的香气和风味，可以是有益的或有害的。如果汁热加工时为保持其新鲜水果风味，需阻止褐变；而焙烤面包时，要利用褐变 第二，为了防止营养成分损失，特别是必需氨基酸如赖氨酸的损失，需要避免发生褐变反应。大豆粉或大豆离析物与D-葡萄糖一起加热时，大豆蛋白质中的赖氨酸将会大量损失，同样对于谷物焙烤食品、面包和豆类焙烤制品也会引起损失。 第三，有报道麦拉德反应会形成某些致突变产物。

２.焦糖化（caramelization）褐变作用 糖类在没有胺基化合物存在的情况下加热到其熔点以上时，也会变成黑褐色的物质（焦糖或酱色），它是糖的脱水产物，此外还有一些裂解产物（挥发性的醛、酮等）。 在焙烤、油炸食品中，焦糖化作用控制得当，可以使产品得到悦人的色泽及风味。

糖类化合物发生美拉德反应时会生成多种挥发性风味物质，这些物质均具有强烈的焦糖气味，可以作为甜味增强剂。 其中代表性的焦糖化产物是麦芽酚和乙基麦芽酚。麦芽酚可以使蔗糖甜度的检出阈值浓度降低至正常值的一半，并能改善食品质地、使其更可口。 麦芽酚               乙基麦芽酚  异麦芽酚

褐变反应也可以形成挥发性香味剂，这些化合物主要是吡啶、吡嗪、咪唑和吡咯类化合物。

３.抗坏血酸褐变作用 柑桔类果汁在贮藏中色泽变暗，放出CO2，是抗坏血酸自动氧化分解为糠醛和CO2，而糖醛与胺基化合物又可发生羰氨反应。 　食品的褐变往往是以几种方式进行的。

非酶褐变一般可用降温、加SO2、改变PH值、降低成品浓度、使用较不易发生褐变的糖类（蔗糖）等方法加以延缓及抑制。

本节思考题 1 简述食品褐变的原因、抑制方法及应用。 2 试简述五种人工合成色素的名称、结构、性质、毒理实验，最大允许量？