色素和着色剂
《食品化学》教案
《食品化学》教案第22次课2学时一、授课题目第七章食品色素和着色剂二、教学目的和要求掌握天然色素的种类、结构、性质掌握天然色素在食品加工贮藏中的变化、作用和控制了解我国允许使用的合成食品着色剂的种类、结构、性质以及应用规范三、教学重点和难点重点：⑴掌握天然色素的种类、结构、性质⑵掌握天然色素在食品加工贮藏中的变化和控制难点：掌握天然色素的种类、结构、性质四、主要参考资料《食品化学》，王璋、许时婴、汤坚编，中国轻工业出版社，2007，4；《食品化学》，刘邻渭主编，中国农业大学出版社，2003，3；《食品化学》，谢笔钧主编，科学出版社，2006，6；五、教学过程教学方法：讲授法辅导手段：PPT板书：板书+多媒体主要内容⑴食品中固有色素的种类、结构和性质⑵天然色素在食品加工贮藏中的变化和控制⑶食品中添加的着色剂种类，及应用范围食品中的天然色素按来源分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类。
按其化学结构可分为卟啉类衍生物(如叶绿素、血红素和胆色素)、异戊二烯衍生物(如类胡萝卜素)、多酚衍生物(花青素、类黄酮、儿茶素和单宁等)、酮类衍生物(如红曲色素、姜黄色素)、和醌类衍生物(虫胶色素和胭脂虫红等)；若按色素溶解性可分为脂溶性色素和水溶性色素。
第一节食品中固有的色素一、叶绿素1、结构2、植物中的叶绿素叶绿素有多种。
如叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c和叶绿素d。
以及细菌叶绿素和绿菌属叶绿素等。
与食品有关的主要是高等植物中的叶绿素a和叶绿素b两种(3：1)。
在叶绿体内，叶绿素可看成是嵌在蛋白质层和带有一个位于叶绿素植醇链旁边的类胡萝卜素脂类之间。
当细胞死亡后，叶绿素即从叶绿体内游离出。
游离叶绿素很不稳定，对光和热都很敏感。
3、理化性质叶绿素a和脱镁叶绿素a均可溶于乙醇、乙醚、苯和丙酮等溶剂，不溶于水，而纯品叶绿素a和脱镁叶绿素a仅微溶于石油醚。
叶绿素b和脱镁叶绿素b也易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯，纯品几乎不溶于石油醚，也不溶于水。
着色剂和色素的定义
着色剂和色素的定义
嘿，同学们！今天咱来聊聊着色剂和色素这俩玩意儿。
你们知道吗，这可神奇啦！
就说那着色剂吧，它就像是个魔法小精灵，能把东西变得五颜六色的。
比如说，咱们吃的那些花花绿绿的糖果，那漂亮的颜色可就是着色剂的功劳呀！哎呀，要是没有着色剂，那些糖果该多单调呀，谁还会喜欢吃呢？
再讲讲色素。
色素就好像是个会画画的小画家，能给各种东西画上美丽的色彩。
你看那彩色的饮料，那迷人的颜色不就是色素带来的嘛！但是，同学们，你们说这色素是不是也不能乱用呀？要是用得不好，会不会对我们身体有坏处呢？
有一次我就问妈妈：“妈妈，这着色剂和色素到底是好还是不好呀？”妈妈就说：“宝贝呀，适量使用是没问题的，要是用多了可能就不太好啦。
”我就想呀，这就好像我们吃零食一样，少吃点没事，吃多了可能就会肚子疼呢！
着色剂和色素在我们生活中可真是无处不在呀！它们能让我们的世界变得更加多姿多彩。
但是我们也要注意，不能让它们变得有害哦！我们要学会正确地看待它们，利用好它们，让它们为我们的生活增添更多的美好，而不是带来麻烦，对吧？
所以呀，着色剂和色素既有它们好的一面，也有需要我们注意的地方呢！同学们，你们记住了吗？。
第六章 色素与着色剂
3．腌制肉的色泽
腌肉颜色的变化是由于在腌制过程中，在 发色剂的作用下，肌红蛋白发生一系列变化最 后生成稳定的亚硝酰基血色原（紫红色）。 其原理将在《肉制品工艺学》中讲到。
（二）叶绿素类
叶绿素是绿色植物的主要色素，指高等植 物中与光合作用有关的绿色色素。广义上指所有 起光合作用的卟啉色素。 高等植物中叶绿素主要有两种形式：即叶绿 素a（青绿色）和叶绿素b（黄绿色），它们的含 量约为3：1，它们的结构、物理化学性质、分布 和颜色变化等极相似，除少数情况外，可以不加 区分。 叶绿素存在于植物细胞的叶绿体中，通常与 类胡萝卜素、类脂物质及脂蛋白复合在一起，分 布在叶绿体内的碟形体的片层膜上。
三、食品中的天然色素 （一）血红素化合物
血红素是肌肉和血液中的主要色素。在血 液中血红素主要以血红蛋白的形式存在，在肌 肉中主要是以肌红蛋白的形式存在。在活体动 物内分别发挥着氧气转运和储备的功能，同时 也影响着肉的色泽，特别是刺杀放血后，肌红 蛋白的含量与存在形式对肉的颜色有着很大的 影响。
1．血红素的结构
直接以叶绿素为底物的只有叶绿素酶， 它是酯酶的一种，可使植醇从叶绿素和脱 镁叶绿素上脱落，对于其他类型的叶绿素 衍生物此酶的活力变化很大。这种酶的最 适温度在60～82.2℃范围，80℃以上活性 下降， 100℃时就完全失活。
（2）酸和热引起的变化 绿色蔬菜初经烹调或热烫后表观绿色似乎有 所加强并更加明快，这可能是由于原存于细胞间 隙的气体被加热逐出，另外叶绿体中不同成分的 分布情况这时也会有所变动，这些物理变化造成 光线的折射与反射的情况变化而引起色感变化。 在加热中，由于酸的作用，叶绿素会发生脱 镁反应生成脱镁叶绿素，并进一步生成焦脱镁叶 绿素（甲酯基也被脱除，同时该环的酮基也转变 为烯醇式），食品的绿色显著向橄榄绿到褐色转 变。
第7章色素和着色剂
在加工和贮藏过程中类胡萝卜素 降解和异构化的可能机制
2.食品中原有的色素
2.3 多酚类色素
• 该类色素由于分子结构中含有苯环，且苯环上带有多 个羟基，故而得名；
• 绝大多数多酚为黄酮类化合物，即以C-6—C-3—C-6结 构为母核，C-3部分可以是酯链，也可以是与C-6部分形 成的五元或六元氧杂环；
• （2）食品加工中添加的色素成分（食品着色剂）：天 然食品着色剂，安全性高，赋予食品色泽的同时，有的 还有营养性和某些功能性，如核黄素、胡萝卜素；人工 合成的食品着色剂，广泛适用。
• （3）食品加工中产生的色素成分：焦糖化反应、美拉 德反应、酶促氧化、水解及异构化等作用产生色素，如 茶鲜叶加工，采用不同工艺的可获得绿茶、红茶。
2.食品中原有的色素
2.2 类胡萝卜素（多烯色素）
③ 在加工、贮藏中的变化：
• 热降解反应：高温下发生降解反应形成芳香族化合物； • 氧化反应：共轭不饱和双键形成游离基而发生自动氧化 反应；在光和氧存在下，发生光氧化反应，双键过氧化后 发生断裂，终产物是紫罗酮；在油脂存在时，发生耦合氧 化，失去颜色；
1.基本概述
1.2 食品中色素的分类
• （1）根据来源进行分类：植物色素（天然色素中来源最 为丰富、应用最多），如叶绿素、红花色素、葡萄皮色素、 辣椒红色素等；动物色素，如血红素、虫胶色素、胭脂虫 色素等；微生物色素，如红曲色素、核黄素等。
• （2）根据色泽进行分类：红紫色素，如甜菜红色素、红 曲色素等；黄橙色素，如胡萝卜素、姜黄素等；蓝绿色素， 如叶绿素、藻蓝素等。
• 金属离子影响：叶绿素脱镁后，四吡咯核的氢离子容易被 锌或铜离子置换形成绿色、稳定性强的金属配合物。叶绿素 铜盐色泽最鲜亮，对光、热较稳定，是理想的食品着色剂。
食品色素和着色剂讲解课件
02
食品色素和着色剂的应用
天然食品色素和着色剂
天然食品色素和着色剂是从天然原料中提取出来的，如蔬菜 、水果、花卉等。它们具有天然的颜色和香味，对人体无害 ，且具有一定的营养价值。常见的天然食品色素和着色剂包 括叶绿素、胡萝卜素、番茄红素等。
天然食品色素和着色剂在食品加工中广泛应用，主要用于饮 料、糖果、糕点、罐头等产品的着色。由于其安全性和营养 性，越来越多的消费者倾向于选择使用天然食品色素和着色 剂。
地选择食品。
注意食品标签上的食品色素和着色剂标注
仔细查看食品标签上的成分表， 了解食品是否添加了色素和着色
剂。
对于添加了合成食品色素和着色 剂的食品，尽量选择低含量或无
添加的产品。
注意查看食品标签上的生产日期 和保质期，避免购买过期或保存
不当的食品。
避免过量摄入合成食品色素和着色剂
控制食用含有合成食品色素和着色剂的 食品的频率和量，特别是对于儿童、孕
食品色素和着色剂的安全性
安全性评估
选择建议
食品色素和着色剂在使用前应经过严 格的安全性评估，以确保其不会对人 体健康造成危害。
消费者在选择食品时，应选择符合国 家标准的正规产品，避免购买使用过 量或不安全色素和着色剂的食品。
使用限量
各国政府和监管机构会制定食品色素 和着色剂的使用限量，以确保食品安 全。
分类
食品色素和着色剂有多种分类方 式，如天然色素和合成色素、水 溶性色素和油溶性色素等。
食品色素和着色剂的作用
01
02
03
提升食品色泽
通过添加色素和着色剂， 可以改善食品的色泽，使 其更具吸引力。
增强食品感官品质
色泽是食品品质的重要指 标之一，良好的色泽可以 增强消费者的购买欲望。
食用色素是以食品着色为目的的食品添加剂
第四节着色剂食用色素是以食品着色为目的的食品添加剂,它可分为天然色素和合成色素两大类。
天然色素在我国使用历史悠久。
天然色素主要有:姜黄素,虫胶色素,红花黄色素,叶绿素铜钠盐,红曲霉素,胡萝卜素,辣椒红素等。
人工合成色素的色泽鲜艳,着色力强,色调多样,并可调配,加之成本低廉,所以被广泛使用,但有些人工合成色素对人体有害所以必须严格管理,谨慎使用。
我国允许使用的食用合成色素有8种:苋菜红、胭脂红、柠檬黄、靛蓝、日落黄、亮蓝、新红、赤藓红。
一、天然着色剂食用天然色素是直接来自动植物组织或微生物的色素,一般对人体无害。
1.姜黄素姜黄素是多年生草本植物姜黄根茎中所含的黄色色素的主要成分,其结构见本书第3章第一节。
姜黄素为橙黄色或黄色结晶性粉末,不溶于冷水,溶于乙醇和丙二醇,易溶于冰醋酸和碱液中。
呈碱性时,为红褐色,中性及酸性时,为黄色。
着色性强,特别是对于蛋白质。
但耐光性、耐热性、耐铁离子性较差。
姜黄素可使用于:果味水、果味粉、果子露、汽水、配制酒、糖果、冰淇淋、糕点上彩装、红绿、罐头浓缩果汁,其使用量可根据正常生产需要确定。
姜黄素的每日允许摄入量(ADI)暂定为0~0.1 mg/kg。
2.虫胶色素(紫胶红素)虫胶色素是紫胶虫在其寄生植物上所分泌的紫胶原胶中的一种色素成分。
虫胶色素分为不溶于水和溶于水两大类,溶于水者名为虫胶红酸或紫胶酸,有A、B、C、D、E共5种,结构式见本书第3章第一节。
虫胶红酸易溶于水和乙醇。
在酸性时,对光和热稳定。
色调随pH而变化,在pH 3~5时为红色,pH 6时为红至紫色,pH≥7时为紫红色。
虫胶色素在食品中的使用范围与姜黄素相同。
在食品中的最大使用量为0.5 g/kg。
3.红花黄红花黄是红花中所含黄色色素。
红花为菊科植物红花的花。
红花黄结构式为:红花黄色素为黄色均匀粉末,可溶于水和乙醇,不溶于油脂,在pH 2~7范围内,呈黄色,在碱性溶液中,则呈红色。
红花黄色素在食品中的使用范围与姜黄素相同。
食品科学技术：食品色素和着色剂题库知识点(题库版)
食品科学技术：食品色素和着色剂题库知识点（题库版）1、单选在肉类加工中，添加（），有利于提高血红素的稳定性，延长肉类产品货架期。
A、抗坏血酸B、抗氧化剂C、过氧化氢D、金属离子正确答案：B2、单选下列基（江南博哥）团有助色功能的是（）A、—NO2B、—CHOC、—NH2D、—C=O正确答案：C3、问答?写出代号的中文名称及颜色：Mb、MMb、O2Mb、NOMb、NOMMb、MMbNO2正确答案：Mb--肌红蛋白--紫红色MMb--高铁肌红蛋白--褐色O2Mb--氧合肌红蛋白--鲜红色NOMb--亚硝酰肌红蛋白--亮红色NOMMb--亚硝酰高铁肌红蛋白--暗红色MMbNO2--亚硝酸高铁肌红蛋--白红色4、填空题影响花青素变色的因素有：（），（），光和热，氧化剂，还原剂。
正确答案：pH，金属离子、水分活度、二氧化硫、糖、酶5、单选在贮藏加工时添加（），可使花色苷迅速褪色。
A、亚硫酸盐B、抗坏血酸C、异抗坏血酸D、过氧化氢正确答案：A6、判断题花青素是一种脂溶性色素，很不稳定。
正确答案：错7、填空题类黄酮的羟基呈（）性，类黄酮在（）性溶液中易开环而成黄色、橙色或褐色。
正确答案：酸；碱8、单选虾青素与（）结合时不呈现红色，与其分离时则显红色。
A、蛋白质B、糖C、脂肪酸D、糖苷正确答案：A9、问答题新鲜肉采用什么方法包装较好，为什么？正确答案：（1）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。
（2）采用100%CO2条件，若配合使用除氧剂，效果更好。
（3）高氧压护色原因有2：高氧或无氧时，分别有利于形成氧合肌红蛋白（鲜红色），肌红蛋白（紫红色）、在低氧时，则会使肌红蛋白的Fe2+氧化成Fe3+，变成高铁肌红蛋白（棕或褐色），影响色泽。
10、单选马铃薯、稻米、小麦面粉、芦笋、荸荠等在碱性条件下烹煮而呈黄色，这是由于其类黄酮生成黄色的（）型结构。
A、叶酸B、萘醌C、鞣花酸D、查耳酮正确答案：D11、问答题论述类胡萝卜素在加工、贮藏中的变化。
着色剂
着色剂着色剂为使食品着色的物质，可增加对食品的嗜好及刺激食欲。
按来源分为化学合成色素和天然色素两类。
简介着色剂定义:任何可以使物质白色颜料主要有钛白粉、氧化锌、锌钡白三种。
钛白粉分金红石型和锐钛型两种结构，金红石型钛白粉折射率高、遮盖力高、稳定、耐候性好。
炭黑是常用黑色颜料，价格便宜，另外还具有对塑料的紫外线保护（抗老化）作用和导电作用，不同生产工艺可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑，性质差别也很大。
炭黑按用途分有色素炭黑和橡胶补强用炭黑，色素炭黑按其着色能力又分为高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。
炭黑粒子易发生聚集，要提高炭黑的着色力，要解决炭黑的分散性。
珠光颜料又叫云母钛珠光颜料，是一种二氧化钛涂覆的云母晶片。
根据色相不同，可分为银白类珠光颜料、彩虹类珠光颜料、彩色类珠光颜料三类。
按来源来分，可把着色剂分为两大类：一着色后成品为天然着色剂二为人工合成着色剂。
天然着色剂着色剂分类天然着色剂是从动、植物和微生物中提取或加工而成的类胡萝卜素。
当前，国际市场中被广泛接受和使用的天然色素主要有万寿菊花色素衍生物（lutein）和辣椒色素衍生物（capsanthin）。
另外，国内还常使用天然动、植物作着色剂；如把人参茎叶粉、万寿菊粉、紫育精粉、木薯叶粉、松针叶粉、橘皮粉、银合欢叶粉、胡萝卜、虾蟹壳粉、海藻等，作为畜、禽、水产品的着色剂。
合成着色剂合成着色剂主要是类胡萝卜素。
如β-阿朴-8-胡萝卜醛（C30H40O）或β-阿-朴-8-类胡萝卜素乙酯（C32H44O）以及柠檬黄素（C33H44O）、斑蝥素、加利红、加利黄、露康定等。
影响着色因素影响着色剂着色效果的主要因素：着色着色食品剂的着色效果如何，受许多因素的影响，主要影响因素如下。
着色剂主要分颜料和染料两种。
颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。
按结构可分为有机颜料和无机颜料。
无机颜料热稳定性、光稳定性优良，价格低，但着色力相对差，相对密度大；有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小，缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。
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Figure 2: The pictureare the right is of the heme group in hemoglobin and shows the Fe(II) iron atom.
2.性质
（1）氧合作用：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，这种作用被称为氧 合作用。
4. 肉及肉制品的护色
（1）采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂。 （2）高氧压护色 （3）采用100%CO2条件，若配合使用除氧剂，效果 更好。
腌肉制品的护色一般采用避光、除氧。
5. 肉色变绿 血红素在强烈氧化后会变成绿色，反应发
生在-亚甲基上，绿色的形成有三种情况:
A. 由于一些细菌活动产生的H2O2可直接氧化-亚甲 基。
（2）氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原 反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。
珠蛋白
珠蛋白
珠蛋白
氧合肌红蛋白
（oxymyoglobin）
鲜红色
肌红蛋白
（myoglobin）
红紫色
高铁肌红蛋白
（metmyoglobin）
褐色
低氧压时 （1~20mm汞柱), 主要为氧化作用； 高氧压时 主要为氧合作用。
血红素基团的结构
血红蛋白（Hemoglobin) 和肌红蛋白(Myoglobin)是 动物肌肉的主要色素蛋白 质。
血红蛋白和肌红蛋白是 球蛋白，其结构为血红素 中的铁在卟啉环平面的上 下方再与配位体进行配位， 达到配位数为六的化合物。
肌红蛋白结构简图
Figure 1: The picture is the secondary structure of hemoglobin, with only the protein backbone and without the side chains
(紫红色)
(鲜桃红)
(鲜桃红)
还原剂
MMb NO NOMMb（氧化氮高铁肌红蛋白）
(褐色)
(深红)
NOMb, NOMMb, 氧化氮肌色原统称为腌肉色素， 其颜色更加鲜艳，性质更加稳定（对热、氧)。
MNO2的作用： （1）发色 （2）抑菌 （3）产生腌肉制品特有的风味。
但过量使用安全性不好，在食品中导致亚 硝胺生成；肉色变绿。
2 含氧衍生物(Xanthophylls)
（1）玉米黄素(zeaxanthin)： 3, 3´ -二羟基--胡萝卜素， 存在于玉米、柑橘、蘑菇等中。
（2）叶黄素(lutein)： 3, 3´ -二羟基--胡萝卜素，存在于金 盏花、绿叶中。
（3）辣椒红素(capsanthin)及辣椒玉红素(capsorubin)：存 在于红辣椒中。
如：-N=N-, -N=O, C=S, C=C , C=O等.
2.助色团( Auxochrome)
有些基团的吸收波段在紫外区，不可能发色，但 当它们与发色团相连时，可使整个分子对光的吸收向 长波方向移动，这类基团被称为助色团。
如：-OH, -OR, -NH2, -NHR, -NR2, -SR, -Cl, -Br 等。
不同波长光的颜色及其互补色
物质吸收的光
透过光（互补色）
波长（nm） 相应的颜色
400
紫
黄绿
425
蓝青
黄
450
青
橙黄
490
青绿
红
510
绿
紫
530
黄绿
紫
550
黄
蓝青
590
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ橙黄
青
640
红
青绿
730
紫
绿
1.发色团(Chromophore )
在紫外或可见光区(200~800nm）具有吸收峰的基 团被称为发色团,发色团均具有双键。
脱镁脱植叶绿素（橄榄绿，水溶性） 脱镁叶绿素（橄榄绿 ，脂溶性）
-COCH3 热
-COCH3 热
焦脱镁脱植叶绿素（褐色，水溶性） 焦脱镁叶绿素（褐色，脂溶性）
3. 影响稳定性的因素
（1）光、氧 （2）酶 （3）酸、热 （4）水份活度 （5）气体环境 （6）盐
4. 护绿方法
（1）加碱护绿 （2）高温瞬时灭菌 （3）加入铜盐和锌盐
岩藻黄质
叶黄素 （C40H5602）
堇菜黄质 （C40H56O4）
一 结构 类胡萝卜素包括：
①纯碳氢化合物组成的共轭多烯（烃类胡萝卜素）
②上述化合物的含氧衍生物（氧 合叶黄素）
1 烃类胡萝卜素(Carotenes)
-胡萝卜素
番茄红素(Lycopene)和β -胡萝卜素(β-Carotene ) 的结构关系〔表示15-15′碳和C5（异戊二烯）对称〕
助色团 波长红移 (nm）
-X ( Cl, Br, I ) 2~30
-OR
17~50
-SR
23~85
-NR2
40~95
第二节 卟啉类色素
Porphyrin
由四个吡咯联成的环 称为卟吩, 当卟吩环带有 取代基时，称为卟啉类 化合物。
一. 血红素(Haemachrome )
1. 结构
血红素是亚铁卟 啉化合物
B. 由于细菌活动产生的H2S等硫化物，在氧或H2O2 存在下，可直接加在-亚甲基上。
C. 由于MNO2过量引起。
二.叶绿素 (Chlorphylls)
1.结构
叶绿素a、b
植醇
2.叶绿素的稳定性
（绿色，水溶性）脱植叶绿素
-Mg2+ 酸/热
-植醇 叶绿素酶
叶绿素（绿色，脂溶性）
-Mg2+ 酸/热
第三节 多烯色素Carotenoids
由异戊二烯为单元，共轭双键为基础组 成的一类色素。
类胡萝卜素（carotenoids）是一类使动 植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。
绿叶中的三种主要类胡萝卜素是 叶黄素（lutein）、 堇菜黄质（violaxanthin） 和新黄质（neoxanthin）。
色素和着色剂
第一节 概述 第二节 卟啉类色素 第三节 类胡萝卜素 第四节 酚类色素 第五节 酶促褐变 第六节 食品中添加的着色剂
第一节 概述
能使人的视觉产生各种色感的物质，称 为色素。
人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了 可见光区（400~800nm）的某些波长的光后， 透过光所呈现出的颜色。即人们看到的颜色 是被吸收光的互补色。
氧分压对三种肌红蛋白的影响
(引自W.H.Freeman,San Francisco.)
3. 腌肉色素
硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下：
NO3- 细菌还原作用 NO2- pH 5.4~6, H+ 2HNO2 肉内固有还原剂 2NO + 2H2O或 3 HNO2 歧化 HNO3 + 2NO + H2O
Mb NO NOMb（氧化氮肌红蛋白） 加热 氧化氮肌色原