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第七章食品着色剂本讲稿第一页，共三十六页第一节食品着色剂概述定义食品的品质除了其本身的营养价值、质地之外,还包括食品的色泽和风味，任何一种特定的食品的品质就是由上述的这些因素以不同的比例组成的。食品的色泽是构成食品的感官质量中最重要属性之一。颜色是衡量食品的重要指标之一。天然食品一般都有美丽的色泽，但经过加工时,发生褪色或变色。为了保持或改善食品的色泽,在食品加工中往往需要对食品进行人工着色。色素则是以食品着色和改善食品色泽为目的的食品添加剂,也称着色剂。本讲稿第二页，共三十六页二、分类一般按它的来源和性质可将其分为两类：一.食用合成色素:是指用人工方法制得的有机色素。按它的结构不同又可分为偶氮类色素,其中偶氮类色素有油溶性和水溶性之分,油溶性的进入人体不易被排出,且毒性较大；水溶性的进入人体易排出体外，且毒性较小。除了这两种之外还包括色淀，它是由水溶性色素沉淀在许多使用的不溶性基质(Al2O3)上所制得的特殊着色剂。本讲稿第三页，共三十六页食用天然色素:它主要是从植物组织中提取的色素,也包括来自于动物微生物的色素,和少量无机色素。:(1).植物色素,如甜菜红、姜黄胡萝卜素等。(2).动物色素,如紫胶红、血红素等。(3).微生物色素,如红曲红等。如按其化学结构分,可分为:(1).四吡咯衍生物,如叶绿素、血红素等。(2).异戊二烯衍生物,如辣椒红、胡萝卜素等。（3）.多酚类衍生物,如越桔红、萝卜红素等。（4).酮类衍生物,如红曲红、姜黄素等。（5）醌类衍生物,如紫胶红、胭脂虫红等。此外还有甜菜红、焦糖色素等。本讲稿第四页，共三十六页物质呈色的原理肉眼观察到的颜色是物质吸收了可见光区（400800nm）的某些波长光后，透过光所呈现的颜色。即人们看到的是被吸收光关的互补色。本讲稿第五页，共三十六页不同波长的颜色及其互补色本讲稿第六页，共三十六页 三、发色机理：1.物质之所以能吸收可见光而呈现不同的颜色,是因为其分子含有某些特殊的基团即生色团（生色基或发色基）,这些基团有:本讲稿第七页，共三十六页它们的吸收波长在200400nm之间,此时是无色的。如果分子中有两个或两个以上的生色基共轭时,对光的吸收波长长移到可见光区,这是该有机物才能显示颜色。2.有些基团，如OH、OR、NH2、NR、但这些基团与共轭键或生色基相连接,使共轭键或生色基的吸收波长长移而显色,这些基团称为助色团(助SR、本讲稿第八页，共三十六页Cl、Br等,它们本身的吸收波段在远紫外区,但这些集团与共轭键或生色基相连接,使共轭键或生色基的吸收波长长移而显色,这些集团称为助色团(助色基)。色素都是由发色团和助色团组成。（食品的色泽可以由天然存在的色素产生，也可以由人为加入的着色剂产生。为了使食品具有所要求的和易被人接受的色泽，必须对着色剂进行系统的了解，并掌握各类着色剂的性质和特点）本讲稿第九页，共三十六页食用色素的安全性及应用注意事项一.食用色素安全性食用色素，特别是合成色素，由于都是向食品中添加的非营养成分，尽管其使用量很少，但是其安全性仍是人们注意的重点。一般来讲合成色素本身或代谢产物对人体产生的危害可能在以下三个方面：一般毒性；致泻作用；致癌作用；均需在进行大量的毒理学试验的基础上，经过FAOWHO的专家评价而最后确认是否能在食品中使用。由于合成色素中含有一些杂质，可能对人体产生危害，因此提高色素的纯度也是减少对人体危害的一种方法，不少国家均以此法为发展方面。本讲稿第十页，共三十六页与合成色素相比，天然色素具有安全性高，色泽比较自然的优点,(特殊的天然色素如藤黄(Gamboge)就有剧毒)，但也也存在着不安全因素，例如：(1).动植物体生长环境污染，被喷洒农药或摄入了有害物质。(2).动植物体作为色素原料时因其本身腐败、变质产生了有害的毒素本讲稿第十一页，共三十六页二二.合成色素及天然色素的特点合成色素及天然色素的特点1.合成色素合成色素 优点:相比来讲合成色素a.价格低廉b.稳定性c.水溶性好d.着色力强e.可以配色,通过三种不同色泽的色素的混用拼制出各种不同色谱，以满足加工食品的各种着色需求。缺点：安全性低。2.天然色素天然色素：优点:安全性高。缺点：a.价格高b.着色力差c.不能配色d.不稳定，易产生沉淀e.可能存在异味。本讲稿第十二页，共三十六页配色:三三.色素应用时的注意事项色素应用时的注意事项1 1.准确称量。2.现用现配。3.溶剂远离离子水,脱氯水或蒸馏水。本讲稿第十三页，共三十六页4.先用溶剂制成母液(2-10%)再添加到食品中,混合均匀。5.所用器具最好是玻璃,搪瓷,塑料,不锈刚制的等。本讲稿第十四页，共三十六页第二节合成色素的性质及应用合成色素是指以煤焦油(coal tar)为原料合成的食用色素，目前我国和其它国家允许使用的食用合成色素主要有以下8种：苋菜红、胭脂红、赤藓、新红、柠檬黄、日落黄、亮蓝、靛蓝。它们的结构是偶氮和非偶氮类化合物本讲稿第十五页，共三十六页色素名称0.1%溶液色调热光氧化还原酸碱盐微生物苋菜红紫红色一般好差很差好一般差差赤藓红红(绿)色很好差差一般很差差差很好胭脂红红色好好差很差好好很好差新红红色很好差好很好差很好好好柠檬黄黄色很好好差很差很好好一般一般本讲稿第十六页，共三十六页色素名称0.1%溶液色调热光氧化 还原 酸碱盐微生物日落黄橙色 很好 好差很差 很好 好一般 一般亮蓝蓝色 很好 很好 差一般 很好 好很好 一般靛蓝紫蓝色差差差很差 一般 差差一般本讲稿第十七页，共三十六页质的色淀，我国在1988年也批准可以使用色淀于食品中。色淀虽然是水溶性色素同一种基质加工而成，但是其性能却大为改变，与合成色素相比明显不同，如下所示：名称溶解度染色方式使用量粒子大小 热稳定性光稳定染色力色淀不溶于水、有机溶剂借助系数0.1%5微米极好极好不与浓度成正比合成色素水溶性溶解小于0.1%12-100微米好好与浓度成正比本讲稿第十八页，共三十六页2.聚合色素:七十年代美国开始研究一类新型的合成色素聚合色素，它是一类高分子色素，在人的肠道内不被吸收，因而可以大大地将合成色素的可能危害降低。已合成出三种红色素和一种黄色素，其中三种红色色素类似于苋菜红,一种黄色色素类似于柠檬黄的吸收光谱，聚合色素的设想还可以应于合成甜味剂之中。本讲稿第十九页，共三十六页第三节天然色素的性质及其应用一、类胡萝卜色素(叶黄素、胡萝卜素)类胡萝卜素是一类广泛存在于自然界中的脂溶性色素,它为许多食品提供红色或黄色色泽。它存在于植物的叶、茎、花、根或果实中，自然界中的类胡萝卜素以岩藻黄素(存在于藻类)最多，其次是存在于绿叶中的叶黄素、紫黄素和新黄素，其它的类胡萝卜素如B胡萝卜素广泛存在于胡萝卜 南瓜 辣椒等蔬菜中。水果 蛋黄 奶油中的含量也较丰富。动物通过摄入食物而得到必须的维生素A原胡萝卜素等以维持正常的生长、发育。类胡萝卜素按其组成可以分为两大类，即胡萝卜素类和叶黄素类。本讲稿第二十页，共三十六页类胡箩卜素性质脂溶性适度的热稳定性易氧化退色热、酸或光催化的异构化本讲稿第二十一页，共三十六页类胡萝卜素类胡萝卜素 类胡萝卜素又称多烯色素，广泛分布于红色、黄色和橙色的水果及绿色的水果蔬菜中。类胡萝卜素为具有多个共轭双键的分子，现已发了500多种，按其结构中是否含有C、H元素组成的官能团而将 类胡萝卜素分为两大类：一类为纯碳氢化物被称为胡本讲稿第二十二页，共三十六页 萝卜素；另一类的结构中含有含氧基团，称为萝卜素；另一类的结构中含有含氧基团，称为叶黄素类。叶黄素类。类胡萝卜素为类胡萝卜素为脂溶性色素脂溶性色素。含氧胡萝卜素可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的含氧胡萝卜素可溶于甲醇和乙醇，而不含氧的只在甲醇、乙醇中微溶，易溶于石油醚。类胡萝卜只在甲醇、乙醇中微溶，易溶于石油醚。类胡萝卜素的吸收素的吸收430430nm480nmnm480nm。本讲稿第二十三页，共三十六页 由于类胡萝卜素特殊的结构（多烯，全反），使得其容由于类胡萝卜素特殊的结构（多烯，全反），使得其容易发生异构化和氧化降解反应。易发生异构化和氧化降解反应。在加热、酸或光的作用下，类胡萝卜素可发生异构在加热、酸或光的作用下，类胡萝卜素可发生异构化反应，部分双键的构型由反式变为顺式，导致其吸收化反应，部分双键的构型由反式变为顺式，导致其吸收波长发生移动。（生物活性当然发生大的变化）波长发生移动。（生物活性当然发生大的变化）本讲稿第二十四页，共三十六页 类胡萝卜素容易发生氧化反应。一般氧化总是从两端的不饱和环上开始，环上双键接受氧形成环氧衍生物，然后此环氧衍生物分解造成环状结构遭到破坏并形成羰基。进一步的氧化可在任何一个双键上进行，形成可能的四元环过氧化物中间体，然后裂分生成分子量较小的多种含氧化合物。在此情况下，颜色将完全消失。在食品加工的一般条件下，类胡萝卜素并不发生严重的降解反应，特别是含水量较大的情况下，有足够的稳定性。本讲稿第二十五页，共三十六页酚类色素是水溶性色素。酚类色素是水溶性色素。二、多酚类色素本讲稿第二十六页，共三十六页1花青素花青素是一大类主要的水溶性植物色素，属酚类，主要以糖苷的形式存在于生物体中，其基本结构为2-苯基并吡喃。花黄素主要指类黄酮及其衍生物，其基本结构为2-苯并吡喃酮。本讲稿第二十七页，共三十六页 pH对花青素的颜色变化 本讲稿第二十八页，共三十六页2 黄酮类色素也称花黄素，基本结构为-苯基并吡喃酮（黄酮）最重要的类黄酮化合物是黄酮和黄酮醇的衍生物本讲稿第二十九页，共三十六页性质类黄酮的羟基呈酸性，一般为无色或浅黄在碱性溶液中容易开环形成查耳酮结构而变色酸性条件下查耳酮回复闭环结构，颜色消失遇铁变蓝氧化变褐本讲稿第三十页，共三十六页4.醌酮类色素红曲 红曲霉产生的复合色素，性质比较稳定。用于：酿红酒、酱肉、粉蒸肉等。姜黄色素 常用于咖喱粉、蔬菜加工品及调料的着色和增香。胭脂虫色素 来自胭脂虫，不溶于冷水，溶于热水和醇。颜色随pH变化而变：酸性为黄色，中性红色，碱性紫红。本讲稿第三十一页，共三十六页三、红曲色素三、红曲色素 红曲色素是一组由红曲霉菌丝所分泌的微生物色素，属酮类色素。这组色素共有六种，分别为红斑素、红曲红素、红曲素、红曲黄素、红斑胺、红曲红胺，实际应用的是前两种。红曲色素是暗红色粉末，可溶于水，色调不随pH值变化，热稳定性高，几乎不受金属离子的影响，也几乎不受氧化剂和还原剂的影响，但在阳光直射下色度降低，着色力强，可用于畜产品、水产品、酿造食品等。本讲稿第三十二页，共三十六页 四、姜黄素四、姜黄素 姜黄素是从生姜科姜黄属植物姜黄的地下根茎中提取的黄色素，它是一组酮类色素的混合物，主要成分为姜黄素、脱甲基姜黄素和双脱甲基姜黄素。姜黄色素为橙黄色粉末，几乎不溶于水，溶于乙醇、冰醋酸和碱溶液，具有特殊芳香，稍苦，在中性和酸性溶液中呈黄色，在碱性溶液中呈褐红色，对光、热、氧化作用及铁离子不稳定，但耐还原性好。姜黄色素对蛋白质着色力好，用于冰激淋、果冻等中。本讲稿第三十三页，共三十六页 五、焦糖色素五、焦糖色素 焦糖色素是糖质原料在加热脱水中缩合而成的复杂的红褐色或黑褐色混各物，是我国食品中应用较广泛的半天然食品着色剂。焦糖现在由非铵盐法生产，焦糖色素为稠液状或块状，无臭，具有焦糖香气和愉快的苦味，易溶于水，pH2.6-5.5，光照下相当稳定，对酸、盐的稳定性高，红色色度高，但着色力低。焦糖色素在食品工业中使用量很大，糖果、饮料、雪糕等可按正常需要量添加。本讲稿第三十四页，共三十六页 四、甜菜红素四、甜菜红素 甜菜色素为含氮化合物，存在于红甜菜及一些其它的果实或花中，包括两种物质及它们的甙。甜菜色素也不稳定，在加热、与氧条件下可能发生反应而分解，PH对其稳定性也有明显的影响。本讲稿第三十五页，共三十六页本讲稿第三十六页，共三十六页