食品的色香味Word文件下载.docx

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血红素是铁和带侧基的卟吩环构成的铁卟啉类化合物。

可溶于水，亚铁血红素的分子结构如图3-1：

其结构特点为：

（1）铁为+2价；

（2）有一个由4个吡咯环连接而成的卟吩环；

（3）存在共轭体系，使该物质呈现颜色；

（4）有酸性。

血红素的4个氮原子在同一平面上。

其中2个氮原子与铁原子以共价键相结合，另外2个氮原子以配位键（从氮原子上共享电子）与亚铁离子相结合。

因亚铁离子有配位能力（即能从其它原子共享电子），配位数为6，因此在4个氮原子组成的平面上，还能与球蛋白分子中组氨酸残基上的咪唑环上的氮原子相结合，在平面的下面还能与O2或H2O相结合。

图3-1血红素的结构

血红蛋白（Hb）是由4分子亚铁血红素和1分子由4条肽链组成的球蛋白结合而成。

相对分子质量为6800，而肌红蛋白（Mb）则为1分子亚铁血红素和1分子肽链组成的球蛋白所组成，相对分子质量为1700，恰为血红蛋白（Hb）的四分之一。

血红蛋白（Hb）与肌红蛋白（Mb）是构成动物肌肉红色的主要色素，牲畜在屠宰放血，血红蛋白排放干净之后，酮体肌肉中90%以上是肌红蛋白（Mb）。

肌肉中的肌红蛋白（Mb）随年龄不同而不同，如牛犊的肌红蛋白较少，肌肉色浅，而成年牛肉中的肌红蛋白（Mb）较多，肌肉色深。

虾、蟹及昆虫体内的血色素是含铜的血蓝蛋白。

2．血红素的性质血红蛋白最特殊的性质是与O2结合成氧合血红蛋白（HbO2）而呈现鲜红色。

因HbO2并非化合物，分子中的铁未被氧化，仍为亚铁离子，在O2分压低的环境下，又能分解成Hb和O2：

同样，Mb当肌肉切开后，Mb也能与O2结合而成鲜红色。

屠宰后的酮体组织因缺氧而失去呼吸作用，但发酵和呼吸酶仍能活动，以致肌肉组织能保持还原状态而呈暗紫红色。

当鲜肉在空气中过久，细菌大量繁殖，降低部分氧压，致使氧表面氧合肌红蛋白MbO2氧化而形成棕褐色的高铁肌红蛋白。

同样MbO2在有氧加热时，球蛋白变性，血红素中Fe2+氧化为Fe3+而生成棕褐色的高铁肌红蛋白（MMb），即为熟肉的颜色。

因Hb和Mb能与亚硝基NO作用，形成稳定艳丽的桃红色亚硝酰肌红蛋白（NOMb）和亚硝酰血红蛋白（NOHb），加热颜色也不变。

基于此原理，在火腿、香肠等肉类腌制加工中，往往使用硝酸盐或亚硝酸盐等作为发色剂。

目前的研究显示硝酸盐或亚硝酸盐对脑组织有损伤，且有致癌作用。

（二）叶绿素

1．叶绿素的结构特征叶绿素存在于植物体内，与蛋白质结合成叶绿体。

叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种，如图3-2。

图3-2叶绿素的结构

叶绿素a：

R=CH3叶绿素b：

R=CHO

R′=CH2CH=C（CH3）[（CH2）3CH（CH3）]3CH3

叶绿素与血红素结构上既有相似的地方，也存在区别：

（1）环中结合着Mg2+，而不是Fe2+。

（2）除4个吡咯环之外，还形成了1个副环（V）。

（3）侧链基团不同，叶绿素分子中存在酯基。

2．叶绿素的性质特点叶绿素a是蓝黑色的粉末，熔点为117～120℃，溶于乙醇溶液而呈蓝绿色，并有深红色荧光。

叶绿素b是深绿色粉末，熔点为120～130℃，其醇溶液呈绿色或黄绿色，并有荧光。

二者不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等脂肪溶剂中，不耐热和光。

在高等植物中，叶绿素a与叶绿素b按3∶1的比例共存。

在酸性条件下，叶绿素分子中的镁离子被氢离子取代，形成脱镁叶绿素造成色泽转化为黄褐色。

当用稀的硫酸铜溶液处理时，叶绿素分子中的镁离子可被铜离子取代生成铜叶绿素，铜叶绿素的绿色比叶绿素更鲜艳、更稳定。

叶绿素的分子结构显示出它是一种酯，在碱性条件下，它可以水解成叶绿酸盐和醇，叶绿酸盐绿色较叶绿素稳定。

3．3．叶绿素在食品加工和贮藏中的变化

（1）酸和热引起的变化。

在酸的作用，叶绿素会发生脱镁反应而生成脱镁叶绿素，颜色由绿色向褐色转变。

如蔬菜在收获后，植株体内有机酸的存在，可生成脱镁叶绿素，变黄甚至变褐，腌制蔬菜时常常发生颜色由翠绿向褐色转变，也是由于发酵产生的乳酸而致。

（2）酶和光。

许多酶能促进叶绿素的破坏，如脂酶和蛋白酶作用于叶绿素脂蛋白复合体；

叶绿素酶直接以叶绿素为底物。

蔬菜的加工处理（热烫和杀菌）是导致叶绿素损失的主要原因，其变化主要是热和酸造成了叶绿素向焦脱镁叶绿素的转化，造成颜色的变化。

这是由于：

（a）加热下组织的破坏，细胞内的成分（包括有机酸）不再区域化，因而加强了与叶绿素的接触。

（b）加热时，生成新的有机酸如草酸，苹果酸，乙酸，琥珀酸，柠檬酸，脂肪会水解成脂肪酸，蛋白质分解成H2S或脱羧产生CO2等，降低了pH，使其酸性化。

为了护色，常将石灰水或氢氧化镁加入热烫液中，以提高pH，并有一定的保脆作用。

绿色植物在储藏加工过程中经常发生光解。

即在光和氧气的作用下破坏卟吩环，产生一系列小分子。

对此在储藏绿色植物性食品时，应避光、除氧，以防止光氧化褪色。

二、多烯色素

多烯色素是由异戌二烯残基组成的共轭双键长链物质，因最早发现的是存在于胡萝卜中的胡萝卜素，故又称为类胡萝卜素。

广泛存在于生物界中，目前已知有300多种。

类胡萝卜素主要存在于植物的叶、花、果、根、茎中，以黄色和红色的果蔬中较多。

一些微生物也能大量合成类胡萝卜素，在动物的蛋黄、羽毛、甲壳和金鱼体内都存在。

类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为两大类：

胡萝卜素类和叶黄素类。

1．1．结构特点

（1）胡萝卜素类胡萝卜素类的结构特点是存在大量共轭双键（形成发色基团，产生颜色）。

大多数天然胡萝卜素类都可看作是番茄红素的衍生物。

番茄红素的结构式如下：

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

几种胡萝卜素端环的结构如下：

在端环中双键位置在4、5-碳位间的称为α–紫罗酮环，在5、6-碳位的称β-紫罗酮环。

只具有β-紫罗酮环的胡萝卜素类在体内才能转变为维生素A。

番茄红素和α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素是食品中主要的多烯烃类着色物质，分布广泛，其中β-胡萝卜素在自然界中含量最多，分布最广。

1分子β-胡萝卜素在动物体内能转化为2分子维生素A，因此是有效的维生素A原，而一分子的α-胡萝卜素、γ-胡萝卜素只能形成一分子维生素A，而番茄红素不能转化成维生素A，没有营养作用。

（2）叶黄素类叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍生物，主要有叶黄素，隐黄素，辣椒红素，番茄黄素等。

几种常见的叶黄素类色素的结构、学名、存在见表3-1。

表3-1食品中重要的叶黄素类色素

颜色

俗名

学名

存在

橙黄色

叶黄素

C40H56O2

3，3′-二羟基-α-胡萝卜素

绿叶

玉米黄素

3，3′-二羟基-β-胡萝卜素

玉米、辣椒、桃、柑橘、蘑菇等

隐黄素

C40H56O

3-羟基-β-胡萝卜素

南瓜、辣椒、玉米、桃、柑橘

红色

番茄黄素

3-羟基番茄红素

番茄

番茄叶黄素

3，3′-二羟基番茄红素

辣椒红素

C40H56O3

红辣椒

虾黄素

C40H52O4

3，3′-二羟基-4，4′-二酮-β-胡萝卜素

虾、蟹、牡蛎、昆虫等

2．多烯色素的性质与应用

多烯色素是脂溶性物质，几乎不溶于水而溶于乙醚，其中胡萝卜素类微溶于甲醇、乙醇，而叶黄素类则易溶于甲醇和乙醇，利用此性质特点可将两者分开。

多烯色素较稳定，耐酸耐碱，较耐热。

在锌、铜、锡、铝、铁等金属存在下也不易破坏，因此在食品加工中不易损失。

但多烯色素分子中的双键特征，使其易发生氧化。

在强氧化剂作用下，多烯色素被破坏而褪色。

此外，多烯色素在热、酸和光的作用下，易发生顺反异构变化，而引起颜色在黄色和红色范围内轻微变动，如：

加热胡萝卜使金黄色变成黄色，加热番茄会使红色变成橘黄。

多烯色素的破坏主要原因是光敏氧化作用，即双键经氧化后饱和，形成环状氧化物，进一步氧化发生断裂，形成有部分双键的含氧化合物。

其中之一有紫罗兰酮（具有紫罗兰花气味），其结构式的环状部分即紫罗酮环，由此而得名。

过度氧化后，多烯色素则可完全失去颜色。

有些酶可以加速多烯色素的氧化降解，食品加工中热烫等适当的钝化酶处理可以保护类胡萝卜素。

多烯色素在食品加工中，通常不会严重降解。

如土豆碱液去皮仅引起类胡萝卜素的轻微降解和异构化。

胡萝卜果脯熬制时红黄色很稳定，低温和冷冻下类胡萝卜素也很少变化。

油炸、烤制和过度加热会引起多烯色素的高温热解，干制品在光照下贮藏会发生褪色，是因为光促进了氧化。

多烯色素作为一种天然色素广泛地应用于油脂食品，如人造奶油、鲜奶和其他食用油脂的着色。

近年来，采用了一些新技术，使多烯色素能吸咐在明胶或可溶性糖类化合物载体如环状糊精上，经喷雾干燥后形成微胶相分散体，使其能均匀分散于水，能形成透明的液体，可直接用于饮料、乳品、糖果、面条等食品的着色。

三、酚类色素

酚类色素是植物中水溶性色素的主要成分，分为花青素、花黄素和鞣质三大类。

其中鞣质既又可视为呈味物质，又可列入呈色物质。

它们和叶绿素、多烯色素不同，存在于细胞液泡中。

分布于植物的花、茎、叶、果实中而呈现美丽的色彩。

在化学结构上，它们都具有相同的基本结构（花色基元）——母核，即2苯基苯并吡喃阳离子，同时在苯环上都具有两个或两个以上的羟基，因此可看作是多元酚的衍生物，故名多酚色素。

（一）花青素

1．结构大多数花青素在花色基元的3、5、7碳位上有取代羟基。

在B环上各碳位上取代基不同（羟基或甲氧基）而形成了各种不同的花青素。

现已知花青素有20多种，最常见的有以下几种：

1、天竺葵色素3，5，7，4′-四羟基花青素

2、矢车菊色素3，5，7，4′，5′-五羟基花青素

3、飞燕草色素3，5，7，3′，4′，5′-六羟基花青素

4、芍药色素3，5，7，4′-四羟基-3-甲氧基花青素

5、牵牛色素3，5，7，4′，5′-五羟基-3-甲氧基花青素

6、锦葵色素3，5，7，4′-四羟基-3′,5′-二甲氧基花青素

在自然状态下，花青素的游离态极为少见，常常以糖苷形式存在。

花青素通常与一个或几个单糖，大多在3-和5-碳位上成苷。

成苷的糖常见的有五种：

葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖，植物中花青苷的含量也不等，有的仅1种（如黑莓），有的达十几种，如某种葡萄中所含花青苷竟达21种。

常见的矢车菊花青苷、天竺葵花青苷、飞燕草花青苷都是相应的花青素的3，5二β葡萄糖苷。

2．性质花青素是水溶性色素，在果蔬加工时会大量流失。

花青素分子中吡喃环上的氧为4价，呈碱性，同时因为有酚羟基，又具有酸性，故使花青素在不同的pH下有不同的结构，从而呈现不同的颜色。

果蔬在成熟前后分别出现不同的颜色，这是因为pH变化的缘故，这也是同一种花青素在不同的花果中呈现不同颜色的原因之一。

花青素对光和热极为敏感。

在光照下或受热下会发生聚合反应，生成高分子聚合物而呈褐色。

花青素易受氧化剂和还原剂的作用而变色。

二氧化硫能与花青素发生加成反应，使之褪色，若将二氧化硫加热除去，原有的颜色可以部分恢复。

因此在加工含有花青素的食品时一定要进行护色处理。

花青素能与金属离子钙、镁、铁、铝反应生成盐类而呈现灰紫色、紫红色等深色，不再受pH的影响，因而果蔬加工时宜用不锈钢器皿。

此外，霉菌和植物组织中有分解花青素的酶，使花青素褪色。

在许多水果蔬菜中，广泛存在一种无色或接近无色的酚类物质，称为无色花青素，它的结构不同于花青素，但可以转变为有色的花青素。

这是罐藏水果果肉变红、变褐的原因之一。

（二）花黄素

花黄素是广泛分布于植物组织细胞中的另一类水溶性色素物质。

常为浅黄或无色，偶尔呈鲜橙黄色，普遍存在于果蔬中。

它的呈色能力不强，但在加工过程中会因pH和金属离子的存在而产生不良颜色，影响产品的色泽。

1．结构特点花黄素的结构母核是2苯基苯并吡喃酮。

分子中含有1个酮式羰基，它们的羟基衍生物多为黄色，故又称为黄酮。

黄酮

最重要的黄酮类物质是黄酮、黄酮醇、二氢黄酮（黄烷酮）、查耳酮等。

在上述各种黄酮类物质的两个苯环上的氢原子可以被羟基、甲氧基、甲基等取代，衍生出各种黄酮色素，这些黄酮色素又能与糖成苷。

常见的、重要的花黄素有：

旃那素、槲皮素、橙皮素、柚皮素、杨梅素、柠檬素、红花素、圣草素等。

这些物质中，槲皮素、旃那素、杨梅素是分布最广泛和最丰富的黄酮醇，在茶叶中这三种黄酮醇及其苷占可溶性固形物中的大部分。

槲皮素、橙皮素、柠檬素、圣草素在生理上具有保持毛细血管壁完整和正常通透性的作用，是维生素P的组成成分。

2．性质及在食品中的重要性作为色素物质，花黄素对食品感观性质的作用远不如其潜在的影响大。

黄酮类的颜色大多呈浅黄色至无色，分子中羟基多者颜色深。

在遇碱时会变明显的黄色，如含黄酮类的果蔬（洋葱、荸荠、马铃薯等）在碱性水中预煮时往往会发生变黄而影响产品质量，在生产时加入少量酒石酸氢钾或柠檬酸调节pH，避免黄酮色素的变化。

黄酮类物质遇铁离子可变成蓝绿色，这是酚羟基的呈色反应，在相关的食品加工中应引起注意。

（三）鞣质

鞣质又称单宁，是植物中存在的复杂混合物，具有涩味，能与金属反应，分子结构中含多个酚羟基。

植物鞣质在某些植物如石榴、咖啡、茶叶、柿子等中含量较多，是涩味的主要来源。

植物鞣质主要由儿茶酚、焦性没食子酸、根皮酚、原儿茶酸、没食子酸等单体组成，这些单体的结构如下：

植物鞣质可分为水解型和缩合型两类，水解型鞣质是由鞣质单体分子之间通过酯键形成的大分子，在温和的条件下用稀酸、酶或沸水可水解为鞣质单体物质。

缩合型鞣质是由单体分子之间用C－C键相连而成，在温和的条件下处理，不易分解为单体分子而是进一步聚合成高分子物质。

如：

单宁酸

（原儿茶酰没食子酸）

儿茶素

（3，5，7，3′，4′-五羟基黄烷）

所有的鞣质都具有潮解性，在空气中氧化成暗黑色的氧化物，碱可强化这一氧化作用；

鞣质与金属离子反应可生成不溶性的盐类，与铁离子反应生成蓝黑色物质，所以加工这类食物不能使用铁质器皿。

果汁中的鞣质能与果胶作用生成沉淀。

鞣质作为呈色物质，主要是在植物组织受损及加工过程中起作用，影响制品的色泽。

四、醌酮类色素

用于食品着色的天然醌酮类色素主要是红曲色素、姜黄色素、甜菜色素等。

（一）红曲色素

红曲色素是由红曲霉菌所分泌的色素，我国民间将其作为食品着色剂有着悠久的历史。

红曲色素有6种不同成分，其中黄色、橙色和紫色各两种，结构式如下：

红曲色素与其它天然色素相比，有以下特点：

1．对pH稳定，不像其它天然色素那样易随pH的变化而发生显著变化；

2．耐热、耐光性强；

3．抗氧化剂、还原剂的能力强；

4．不受金属离子的影响；

5．对蛋白质的着色性很好。

因此常用于红香肠、红腐乳、酱肉、粉蒸肉以及酱类、糕点、果汁的着色。

（二）姜黄色素

姜黄色素是从植物姜黄根茎中提取的黄色色素，是二酮类化合物。

姜黄色素为橙黄色粉末，在中性和酸性水溶液中呈黄色，碱性溶液中呈褐红色，对蛋白质着色力较强，常用于咖喱粉、黄色萝卜条的增香着色，它具有类似胡椒的香味。

耐光耐热性差，易与铁离子结合而变色。

（三）甜菜色素

甜菜色素存在于食用红甜菜（俗称紫菜头）中的天然食用色素，也存在于一些花和果实中，它包括甜菜红素与甜菜黄素，都是吡啶的衍生物，与糖成苷而存在于植物中。

甜菜色素易溶于水，pH4~7范围内不变色，耐热性不高，也不耐氧化，光照会加速氧化，抗坏血酸会减慢其氧化。

甜菜色素的稳定性随水分活度的降低而增强，因此可作为低水分食品的着色剂。

（四）其它天然色素

胭脂虫色素及紫胶虫色素是两种性质与结构相似的蒽醌系色素，用于食品着色由来已久。

胭脂虫色素是寄生在胭脂仙人掌上的雌性昆虫体内一种蒽醌色素（又称胭脂红酸）。

耐热、耐光、耐微生物性好。

紫胶虫也是一种树木寄生昆虫，其分泌物即紫胶，又称紫草茸，是一种中药。

紫虫胶色素主要成分为紫胶红酸，系蒽酮衍生物。

已知有5种成分，即紫胶虫红酸A、B、C、D、E，结构如下：

胭脂红酸和紫胶红酸的性质相似，酸性时呈橙黄色，中性时为红色，碱性为紫色，在强碱溶液中褪色。

常用于果汁、果子露、汽水、配制酒及糖果的着色。