第八章色素.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,FOOD CHEMISTRY,FOOD CHEMISTRY,第八章 色 素,目的和要求：,1、,了解食品贮藏加工中控制色泽的一些技术及 其原理；了解食品着色剂的使用要求。,2、,掌握食品色素的分类和熟悉常见色素的名称,3、,掌握常见食品天然色素的化学结构、基本的物化性质以及在食品贮藏加工中发生的重要变化及其条件。,本 章 主 要 内容,概述,四吡咯色素,类胡萝卜素,多酚类色素,食品着色剂,8.1 概 述,一、,食品色素的,定义和作用,1、,定义,：,食品中能够吸收和反射自然光进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。,食品中的,固有,色素是由食品原料带入食品中的有色物质，是导致食品具有特定颜色的重要基础。有时为了食品具有令人喜欢的颜色，还人为地,加入,一些有颜色的添加物质，这些物质包括天然分离的和一些人工合成的。,主要的食品色素都是有机物，具有发色团和助色团结构。,色素吸收光线的本质是其分子中具有比较大的,共轭,体系，共轭体系中的,电子由于自身在不同能级之间的跃迁而产生吸收。当共轭体系上连有一些,极性,的官能团时,（,例如-,OH、-OCH,3,、-NO,2,、-CN,等,）,，其吸收光的波长会向长波方向移动，把这些基团称为助色团。,*结构特点：,均具有大的,共轭体系及一定数量的助色团。,*性质特点,：由于含有多个,键及官能团，容易与氧化剂、亲电试剂等发生化学反应，也容易在光、热作用下发生结构变化,。,二、,食品色素的分类,按,化学结构分为：四吡咯衍生物、多酚类衍生,物、异戌二烯衍生物、酮类,衍生物等。,按来源分为：天然色素和人工合成色素两大类,2,、作用,：食品色泽是决定食品品质和可接受性的重要因素。,8.2 四吡咯色素,一、,叶绿素,1、结构,、物理性质及应用,食品中的叶绿素，常为脱镁、脱植醇后的产物与铜、,锌或铁离子结合形成，性质稳定，水溶性较好。,天然叶绿素由,a、b,两种物质组成，,a,为青绿色，,b,为,黄绿色。均不溶于水，溶于丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。,加工中，叶绿素变化后会产生几种重要的衍生物。,2、叶绿素,在食品加工储藏中的变化,*酶促,变化：脂酶、蛋白酶、果胶酶等通过作用于相应的底物（非叶绿素），,间接,使叶绿素发生与蛋白或自身分解，降低稳定性。叶绿素酶可,直接,使叶绿素脱镁脱植。,*酸和热,的作用：加热使叶绿素脱镁、脱植，也可发生异构化反应，使颜色向褐色转变。,pH,影响叶绿素的分解速度，,pH9,.0,时最稳定，3.0时最不稳定。,*光解,：加工储藏中的食品或食品原料，其中所含的叶绿素很易受光作用而分解褪色。,3、护绿,技术,中和酸而护绿：中和酸的重点是绿色植物内部不断产生的酸性物质，所以要长期保持体系中,pH,接近中性，要采取一些特殊的方法，如缓慢释放的碱等,高温瞬时杀菌,绿色再生：绿色再生技术是利用一定的方法将叶绿素中的镁置换为锌,其它方法,二、血红素,1、结构,、,物理,性质,种类：血红蛋白、肌红蛋白。,血红素在血液中的存在形式为血红蛋白，在肌肉中的存在形式为肌红蛋白；肌红蛋白是一个由153个氨基酸残基形成的蛋白质分子，血红素处于分子中的疏水空腔内。,在肉品的加工贮藏中肌红蛋白会转化为,多种衍生物,，从而会呈现不同的色泽。,氧合,M,b,高铁,Mb,氧化氮,Mb,氧化氮,高铁,Mb,肌色原(,Ms),未变 未变 未变 未变 变性,变性 变性 未变 分开 鲜红,高铁,Ms,氧化氮,Ms,亚硝酰高铁,M,b,亚硝酰高铁,Mb,褐色 鲜红 深红 暗红,褐色 鲜红 绿色 红褐色,可能存在的形式有11种，此处只列出了9种。其中1、3、5、7中的铁离子均为二价，其它的为三价。其中带氧化氮、亚硝酰的为火腿、香肠加工中硝酸钠、亚硝酸钠加入的结果。,2,、肉色,在,贮藏加工,中的变化,肉中还原态的肌红蛋白向两个不同的方向转变，一部分发生氧合反应生成鲜红色的氧合肌红蛋白，一部分发生氧化反应生成棕褐色的高铁肌红蛋白。,上述反应处于动态平衡之中，这种平衡收养气分压的强烈影响，如下图8-5所示。,此外，鲜肉加热时会迅速变色。,腌肉制品发色原理及应注意问题,3、肉和肉制品的护色,真空包装,除氧包装,高氧分压保护,气调或气控技术,8.3 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蔬菜中。,类胡萝卜素为具有多个,共轭双键,的分子，现已发现,了500多种，按其结构中是否含有由非,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,，被称为胡萝卜素；另一类的结构中含有含氧基团，称,为叶黄素类。,类胡萝卜素为,脂溶性色素,。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。类胡萝卜素的吸收波长430,nm480nm。,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。,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，导致其吸收波长发生移动。（生物活性当然发生大的变化）,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。,胡萝卜素类,目前指四种物质：,-,胡萝卜素、,-,胡萝卜素、,-,胡萝卜素、番茄红素。它们都是含40个碳的多烯四萜，由异戊二烯经头尾或尾尾相连而构成。,一、胡萝卜素类,1、结构及性质,胡萝卜素类为典型的脂溶性色素，易溶于石油醚、乙醚难溶于甲醇和乙醇。,2、在加工中的变化,胡萝卜素类其颜色在多数加工和贮藏条件下点相当稳定的变化只是轻微的，但在有些加工条件下,使得其容易发生异构化和氧化降解反应，严重影响胡萝卜素在食品中的色感。,二、,叶黄素类,1、结构及性质,叶黄素类是,胡萝卜素类的含氧衍生物，随着含氧量的增加，它们的脂溶性下降，因此,叶黄素在,甲醇和乙醇中很好溶解，而难溶于乙醚、石油醚。,叶黄素类的颜色为黄色或橙黄色，少数为红色，如与蛋白质相结合，颜色可能发生改变。,2、在加工中的变化,叶黄素类在加工中遇到光照,、氧化、中性或酸性条件下加热,，会发生异构化和氧化降解反应，缓慢地使食品发生退色或褐变。,8.4,多酚类色素,一、花青素类,1、,结构及物理性质,花青素类为2-苯基苯并吡喃正离子的衍生物，结构中有多个酚羟基或酚羟基与烷基或糖基形成的醚或苷。结构中,R,1,、R,2,通常为,H、,-,OH,或-,OCH,3,，R,3,、R,4,通常为,H,或糖基，当分子中有糖基时称为花色苷。,基本结构,随着不同花青素结构中所带,基团,种类和数量的不同，其颜色有所不同。其原因是不同基团及数量不同的基团其助色效果不同，基本结构上所带给电子基团越多，颜色越深。,花青素属于黄酮类物质，,R,1,=R,2,=H,天竺葵,色素；,R,1,=OH,R,2,H,矢车菊,色素；,R,1,=OCH,3,R,2,=H,为,芍药,色,素；,R,1,=R,2,=OH,飞燕草,色素；,R,1,=OCH,3,R,2,=OH,为,牵牛花,色素；在植物体内已经发现了数百种花青素类色素,；它们因甙元自身、糖基的差异可以形成许多不同,的种类。,2、,花色苷的变化,花青素、花色苷稳定性差，其主要原因是其结构中的环氧正离子结构及多个羟基的存在。,*自身结构,的影响：结构中自由酚羟基越多越不稳定，花青素不如花色苷稳定，花色苷中糖基不同稳定性亦不同。,*pH,影响,：溶液,pH,不同时花青素的结构不同，颜色亦有所不同。,一般情况下，花色苷类色素在酸性溶液中呈色效果最好。,*温度的影响,：加热影响花色苷溶液平衡，使其向形成查尔酮方向移动。,加热也可使花色苷分解：一般按照三种途径进行,第一种分解途径可以看作加热水解；第二种分解途径可看作醚键水解断裂；,*光照的,影响：光照可以加速花色苷的分解，多羟基黄酮、异黄酮和噢哢的磺酸酯对光分解有抗性。,*抗坏血酸,的影响：,花色苷受抗坏血酸的影响是抗坏血酸可以将氧分子转化为过氧化氢，而过氧化氢可以进攻花色苷的2-,C,导致红色苷的分解。,*,SO,2,的,影响：,*金属离子,的影响：,花色苷与,A,l,3+,、Fe,2+,、Fe,3+,、Sn,2+,等金属离子可以形成配位化合物，而使颜色变深而发生变化。如：,*酶的,影响：能够导致花色苷分解的酶有糖苷水解酶及多酚氧化酶。,*与其它,植物性成分发生缩合：,花色苷可以与自身、蛋白质、单宁、其它黄酮或多糖类物质发生缩合反应，形成的产物一般颜色会加深（红移），少数颜色消失,。,3、原花色素,原花色素的基本结构单元为黄烷-3,4-二醇：,原花色素是,黄烷-3,4-二醇的二聚物、三聚物甚至多聚物。,原花色苷本身没有颜色，但在酸热条件下可以分解为花青素和其它多酚类化合物而显示一定的颜色。如：,二、,类黄酮色素,类黄酮是一大类结构相似的天然化合物，广泛存在于各类植物体内。大部分此类化合物不仅具有特殊的颜色，而且具有特殊的生物学功能。类黄酮类化合物在水中的溶解度较大。,1、结构,及类型：,一些常见类黄酮化合物的结构：,其中一部分类黄酮类化合物呈黄色，另外一些无色。有颜色的黄酮类化合物常可与金属离子发生配位而颜色加深，黄酮类化合物的化学性质比较活勃，可受食品中的成分或加工条件的影响而结构发生变化。,2,、加工与贮藏,时的变化,*,类黄酮,与,A,l,3+,、Fe,2+,、Fe,3+,、Sn,2+,等金属离子可以形成络合物，而使颜色变深而发生变化。,*,加工条件,中使,pH,上升，无色的黄烷,酮或,黄烷,酮,醇可变为有色的查耳酮类。,*,发生酶促褐变的中间生成物可氧化,类黄酮而产生褐色物质。,三、儿茶素,儿茶素也为,多酚,类化合物，常见的四种为：,以上儿茶素名称中的,表,表示吡喃环上以单键相连的两个基团处于该环的同侧。儿茶素本身没有颜色，当其与金属离子结合后产生白色或有色沉淀。儿茶素具有轻微的涩味。,四、单宁,单宁也为多酚类化合物，包括可水解型和缩合型两类。常呈白中带黄或淡褐色，有强烈的涩味。,单宁可与蛋白质、多种生物碱或多价金属离子结合形成有色不溶性沉淀，可在加热、氧化或遇到醛类条件下缩合而消除涩味。,8.5 食品着色剂,焦糖,色素,红曲色素,姜黄素,甜菜红素,其他天然着色剂,人工合成着色剂,一、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。,二、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。,三、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。,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。,六、人工合成着色剂,苋菜红,胭脂红,赤鲜红,日落黄,柠檬黄,靛蓝,亮蓝,新红,叶绿素铜钠盐,第九章 呈味物质,目的和要求,1、了解,食品呈味物质的呈味机理和食品中呈味,物质的相互作用。,2、掌握,几类,呈,味物质（如甜味剂、酸味剂、鲜,味剂）的,呈,味特点及其在食品加工中的应用。,9.1 概 述,我国,：甜、酸、苦、咸、辣、涩、鲜,日本,：甜、苦、酸、咸、辣,欧美,：甜、苦、酸、咸、金属、辣,印度,：甜、苦、酸、咸、辣、淡、涩、不正常,味感,是食物在人的口腔内对味觉器官的刺激而产生的一种感觉，即是人对各种味道的感觉及分类。,不同国家由于生活习惯的差异，对味感的分类也有所不同。如：,9.2 食品的味感,味感,是各种呈味物质溶于水或唾液后刺激口腔内各种味觉感受体(,taste receptor)，,进而刺激味觉神经而产生的味感(,gestation)。,口腔内的味感受体主要是,味蕾,（,taste bud)，,其次是自由神经末梢。味蕾是分布于口腔上皮（特别是舌面）由40150味细胞形成的味感组织，每个味蕾有一个小孔对外开放，呈味物质溶液通过小孔进入内腔对味细胞形成刺激。,一、味感的生理基础,影响味感的,因素,主要有呈味物质的结构、味觉敏感性、温度 浓度及溶解度、呈味物的相互作用等。,呈味物的,结构,与味感类型和强度有密切的关系，后边专门讨论。,味觉,敏感性,：成人口腔中约有数千个味蕾，分布于,不同部位上的味蕾对味觉有不同的敏感性,(,如图,),另外，不同味觉刺激的传导时间也有所不同，其中咸味传导时间最短，感受最快，苦味最慢。,温度、浓度和溶解度,：味觉在30,左右敏锐，低于10 或高于50 时迟钝。味物浓度高于阈指时味感明显，低于阈指时几乎无味感，浓度过高时，感觉不快。呈味物的溶解度及溶解快慢决定味感的强度及味感的持续时间。,不同的呈味物质共存时，相互之间会产生不同类型或不同程度的影响。从影响类型上有,对比,现象（不同类型相互增强，如糖中放少量盐更甜等）；,消杀,现象（相互抵消，如酱油的咸味比同浓度的食盐水咸味淡）；,变调,现象（如吃奎宁后喝清水感觉有甜味）；,阻塞,现象（如吃“神秘果”后再吃酸味品感觉不到酸味）；,相乘,作用（如味精中假如少量肌苷酸会使鲜味成倍增加）；,疲劳,现象（即常吃辣不辣等）。,二、呈味物质的相互作用,9.3 食品的基本味感,简单介绍甜味物质、酸味物质、咸味物质、苦味物质、涩味物质、辣味物质、鲜味物质及清凉味物质的常见种类及结构特征。,一、甜味,1、呈,甜机理,沙伦伯格,-克伊尔学说,：甜味物质分子中有一对,B,和,AH,基，当其与甜味受体分子中相应的,AH,和,B,基配对结合并在合适位置有一个,基时就会产生甜味。,2、甜味强度及其影响因素,甜味强度可以用,甜度,来表示，通常是以在水中较稳定的非还原蔗糖为基准物（如以15%的蔗糖水溶液在20度时的甜度为1），用以比较其他甜味剂在相同温度相同浓度下的甜度。这种甜度倍数称为比甜度。,Fechner,规律：,R=KC,n,，,即甜味强度,R,与,甜味剂浓度,C,的,n,次方成正比，对43种甜味剂来说，,n=1.3，,但,对合成甜味剂来说，,n,小于1。,影响,甜度的,因素：,浓度、温度、,呈味物质的相互作用,常见的甜味物质,糖类：呈甜味的多为单糖和双糖，糖类甜味物质甜味纯正、呈味快消失也快，水溶性好，略具粘性从而具有浑厚感,使用糖类甜味剂时要注意不同糖的营养价值、消化吸收、体内过程及排泄方面的差别。,食用强甜味剂：我国批准使用的有甘草精（250/蔗糖）、甜菊糖苷（300/蔗糖）、糖精钠（200700/蔗糖）、甜蜜素（4050/蔗糖）、,甜味素（100200,/蔗糖），这些物质的结构为,：,二、酸味物质,2、酸味物质结构特点,可解离生成自由质子是酸性物质的共同特征。而自由质子的浓度会影响酸味强度，无机酸水溶液在,PH3.4-3.5,时有明显酸味，而有机酸水溶液在,pH 3.7-4.9,时可感到酸,酸味,(,sour taste),是动物进化最早的一种化学味感，许多动物对酸味剂刺激很敏感,1、呈酸机理,普遍认为，质子,H,+,是,酸味剂,HA,的定味基，负离子,A,-,是助味基，定味基,H,+,在受体的磷脂头部相互发生交换反应，从而引起酸味。,味，相同,PH,下缓冲溶液的酸味更强。,3、常见酸味物质：,醋酸（食醋4.5%）、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、,葡萄糖酸、富马酸、磷酸等,三、,苦味物质,虽然,苦味,(,bitter taste),物质常使人产生不快的感觉，但随着生活水平的提高，人们追求苦味带给的特殊感受却渐成时髦。苦味物质成功利用的典型例子包括啤酒花、茶叶、咖啡、可可、苦瓜等。,1、呈苦机理,（1）,空间位阻学说；,（2）内氢键,学说,（3）三点接触,学说；,（4）诱导适应,学说,2、苦味物质的类型,*,无机,苦味物质：质量/半径较大的离子一般具有苦味，如,Ca,2+,、Mg,2+,等；,*,有机,苦味物质：,L-,氨基酸（除甘、丙、丝、苏、谷、谷酰胺外）；蛋白质水解得到的许多肽；生物碱（如马钱子碱、奎宁等）；一些糖苷（如橙皮苷等）；硝基化合物（如苦味酸）；大环内酯（如银杏内酯等）；,3、常见的苦味原料及其苦味物质,*,茶叶、可可、咖啡 分别含茶碱、可可碱及咖啡,碱，它们均是具有黄嘌呤母环结构的衍生物。,*,啤酒花及啤酒：啤酒花所含的苦味物质为律草酮类（啤酒行业称作,酸）和蛇麻酮类,（,酸），这些苦味物质在啤酒酿制中又可转化为异,酸、别律草酮等苦味物质，但如条件控制不当，这些物质可以分解变为无苦味。,*,柑橘：柑橘中的苦味物质为新橙皮苷和柚皮苷，,除去结构中的双糖（新橙皮糖）可脱除苦味。,脐橙、锦橙、夏橙中的苦味物质为柠碱，这种物质是果实破皮后由柠檬苦酸转化来的。,四、咸味及咸味物质,咸味,是中性盐所显示的味道，只有氯化钠才产生纯粹的咸味。,咸味是由离解后的离子所决定的，与阳子关系密切，阴离子则影响咸味的强弱和副味。,五、鲜味与鲜味物质,1、呈鲜机理,2、常见,鲜味剂,及其应用,（1）鲜味氨基酸；（2）鲜味核苷酸；（3）琥珀酸及其钠盐,六、辣味和辣味物质,1、,呈辣,机理：分子的辣味随非极性钮链的增长而加剧，以,C,9,左右达到最高峰，然后陡然下降，称之为,C,9,最辣规律。,辣味物质分子极性基的极性大小及其位置与辣味的关系也很大。,2、,常用,调味料中的辣味成分,（1）热辣味物质：辣椒、胡椒、花板椒；,（2）辛辣味物质：姜、肉豆寂蔻、芥子苷；,（3）刺激辣味物质：葱、蒜、韭菜，芥末、萝卜。,七、其他味感：,1、清凉味,2、涩味,