第二十三章色素和着色剂 食品中呈现各种颜色的物质统称为色素,分为天然色素和人工合成色素两类。天然色素一般都对光、 热、酸、碱等条件敏感,在加工、贮存过程中常因此而褪色或变色。合成色素一般都有程度不等的毒性。 各种色素都是由发色基团和助色基团组成的。 第一节食品中的天然色素 食品中的天然色素按其来源可分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类,按溶解性能可分为脂溶 性色素和水溶性色素。按化学结构不同可分为吡咯色素、多烯色素、酚类色素、吡啶色素、醌酮色素以及 其他类别的色素。 吡咯色素 吡咯类色素是以四个吡咯环的α-碳原子通过次甲基相连而成的卟啉共轭体系。在卟啉平面结构的中间 空隙里以共价键和配位键与不同的金属元素结合,四个吡咯环的β位上有不同的取代基。生物组织中的天 然吡咯色素有动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素。在天然状态下这些色素都和蛋白质相结合,其 别在于侧基和结合的金属不同 (一)叶绿素 叶绿素是一切绿色植物绿色的来源,在植物光合作用中进行光能的捕获和转换。由叶绿酸(镁卟啉衍生 物)与叶绿醇及甲醇所成的二醇酯,绿色来自叶绿酸残基部分。高等植物叶绿素有a(蓝绿色)、b(黃绿色)两 种。陆地植物中一般a:b=3:l,颜色偏蓝绿;绿藻中为1.3:1,褐藻中为1.9:1,颜色偏黄。叶绿素存在于 叶绿体中类囊体及片层膜上,与膜蛋白相结合。细胞死亡后叶绿素即释出。游离叶绿素很不稳定,对光和 热均敏感,在稀碱液中可皂化水解为颜色仍为鲜绿色的叶绿酸盐、叶绿醇及甲醇;在酸性条件下分子中的 镁原子可为氢原子取代,生成暗绿色至绿褐色的脱镁叶绿素,腌渍菜类失去绿色是因发酵产生乳酸所致。 在适当条件下,分子中的镁原子可为铜、铁、锌、钴等取代。 COOCH OC2oH39 叶绿素a(b) X=-CH3为叶绿素aX=-CHO为叶绿素b 在贮存和衰老过程中,叶绿素在叶绿素酶的作用下水解为脱叶醇基叶绿素及叶绿醇。在烹饪或罐藏杀 菌时,热力的作用使叶绿体蛋白变性而释放叶绿素,同时细胞中的有机酸也释出,结果脱镁形成脱镁叶绿 素。因此,绿色蔬菜在加工前可用石灰水或Mg(OH2处理,以提高pH,保持蔬菜的鲜绿色。叶绿素在低温 或干燥状态时,其性质较稳定,所以低温贮存或脱水τ燥的蔬菜都能较好地保持其鲜绿色 叶绿素在受光辐射时发生光敏氧化,裂解为无色产物 在各种取代叶绿素中,以铜叶绿素的色泽最鲜亮,对光和热均较稳定,在食品工业中作染色剂用,并 对肝炎、胃溃疡、贫血等有疗效作用。其制法是将含有丰富叶绿素的原料用碱性乙醇提取、皂化,再以硫 酸铜处理,使卟啉中的镁离子为铜离子置换。其产品习惯上称为叶绿素铜钠盐。 (二)血红素 红素是铁卟啉衍生物,可溶于水,是高等动物血液和肌肉中的红色色素,是在活动物机体中O2和CO
第二十三章 色素和着色剂 食品中呈现各种颜色的物质统称为色素，分为天然色素和人工合成色素两类。天然色素一般都对光、 热、酸、碱等条件敏感，在加工、贮存过程中常因此而褪色或变色。合成色素一般都有程度不等的毒性。 各种色素都是由发色基团和助色基团组成的。 第一节 食品中的天然色素 食品中的天然色素按其来源可分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类，按溶解性能可分为脂溶 性色素和水溶性色素。按化学结构不同可分为吡咯色素、多烯色素、酚类色素、吡啶色素、醌酮色素以及 其他类别的色素。 一、吡咯色素 吡咯类色素是以四个吡咯环的 α-碳原子通过次甲基相连而成的卟啉共轭体系。在卟啉平面结构的中间 空隙里以共价键和配位键与不同的金属元素结合，四个吡咯环的 β-位上有不同的取代基。生物组织中的天 然吡咯色素有动物组织中的血红素和植物组织中的叶绿素。在天然状态下这些色素都和蛋白质相结合，其 区别在于侧基和结合的金属不同。 (一)叶绿素 叶绿素是一切绿色植物绿色的来源，在植物光合作用中进行光能的捕获和转换。由叶绿酸(镁卟啉衍生 物)与叶绿醇及甲醇所成的二醇酯，绿色来自叶绿酸残基部分。高等植物叶绿素有 a(蓝绿色)、b(黄绿色)两 种。陆地植物中一般 a:b＝3:l，颜色偏蓝绿；绿藻中为 1.3:1，褐藻中为 1.9:1，颜色偏黄。叶绿素存在于 叶绿体中类囊体及片层膜上，与膜蛋白相结合。细胞死亡后叶绿素即释出。游离叶绿素很不稳定，对光和 热均敏感，在稀碱液中可皂化水解为颜色仍为鲜绿色的叶绿酸盐、叶绿醇及甲醇；在酸性条件下分子中的 镁原子可为氢原子取代，生成暗绿色至绿褐色的脱镁叶绿素，腌渍菜类失去绿色是因发酵产生乳酸所致。 在适当条件下，分子中的镁原子可为铜、铁、锌、钴等取代。 N N N N O COOCH3 X Mg X= CH3为叶绿素a X= CHO为叶绿素b 叶绿素a(b) O OC20H39 在贮存和衰老过程中，叶绿素在叶绿素酶的作用下水解为脱叶醇基叶绿素及叶绿醇。在烹饪或罐藏杀 菌时，热力的作用使叶绿体蛋白变性而释放叶绿素，同时细胞中的有机酸也释出，结果脱镁形成脱镁叶绿 素。因此，绿色蔬菜在加工前可用石灰水或Mg(OH)2处理，以提高pH，保持蔬菜的鲜绿色。叶绿素在低温 或干燥状态时，其性质较稳定，所以低温贮存或脱水干燥的蔬菜都能较好地保持其鲜绿色。 叶绿素在受光辐射时发生光敏氧化，裂解为无色产物。 在各种取代叶绿素中，以铜叶绿素的色泽最鲜亮，对光和热均较稳定，在食品工业中作染色剂用，并 对肝炎、胃溃疡、贫血等有疗效作用。其制法是将含有丰富叶绿素的原料用碱性乙醇提取、皂化，再以硫 酸铜处理，使卟啉中的镁离子为铜离子置换。其产品习惯上称为叶绿素铜钠盐。 (二)血红素 血红素是铁卟啉衍生物，可溶于水，是高等动物血液和肌肉中的红色色素，是在活动物机体中O2和CO2 359
的载体血红蛋白的辅基。 血液中的血红蛋白(Hb)是由四分子血红素和一分子四条肽链组成的球蛋白结合而成,肌肉中的肌红蛋 白(Mb则由一分子血红素和一分子一条肽链组成的球蛋白构成(如下) 蛋白质 H2O (或O HOOC COoH 肌红蛋白(示亚铁血红素) 动物肌肉的红色主要是由肌肉细胞中的肌红蛋白(70%~80%)和微血管中的血红蛋白(20%~30%)构 成,在屠宰放血后的胴体肌肉中90%以上是肌红蛋白。肌肉中肌红蛋白的含量随年龄不同而异,一般幼龄 动物肌红蛋白含量低于成年动物,所以肌肉色浅,而成年动物肌肉色深。鱼肉中微血管的分布较温血动物 少,故肉色也浅。 血红素与球蛋白的结合是通过球蛋白分子中的组氨酸残基上的咪唑环上的一个氮原子和亚铁原子以 配价键连结而成的。血红素中亚铁原子和一分子氧以配价键络合后称为氧合血红素(这一步反应是可逆的), 在O2或氧化剂存在时,能被氧化成高铁血红素,形成棕褐色的变肌红蛋白( Met mb)或称肌色质: 蛋白质一FeO2=蛋白质Fe+OH 蛋白质一 (鲜红色) (紫红色) (褐色) 氧合肌红蛋白(MbO) 肌红蛋白(Mb) 变肌红蛋白 Met mb) 氧合肌红蛋白、肌红蛋白、变肌红蛋白这三种色素是处在动态平衡中,其比例决定于氧压,加热时则 生成高铁血红素。但在缺氧条件下贮存,当存在还原剂时(如蛋白中的—SH基团),Fe3可被还原为Fe2+, 又变成紫红色,称为血色质。在肉制品加工和贮藏中利用还原性肌红蛋白的这种稳定性,对保持肉制品的 色泽有重要意义。 肌红蛋白和血红蛋白中的亚铁血红素Fe2可与NO以配价键结合而生成亚硝基肌红蛋白(MbNO)和亚 硝基血红蛋白(HbNO),加热可生成稳定而鲜红的亚硝基肌色原。这一性质已广泛应用于肉类加工中,以 赋予肌肉制品鲜艳的颜色。但过量亚硝酸根的存在也能使血红素卟啉环上的α-亚甲基硝基化,生成绿色的 亚硝酰铁卟啉,称为亚硝酰卟啉肌绿蛋白及亚硝酰卟晽血绿蛋白,使肉制品产生绿色。 血红素卟啉环上的α-亚甲基可被一些细菌活动产生的H2O2强烈氧化而生成绿色的胆绿蛋白。在O2或 HO2存在下,一些细菌活动产生的H2S等硫化物也可直接与卟啉环α-亚甲基反应而生成绿色的硫卟啉血绿 蛋白及硫卟啉肌绿蛋白。这是肉类偶尔会发生变绿现象的原因 虾、蟹及昆虫体内的血色素物质是含铜的血蓝蛋白。 微量铜的存在可使肉变黑。 、多烯色素 多烯色素是由异戊二烯残基为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素。习惯上又称为类胡萝卜 素,已知的达300种以上。其颜色从黄、橙、红以至紫色都有,属脂溶性色素。其大量存在于植物的叶组 织中,也存在于花、果实、块根和块茎中;动物体中亦有存在,如蛋黄、甲壳类、金丝鲤鱼、金鱼和鲑鱼 等:一些微生物也能大量合成类胡萝卜素。类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为胡萝卜素类和叶黄素类两 大类
的载体血红蛋白的辅基。 血液中的血红蛋白(Hb)是由四分子血红素和一分子四条肽链组成的球蛋白结合而成，肌肉中的肌红蛋 白(Mb)则由一分子血红素和一分子一条肽链组成的球蛋白构成(如下)。 肌红蛋白（示亚铁血红素） N N Fe N N 1 3 2 4 5 6 7 8 HOOC COOH N N 蛋白质 H2O (或O2) 动物肌肉的红色主要是由肌肉细胞中的肌红蛋白(70%～80%)和微血管中的血红蛋白(20%～30%)构 成，在屠宰放血后的胴体肌肉中 90%以上是肌红蛋白。肌肉中肌红蛋白的含量随年龄不同而异，一般幼龄 动物肌红蛋白含量低于成年动物，所以肌肉色浅，而成年动物肌肉色深。鱼肉中微血管的分布较温血动物 少，故肉色也浅。 血红素与球蛋白的结合是通过球蛋白分子中的组氨酸残基上的咪唑环上的一个氮原子和亚铁原子以 配价键连结而成的。血红素中亚铁原子和一分子氧以配价键络合后称为氧合血红素(这一步反应是可逆的)， 在O2或氧化剂存在时，能被氧化成高铁血红素，形成棕褐色的变肌红蛋白(Met Mb)或称肌色质： Fe2+ N N N N 蛋白质 O2 OH2 OH 氧合肌红蛋白(MbO2) 肌红蛋白(Mb) 变肌红蛋白(Met Mb) （鲜红色） （紫红色） （褐色） Fe2+ N N N N 蛋白质 Fe3+ N N N N 蛋白质 氧合肌红蛋白、肌红蛋白、变肌红蛋白这三种色素是处在动态平衡中，其比例决定于氧压，加热时则 生成高铁血红素。但在缺氧条件下贮存，当存在还原剂时(如蛋白中的—SH基团)，Fe3+可被还原为Fe2+， 又变成紫红色，称为血色质。在肉制品加工和贮藏中利用还原性肌红蛋白的这种稳定性，对保持肉制品的 色泽有重要意义。 肌红蛋白和血红蛋白中的亚铁血红素Fe2+可与NO以配价键结合而生成亚硝基肌红蛋白(MbNO)和亚 硝基血红蛋白(HbNO)，加热可生成稳定而鲜红的亚硝基肌色原。这一性质已广泛应用于肉类加工中，以 赋予肌肉制品鲜艳的颜色。但过量亚硝酸根的存在也能使血红素卟啉环上的α-亚甲基硝基化，生成绿色的 亚硝酰铁卟啉，称为亚硝酰卟啉肌绿蛋白及亚硝酰卟啉血绿蛋白，使肉制品产生绿色。 血红素卟啉环上的α-亚甲基可被一些细菌活动产生的H2O2强烈氧化而生成绿色的胆绿蛋白。在O2或 H2O2存在下，一些细菌活动产生的H2S等硫化物也可直接与卟啉环α-亚甲基反应而生成绿色的硫卟啉血绿 蛋白及硫卟啉肌绿蛋白。这是肉类偶尔会发生变绿现象的原因。 虾、蟹及昆虫体内的血色素物质是含铜的血蓝蛋白。 微量铜的存在可使肉变黑。 二、多烯色素 多烯色素是由异戊二烯残基为单元组成的共轭双键长链为基础的一类色素。习惯上又称为类胡萝卜 素，已知的达 300 种以上。其颜色从黄、橙、红以至紫色都有，属脂溶性色素。其大量存在于植物的叶组 织中，也存在于花、果实、块根和块茎中；动物体中亦有存在，如蛋黄、甲壳类、金丝鲤鱼、金鱼和鲑鱼 等；一些微生物也能大量合成类胡萝卜素。类胡萝卜素按其结构与溶解性质分为胡萝卜素类和叶黄素类两 大类。 360
(一)胡萝卜素类 胡萝卜素类为共轭多烯烃,溶于石油醚,微溶于甲醇、乙醇。大多数的天然类胡萝卜素类都可看作是 番茄红素的衍生物,其结构及与维生素A的关系见表6-2。番茄红素是番茄的主要色素,也存在于西瓜 杏、桃、辣椒、南瓜和柑桔等水果中。α-、β-、γ、ξ-胡萝卜素中,以β胡萝卜素在自然界含量最多,分 布最广 (二)叶黄素类 叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍生物,可以醇、醛、酮、酸的形态存在,溶于甲醇、乙醇和石油醚。 在食品中常见的叶黄素类主要有 (1)叶黄素广泛存在于绿色叶子中,结构见表6-2。易溶于乙醇、丙酮,不溶于水,具有强抗氧化能 力,可预防各种疾病(包括癌症)。色泽鲜艳,可广泛用于食品、化妆品、烟草及药品等的着色。 (2)隐黄素又名木瓜黄素。存在于番木瓜、南瓜、辣椒、黄玉米、柑桔等中。结构见表6-2。 (3)玉米黄素3,3’-二羟基-β-胡萝卜素,存在于玉米、辣椒、桃、柑桔、蘑菇等中。主要从玉米加 工淀粉的副产物玉米蛋白中提取。可用于点心等食品的着色。 (4)番茄黄素3-羟基番茄红素(C40HsO)。 (5)辣椒红素和辣椒玉红素从成熟红辣椒中提取。不溶于水,溶于乙醇、油脂及有机溶剂,对酸和可 见光较稳定,易被紫外光破坏。主要用于调味品、水产加工和饮料着色。 椒玉红素 (6)桔黄素5,8-环氧-β-胡萝卜素,存在于柑桔皮等中。 (7)杏菌红素44-二酮-β-胡萝卜素,橙红色 (8)虾黄素3,3’-二羟基-4,4-二酮-β-胡萝卜素,与蛋白质结合时为蓝色。虾、蟹煮熟后蛋白质变性, 虾黄素被氧化为砖红色的虾红素(3,3’,44-四酮β-胡萝卜素)。 (9)藏花酸存在于栀子属及藏花属植物花丝及果实中的多烯二酸红色素,水溶性,不溶于大多数有机 溶剂;其一甲酯称为β藏花酸,脂溶性而不溶于水。藏花酸与龙胆二糖成苷称藏花素或栀子黄。 R=R′=H:a-藏花酸 ROOC COOR R=HR=CH3:B-藏花酸 R=R=C12H21O10:藏花素(栀子黄) 藏花酸类色素安全性高,性质稳定,兼具有镇静、止血、消炎、利尿、退热的药效。宜用于冷饮、糖 果、面制品、乳制品和水产品着色。 (10胭脂树橙色素(商品名 Annatto)亦称果红。从胭脂树的果实中提取,是一种多烯二酸一甲酯,不 溶于水而溶于氯仿、热乙醇以及油脂中,其皂化水解物脱甲基胭脂树橙色素的钾或钠盐可溶于水。用于乳 制品及冷饮着色 COOCH 胭脂树橙色素 类胡萝卜素类耐pH值变化,较耐热,在细胞中与蛋白质成结合态时相当稳定,提取后则对光、热、 氧较敏感。光、热、酸等因素能使天然的反式构型改变成顺式,使颜色由深变浅,且可被光敏氧化而裂解 失色。 商品类胡萝卜素多为人工合成,主要有β-胡萝卜素、杏菌红素、8-β-胡萝卜醛、8-β-胡萝卜酸乙 酯。主要用于人造黄油、鲜奶油及其他含油脂食品的着色,也可制成微胶相分散体系(吸附于明胶、环糊精 等微粒中)而直接用于饮料、乳品、糖浆、面条等食品的着色 、酚类色素
(一)胡萝卜素类 胡萝卜素类为共轭多烯烃，溶于石油醚，微溶于甲醇、乙醇。大多数的天然类胡萝卜素类都可看作是 番茄红素的衍生物，其结构及与维生素 A 的关系见表 6-2。番茄红素是番茄的主要色素，也存在于西瓜、 杏、桃、辣椒、南瓜和柑桔等水果中。α-、β-、γ-、ζ-胡萝卜素中，以 β-胡萝卜素在自然界含量最多，分 布最广。 (二)叶黄素类 叶黄素类是共轭多烯烃的含氧衍生物，可以醇、醛、酮、酸的形态存在，溶于甲醇、乙醇和石油醚。 在食品中常见的叶黄素类主要有： (1)叶黄素 广泛存在于绿色叶子中，结构见表 6-2。易溶于乙醇、丙酮，不溶于水，具有强抗氧化能 力，可预防各种疾病(包括癌症)。色泽鲜艳，可广泛用于食品、化妆品、烟草及药品等的着色。 (2)隐黄素 又名木瓜黄素。存在于番木瓜、南瓜、辣椒、黄玉米、柑桔等中。结构见表 6-2。 (3)玉米黄素 3, 3'-二羟基-β-胡萝卜素，存在于玉米、辣椒、桃、柑桔、蘑菇等中。主要从玉米加 工淀粉的副产物玉米蛋白中提取。可用于点心等食品的着色。 (4)番茄黄素 3-羟基番茄红素(C40H56O)。 (5)辣椒红素和辣椒玉红素 从成熟红辣椒中提取。不溶于水，溶于乙醇、油脂及有机溶剂，对酸和可 见光较稳定，易被紫外光破坏。主要用于调味品、水产加工和饮料着色。 辣椒红素 辣椒玉红素 O HO OH O OH O OH (6)桔黄素 5,8-环氧-β-胡萝卜素，存在于柑桔皮等中。 (7)杏菌红素 4,4-二酮-β-胡萝卜素，橙红色。 (8)虾黄素 3,3’-二羟基-4,4’-二酮-β-胡萝卜素，与蛋白质结合时为蓝色。虾、蟹煮熟后蛋白质变性， 虾黄素被氧化为砖红色的虾红素(3,3’,4,4’-四酮-β-胡萝卜素)。 (9)藏花酸 存在于栀子属及藏花属植物花丝及果实中的多烯二酸红色素，水溶性，不溶于大多数有机 溶剂；其一甲酯称为 β-藏花酸，脂溶性而不溶于水。藏花酸与龙胆二糖成苷称藏花素或栀子黄。 ROOC COOR' R=R'=H:α-藏花酸； R=H,R'=CH3:β-藏花酸； R=R'=C12H21O10:藏花素(栀子黄) 藏花酸类色素安全性高，性质稳定，兼具有镇静、止血、消炎、利尿、退热的药效。宜用于冷饮、糖 果、面制品、乳制品和水产品着色。 (10)胭脂树橙色素(商品名 Annatto) 亦称果红。从胭脂树的果实中提取，是一种多烯二酸一甲酯，不 溶于水而溶于氯仿、热乙醇以及油脂中，其皂化水解物脱甲基胭脂树橙色素的钾或钠盐可溶于水。用于乳 制品及冷饮着色。 HOOC COOCH3 胭脂树橙色素 类胡萝卜素类耐 pH 值变化，较耐热，在细胞中与蛋白质成结合态时相当稳定，提取后则对光、热、 氧较敏感。光、热、酸等因素能使天然的反式构型改变成顺式，使颜色由深变浅，且可被光敏氧化而裂解 失色。 商品类胡萝卜素多为人工合成，主要有 β-胡萝卜素、杏菌红素、8'-β-胡萝卜醛、8'-β-胡萝卜酸乙 酯。主要用于人造黄油、鲜奶油及其他含油脂食品的着色，也可制成微胶相分散体系(吸附于明胶、环糊精 等微粒中)而直接用于饮料、乳品、糖浆、面条等食品的着色。 361 三、酚类色素
酚类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、儿荼素和鞣质四大类。其中鞣质 既可视为呈味(涩味)物质,也可列入呈色物质。 (一)花青素类 花青素类的化学结构 花青素多与糖以苷的形式存在于植物细胞的液泡中,构成植物花、叶茎、果等的美丽色彩。花青素的 基本结构(花色基元)是2-苯基苯并吡喃,环上的氢可被羟基或甲氧基取代,从而形成了各种不同的花青素。 已知的花青素有20多种,最常见的有以下几种 (1)天竺葵色素2-(4-羟基)苯基-3,5,7-三羟基-苯并吡喃 OH 天竺葵色素 (2)矢车菊色素3-羟基天竺葵色素 3)飞燕草色素3,5-二羟基天竺葵色素。 (4)芍药色素3-甲氧基天竺葵色素。 (5)牵牛色素3-甲氧基-5-羟基天竺葵色素。 (6)锦葵色素3,5-二甲氧基天竺葵色素。 花青素在自然状态下以糖苷形式存在,成苷位置大多在C3和Cf位上,Cn位上亦能成苷。其配糖基已发 现有五种,按其丰度大小依次为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。花青素分子中糖苷基上的羟 基还可与一个或几个分子的有机酸,如对位香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、丙二酸、对羟基苯甲酸等成酯结合。 2、花青素类的性质 在花青素分子中,其吡喃环上的氧原子是四价的,具有碱的性质,而其苯基上的酚羟基则具有酸的性 质,从而使花青素的分子结构随介质pH值不同而异。其颜色也随之而变。例如游离的矢车菊色素具有碱 蓝酸红中(性)紫的变色现象: pH≤30,阳离子 pH.5中性离子 pHl阴离子 紫罗兰色 在已知的各种花青素中,其区别主要是苯基上的取代基不同,并影响到花青素的色泽。在花青素分子 中,随着羟基数的增加,颜色向紫蓝方向增强;随着甲氧基增多,颜色向红色方向变动;在Cs位上接上糖 苷基则色泽加深。在苯基上有二个以上环状取代基时,则性质特别稳定。 花青素的金属盐都呈灰紫色,因此含花青素的果蔬加工中不宜接触铁器,并必须装在涂料罐内或玻璃 瓶内。花青素金属盐的颜色不受pH的影响 花青素易受氧化剂、还原剂、光和温度等影响而变色。 含花青素的食品制成品在光下或稍高的温度下会很快变褐色 SO2能与花青素发生加成反应,使花青素褪色成微黄色至无色 oh HSO HO 红色 微黄色至无色 362
酚类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、儿茶素和鞣质四大类。其中鞣质 既可视为呈味(涩味)物质，也可列入呈色物质。 (一)花青素类 1、花青素类的化学结构 花青素多与糖以苷的形式存在于植物细胞的液泡中，构成植物花、叶茎、果等的美丽色彩。花青素的 基本结构(花色基元)是 2-苯基苯并吡喃，环上的氢可被羟基或甲氧基取代，从而形成了各种不同的花青素。 已知的花青素有 20 多种，最常见的有以下几种： (1)天竺葵色素 2-(4'-羟基)苯基-3,5,7-三羟基-苯并吡喃。 O OH OH HO OH Cl 1 2 3 5 4 6 7 8 1' 2' 3' 5' 6' 天竺葵色素 4' (2)矢车菊色素 3'-羟基天竺葵色素。 (3)飞燕草色素 3',5'-二羟基天竺葵色素。 (4)芍药色素 3'-甲氧基天竺葵色素。 (5)牵牛色素 3'-甲氧基-5'-羟基天竺葵色素。 (6)锦葵色素 3',5'-二甲氧基天竺葵色素。 花青素在自然状态下以糖苷形式存在，成苷位置大多在C3和C5位上，C7位上亦能成苷。其配糖基已发 现有五种，按其丰度大小依次为葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。花青素分子中糖苷基上的羟 基还可与一个或几个分子的有机酸，如对位香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、丙二酸、对羟基苯甲酸等成酯结合。 2、花青素类的性质 在花青素分子中，其吡喃环上的氧原子是四价的，具有碱的性质，而其苯基上的酚羟基则具有酸的性 质，从而使花青素的分子结构随介质 pH 值不同而异。其颜色也随之而变。例如游离的矢车菊色素具有碱 蓝酸红中(性)紫的变色现象： O OH HO OHH+ OH O OH HO OH O OH OHH+ O OH HO OH O O pH≤3.0,阳离子 pH8.5,中性离子 pH11,阴离子 红色 紫罗兰色 蓝色 OH OH 在已知的各种花青素中，其区别主要是苯基上的取代基不同，并影响到花青素的色泽。在花青素分子 中，随着羟基数的增加，颜色向紫蓝方向增强；随着甲氧基增多，颜色向红色方向变动；在C5位上接上糖 苷基则色泽加深。在苯基上有二个以上环状取代基时，则性质特别稳定。 花青素的金属盐都呈灰紫色，因此含花青素的果蔬加工中不宜接触铁器，并必须装在涂料罐内或玻璃 瓶内。花青素金属盐的颜色不受 pH 的影响。 花青素易受氧化剂、还原剂、光和温度等影响而变色。 含花青素的食品制成品在光下或稍高的温度下会很快变褐色。 SO2能与花青素发生加成反应，使花青素褪色成微黄色至无色： O OH HO OH OH OH O OH HO OH OH OH HO3S 红色 微黄色至无色 HSO3 362
除去SO2后,原有的颜色可以部分地得到恢复。 花青素在氧及氧化剂存在时极不稳定,其反应机理还不清楚,可能是酚羟基氧化为醌型结构, 花青苷则可被相应的水解酶类水解成糖及花青素,以致褪色。抗坏血酸、氨基酸类、酚类和糖衍生物 等均可促进花青苷的破坏。花青苷可能与这些物质发生缩合反应而生成棕红色的复杂化合物 花青素与盐酸共热生成无色的物质,称为无色花青素,其基本结构是黄烷-3,4-二醇。在适当条件下, 无色花青素可转变为相应的花青素。无色花青素存在于许多水果、蔬菜中,并常以4→8或4→6碳位连接 方式成二元缩合物、三元缩合物以至高聚物形态存在,赋予食品一种收敛性或金属味,是罐藏果蔬果肉变 红变褐的原因之一。例如荔枝罐头发红。也可导致果汁和葡萄酒变浑。 黄烷-3,4-二醇 3、花青素在食品中的应用 果蔬中丰富的花青素可用盐酸提取后制备成花青素制剂供食品着色用 ,(1)紫葡萄色素从紫色葡萄皮中提取,主要成分为3-B-葡萄糖苷基锦葵色素及3,5-二葡萄糖苷基锦 色素。适用于饮料、色酒、果子露、冰冻点心等。 (2)玉米色素从原产于热带的一种紫色玉米的穗轴、种子及种皮中提取,对光、热的稳定性较高。可 用于饮料、冷饮、糖果和点心的着色 (3)萝卜色素从一种紫色萝卜中提取,颜色鲜红,并带有萝卜的风味。可用于饮料、糖果、糕点、冷 饮等着色。 (4)红米色素从一种黑米的种皮中提取,紫红色,在酸性溶液中呈鲜红色,对光、热、氧等有较高的 性。可用于冷饮、酒类、糕点、糖果和肉制品等的着色。 (5)朱槿色素从植物朱槿及玫瑰茄等的花瓣和萼苞中提取,主要成分为飞燕草色素及矢车菊色素的 (6)越桔色素从植物越桔的浆果果皮中提取。主要成分为3-半乳糖苷基矢车菊色素、3-半乳糖苷基 芍药色素及3-葡萄糖苷基矢车菊色素。可用于饮料、色酒、糖果等着色。 ()紫苏色素存在于紫苏叶中,主要成分为3,5-二葡萄糖苷基(对香豆酸酯)矢车菊色素及3-葡萄糖苷 基(原儿茶酸酯)飞燕草色素。 (8)紫背天葵色素存在于紫背天葵叶中。 (二)花黄素类 花黄素类主要是指黄酮及其衍生物,已知的近800种,是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶性色 查,外题一单明色,在查的加工过中会P值和金航子的作在产生有的圆 1、花黄素类的化学结构 黄酮类的母核结构是2-苯基苯并吡喃酮。重要的有黄酮与黄酮醇的衍生物,査耳酮、金酮、黄烷酮 异黄烷酮和双黄酮等的衍生物也比较重要
除去SO2后，原有的颜色可以部分地得到恢复。 花青素在氧及氧化剂存在时极不稳定，其反应机理还不清楚，可能是酚羟基氧化为醌型结构。 花青苷则可被相应的水解酶类水解成糖及花青素，以致褪色。抗坏血酸、氨基酸类、酚类和糖衍生物 等均可促进花青苷的破坏。花青苷可能与这些物质发生缩合反应而生成棕红色的复杂化合物。 花青素与盐酸共热生成无色的物质，称为无色花青素，其基本结构是黄烷-3,4-二醇。在适当条件下， 无色花青素可转变为相应的花青素。无色花青素存在于许多水果、蔬菜中，并常以 4→8 或 4→6 碳位连接 方式成二元缩合物、三元缩合物以至高聚物形态存在，赋予食品一种收敛性或金属味，是罐藏果蔬果肉变 红变褐的原因之一。例如荔枝罐头发红。也可导致果汁和葡萄酒变浑。 O OH OH 黄烷-3,4-二醇 3、花青素在食品中的应用 果蔬中丰富的花青素可用盐酸提取后制备成花青素制剂供食品着色用。 (1)紫葡萄色素 从紫色葡萄皮中提取，主要成分为 3-β-葡萄糖苷基锦葵色素及 3',5'-二葡萄糖苷基锦 葵色素。适用于饮料、色酒、果子露、冰冻点心等。 (2)玉米色素 从原产于热带的一种紫色玉米的穗轴、种子及种皮中提取，对光、热的稳定性较高。可 用于饮料、冷饮、糖果和点心的着色。 (3)萝卜色素 从一种紫色萝卜中提取，颜色鲜红，并带有萝卜的风味。可用于饮料、糖果、糕点、冷 饮等着色。 (4)红米色素 从一种黑米的种皮中提取，紫红色，在酸性溶液中呈鲜红色，对光、热、氧等有较高的 稳定性。可用于冷饮、酒类、糕点、糖果和肉制品等的着色。 (5)朱槿色素 从植物朱槿及玫瑰茄等的花瓣和萼苞中提取，主要成分为飞燕草色素及矢车菊色素的 苷。 (6)越桔色素 从植物越桔的浆果果皮中提取。主要成分为 3-半乳糖苷基矢车菊色素、3-半乳糖苷基 芍药色素及 3-葡萄糖苷基矢车菊色素。可用于饮料、色酒、糖果等着色。 (7)紫苏色素 存在于紫苏叶中，主要成分为 3,5-二葡萄糖苷基(对香豆酸酯)矢车菊色素及 3-葡萄糖苷 基(原儿茶酸酯)飞燕草色素。 (8)紫背天葵色素 存在于紫背天葵叶中。 (二)花黄素类 花黄素类主要是指黄酮及其衍生物，已知的近 800 种，是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶性色 素。常为浅黄至无色，偶为鲜明橙黄色。在食品加工过程中会因 pH 值和金属离子的存在而产生难看的颜 色，影响食品的外观品质。 1、花黄素类的化学结构 黄酮类的母核结构是 2-苯基苯并吡喃酮。重要的有黄酮与黄酮醇的衍生物，查耳酮、金酮、黄烷酮、 异黄烷酮和双黄酮等的衍生物也比较重要。 363