【正文】 第三章 食品的色香味 第一節(jié) 食品中的天然色素（ 4學(xué)時） 教學(xué)目的： 。 ； 、葉綠素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)特征（果蔬加工中保綠的理論依據(jù)； ；了解其使用特征； 、存在和化學(xué)結(jié)構(gòu)特征； 、花黃素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)特點(diǎn)及其與食品加工的關(guān)系； ； 、姜黃色素、甜菜色素等醌酮色素的應(yīng)用特點(diǎn)。 教學(xué)重點(diǎn)： 吡咯色素（血紅素、葉綠素）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)特征；多烯色素、酚類色素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)特征。 教學(xué)難點(diǎn)： 色素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 教學(xué)方法： 理論聯(lián)系實際、啟發(fā)引導(dǎo)。結(jié)構(gòu)和性質(zhì)突出特點(diǎn)。 作業(yè)布置： 教材習(xí)題四（ 12） 教學(xué)過程： 180分鐘 食品的風(fēng)味 :指食品入口前后對人體的視覺、味覺、嗅覺和觸覺等感覺器官的刺激，從而引起人們對它的總體特征的綜合印象。 風(fēng)味鑒別常采用 感官分析法 ，它是以人的感覺器官直接鑒定食品的新鮮度、成熟度、加工精度、品種特性及其產(chǎn)生的變化情況等的方法，它方便、快捷又節(jié)省費(fèi)用，是評價食品品質(zhì)的常用方法之一。 第一節(jié) 食品中的天然色素 定義： 食品中能呈現(xiàn)顏色的物質(zhì)稱為色素 ， 主要的食品色素都是有機(jī)化合物 。 分類：天然色素和人工合成色素 。 食品原料中天然存在的 ， 或經(jīng)加工而改變的食品色素稱為食品中的天然色素 。 天然色素的分類： ? 按來源不同： 動物色素 （ 如血紅素 、 類胡蘿卜素 ） 、 植物色素 （ 如葉綠素 、 胡蘿卜素 、 花青素等 ） 、 微生物色素 （ 如紅曲霉的紅曲素 ） 等 。 植物色素最為繽紛多彩 ， 是構(gòu)成食品色澤的主體； ? 按溶解性不同： 脂溶性色素 （ 葉綠素 、 類胡蘿卜素等 ） 和水溶性色素 （ 花青素 ） ； ? 按化學(xué)結(jié)構(gòu)： 吡咯色素 、 多烯色素 、 酚類色素和醌酮類色素 。 一、 吡咯色素 ?結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)： ?天然吡咯色素： 4個吡咯環(huán)的 α碳原子通過次甲基相連而成的卟吩環(huán)。 動物組織中的血紅素和植物組織中的葉綠素，它們都與蛋白質(zhì)相結(jié)合，不同之處在于卟吩環(huán)上的側(cè)鏈基團(tuán)和卟吩環(huán)中結(jié)合的金屬離子不同。 （一）血紅素 1．血紅素的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為： ?（ 1）鐵為 +2價； ?（ 2）有一個由 4個吡咯環(huán)連接而成的卟吩環(huán)； ?（ 3）存在共軛體系，使該物質(zhì)呈現(xiàn)顏色； ?（ 4）有酸性。 （平面上與球蛋白結(jié)合，平面上下與 O2或 H2O相結(jié)合。） 血紅蛋白（ Hb）是由 4分子亞鐵血紅素 和 1分子由 4條肽鏈組成的球蛋白 結(jié)合而成。相對分子質(zhì)量為 6 800，而肌紅蛋白（ Mb）則為 1分子亞鐵血紅素和 1分子肽鏈組成的球蛋白所組成，相對分子質(zhì)量為 1 700，恰為血紅蛋白（ Hb）的四分之一。 血紅蛋白（ Hb）與肌紅蛋白（ Mb）是構(gòu)成動物肌肉紅色的主要色素，牲畜在屠宰放血，血紅蛋白排放干凈之后，酮體肌肉中 90%以上是肌紅蛋白（ Mb）。肌肉中的肌紅蛋白（ Mb）隨年齡不同而不同，如牛犢的肌紅蛋白較少，肌肉色淺，而成年牛肉中的肌紅蛋白（ Mb）較多，肌肉色深。蝦、蟹及昆蟲體內(nèi)的血色素是含銅的血藍(lán)蛋白。 2． 血紅素的性質(zhì) （ 1） 與 O2結(jié)合成氧合血紅蛋白 （ HbO2） 而呈現(xiàn)鮮紅色 。 因 HbO2并非化合物 ， 分子中的鐵未被氧化 ， 仍為亞鐵離子 ， 在 O2分壓低的環(huán)境下 ， 又能分解成 Hb和 O2 。 同樣 ， Mb當(dāng)肌肉切開后 ， Mb也能與 O2結(jié)合而成鮮紅色 。 （ 2） Fe2+的變化 MbO2氧化而形成棕褐色的高鐵肌紅蛋白 。同樣 MbO2在有氧加熱時 ， 球蛋白變性 ， 血紅素中 Fe2+氧化為 Fe3+而生成棕褐色的高鐵肌紅蛋白 （ MMb ） ， 即為熟肉的顏色 。 （ 3） 與亞硝基 ?NO的作用 Hb和 Mb能與亞硝基 ?NO作用 ， 形成穩(wěn)定艷麗的桃紅色亞硝酰肌紅蛋白 （ NO?Mb） 和亞硝酰血紅蛋白 （ NO?Hb） ， 加熱顏色也不變 。 基于此原理 ， 在火腿 、 香腸等肉類腌制加工中 ， 往往使用硝酸鹽或亞硝酸鹽等作為發(fā)色劑 。 目前的研究顯示硝酸鹽或亞硝酸鹽對腦組織有損傷 ， 且有致癌作用 。 （二）葉綠素 1．葉綠素的結(jié)構(gòu)特征 存在于植物體內(nèi)，與蛋白質(zhì)結(jié)合成葉綠體。主要有葉綠素 a和葉綠素 b兩種。在高等植物中，葉綠素 a與葉綠素 b按 3∶ 1的比例共存。 與血紅素相似。 （ 1）環(huán)中結(jié)合著 Mg2+，而不是 Fe2+。 （ 2）除 4個吡咯環(huán)之外，還形成了 1個副環(huán)（ V）。 （ 3） 側(cè)鏈基團(tuán)不同 ， 葉綠素分子中存在酯基 。 2．性質(zhì) 物性 ：葉綠素 a：藍(lán)黑色的粉末，熔點(diǎn)為 117～ 120 ℃ ，溶于乙醇溶液而呈藍(lán)綠色，并有深紅色熒光。葉綠素 b：深綠色粉末，熔點(diǎn)為 120～ 130 ℃ ，其醇溶液呈綠色或黃綠色，并有熒光。二者不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等脂肪溶劑中，不耐熱和光。 化性： （ 1） Mg2+的變化 酸性條件下：被氫離子取代，形成脫鎂葉綠素造成色澤轉(zhuǎn)化為黃褐色。 稀的硫酸銅溶液處理時：被銅離子取代生成銅葉綠素，銅葉綠素的綠色比葉綠素更鮮艷、更穩(wěn)定。 （ 2）酯的性質(zhì) 堿性條件下水解成葉綠酸鹽和醇，葉綠酸鹽的綠色較葉綠素穩(wěn)定。 （保綠原理和應(yīng)用） （ 1） 酸和熱引起的變化 酸的作用 ， 生成脫鎂葉綠素 ， 顏色由綠色向褐色轉(zhuǎn)變 。 如蔬菜在收獲后 ， 植株體內(nèi)有機(jī)酸的存在 ， 可生成脫鎂葉綠素 ， 變黃甚至變褐 ， 腌制蔬菜時則由乳酸而致 。 （ 2） 酶和光 許多酶能促進(jìn)葉綠素的破壞 ， 如脂酶 、 蛋白酶；葉綠素酶直接以葉綠素為底物 。 蔬菜的加工處理 （ 熱燙和殺菌 ） 是導(dǎo)致葉綠素?fù)p失的主要原因 ， 其變化主要是熱和酸造成了葉綠素向焦脫鎂葉綠素的轉(zhuǎn)化 ， 造成顏色的變化 。 這是由于： （ a） 加熱下組織的破壞 ， 細(xì)胞內(nèi)的成分 （ 包括有機(jī)酸 ） 不再區(qū)域化 ， 因而加強(qiáng)了與葉綠素的接觸 。 （ b） 加熱時 ， 生成新的有機(jī)酸如草酸 ， 蘋果酸 ， 乙酸 ， 琥珀酸 ， 檸檬酸 ， 脂肪會水解成脂肪酸 ， 蛋白質(zhì)分解成 H2S或脫羧產(chǎn)生 CO2等 ， 降低了 pH，使其酸性化 。 為了護(hù)色 ， 常將石灰水或氫氧化鎂加入熱燙液中 ， 以提高 pH， 并有一定的保脆作用 。 綠色植物在儲藏加工過程中經(jīng)常發(fā)生光解 。 即在光和氧氣的作用下破壞卟吩環(huán) ， 產(chǎn)生一系列小分子 。 對此在儲藏綠色植物性食品時 ， 應(yīng)避光 、 除氧 ， 以防止光氧化褪色 。 二、 多烯色素（類胡蘿卜素） 廣泛存在于生物界中。 類胡蘿卜素按其結(jié)構(gòu)與溶解性質(zhì)分為兩大類：胡蘿卜素類和葉黃素類。 1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （ 1）胡蘿卜素類 存在大量共軛雙鍵（形成發(fā)色基團(tuán)，產(chǎn)生顏色）。 大多數(shù)天然胡蘿卜素類都可看作是番茄紅素的衍生物。番茄紅素的一端或兩端環(huán)構(gòu)化，便形成了它的同分異構(gòu)體 α胡蘿卜素、 β胡蘿卜素、 γ胡蘿卜素。 1分子 β 胡蘿卜素在動物體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 2分子維生素 A，因此是有效的維生素 A原，而一分子的 α胡蘿卜素、 γ胡蘿卜素只能形成一分子維生素 A，而番茄紅素不能轉(zhuǎn)化成維生素 A，沒有營養(yǎng)作用。 （ 2）葉黃素類 葉黃素類是共軛多烯烴的含氧衍生物， 主要有葉黃素，隱黃素，辣椒紅素，番茄黃素等。 2． 多烯色素的性質(zhì)與影響 物理性質(zhì)： 脂溶性 ， 幾乎不溶于水而溶于乙醚 ， 其中胡蘿卜素類微溶于甲醇 、 乙醇 ， 而葉黃素類則易溶于甲醇和乙醇 ， 利用此性質(zhì)特點(diǎn)可將兩者分開 。 化學(xué)性質(zhì)： ?（ 1） 較穩(wěn)定 ， 耐酸耐堿 ， 較耐熱 。 在鋅 、 銅 、 錫 、鋁 、 鐵等金屬存在下也不易破壞 ， 因此在食品加工中不易損失 。 ?（ 2） 雙鍵特征 ， 使其易發(fā)生氧化 。 在強(qiáng)氧化劑作用下 ， 多烯色素被破壞而褪色 。 ?（ 3） 在熱 、 酸和光的作用下 ， 易發(fā)生順反異構(gòu)變化引起顏色在黃色和紅色范圍內(nèi)輕微變動 ， 如：加熱胡蘿卜使金黃色變成黃色 ， 加熱番茄會使紅色變成橘黃 。 多烯色素的破壞主要原因是光敏氧化作用 ， 即雙鍵經(jīng)氧化后飽和 ， 形成環(huán)狀氧化物 ， 進(jìn)一步氧化發(fā)生斷裂 ， 形成有部分雙鍵的含氧化合物 。其中之一有紫羅蘭酮 （ 具有紫羅蘭花氣味 ） ，其結(jié)構(gòu)式的環(huán)狀部分即紫羅酮環(huán) ， 由此得名 。過度氧化后 ， 多烯色素則可完全失去顏色 。 有些酶可以加速多烯色素的 氧化降解 ， 食品加工中熱燙等適當(dāng)?shù)拟g化酶處理可以保護(hù)類胡蘿卜素 。多烯色素在食品加工中 ， 通常不會嚴(yán)重降解 。 如土豆堿液去皮僅引起類胡蘿卜素的輕微降解和異構(gòu)化 。 胡蘿卜果脯熬制時紅黃色很穩(wěn)定 ， 低溫和冷凍下類胡蘿卜素也很少變化 。 油炸 、 烤制和過度加熱會引起多烯色素的高溫?zé)峤?，干制品在光照下貯藏會發(fā)生褪色 ， 是因為光促進(jìn)了氧化 。 多烯色素作為一種天然色素廣泛地應(yīng)用于油脂食品 ， 如人造奶油 、 鮮奶和其他食用油脂的著色（ 脂溶性 ） 。 近年來 ， 采用了一些新技術(shù) ， 使多烯色素能吸咐在明膠或可溶性糖類化合物載體如環(huán)狀糊精上 ， 經(jīng)噴霧干燥后形成微膠相分散體 ，使其能均勻分散于水 ， 能形成透明的液體 ， 可直接用于飲料 、 乳品 、 糖果 、 面條等食品的著色 。 三、酚類色素 酚類色素是植物中水溶性色素的主要成分 。 分類： 花青素 、 花黃素和鞣質(zhì)三大類 。 其中鞣質(zhì)既又可視為呈味物質(zhì) ， 又可列入呈色物質(zhì) 。 存在： 和葉綠素 、 多烯色素不同 ， 存在于細(xì)胞液泡中 。 分布于植物的花 、 莖 、 葉 、 果實中而呈現(xiàn)美麗的色彩 。 化學(xué)結(jié)構(gòu)特征： 它們都具有相同的基本結(jié)構(gòu) （ 花色基元 ） —— 母核 ， 即 2?苯基苯并吡喃陽離子 ， 同時在苯環(huán)上都具有兩個或兩個以上的羥基 ， 因此可看作是多元酚的衍生物 ， 故名多酚色素 。 （一）花青素 在花色基元的 7?碳位上有取代羥基。在 B環(huán)上各碳位上取代基不同（羥基或甲氧基）而形成了各種不同的花青素。 自然狀態(tài)下常以糖苷形式存在 。 與一個或幾個單糖 ， 大多在 3和 5碳位上成苷 。 成苷的糖常見的有五種：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 ， 有的僅 1種 （ 如黑莓 ） ，有的達(dá)十幾種 ， 如某種葡萄中所含花青苷竟達(dá) 21種 。 常見的矢車菊花青苷 、 天竺葵花青苷 、 飛燕草花青苷都是相應(yīng)的花青素的 3， 5?二 ?β?葡萄糖苷 。 2． 性質(zhì) 水溶性色素 ， 在果蔬加工時會大量流失 。 （ 1） 酸性與呈色： 花青素分子中吡喃環(huán)上的氧為4價 ， 呈堿性 ， 同時因為有酚羥基 ， 又具有酸性 ，故使花青素在不同的 pH下有不同的結(jié)構(gòu) ， 從而呈現(xiàn)不同的顏色 。 果蔬在成熟前后分別出現(xiàn)不同的顏色 ， 這是因為pH變化的緣故 ， 這也是同一種花青素在不同的花果中呈現(xiàn)不同顏色的原因之一 。 （ 2） 光敏 、 熱敏： 在光照下或受熱下會發(fā)生聚合反應(yīng) ， 生成高分子聚合物而呈褐色 。 （ 茄子 ） （ 3） 易受氧化劑和還原劑的作用而變色 。 二氧化硫能與花青素發(fā)生加成反應(yīng) ， 使之褪色 ，若將二氧化硫加熱除去 ， 原有的顏色可以部分恢復(fù) 。 因此在加工含有花青素的食品時一定要進(jìn)行護(hù)色處理 。 （ 4） 與金屬離子鈣 、 鎂 、 鐵 、 鋁反應(yīng)生成鹽類而呈現(xiàn)灰紫色 、 紫紅色等深色 ， 不再受 pH的影響 ， 因而果蔬加工時宜用不銹鋼器皿 。 （ 5） 霉菌和植物組織中有分解花青素的酶 ， 使花青素褪色 。 在許多水果蔬菜中 ， 廣泛存在一種無色或接近無色的酚類物質(zhì) ， 稱為無色花青素 ， 它的結(jié)構(gòu)不同于花青素 ， 但可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩幕ㄇ嗨?。 這是罐藏水果果肉變紅 、 變褐的原因 （ 二 ） 花黃素 存在： 植物組織細(xì)胞中 ， 水溶性色素物質(zhì) 。 淺黃或無色 ， 偶呈鮮橙黃色 ， 普遍存在于果蔬中 。 特點(diǎn)： 呈色能力不強(qiáng) ， 但在加工過程中會因 pH和金屬離子的存在而產(chǎn)生不良顏色 ， 影響產(chǎn)品的色澤 。 1． 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 母核是 2?苯基苯并吡喃酮 。 分子中含有 1個酮式羰基 ，它們的羥基衍生物多為黃色 ， 故又稱為黃酮 。 最重要的是黃酮 、 黃酮醇 、 二氫黃酮 （ 黃烷酮 ） 、 查耳酮等 ， 兩個苯環(huán)上的氫原子可以被羥基 、 甲氧基 、甲基等取代 ， 衍生出各種黃酮色素 ， 這些黃酮色素又能與糖成苷 。 常見的 、 重要的花黃素有： 旃那素