第八章色素新.ppt
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1、第八章 色 素 食品的质量除营养价值 和卫生安全性外,还包 括颜色、风味和质地。 颜色是食品感官质量最 重要的属性。 了解食品色素和着色 剂的种类、特性及其在 加工和贮藏过程中如何 保持食品的天然颜色, 防止颜色变化,是食品 化学中值得重视的问题 。 引 言 (1) n可见光 380770nm 1、概念 n色素:生物体组织细胞内的天然有色物 质 n食品色素:能够吸收可见光激发而发生电 子跃迁的食物成分 n染料:能在其它东西上染色的物质 n食品级着色剂:官方机构的批准可使用 色素 引 言 (2) *2. 食品色素的结构特点: l1、都是中小分子有机物 l2、结构中包含多个共轭双键 l3、含有发色
2、团(使物质在紫外光、可见光区具 有吸收的基团就叫生色团) l发色团是由多个-C=C-双键构成的共轭体系, 也常含有多个-C=O、 -N=N-、 l-N=O或-C=S等带有杂原子的双键; l共轭链中双键数增加,吸收光波长将向长波移 动 引 言 (3) l每增加一个-C=C-双键,吸收光波长约增加 30nm l4、含有助色团:本身并不能产生颜色,但当 其与共轭体系或生色基相连时,可使共轭键 或生色基的吸收波长向长波方向移动而显色 的基团。)包括-OH、-OR、-NH2、-Br 、 - NR2、-SH、-Cl等官能团 l不同色素的颜色差异和色素的变色主要就是 由发色团和助色团的差异和变化引起的 共轭
3、多烯类化合物的吸收光波长与共轭双键 的关系如下: 引 言 (3) l3、食品天然色素的分类 (一)按来源分: 引 言 (4) (二)按结构分: 四吡咯色素:叶绿素和血红素 ; 多烯色素:类胡萝卜素 多酚类色素:花青素、花黄素 酮类衍生物:红曲色素、姜黄素 醌类衍生物:虫胶色素、胭脂虫红素 4、食品色素的加工特性: n天然色素对光、热、pH、氧气等敏感,可导致 食品在加工贮存中变色或褪色 8. 1 四吡咯色素(1) 结构特点: l基本单位是4个吡咯构成的卟啉环 l在4个吡咯环中间的空隙里以共价键和 配位键和不同的金属离子结合从而形成 各种的色泽 8. 1 四吡咯色素(2) l8.1.1 血红素化
4、合物 n铁卟啉衍生物,存在于动物肌肉和血液中 n卟啉中心有1铁离子与4个氮原子配位结合 n肌肉红色来自于肌红蛋白(7080)和血红蛋白 (2030) n放血后色泽的90以上是由肌红蛋白产生 n含量随着动物的种类、年龄、性别、部位而改 变 n鱼类毛细血管少,白色是鱼肉的特征 肉中的主要色素 8. 1 四吡咯色素(3) n1. 肌红蛋白(Mb) 球蛋白 MW=16,800 153个AA n4个吡咯环的中央有 1个铁原子 n与4个吡咯的氮原子构成复合物 8. 1 四吡咯色素(4) l 2化学性质与颜色氧化反应 n肉的颜色取决于 肌红蛋白的化学性质 氧化的状态( 卟啉环中Fe2+或Fe3+) 与血红素
5、键合的配基的种类 球蛋白的状态 8. 1 四吡咯色素(5) n1)氧合作用 分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋 白(MbO2) 肉由暗红色变为亮(鲜)红色 n2)氧化反应 卟啉环中的Fe2+转变成Fe3+生成高铁 肌红蛋白(MMb) 暗红色的肌红蛋白和亮红色的氧合肌 红蛋白变为棕褐色的MMb 高铁肌红蛋白无法键合分子态氧,第 六个配位键的位置上只能键合水 氧气分压对三种肌红蛋白的影响 高氧气分压有利于形成亮红色的MbO2 而低氧气分压有利于形成Mb和MMb 8. 1 四吡咯色素(6) n3.影响因素: n完全排除氧气能将血红素的氧化即: (Fe2+ Fe3+)降低到最小程度 n血球蛋白的存在
6、能降低氧化速度 npH低时(酸性条件下),氧化反应进行较快 n痕量元素特别是铜会促进自动氧化 n与Mb相比,MbO2 自动氧化速度较低 应用举例 n新鲜金枪鱼的肉是红色的,-60下保藏 n新含气保鲜技术(日本) n金枪鱼 切块 调理釜 灭菌 打入氧气 负压下脱除多余的水分 包装-20保藏 n原理 在氧气分压低时,氧合肌红蛋白(亮红色) 脱氧转变成肌红蛋白(暗红色) 注入氧气:有足够的氧气键合成为氧合肌红 蛋白,从而使肉保持亮红色。 8. 1 四吡咯色素(7) l4. 化学试剂和颜色变色反应 n过氧化氢可与血红素中的Fe2+和Fe3+反应生成绿 色的胆绿肌红蛋白 n细菌繁殖产生的硫化氢在有氧气存
7、在时能形成 绿色的硫代肌红蛋白 8. 1 四吡咯色素(8) l5. 腌制肉的色素 肌红蛋白 亚硝基肌红蛋白(玫瑰红) 在腌制开始时,如果含有较多的亚硝酸盐 ,肌红蛋白立刻被氧化为硝酸肌红蛋白(NMb )。 n在还原剂存在下受热,NMb转化为绿色的硝化 氯化血红素。 n有还原剂(抗坏血酸或巯基化合物)存在时, 亚硝酸盐将被还原为一氧化氮,迅速生成亚硝 酸基肌红蛋白 n无氧状态下,亚硝基肌红蛋白相当稳定,但对 光敏感 8. 1 四吡咯色素(9) 6. 肉和肉制品的护色 抽真空 高分压 气调 用亚硝酸盐 8. 1 四吡咯色素(10) l1.采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂 l低氧分压会加快血红素的
8、氧化速率。如果薄膜 对氧穿透小而且肉组织耗氧超过透入的氧,则 可造成低氧分压,促使氧合肌红蛋白变成褐色 高铁肌红蛋白。 l如果薄膜包装材料完全不透气,肉类的血红素 将全部还原成紫红色肌红蛋白,当打开包装膜 使肉品暴露于空气中时,即形成鲜红色的氧合 肌红蛋白。 l因此,加入抗氧化剂,不但可阻止脂质氧化, 还有利于延长和稳定鲜肉及肉制品的颜色,防 止血红素氧化。 8. 1 四吡咯色素(11) l2.气调 l以牛肉包装封口为例,在封口前用含 CO 的空 气充入袋内,然后封口,这样处理可以使牛肉 色泽稳定性保持 15d。 CO具有使鲜肉形成亮红色或樱桃红色的能力 ,即使在很低的浓度也可以达到呈色的效果
9、。 l机理: CO 能与脱氧合肌红蛋白强烈结合形成 稳定的碳氧肌红蛋白,后者不易被氧化。 8. 1 四吡咯色素(12) l3.用(亚)硝酸盐 l 生成亚硝基肌红蛋白; l作用: l(1)发色; l(2)抑菌; l(3)产生腌肉制品特有的风味。 l但过量使用安全性不好,在食品中导致亚 硝胺生成;肉色变绿。 8. 1 四吡咯色素(13) l8.1.2 叶绿素类 l1、叶绿素的组成与结构 n与光合作用有关的卟啉色素 n组成: n由叶绿酸、叶绿醇和甲醇构成的二醇酯; n在高等植物中,叶绿素a:b3:1 n结构: n四吡咯衍生物,中心的金属原子为镁 n卟啉环处于二氢形式 8. 1 四吡咯色素(14) l
10、叶绿素a为四吡咯螯合镁原子的结构,在 1, 3,5 和 8 位上有甲基取代,2 位上有乙烯基 ,4 位上有乙基,7 位上的丙酸被植醇所酯 化,9 位上有酮基,10 位置上有甲酯基。分 子式为C55H72O5N4Mg。 l 叶绿素b 除了位置 3 为甲酰基而不是甲基 外,其余与叶绿素a的构型相同,分子式为 C55H70O6N4Mg。 叶绿素 8. 1 四吡咯色素(15) n2.叶绿素的变化 n 2 .1 存在 l 在植物细胞中,以叶绿素蛋白复合物存在 ,由多种叶绿素蛋白复合物构成叶绿体 l 细胞死亡后,叶绿素游离出来,游离的叶 绿素很不稳定,对光和热都很敏感 8. 1 四吡咯色素(16) l2.
11、酶促反应 n叶绿素酶是唯 一能使叶绿素 降解的酶,使 叶绿醇从叶绿 素及脱镁叶绿 素上脱落。 n最适温度: 6082.2。 菠菜是含叶绿素最丰富 的蔬菜。每 kg 新鲜植 物叶用丙酮可提取出 叶绿素 0.91.2g,每 kg 干叶用石油醚提取 可得到 510g。 8. 1 四吡咯色素(17) l2.3 热与酸脱镁反应 2.3.1 pH会影响叶绿素的降解 叶绿素在碱性条件下(pH 9.0),对热非常稳定 叶绿素在稀碱条件下可水解为叶绿酸,呈鲜绿色,易溶 于水,比较稳定 在pH 3.0的条件下,叶绿素不稳定,氢离子置换镁离子 ,使: 叶绿素(绿色) 脱镁叶绿素(橄榄褐色) 焦脱镁叶绿素(黄褐色)。
12、 细胞膜被破坏时,增加了氢离子的通透 性和扩散速率。由于组织中有机酸的释放 导致pH降低一个单位,从而加速了叶绿素 的降解。 酸的来源:植物组织破坏,有机酸与叶 绿素接触;新形成有机酸。 8. 1 四吡咯色素(18) 2.2. 2 热影响叶绿素的降解 叶绿素中镁原子易被氢取代,形成脱镁叶绿 素 。 叶绿素 a 的转化速率比叶绿素 b 快,在加热时 叶绿素 b 显示较强的热稳定性 。 叶绿素在受热时的转化过程是按下述动力学顺 序进行: 叶绿素脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素 8. 1 四吡咯色素(19) l2.4 光与氧的影响 l光和氧存在时,叶绿素可发生光解 l生成一系列小分子如乳酸、柠檬酸、虎珀酸 、
13、马来酸和丙氨酸等 l此外,叶绿素具有官能侧基,所以能够发生 许多其他反应,碳环氧化形成加氧叶绿素, 四吡咯环破裂形成无色的终产物。 8. 1 四吡咯色素(20) l2.5、护色反应 l 铜和锌离子存在时,它们可取代镁离子,形成 非常稳定的绿色的叶绿素铜或锌复合物 l铜代叶绿素的色泽最鲜亮,对光和热较稳定, 是理想的食品着色剂 l加入钠、镁、钙的盐酸盐能降低叶绿素脱镁反 应的速度 n绿色蔬莱在加工前用石灰水或Mg(OH)2 提高pH, 有利于保持蔬菜的鲜绿色 24 食品在加工或贮藏过程中都会引起叶绿素 不同程度的变化 包装 透明容器包装的脱水食品容易发生光氧化和变色。 热烫 食品在脱水过程中叶绿
14、素转变成脱镁叶绿素的速率与 食品在脱水前的热烫程度有直接关 冷冻和冻藏 过程 绿色蔬菜在冷冻和冻藏时颜色均会发生变化,这种变 化受冷冻前热烫温度和时间的影响。 辐照 食品在射线辐照及辐照后的贮藏过程中叶绿素和脱 镁叶绿素均发生降解。 发酵 过程 黄瓜在乳酸发酵过程中,叶绿素降解成为脱镁叶绿素 、脱植叶绿素和脱植脱镁叶绿素。 酸作用下 的加热过 程 绿色蔬菜在酸作用下的加热过程中,叶绿素转变成脱 镁叶绿素,因而颜色从鲜绿色很快变为橄榄褐色。 8. 1 四吡咯色素(21) 中和酸:加入氧化钙和磷酸二氢钠pH接近7.0。 但会促进组织软化和产生碱味。 高温瞬时:但保绿时间短。 绿色再生:用锌或铜离子
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