食品化學(xué)-第九章-食品中的天然色素講解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第9章 食品中的天然色素食品的品質(zhì)，除了營養(yǎng)價值和衛(wèi)生要求外，還應(yīng)該包括食品的色澤和風(fēng)味。顏色不僅通過視覺給人以美感，增加食欲，而且在一定程度上反映食品質(zhì)量的優(yōu)劣和新鮮程度。不自然、不均勻、不正常的食品顏色通常被認為是劣質(zhì)、變質(zhì)或工藝不良的標(biāo)志。因此，在生產(chǎn)食品時，如何采用合理的加工工藝和貯存方法，以保持食品的天然色澤，以及使用食品著色劑改進食品的顏色是一個非常重要的問題。食品中的天然色素按其來源不同可分為三類：植物色素，如葉綠素、胡蘿卜素、花青素等；動物色素，如血紅素、胭脂蟲紅等；微生物色素，如紅曲色素、核黃素等。大多情況下，食品中的天然色素按其化學(xué)結(jié)構(gòu)進行分類，如

2、表91所示。表91 天然色素分類系 別類 別色 素 舉 例多烯色素胡蘿卜素類胡蘿卜素葉黃素類辣椒紅素、臧紅花素多酚色素花青苷類玉米紅、蘿卜紅黃酮類高粱紅、可可色素鞣質(zhì)類鞣質(zhì)、兒茶素查爾酮類紅花紅、紅花黃醌酮色素酮類蒽醌類萘醌類姜黃素、紅曲色素蟲膠色素紫草根色素吡咯色素卟啉類葉綠素、血紅素其它色素含氮花青素甜菜紅、核黃素混合物焦糖9.1 色素的發(fā)色原理自然光是由不同波長的光組成的，波長在380770nm之間的電磁波叫可見光，波長小于380nm的紫外區(qū)域的光和波長大于770nm的紅外區(qū)域的光均為不可見光。在可見光區(qū)內(nèi)，不同波長的光能顯示不同的顏色。顏色是通過色素對自然光中的可見光的選擇吸收及反射而

3、產(chǎn)生的。能夠吸收可見光激發(fā)而發(fā)生電子躍遷的食物成分稱為食品色素。食品原料中天然存在的色素叫食品固有色素，專門用于食品染色的添加劑稱為食品著色劑。食品所顯示出的顏色，不是吸收光自身的顏色，而是食品反射光（或透射光）中可見光的顏色。若光源為自然光，食品吸收光的顏色與反射光的顏色互為補色。例如，食品呈現(xiàn)紫色，是其吸收綠色光所致，紫色和綠色互為補色。食品將可見光全部吸收時呈色黑，食品將可見光全部通過時無色。各種色素都是由發(fā)色基團和助色基團組成的。凡是有機化合物分子在紫外及可見光區(qū)域內(nèi)（200700nm）有吸收峰的基團都稱為發(fā)色基團，如CC、CO、CHO、COOH、NN、NO、NO2、CS等。發(fā)色基團吸

4、收光能時，電子就會從能量較低的軌道或n軌道（非共用電子軌道）躍遷至*軌道，然后再從高能軌道以放熱的形式回到基態(tài)，從而完成了吸光和光能轉(zhuǎn)化。能發(fā)生n*電子躍遷的色素，其發(fā)色基團中至少有一個CO、NN、NO、CS等含有雜原子的雙鍵與34個以上的CC雙鍵共軛體系；能發(fā)生*電子躍遷的色素，其發(fā)色基團至少是由56個CC雙鍵共軛體系。隨著共軛雙鍵數(shù)目的增多，吸收光波長向長波方向移動，每增加1個CC雙鍵，吸收光波長約增加30 nm。與發(fā)色基團直接相連接的OH、OR、NH2、NR2、SH、Cl、Br等官能團也可使色素的吸收光向長波方向移動，它們被稱為助色基團。不同色素的顏色差異和變化主要取決于發(fā)色基團和助色基

5、團。9.2 食品原料中天然色素9.2.1 葉綠素（Chlorophylls）9.2.1.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)葉綠素是綠色植物的主要色素，存在于葉綠體中類囊體的片層膜上，在植物光合作用中進行光能的捕獲和轉(zhuǎn)換。葉綠素是由葉綠酸、葉綠醇和甲醇縮合而成的二醇酯。高等植物中的葉綠素有a、b兩種類型，其區(qū)別僅在于3位碳原子（圖9-1中的R）上的取代基不同。取代基是甲基時為葉綠素a（藍綠色），是醛基時為葉綠素b（黃綠色），二者的比例一般為3：1。其分子結(jié)構(gòu)見圖9-1。葉綠素不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機溶劑。作為天然食品著色劑的葉綠素銅鈉鹽就是用堿性乙醇浸提干燥的沙蠶或植物，再以硫酸銅處理制得。葉綠醇（植

6、醇）R=CH3為葉綠素aR=CHO為葉綠素b圖9-1 葉綠素的結(jié)構(gòu)在活體植物細胞中，葉綠素與類胡蘿卜素、類脂物及脂蛋白結(jié)合成復(fù)合體，共同存在于葉綠體中。當(dāng)細胞死亡后，葉綠素就游離出來，游離的葉綠素對光、熱敏感，很不穩(wěn)定。因此，在食品加工儲藏中會發(fā)生多種反應(yīng)，生成不同的衍生物，如圖9-2所示。在酸性條件下，葉綠素分子中的鎂離子被兩個質(zhì)子取代，生成橄欖色的脫鎂葉綠素，依然是脂溶性的。在葉綠素酶作用下，分子中的植醇由羥基取代，生成水溶性的脫植葉綠素，仍然為綠色的。焦脫鎂葉綠素的結(jié)構(gòu)中除鎂離子被取代外，甲酯基也脫去，同時該環(huán)的酮基也轉(zhuǎn)為烯醇式，顏色比脫鎂葉綠素更暗。圖9-2 葉綠素的衍生物9.2.1.

7、2 在食品加工與儲藏中的變化 酸和熱引起的變化綠色蔬菜加工中的熱燙和殺菌是造成葉綠素損失的主要原因。在加熱下組織被破壞，細胞內(nèi)的有機酸成分不再區(qū)域化，加強了與葉綠素的接觸。更重要的是，又生成了新的有機酸，如乙酸、吡咯酮羧酸、草酸、蘋果酸、檸檬酸等。由于酸的作用，葉綠素發(fā)生脫鎂反應(yīng)生成脫鎂葉綠素，并進一步生成焦脫鎂葉綠素，食品的顏色轉(zhuǎn)變?yōu)殚蠙炀G、甚至褐色。pH是決定脫鎂反應(yīng)速度的一個重要因素。在pH9.0時，葉綠素很耐熱；在pH3.0時，非常不穩(wěn)定。植物組織在加熱期間，其pH值大約會下降1，這對葉綠素的降解影響很大。提高罐藏蔬菜的pH是一種有用的護綠方法，加入適量鈣、鎂的氫氧化物或氧化物以提高熱

8、燙液的pH，可防止生成脫鎂葉綠素，但會破壞植物的質(zhì)地、風(fēng)味和維生素C。 酶促變化在植物衰老和儲藏過程中，酶能引起葉綠素的分解破壞。這種酶促變化可分為直接作用和間接作用兩類。直接以葉綠素為底物的只有葉綠素酶，催化葉綠素中植醇酯鍵水解而產(chǎn)生脫植醇葉綠素。脫鎂葉綠素也是它的底物，產(chǎn)物是水溶性的脫鎂脫植葉綠素，它是橄欖綠色的。葉綠素酶的最適溫度為6082，100時完全失活。起間接作用的有蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、過氧化物酶、果膠酯酶等。蛋白酶和酯酶通過分解葉綠素蛋白質(zhì)復(fù)合體，使葉綠素失去保護而更易遭到破壞。脂氧合酶和過氧化物酶可催化相應(yīng)的底物氧化，其間產(chǎn)生的物質(zhì)會引起葉綠素的氧化分解。果膠酯酶的作用是將

9、果膠水解為果膠酸，從而提高了質(zhì)子濃度，使葉綠素脫鎂而被破壞。 光解在活體綠色植物中，葉綠素既可發(fā)揮光合作用，又不會發(fā)生光分解。但在加工儲藏過程中，葉綠素經(jīng)常會受到光和氧氣作用，被光解為一系列小分子物質(zhì)而褪色。光解產(chǎn)物是乳酸、檸檬酸、琥珀酸、馬來酸以及少量丙氨酸。因此，正確選擇包裝材料和方法以及適當(dāng)使用抗氧化劑，以防止光氧化褪色。9.2.2 血紅素（Heme）9.2.2.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)血紅素是存在于高等動物血液和肌肉中的主要色素，是血紅蛋白和肌紅蛋白的輔基。肌肉中90%以上的色素是血紅素，故肌肉的顏色主要為血紅素的紫紅色。肌肉中的肌紅蛋白是由1個血紅素分子和1條肽鏈組成的，分子量為17,000。

10、而血液中的血紅蛋白由4個血紅素分子分別和四條肽鏈結(jié)合而成，分子量為68,000。血紅蛋白分子可粗略看作肌紅蛋白的四連體。在活體動物中，血紅蛋白和肌紅蛋白發(fā)揮著氧氣轉(zhuǎn)運和儲備的功能。如圖9-3所示，血紅素是一種鐵卟啉化合物，中心鐵離子有6個配位鍵，其中4個分別與卟啉環(huán)的4個氮原子配位結(jié)合。還有一個與肌紅蛋白或血紅蛋白中的球蛋白以配價鍵相連結(jié)，結(jié)合位點是球蛋白中組氨酸殘基的咪唑基氮原子。第六個鍵則可以與任何一種能提供電子對的原子結(jié)合。圖9-3 肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)動物屠宰放血后，對肌肉組織的供氧停止，新鮮肉中的肌紅蛋白則保持還原狀態(tài)，肌肉的顏色呈稍暗的紫紅色。當(dāng)鮮肉存放在空氣中，肌紅蛋白向兩種不同的方向

11、轉(zhuǎn)變，部分肌紅蛋白與氧氣發(fā)生氧合反應(yīng)生成鮮紅色的氧合肌紅蛋白，部分肌紅蛋白與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成褐色的高鐵肌紅蛋白。這兩種反應(yīng)可用圖94來表示。（鮮紅色） （紫紅色） （褐色） 氧合肌紅蛋白（MbO2） 肌紅蛋白（Mb） 高鐵肌紅蛋白（MetMb）圖9-4 肌紅蛋白的相互轉(zhuǎn)化9.2.2.2 在食品加工與儲藏中的變化在肉品的加工與儲藏中，肌紅蛋白會轉(zhuǎn)化為多種衍生物，包括氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白、氧化氮肌紅蛋白、氧化氮高鐵肌紅蛋白、肌色原、高鐵肌色原、氧化氮肌色原、亞硝酰高鐵肌紅蛋白、亞硝酰高鐵血紅素、硫肌紅蛋白和膽綠蛋白。這些衍生物的顏色各異，氧合肌紅蛋白為鮮紅，高鐵肌紅蛋白為褐色，氧化氮肌

12、紅蛋白和氧化氮肌色原為粉紅色，氧化氮高鐵肌紅蛋白為深紅，肌色原為暗紅，高鐵肌色原為褐色，亞硝酰高鐵肌紅蛋白為紅褐色，最后三種物質(zhì)為綠色。新鮮肉放置空氣中，表面會形成很薄一層氧合肌紅蛋白的鮮紅色澤。而在中間部分，由于肉中原有的還原性物質(zhì)存在，肌紅蛋白就會保持還原狀態(tài)，故為深紫色。當(dāng)鮮肉在空氣中放置過久時，還原性物質(zhì)被耗盡，高鐵肌紅蛋白的褐色就成為主要色澤。圖9-5顯示出這種變化受氧氣分壓的強烈影響，氧氣分壓高時有利于氧合肌紅蛋白的生成，氧氣分壓低時有利于高鐵肌紅蛋白的生成。020406080100120140160100氧氣分壓(×133.32Pa)肌紅蛋白氧合肌紅蛋白高鐵肌紅蛋白圖9

13、-5 氧氣分壓對肌紅蛋白相互轉(zhuǎn)化的影響 鮮肉在熱加工時，由于溫度升高以及氧分壓降低，肌紅蛋白的球蛋白部分變性，鐵被氧化成三價鐵，產(chǎn)生高鐵肌色原，熟肉的色澤呈褐色。當(dāng)其內(nèi)部有還原性物質(zhì)存在時，鐵可能被還原成亞鐵，產(chǎn)生暗紅色的肌色原?；鹜?、香腸等肉類腌制品的加工中經(jīng)常使用硝酸鹽或亞硝酸鹽作為發(fā)色劑。血紅素的中心鐵離子可與氧化氮以配價鍵結(jié)合而轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸〖t蛋白，加熱則生成鮮紅的氧化氮肌色原，用圖9-6表示。因此，腌肉制品的顏色更加誘人，并對加熱和氧化表現(xiàn)出更大的穩(wěn)定性。但可見光可促使氧化氮肌紅蛋白和氧化氮肌色原重新分解為肌紅蛋白和肌色原，并被繼續(xù)氧化為高鐵肌紅蛋白和高鐵肌色原。這就是腌肉制品見光褐

14、變的原因。圖9-6 腌肉制品中的發(fā)色反應(yīng) 鮮肉不合理存放會導(dǎo)致微生物大量生長，產(chǎn)生過氧化氫、硫化氫等化合物。過氧化氫可強烈氧化血紅素卟啉環(huán)的亞甲基而生成膽綠蛋白。在氧氣或過氧化氫存在下，硫化氫等硫化物可將硫直接加在卟啉環(huán)的亞甲基上，成為硫肌紅蛋白。另外，腌肉制品過量使用發(fā)色劑時，卟啉環(huán)的亞甲基被硝基化，生成亞硝酰高鐵血紅素。這是肉類偶爾發(fā)生變綠現(xiàn)象的原因。9.2.3類胡蘿卜素（Carotinoids）9.2.3.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)類胡蘿卜素廣泛分布于生物界中，蔬菜和紅色、黃色、橙色的水果及根用作物是富含類胡蘿卜素的食品。類胡蘿卜素可以游離態(tài)溶于細胞的脂質(zhì)中，也能與碳水化合物、蛋白質(zhì)或脂類形成結(jié)合態(tài)

15、存在，或與脂肪酸形成酯。類胡蘿卜素按結(jié)構(gòu)可歸為兩大類：一類是稱為胡蘿卜素的純碳氫化合物，包括，胡蘿卜素及番茄紅素；另一類是結(jié)構(gòu)中含有羥基、環(huán)氧基、醛基、酮基等含氧基團的葉黃素類，如葉黃素、玉米黃素、辣椒紅素、蝦黃素等。圖9-7是一些常見類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)。從中可以看出，類胡蘿卜素的基本結(jié)構(gòu)是多個異戊二烯結(jié)構(gòu)首尾相連的大共軛多烯，多數(shù)類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)兩端都具有環(huán)己烷。類胡蘿卜素是脂溶性色素，胡蘿卜素類微溶于甲醇和乙醇，易溶于石油醚；葉黃素類卻易溶于甲醇或乙醇中。由于類胡蘿卜素具有高度共軛雙鍵的發(fā)色基團和含有OH等助色基團，故呈現(xiàn)不同的顏色。但分子中至少含有7個共軛雙鍵時才能呈現(xiàn)出黃色。食物中的類胡

16、蘿卜素一般是全反式構(gòu)型，偶爾也有單順式或二順式化合物存在。全反式化合物顏色最深，若順式雙鍵數(shù)目增加，會使顏色變淺。類胡蘿卜素在酸、熱和光作用下很易發(fā)生順反異構(gòu)化，所以顏色常在黃色和紅色范圍內(nèi)輕微變動。-胡蘿卜素-胡蘿卜素-胡蘿卜素番茄紅素葉黃素 玉米黃素隱黃素蝦黃素辣椒紅素藏紅花素 圖9-7常見類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)9.2.3.2 在食品加工與儲藏中的變化一般說來，食品加工過程對類胡蘿卜素的影響很小。類胡蘿卜素耐pH變化，對熱較穩(wěn)定。但在脫水食品中類胡蘿卜素的穩(wěn)定性較差，能被迅速氧化褪色。首先是處于類胡蘿卜素結(jié)構(gòu)兩端的烯鍵被氧化，造成兩端的環(huán)狀結(jié)構(gòu)開環(huán)并產(chǎn)生羰基。進一步的氧化可發(fā)生在任何一個雙鍵上，

17、產(chǎn)生分子量較小的含氧化合物，被過度氧化時，完全失去顏色。脂氧合酶催化底物氧化時會產(chǎn)生具有高度氧化性的中間體，能加速類胡蘿卜素的氧化分解。食品加工中，熱燙處理可鈍化降解類胡蘿卜素的酶類。類胡蘿卜素與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物，比游離的類胡蘿卜素更穩(wěn)定。例如，蝦黃素是存在于蝦、蟹、牡蠣及某些昆蟲體內(nèi)的一種類胡蘿卜素。在活體組織中，其與蛋白質(zhì)結(jié)合，呈藍青色。當(dāng)久存或煮熟后，蛋白質(zhì)變性與色素分離，同時蝦黃素發(fā)生氧化，變?yōu)榧t色的蝦紅素。烹熟的蝦蟹呈磚紅色就是蝦黃素轉(zhuǎn)化的結(jié)果。9.2.4花青素（Anthocyans）9.2.4.1 結(jié)構(gòu)花青素是一類水溶性色素。許多花、果實、莖和葉具有鮮艷的顏色，就是因為在其細胞液

18、中存在花青素。已知花青素有20多種，食物中重要的有6種，即天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛色素和錦葵色素。自然狀態(tài)的花青素都以糖苷形式存在，稱花青苷，很少有游離的花青素存在?；ㄇ嗨氐幕窘Y(jié)構(gòu)是帶有羥基或甲氧基的2苯基苯并吡喃環(huán)的多酚化合物，稱為花色基原。花色基原可與一個或幾個單糖結(jié)合成花青苷，糖基部分一般是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。這些糖基有時被有機酸酰化，主要的有機酸包括對香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、丙二酸、對羥基苯甲酸等?；ㄇ嘬毡然ㄇ嗨氐姆€(wěn)定性強，且花色基原中甲氧基多時穩(wěn)定性比羥基多時高。 花青素可呈藍、紫、紅、橙等不同的色澤，主要是結(jié)構(gòu)中的羥基和甲氧基的取代作

19、用的影響。由圖9-8可見，隨著羥基數(shù)目的增加，顏色向紫藍方向增強；隨著甲氧基數(shù)目的增加，顏色向紅色方向變動。圖9-8 食品中常見花青素及取代基對其顏色的影響9.2.4.2 在食品加工與儲藏中的變化花青素和花青苷的化學(xué)穩(wěn)定性不高，在食品加工和貯藏中經(jīng)常因化學(xué)作用而變色。影響變色反應(yīng)的因素包括pH、溫度、光照、氧、氧化劑、金屬離子、酶等。（1）pH的影響在花青苷分子中，其吡喃環(huán)上的氧原子是四價的，具有堿的性質(zhì)，而其酚羥基則具有酸的性質(zhì)。這使花青苷在不同pH下出現(xiàn)4種結(jié)構(gòu)形式，由圖9-9可見，花青苷的顏色隨之發(fā)生相應(yīng)改變。以矢車菊色素為例，在酸性pH中呈紅色，在pH810時呈藍色，而pH11時吡喃環(huán)

20、開裂，形成無色的查爾酮。圖9-9 花青苷在不同pH下結(jié)構(gòu)和顏色的變化（2）溫度和光照的影響高溫和光照會影響花青苷的穩(wěn)定性，加速花青苷的降解變色。一般來說，花色基原中含羥基多的花青苷的熱穩(wěn)定性不如含甲氧基或含糖苷基多的花青苷。光照下，酰化和甲基化的二糖苷比非?；亩擒辗€(wěn)定，二糖苷又比單糖苷穩(wěn)定。（3）抗壞血酸的影響果汁中抗壞血酸和花青苷的量會同步減少，且促進或抑制抗壞血酸和花色苷氧化降解的條件相同。這是因為抗壞血酸在被氧化時可產(chǎn)生H2O2 ，H2O2 對花色基原的2位碳進行親核進攻，裂開吡喃環(huán)而產(chǎn)生無色的醌和香豆素衍生物，這些產(chǎn)物還可進一步降解或聚合，最終在果汁中產(chǎn)生褐色沉淀。（4）二氧化硫的

21、影響水果在加工時常添加亞硫酸鹽或二氧化硫，使其中的花青素褪色成微黃色或無色。如圖9-10，其原因不是由于氧化還原作用或使pH發(fā)生變化，而是能在2，4的位置上發(fā)生加成反應(yīng)，生成無色的化合物。圖9-10 花青素與二氧化硫形成復(fù)合物（5）金屬元素的影響花青苷可與Ca、Mg、Mn、Fe、Al等金屬元素形成絡(luò)合物，如圖9-11所示，產(chǎn)物通常為暗灰色、紫色、藍色等深色色素，使食品失去吸引力。因此，含花青苷的果蔬加工時不能接觸金屬制品，并且最好用涂料罐或玻璃罐包裝。圖9-11 花色苷與金屬離子形成絡(luò)合物（6）糖及糖的降解產(chǎn)物的影響高濃度糖存在下，水分活度降低，花青苷生成擬堿式結(jié)構(gòu)的速度減慢，故花青苷的顏色較

22、穩(wěn)定。在果汁等食品中，糖的濃度較低，花青苷的降解加速，生成褐色物質(zhì)。果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖的這種作用比葡萄糖、蔗糖和麥芽糖更強。這種反應(yīng)的機理尚未充分闡明。（7）酶促變化花青苷的降解與酶有關(guān)。糖苷水解酶能將花青苷水解為穩(wěn)定性差的花青素，加速花青苷的降解。多酚氧化酶催化小分子酚類氧化，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物鄰醌能使花青苷轉(zhuǎn)化為氧化的花青苷及降解產(chǎn)物。9.2.5 黃酮類色素（Flavonoids）9.2.5.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)黃酮類色素是廣泛分布于植物組織細胞中的一類水溶性色素，常為淺黃或無色，偶為橙黃色。如圖9-12所示，構(gòu)成黃酮類色素的母核，其顯著特征是含有2苯基苯并吡喃酮。圖9-12 黃酮類色素母

23、核的結(jié)構(gòu)黃酮類母核在不同碳位上發(fā)生羥基或甲氧基取代，即成為黃酮類色素。食品中常見黃酮類色素的結(jié)構(gòu)如圖9-13所示。黃酮類多以糖苷的形式存在，成苷位置一般在母核的4，5，7，3碳位上，其中以C7位最常見。成苷的糖基包括葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、蕓香糖、新橙皮糖和葡萄糖酸。圖9-13 常見黃酮類色素的結(jié)構(gòu)槲皮素廣泛存在于蘋果、梨、柑橘、洋蔥、茶葉、啤酒花、玉米、蘆筍等中。蘋果中的槲皮素苷是3半乳糖苷基槲皮素，稱為海棠苷；柑橘中的蕓香苷是3蕓香糖苷基槲皮素；玉米中的異槲皮素為3葡萄糖苷基槲皮素。圣草素在柑橘類果實中含量最多。檸檬等水果中的7鼠李糖苷基圣草素稱為圣草苷，是維生素P的組成之

24、一。柚皮素在C7處與新橙皮糖成苷，稱柚皮苷，味極苦。其在堿性條件下開環(huán)、加氫形成二氫查耳酮類化合物時，則是一種甜味劑，甜度可達蔗糖的2000倍。橙皮素大量存在于柑橘皮中，在C7處與蕓香糖成苷稱橙皮苷，在C7處與新橙皮糖成苷，稱為新橙皮苷。紅花素是一種查耳酮類色素，存在于菊科植物紅花中。自然狀態(tài)下與葡萄糖形成紅色的紅花酮苷，當(dāng)用稀酸處理時轉(zhuǎn)化為黃色的異構(gòu)體異紅花苷。黃酮類色素的類似物還有：黃酮醇、查爾酮、黃烷酮、雙黃酮等衍生物，其中部分物質(zhì)的結(jié)構(gòu)見圖9-14。圖9-14 部分類黃酮類物質(zhì)9.2.5.2 在食品加工與儲藏中的變化在食品加工中，若水的硬度較高或因使用碳酸鈉和碳酸氫鈉而使pH上升，原本

25、無色的黃烷酮或黃酮醇之類的類黃酮可轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩铩＠?，馬鈴薯、小麥粉、蘆筍、荸薺、黃皮洋蔥、菜花和甘藍等在堿性水中燙煮都會出現(xiàn)由白變黃的現(xiàn)象，其主要變化是黃烷酮類轉(zhuǎn)化為有色的查耳酮類。該變化為可逆變化，可用有機酸加以控制和逆轉(zhuǎn)。在水果蔬菜加工中，用檸檬酸調(diào)整預(yù)煮水pH值的目的之一就在于控制黃酮色素的變化。類黃酮可與多價金屬離子形成絡(luò)合物。例如，與Al3+絡(luò)合后會增強黃色，與鐵離子絡(luò)合后可呈藍、黑、紫、棕等不同顏色。蘆筍中的蕓香苷遇到鐵離子后會產(chǎn)生難看的深色，使蘆筍產(chǎn)生深色斑點。相反，蕓香苷與錫離子絡(luò)合時，則生成吸引人的黃色。黃酮類色素在空氣中久置，易氧化而成為褐色沉淀，這是果汁久置變褐生成沉淀

26、的原因之一。9.2.5.2 提取、分離與純化黃酮類物質(zhì)又稱維生素P，具有抗氧化及抗自由基作用，可用于延緩衰老，預(yù)防和治療癌癥、心血管病等退變性疾病，提高機體免疫力，具有很大的開發(fā)應(yīng)用價值。食品工業(yè)中利用柑橘皮、蘆筍加工的下腳料可制成藥用蘆丁，是良好的降血壓用藥。黃酮類物質(zhì)因其結(jié)構(gòu)和來源的不同，溶解特性差異也很大，應(yīng)根據(jù)其極性和水溶性的大小選擇合適的溶劑進行提取。甲醇和乙醇是常用的提取溶劑，9095%的高濃度醇適于提取苷元，60%左右濃度的醇適于提取苷類。提取次數(shù)一般是24次，可用冷浸法或加熱抽提法提取。黃酮類物質(zhì)的分離純化方法很多，有柱層析、薄層層析、溶劑萃取、高效液相色譜、液滴逆流層析等，但

27、均存在不同程度的缺點而限制了其工業(yè)化生產(chǎn)。目前，超臨界CO2萃取法由于具有工藝簡單、無有機溶劑殘留、操作條件溫和等優(yōu)點而倍受青睞。另外，大孔樹脂吸附法具有物化穩(wěn)定性高、吸附選擇性好、再生簡便、解吸條件溫和、使用周期長等特性，可用于黃酮類物質(zhì)的分離純化。9.3 天然食品著色劑天然食品著色劑是從天然原料中提取的有機物，安全性高，資源豐富。近年來天然食品著色劑發(fā)展很快，各國許可使用的品種和產(chǎn)量不斷增加，國際上已開發(fā)的天然食品著色劑在100種以上。我國天然食品著色劑年產(chǎn)1萬噸左右，其中焦糖色素600多噸，蟲膠紅、葉綠素銅鈉鹽、辣椒紅、紅曲素、梔子黃、高粱紅、姜黃素等都有一定的生產(chǎn)量。9.3.1 甜菜色

28、素（Betalaines）甜菜色素是存在于食用紅甜菜中的天然植物色素，由紅色的甜菜紅素和黃色的甜菜黃素所組成。甜菜紅素中主要成分為甜菜紅苷，占紅色素的7595%，其余尚有異甜菜苷、前甜菜苷等。甜菜黃素包括甜菜黃素I和甜菜黃素II。其結(jié)構(gòu)如圖9-15所示，是一種吡啶衍生物。甜菜紅素 甜菜黃素甜菜紅素：R = H 甜菜黃素I：R= NH2甜菜紅苷：R = 葡萄糖 甜菜黃素II：R= OH前甜菜紅素：R = 6硫酸葡萄糖圖9-15 甜菜紅的結(jié)構(gòu) 甜菜紅素一般以糖苷的形式存在，有時也有游離的甜菜紅素。甜菜紅素分子在缺氧、酸性或堿性條件下很容易在C15位上發(fā)生差向異構(gòu)形成異甜菜紅素。 甜菜色素易溶于水呈

29、紅紫色，在pH4.07.0范圍內(nèi)不變色；pH小于4.0或大于7.0時，溶液顏色由紅變紫；pH超過10.0時，溶液顏色迅速變黃，此時甜菜紅素轉(zhuǎn)變成甜菜黃素。甜菜色素的耐熱性不高，在pH4.05.0時相對穩(wěn)定，光、氧、金屬離子等可促進其降解。水分活性對甜菜色素的穩(wěn)定性影響較大，其穩(wěn)定性隨水分活性的降低而增大。 甜菜色素對食品的著色性好，能使食品具有楊梅或玫瑰的鮮紅色澤，我國允許用量按正常生產(chǎn)需要而定。9.3.2 紅曲色素（Monascin）紅曲色素是由紅曲霉菌產(chǎn)生的色素，有6種結(jié)構(gòu)相似的組分，均屬于酮類化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖9-16。 （黃色） （橙色） （紫色）R1= COC3H11 R2 = COC5H11 R3 = COC5H11 紅曲素 紅斑紅曲素 紅斑紅曲胺R1 = COC7H15 R2 = COC7H15 R3 = COC7H15黃紅曲素 紅曲玉紅素 紅曲玉紅胺圖9-16 紅曲色素的結(jié)構(gòu)紅曲色素系用水將米浸透、蒸熟，接種紅曲霉菌發(fā)酵而成。用乙醇提取得到紅曲色素溶液，進一步精制結(jié)晶可得紅曲色素。紅曲色素