发布时间 : 星期五 文章食品化学-第九章 食品中的天然色素范文更新完毕开始阅读33305491a200a6c30c22590102020740be1ecdb4
R1OHOOR2OR3OR4醌式结构（蓝色）R1OHOOOHR2OR3OR4拟碱式结构（无色）HOOHOHOOR1OHR2OR3OR4花样结构（红色）R1OHR2OR3OR4查耳酮式结构（无色）
图9-9 花青苷在不同pH下结构和颜色的变化
（2）温度和光照的影响
高温和光照会影响花青苷的稳定性，加速花青苷的降解变色。一般来说，花色基原中含羟基多的花青苷的热稳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酰化的二糖苷稳定，二糖苷又比单糖苷稳定。
（3）抗坏血酸的影响
果汁中抗坏血酸和花青苷的量会同步减少，且促进或抑制抗坏血酸和花色苷氧化降解的条件相同。这是因为抗坏血酸在被氧化时可产生H2O2 ，H2O2 对花色基原的2位碳进行亲核进攻，裂开吡喃环而产生无色的醌和香豆素衍生物，这些产物还可进一步降解或聚合，最终在果汁中产生褐色沉淀。
（4）二氧化硫的影响
水果在加工时常添加亚硫酸盐或二氧化硫，使其中的花青素褪色成微黄色或无色。如图9-10，其原因不是由于氧化还原作用或使pH发生变化，而是能在2，4的位置上发生加成反应，生成无色的化合物。
OHOHHOO+OHOH+OHHSO3—HOO+OHHSO3HOHOH
图9-10 花青素与二氧化硫形成复合物
（5）金属元素的影响
花青苷可与Ca、Mg、Mn、Fe、Al等金属元素形成络合物，如图9-11所示，产物通常为暗灰色、紫色、蓝色等深色色素，使食品失去吸引力。因此，含花青苷的果蔬加工时不能接触金属制品，并且最好用涂料罐或玻璃罐包装。
ROHHOO+RO+Al3+HAl3+OHOHOR'OHHOO+HOOR'
图9-11 花色苷与金属离子形成络合物
（6）糖及糖的降解产物的影响
高浓度糖存在下，水分活度降低，花青苷生成拟碱式结构的速度减慢，故花青苷的颜色较稳定。在果汁等食品中，糖的浓度较低，花青苷的降解加速，生成褐色物质。果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖的这种作用比葡萄糖、蔗糖和麦芽糖更强。这种反应的机理尚未充分阐明。
（7）酶促变化
花青苷的降解与酶有关。糖苷水解酶能将花青苷水解为稳定性差的花青素，加速花青苷的降解。多酚氧化酶催化小分子酚类氧化，产生的中间产物邻醌能使花青苷转化为氧化的花青苷及降解产物。
9.2.5 黄酮类色素（Flavonoids） 9.2.5.1 结构与性质
黄酮类色素是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶性色素，常为浅黄或无色，偶为橙黄色。如图9-12所示，构成黄酮类色素的母核，其显著特征是含有2–苯基苯并吡喃酮。
图9-12 黄酮类色素母核的结构
黄酮类母核在不同碳位上发生羟基或甲氧基取代，即成为黄酮类色素。食品中常见黄酮类色素的结构如图9-13所示。黄酮类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C–7位最常见。成苷的糖基包括葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、芸香糖、新橙皮糖和葡萄糖酸。
图9-13 常见黄酮类色素的结构
槲皮素广泛存在于苹果、梨、柑橘、洋葱、茶叶、啤酒花、玉米、芦笋等中。苹果中的槲皮素苷是3–半乳糖苷基槲皮素，称为海棠苷；柑橘中的芸香苷是3–β–芸香糖苷基槲皮素；玉米中的异槲皮素为3–葡萄糖苷基槲皮素。圣草素在柑橘类果实中含量最多。柠檬等水果中的7–鼠李糖苷基圣草素称为圣草苷，是维生素P的组成之一。柚皮素在C–7处与新橙皮糖成苷，称柚皮苷，味极苦。其在碱性条件下开环、加氢形成二氢查耳酮类化合物时，则是一种甜味剂，甜度可达蔗糖的2000倍。橙皮素大量存在于柑橘皮中，在C–7处与芸香糖成苷称橙皮苷，在C–7处与β–新橙皮糖成苷，称为新橙皮苷。红花素是一种查耳酮类色素，存在于菊科植物红花中。自然状态下与葡萄糖形成红色的红花酮苷，当用稀酸处理时转化为黄色的异构体异红花苷。
黄酮类色素的类似物还有：黄酮醇、查尔酮、黄烷酮、双黄酮等衍生物，其中部分物质的结构见图9-14。
图9-14 部分类黄酮类物质
9.2.5.2 在食品加工与储藏中的变化
在食品加工中，若水的硬度较高或因使用碳酸钠和碳酸氢钠而使pH上升，原本无色的
黄烷酮或黄酮醇之类的类黄酮可转变为有色物。例如，马铃薯、小麦粉、芦笋、荸荠、黄皮洋葱、菜花和甘蓝等在碱性水中烫煮都会出现由白变黄的现象，其主要变化是黄烷酮类转化为有色的查耳酮类。该变化为可逆变化，可用有机酸加以控制和逆转。在水果蔬菜加工中，用柠檬酸调整预煮水pH值的目的之一就在于控制黄酮色素的变化。
类黄酮可与多价金属离子形成络合物。例如，与Al3+络合后会增强黄色，与铁离子络合后可呈蓝、黑、紫、棕等不同颜色。芦笋中的芸香苷遇到铁离子后会产生难看的深色，使芦笋产生深色斑点。相反，芸香苷与锡离子络合时，则生成吸引人的黄色。黄酮类色素在空气中久置，易氧化而成为褐色沉淀，这是果汁久置变褐生成沉淀的原因之一。
9.2.5.2 提取、分离与纯化
黄酮类物质又称维生素P，具有抗氧化及抗自由基作用，可用于延缓衰老，预防和治疗癌症、心血管病等退变性疾病，提高机体免疫力，具有很大的开发应用价值。食品工业中利用柑橘皮、芦笋加工的下脚料可制成药用芦丁，是良好的降血压用药。
黄酮类物质因其结构和来源的不同，溶解特性差异也很大，应根据其极性和水溶性的大小选择合适的溶剂进行提取。甲醇和乙醇是常用的提取溶剂，90～95%的高浓度醇适于提取苷元，60%左右浓度的醇适于提取苷类。提取次数一般是2～4次，可用冷浸法或加热抽提法提取。
黄酮类物质的分离纯化方法很多，有柱层析、薄层层析、溶剂萃取、高效液相色谱、液滴逆流层析等，但均存在不同程度的缺点而限制了其工业化生产。目前，超临界CO2萃取法由于具有工艺简单、无有机溶剂残留、操作条件温和等优点而倍受青睐。另外，大孔树脂吸附法具有物化稳定性高、吸附选择性好、再生简便、解吸条件温和、使用周期长等特性，可用于黄酮类物质的分离纯化。
9.3 天然食品着色剂
天然食品着色剂是从天然原料中提取的有机物，安全性高，资源丰富。近年来天然食品着色剂发展很快，各国许可使用的品种和产量不断增加，国际上已开发的天然食品着色剂在100种以上。我国天然食品着色剂年产1万吨左右，其中焦糖色素600多吨，虫胶红、叶绿素铜钠盐、辣椒红、红曲素、栀子黄、高粱红、姜黄素等都有一定的生产量。
9.3.1 甜菜色素（Betalaines）
甜菜色素是存在于食用红甜菜中的天然植物色素，由红色的甜菜红素和黄色的甜菜黄素所组成。甜菜红素中主要成分为甜菜红苷，占红色素的75～95%，其余尚有异甜菜苷、前甜菜苷等。甜菜黄素包括甜菜黄素I和甜菜黄素II。其结构如图9-15所示，是一种吡啶衍生物。
HCOO+NCOOHNHHROOHHOOC甜菜红素 甜菜黄素 甜菜红素：R = H 甜菜黄素I：R′= —NH2 甜菜红苷：R = β–葡萄糖 甜菜黄素II：R′= —OH 前甜菜红素：R = 6–硫酸葡萄糖
H?R'COONHCOO
COCH2CH2CHCOON+图9-15 甜菜红的结构