第六章色素與添加劑PigmentsandColorants第一節概述第二節食品中的天然色素第三節我國允許使用的合成色素第四節添加劑人肉眼觀察到的顏色是由于物質吸收了可見光區（400~800nm）的某些波長的光后，透過光所呈現出的顏色。即人們看到的顏色是被吸收光的互補色。第一節概述Introduction食品質量與顏色食品中顏色的來源食品著色劑與食品質量第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood一、血紅素（Haemachrome）1、結構2+血紅素是亞鐵卟啉化合物血紅蛋白(Hemoglobin)和肌紅蛋白(Myoglobin)是動物肌肉的主要色素蛋白質。

血紅蛋白和肌紅蛋白是球蛋白，其結構為血紅素中的鐵在卟啉環平面的上下方再與配位體進行配位，達到配位數為六的化合物。第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood一、血紅素（Haemachrome）1、結構肌紅蛋白結構簡圖肌紅蛋白的立體示意圖2、性質

（1）氧合作用：血紅素中的亞鐵與一分子氧以配位鍵結合，而亞鐵原子不被氧化，這種作用被稱為氧合作用。（2）氧化作用：血紅素中的亞鐵與氧發生氧化還原反應，生成高鐵血紅素的作用被稱為氧化作用。第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood一、血紅素（Haemachrome）第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin）褐色肌紅蛋白（myoglobin）紫紅色氧合肌紅蛋白（oxymyoglobin）鮮紅色氧分壓對三種肌紅蛋白的影響低氧壓時(1~20mm汞柱)

主要為氧化作用；高氧壓時主要為氧合作用。2、性質

第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood一、血紅素（Haemachrome）第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood一、血紅素（Haemachrome）3、腌制肉的發色細菌還原作用pH5.4～6.0最適岐化反應肉內固有的還原劑肌紅蛋白氧化氮肌紅蛋白氧化氮肌色原高鐵肌紅蛋白氧化氮高鐵肌紅蛋白NONO加熱還原劑（深紅色）（褐色）（紫紅色）（鮮紅色）（鮮紅色）第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood二、葉綠素（Chlorophylls）1、結構葉綠素a、b植醇第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood二、葉綠素（Chlorophylls）2、基本性質脂溶性與蛋白質結合，葉綠體對光、熱敏感酸性條件下易被氫取代鎂離子可被銅、鋅、鐵取代第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood二、葉綠素（Chlorophylls）3、葉綠素的穩定性葉綠素（綠色，脂溶性）-植醇葉綠素酶（綠色，水溶性）脫植葉綠素脫鎂葉綠素（橄欖綠，脂溶性）-Mg2+酸/熱脫鎂脫植葉綠素（橄欖綠，水溶性）-Mg2+酸/熱-COCH3熱焦脫鎂脫植葉綠素（褐色，水溶性）焦脫鎂葉綠素（褐色，脂溶性）-COCH3熱第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood二、葉綠素（Chlorophylls）4、護綠方法加堿護綠高溫瞬時滅菌加入銅鹽和鋅鹽第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood三、類胡蘿卜素（Carotenoids）

類胡蘿卜素（carotenoids）是一類使動植物食品顯現黃色和紅色的脂溶性色素。

綠葉中的三種主要類胡蘿卜素是葉黃素（lutein）、堇菜黃質（violaxanthin）和新黃質（neoxanthin）。①純碳氫化合物組成的共軛多烯（烴類胡蘿卜素）②上述化合物的含氧衍生物（氧合葉黃素）類胡蘿卜素包括第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood三、類胡蘿卜素（Carotenoids）1、結構具有共軛雙鍵，構成其發色基團，這類化合物由異戊間二烯單位組成，異戊間二烯單位的連接方式是在分子中心的左右兩邊對稱。結構特征β-胡蘿卜素第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood三、類胡蘿卜素（Carotenoids）1、結構玉米黃素(zeaxanthin)辣椒紅素(capsanthin)第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood三、類胡蘿卜素（Carotenoids）2、性質所有類型的類胡蘿卜素都是脂溶性化合物；具有適度的熱穩定性；易發生氧化而褪色，亞硫酸鹽或金屬離子的存在將加速β-胡蘿卜素的氧化；熱、酸或光的作用下很容易發生異構化；類胡蘿卜素易被組織中存在的脂肪氧合酶迅速降解；某些類胡蘿卜素可以作為一種單重態氧猝滅劑。第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood三、類胡蘿卜素（Carotenoids）3、類胡蘿卜素的穩定性在一般加工和貯藏條件下是相對穩定。加熱或熱滅菌會誘導順/反異構化反應。反-β-胡蘿卜素順-β-胡蘿卜素分裂產品、揮發性產品單-環氧化物、雙-環氧化物、羰基化合物、醇類氧化熱擠壓加工非常高的溫度第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood四、花色苷類（Anthocyans）1、結構花色苷被認為是類黃酮的一種，具有C6C3C6碳的骨架機構。所有花色苷都具有2-苯基-苯并吡喃陽離子結構。+第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood四、花色苷類（Anthocyans）1、結構食品中較重要的6種花色素第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood四、花色苷類（Anthocyans）2、影響花色苷穩定性的因素

pH值

酸度的改變，花色素的結構改變，顏色隨之改變。氧氣與還原劑

對氧氣比較敏感，有抗壞血酸存在時，花色苷會消失。受pH變化的影響，在pH0.71時為深紅色，pH升高色素轉變成藍色醌式堿。花青素-3-鼠李葡糖苷在pH0.71～4.02緩沖液中的吸收光譜，色素濃度為1.6×10-2g/L光和溫度

光照和加熱會加速花色苷的降解。糖及其降解產物

高濃度的糖有利于花色苷的穩定第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood四、花色苷類（Anthocyans）2、影響花色苷穩定性的因素第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood四、花色苷類（Anthocyans）2、影響花色苷穩定性的因素

金屬離子的影響(Al3+、Fe3+)

花色苷的相鄰羥基可與多價金屬離子形成螯合物而改變顏色。第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood四、花色苷類（Anthocyans）2、影響花色苷穩定性的因素二氧化硫的影響

二氧化硫會作用于花色苷的C4而生成了一種無色物質。花色苷亞硫酸鹽復合物（無色）第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood五、類黃酮化合物（Flavonoids

）1、結構類黃酮的基本結構：2-苯基-苯并吡喃酮

最重要的類黃酮化合物是黃酮(flavone)和黃酮醇(flavonol)的衍生物。黃酮（2-苯基-苯并吡喃酮）

黃酮醇類黃酮的羥基呈酸性，具有酸類化合物的通性。類黃酮在堿性溶液中易開環生成查耳酮型結構而呈黃色、橙色或褐色。類黃酮可與金屬離子生成絡合物。類黃酮色素在空氣中久置，易氧化生成褐色沉淀。第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood五、類黃酮化合物（Flavonoids

）2、性質類黃酮具有抗氧化作用。

柑桔類黃酮被稱為生物黃酮，即維生素P。此外，柑桔類黃酮還應用于室內除臭和消毒。柚皮苷，橙皮苷在堿性條件下加氫開環，是高甜度的新型甜味劑。第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood五、類黃酮化合物（Flavonoids

）3、類黃酮在食品中的重要性第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood六、甜菜色素類（betalains）1、結構甜菜色素的基本結構相同，存在兩個手性碳原子C-2和C-15，具有光學活性。熱和酸

甜菜色素在pH4.0～5.0最穩定。氧和光

氧會加速色素的褪色，抗氧化劑抗壞血酸和異抗壞血酸可增加甜菜苷的穩定性。光加速甜菜色苷降解第二節食品中的天然色素NaturalPigmentsinFood六、甜菜色素類（betalains）2、影響其穩定性的因素第三節合成食品著色劑ArtificialColorsGB2760-1996《食品添加劑使用衛生標準》規定允許使用的人工合成色素主要有：莧菜紅胭脂紅檸檬黃日落黃靛藍亮藍赤蘚紅新紅1）食品添加劑的定義為改善食品品質和色、香、味、形以及為防腐或根據加工工藝的需要的而加入食品中的化學合成的或者天然的物質.2）食品添加劑的分類按來源分：天然的和化學合成的按功能分：防腐劑、漂白劑、發色劑、著色劑、酸度調節劑、抗結劑、消泡劑、抗氧化劑、膨松劑、穩定劑和凝固劑、膠姆糖基礎劑、乳化劑、酶制劑、調味劑、被膜劑、水分保持劑、營養強化劑、甜味劑、增稠劑、香料及其它，共22類第四節食品添加劑3）食品添加劑的作用食品添加劑的發展大大地促進了食品工業的發展，其所以如此，是因為食品添加劑具有以下作用：(1)增加食品的保藏性，防止腐敗變質(2)改善食品的感官性狀(3)有利于食品加工操作，適應生產的機械化和連續化(4)保持或提高食品的營養價值(5)滿足其他特殊需要

4）食品添加劑的一般要求根據多年來的工作，由動物實驗對添加劑已作出毒理學的評價，從而規定了添加劑的“每日允許攝取量”（AcceptedDailyIntake),即ADI值。ADI值，是指人每天允許食用的量，就是說，某種化學物質某種化學物質一個人每天食用同樣的數量，并且長期不斷食用下去，對人體也不致產生危害的劑量。這是通過動物試驗的結果將它應用到人類而制定的。ADI=ＭＮＬ／１００ＭＮＬ：為某種添加劑對動物的最大無作用量１００：安全系數，根據種間毒性相差約10倍，而同種動物敏感程度不同的個體，也相差約10倍。10×10＝100，此值是估計值。國家批準使用的大多數食品添加劑是低毒性的合成物，例如山梨酸如果用在一個體重50千克的成人身上，每天攝入210克，才可能產生毒性反應。按照食品衛生規定山梨酸用于食品中的最高量是50毫克/千克，也就是要每天食用4200千克此食物，才會造成毒性反應。在低劑量下，使用含食品添加劑的食品是絕對安全的。隨著食品工業的現代化，食品添加劑的研制和應用越來越廣泛，據統計，全世界目前約有一萬多種。我國允許使用的食品添加劑有20類884個品種，并且每年都有不少新的品種被批準使用。

任何對人體有重要作用的不可缺少的物質，都是有一定的限量的，超過就會對人體有害。防腐劑能殺死微生物或抑制其增殖，使食品不致腐敗變質。食品防腐劑的用量一般控制在0.1%以內。防腐劑常用的有苯甲酸及苯甲酸鈉、山梨酸及山梨酸鉀、對羧基苯甲酸乙酯等。殺菌劑有漂白粉、漂白精、過氧醋酸等氧化性殺菌劑，以及亞硫酸及其鹽類的還原性殺菌劑。防腐劑防腐劑氧化會使食品褪色、維生素破壞，降低食品質量和營養價值，甚至引起食物中毒。因而抗氧化劑也屬防腐劑。在水果罐頭、飲料中常用抗壞血酸Vc作為抗氧劑，通過氧化還原反應還原高價的金屬離子，從而保護食品的色素不致被氧化。氧化酸敗是導致食品敗壞的一大因素。抗氧化劑通常有兩大類，一是油溶性抗氧化劑如丁基羥基茴香醚，二丁基羥基甲苯，沒食子酸丙酯等；二是水溶性抗氧化劑如L-抗壞血酸，L-抗壞血酸納等。抗氧化劑著色劑發色劑及發色助劑有亞硝酸鈉、硝酸鈉、硝酸鉀等，具有發色、抑菌和增強風味的作用。漂白劑有二氧化硫、亞硫酸鈉等，它能破壞、抑制食品的發色因素，使色素退色或使食品免于褐變。食用色素

產品具有鮮艷的色彩，有促進食欲的作用，不少食用天然色素是人們的飲食成分，有的還具有—定的營養成分或藥理作用。“色素”在食品添加劑行業里被稱為“著色劑”，它是能使食品著色和改善食品色澤的物質。食用天然色素有紅曲色素、紫膠色素、甜菜紅、姜黃、β-胡蘿卜素、葉綠素銅鈉、焦糖等。食用合成色素的使用，必須符合國家的相關標準。吊白塊、日落黃、胭脂紅、蘇丹紅，這些都是工業色素，全球多數國家都禁止將它們運用到食品生產中。但是由于它們在著色或改善物品色澤方面確實起到其它東西所不可比擬的作用，而且成本低廉，因此被一些利欲熏心的廠家違法使用。調味劑調味劑可以改善食品的感官性，增進食欲，而且有些調味劑還具有一定的營養價值。◆鮮味劑賦予產品鮮味為主要目的的添加劑，常用的有谷氨酸鈉、5-肌苷酸鈉等。味精(谷氨酸鈉)是最常見的鮮味劑。在烹調中不宜長時間加熱。味精不是營養品，僅作調味劑，不能當滋補品使用，食之過多對身體有害。◆甜味劑以賦予產品甜味為主要目的的添加劑。按來源可分為天然甜味劑和合成甜味劑兩大類◆酸味劑賦予產品酸味為主要目的的添加劑。主要的酸味劑是天然的有機酸味劑如檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、醋酸、乳酸等。酸味劑能增進食欲，還具有一定的防腐作用，有助于鈣、磷等營養的消化吸收。其中檸檬酸廣泛應用于各種汽水、飲料、果汁、水果罐頭、蔬菜罐頭等。增稠劑和乳化劑增稠劑和乳化劑是指能改善食品的物理性質或狀態，起到乳化、穩定液體的作用，常用于果蔬汁制品和果蔬醬制品中。常用的增稠劑有改性淀粉、瓊脂、明膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、果膠、魔芋粉等。常用的乳化劑有單硬脂酸甘油酯、大豆磷酯、山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸蔗糖酯等。營養強化劑以增強和補充食品的營養為目的而使用的化學食品添加劑。如食用維生素（如VA、VC、VD、VE等）強化食品可補充人體內的維生素；以增強和補充食品的營養為目的而使用的化學食品添加劑。如食用維生素（如VA、VC、VD、VE等）強化食品可補充人體內的維生素；食用氨基酸強化食品可避免人體內氨基酸的缺乏；食用無機鹽強化食品（如鈣或鋅強化餅干等）可補充人體內某些無機鹽。食用加鐵強化醬油、加碘鹽香精香料食用香精是由各種食用香料和許可使用的附加物調合而成，附加劑包括載體、溶劑、添加劑。載體有蔗糖、糊精、阿拉伯樹膠等。食用香精的調配主要是模仿天然瓜果的香氣、食品的香和味，注重于香氣和味覺的仿真性。膨松劑有堿性膨松劑如碳酸氫鈉、碳酸氫胺，復合膨松劑是由堿性碳酸鹽類和酸性物質及淀粉、脂肪等組成的。鉀明礬是果蔬加工中傳統使用的膨松劑。酶制劑◆從生物體中提取的酶制品稱為酶制劑。◆酶制劑廣泛應用于食品加工中，在食品加工中應用的酶制劑已有60多種，酶制劑的使用可大大縮短工藝時間,提高原料的利用率和產品的質量。◆酶制劑應用于果蔬加工中如淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、葡萄糖異構酶、纖維素酶、脂肪酶等。隨著食品工業的發展，酶制劑在加工中的應用將會更加廣泛。5)某些食品添加劑的分析方法防腐劑：苯甲酸和苯甲酸鈉的測定方法(1)氣相色譜法食品中苯甲酸和苯甲酸鈉由氣相色譜法定量苯甲酸，再乘以適當的分子量比，求出苯甲酸鈉的量．食品中含有天然苯甲酸，其定量值應為食品中天然和添加的總量．(2)薄層色譜法苯甲酸、苯甲酸鈉經分離提純后，用薄層層析分離，在紫外光下或顯色后與標準比較定性與概略定量。(3)紫外分光光度法苯甲酸、苯甲酸鈉在酸性溶液中蒸發出來后，在重鉻酸鉀硫酸溶液中氧化除去揮發性的雜質及山梨酸，再進行蒸餾分離，蒸餾液在波長225λ處測光密度與標準比較定量．本法適用于醬油、醬菜、果汁、果醬等樣品。山梨酸和山梨酸鉀的測定方法(1)

氣相色譜法食品中的山梨酸和山梨酸鉀可依氣相色譜定量山梨酸，按需要乘以分子量，從而求出山梨酸鉀的量。(2)

比色法山梨酸在酸性條件下蒸出后，再氧化