《食品化学》教案第22次课2学时一、授课题目第七章食品色素和着色剂二、教学目的和要求掌握天然色素的种类、结构、性质掌握天然色素在食品加工贮藏中的变化、作用和控制了解我国允许使用的合成食品着色剂的种类、结构、性质以及应用规范三、教学重点和难点重点：(1)掌握天然色素的种类、结构、性质(2)掌握天然色素在食品加工贮藏中的变化和控制难点：掌握天然色素的种类、结构、性质四、主要参考资料《食品化学》，王璋、许时婴、汤坚编，中国轻工业出版社，2007，4；《食品化学》，刘邻渭主编，中国农业大学出版社，2003，3：《食品化学》，谢笔钧主编，科学出版社，2006，6：五、教学过程教学方法：讲授法辅导手段：PPT板书：板书+多媒体主要内容（1)食品中固有色素的种类、结构和性质(2)天然色素在食品加工贮藏中的变化和控制(3）食品中添加的着色剂种类，及应用范围
《食品化学》教案 第 22 次课 2 学时 一、授课题目 第七章 食品色素和着色剂 二、教学目的和要求 掌握天然色素的种类、结构、性质 掌握天然色素在食品加工贮藏中的变化、作用和控制 了解我国允许使用的合成食品着色剂的种类、结构、性质以及应用规范 三、教学重点和难点 重点： ⑴掌握天然色素的种类、结构、性质 ⑵掌握天然色素在食品加工贮藏中的变化和控制 难点： 掌握天然色素的种类、结构、性质 四、主要参考资料 《食品化学》，王璋、许时婴、汤坚 编，中国轻工业出版社，2007，4； 《食品化学》，刘邻渭 主编，中国农业大学出版社，2003，3； 《食品化学》，谢笔钧 主编，科学出版社，2006，6； 五、教学过程 教学方法：讲授法 辅导手段：PPT 板书：板书+多媒体 主要内容 ⑴食品中固有色素的种类、结构和性质 ⑵天然色素在食品加工贮藏中的变化和控制 ⑶食品中添加的着色剂种类，及应用范围
食品中的天然色素按来源分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类。按其化学结构可分为卧啉类衍生物（如叶绿素、血红素和胆色素)、异戊二烯衍生物（如类胡萝卜素）、多酚衍生物（花青素、类黄酮、儿茶素和单宁等）、酮类衍生物（如红曲色素、姜黄色素）、和醒类衍生物（虫胶色素和胭脂虫红等）：若按色素溶解性可分为脂溶性色素和水溶性色素。第一节食品中固有的色素一、叶绿素1、结构CH=CH2CH32、植物中的叶绿素CH-叶绿素有多种。如叶绿素a、叶绿素b、叶CH,.CH3H:C-N绿素c和叶绿素d。以及细菌叶绿素和绿菌属叶绿素等。与食品有关的主要是高等植物中的叶绿CHOHMg素a和叶绿素b两种(3：1)。在叶绿体内，叶绿素可看成是嵌在蛋白质层和带有一个位于叶绿CHH3C-素植醇链旁边的类胡萝下素脂类之间。当细胞死亡后，叶绿素即从叶绿体内游离出。游离叶绿素CH2CH-C=O很不稳定，对光和热都很敏感。CH2cocll;3、理化性质1C=00叶绿素a和脱镁叶绿素a均可溶于乙醇、乙O--C20H39、苯和内酮等溶剂，不溶手水，而纯品叶绿素a和脱镁叶绿素a仅微溶于石油醚。叶绿素b和脱镁叶绿素b也易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯，纯品几乎不溶于石油醚，也不溶于水。因此极性溶剂可以完全提取叶绿素。叶绿素a纯品是具有金属光泽的黑蓝色粉末状物质，在乙醇液中呈蓝绿色，并有深红色荧光。叶绿素b为深绿色粉末，其乙醇溶液呈绿色或黄绿色，有红色荧光。在酸性条件下，叶绿素分子的中心镁原子被氢原子取代，生成暗橄榄褐色的脱镁叶绿素。在稀碱溶液或酶的作用下，叶绿素脱去植醇部分，生成颜色仍为鲜绿色的脱植基叶绿素不（在水中溶解度增大)、植醇和甲醇。4、变化1)酶促变化叶绿素酶，催化叶绿素和脱镁叶绿素脱植醇，生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中具有活性。2)化学变化叶绿素在热处理时可形成两类衍生物，即四吡略环中心有无镁离子存在。含镁的叶绿素衍生物显绿色，脱镁叶绿素衍生物为橄榄褐色。脱镁叶绿素衍生物还是一种螯合剂，在
食品中的天然色素按来源分为动物色素、植物色素和微生物色素三大类。按其化学结 构可分为卟啉类衍生物(如叶绿素、血红素和胆色素)、异戊二烯衍生物(如类胡萝卜素)、 多酚衍生物(花青素、类黄酮、儿茶素和单宁等)、酮类衍生物(如红曲色素、姜黄色素)、和 醌类衍生物(虫胶色素和胭脂虫红等)；若按色素溶解性可分为脂溶性色素和水溶性色素。 第一节 食品中固有的色素 一、叶绿素 1、结构 2、植物中的叶绿素 叶绿素有多种。如叶绿素 a、叶绿素 b、叶 绿素 c 和叶绿素 d。以及细菌叶绿素和绿菌属叶 绿素等。与食品有关的主要是高等植物中的叶绿 素 a 和叶绿素 b 两种(3：1)。在叶绿体内，叶绿 素可看成是嵌在蛋白质层和带有一个位于叶绿 素植醇链旁边的类胡萝卜素脂类之间。当细胞死 亡后，叶绿素即从叶绿体内游离出。游离叶绿素 很不稳定，对光和热都很敏感。 3、理化性质 叶绿素 a 和脱镁叶绿素 a 均可溶于乙醇、乙 醚、苯和丙酮等溶剂，不溶于水，而纯品叶绿素 a 和脱镁叶绿素 a 仅微溶于石油醚。叶绿素 b 和脱镁叶绿素 b 也易溶于乙醇、乙醚、丙酮 和苯，纯品几乎不溶于石油醚，也不溶于水。因此极性溶剂可以完全提取叶绿素。 叶绿素 a 纯品是具有金属光泽的黑蓝色粉末状物质，在乙醇液中呈蓝绿色，并有深红 色荧光。叶绿素 b 为深绿色粉末，其乙醇溶液呈绿色或黄绿色，有红色荧光。 在酸性条件下，叶绿素分子的中心镁原子被氢原子取代，生成暗橄榄褐色的脱镁叶绿 素。 在稀碱溶液或酶的作用下，叶绿素脱去植醇部分，生成颜色仍为鲜绿色的脱植基叶绿 素不(在水中溶解度增大)、植醇和甲醇。 4、变化 1)酶促变化 叶绿素酶，催化叶绿素和脱镁叶绿素脱植醇，生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。 叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中具有活性。 2)化学变化 叶绿素在热处理时可形成两类衍生物，即四吡咯环中心有无镁离子存在。含镁的叶绿 素衍生物显绿色，脱镁叶绿素衍生物为橄榄褐色。脱镁叶绿素衍生物还是一种螯合剂，在
有足够的锌和铜离子存在时，四吡略咯环中心可与锌或铜离子生成绿色配合物，其中叶绿素铜钠盐的色泽最鲜亮，对光和热较稳定，是一种理想的食品着色剂。在加热时叶绿素b显示出较强的稳定性。在碱性介质中，叶绿素对热非常稳定，但在酸性介质中易降解。锌和铜的配合物在酸性溶液中比在碱性溶液中稳定。3)叶绿素的氧化与光降解叶绿素溶解在乙醇或其他溶剂后并暴露于空气中会发生氧化，将此过程称为叶绿素酊的氧化。当叶绿素吸收等摩尔氧后，生成的加O氢叶绿素呈现蓝绿色。Na*C叶绿素的光降解是四吡略环开环并降解为低相对分子质量化合物的过程。主要的降解0O产物为甲基乙基马来酰亚胺、甘油、乳酸、柠Nat檬酸、琥珀酸、丙二酸和少量丙氨酸。叶绿素10NatO及类似的吓啉在光和氧的作用下可产生单重态氧和羟基自由基。一但单重态氧和羟基自由基形成，就会与四氢吡咯进一步反应，生成过氧化物及更多的自由基，最终导致卧啉降解及颜色完全消失。4)在食品加工、储藏过程中的变化绿色蔬菜在酸性条件下，热烫过程中，叶绿素会转化成脱镁叶绿素。颜色变暗。为了使食品在加工后保持鲜艳的绿色，最好的方法是挑选品质良好的原料，尽快进行加工并在低温下储藏。二、 血红素动物肌肉中由于肌红蛋白的存在而呈红色。肌红蛋白和血红蛋白都是血红素与球状蛋白结合而成的结合蛋白。肌红蛋白在屠宰后的肉组织中占总色素的90%以上。肉中颜色还有其他色素，如细胞色素类（类似卧啉---蛋白质复杂结构中含铁的红色血红素）维生素B12、辅酶黄素及血红蛋白。1、结构血红蛋白和肌红蛋白都是结合蛋白质，除了多肽链部分以外，还有与肽链配位的非肽部分。肌红蛋白的蛋白质部分称为珠蛋白，非肽部分称为血红素。血红素的结构如下图所示。血红素由一个铁原子和一个平面吓环所组成。血红蛋白可粗略看成是由4个肌红蛋白分子连接在一起构成的四聚体
有足够的锌和铜离子存在时，四吡咯环中心可与锌或铜离子生成绿色配合物，其中叶绿素 铜钠盐的色泽最鲜亮，对光和热较稳定，是一种理想的食品着色剂。在加热时叶绿素 b 显 示出较强的稳定性。 在碱性介质中，叶绿素对热非常稳定，但在酸性介质中易降解。锌和铜的配合物在酸 性溶液中比在碱性溶液中稳定。 3)叶绿素酊的氧化与光降解 叶绿素溶解在乙醇或其他溶剂后并暴露 于空气中会发生氧化，将此过程称为叶绿素酊 的氧化。当叶绿素吸收等摩尔氧后，生成的加 氢叶绿素呈现蓝绿色。 叶绿素的光降解是四吡咯环开环并降解 为低相对分子质量化合物的过程。主要的降解 产物为甲基乙基马来酰亚胺、甘油、乳酸、柠 檬酸、琥珀酸、丙二酸和少量丙氨酸。叶绿素 及类似的卟啉在光和氧的作用下可产生单重 态氧和羟基自由基。一但单重态氧和羟基自由基形成，就会与四氢吡咯进一步反应，生成 过氧化物及更多的自由基，最终导致卟啉降解及颜色完全消失。 4)在食品加工、储藏过程中的变化 绿色蔬菜在酸性条件下，热烫过程中，叶绿素会转化成脱镁叶绿素。颜色变暗。为了 使食品在加工后保持鲜艳的绿色，最好的方法是挑选品质良好的原料，尽快进行加工并在 低温下储藏。 二、血红素 动物肌肉中由于肌红蛋白的存在而呈红色。肌红蛋白和血红蛋白都是血红素与球状蛋 白结合而成的结合蛋白。肌红蛋白在屠宰后的肉组织中占总色素的 90%以上。肉中颜色还 有其他色素，如细胞色素类(类似卟啉-蛋白质复杂结构中含铁的红色血红素)、维生素 B12、 辅酶黄素及血红蛋白。 1、结构 血红蛋白和肌红蛋白都是结合蛋白质，除了多肽链部分以外，还有与肽链配位的非肽 部分。肌红蛋白的蛋白质部分称为珠蛋白，非肽部分称为血红素。血红素的结构如下图所 示。血红素由一个铁原子和一个平面卟啉环所组成。血红蛋白可粗略看成是由 4 个肌红蛋 白分子连接在一起构成的四聚体
1.0TCHOH2、物理性质肌红蛋白是肌肉中肌浆蛋白的一部分，可溶于水和稀盐溶液。肌肉组织基质中肌红蛋白的颜色要考虑两个因素：一是肉色素的吸收(K)，二是肌肉纤维基质的散射系数(S)。K/S表示吸收和散射两者对眼晴产生的总效应。3、化学性质颜色名称铁离子价态配位键基团肌红蛋白2+H0红紫色2+02鲜红色氧合肌红蛋白3+褐色高铁肌红蛋白OH胆绿色素绿色H202绿色硫肌红蛋白H2S颜色不稳定亚硝酰肌红蛋白（腌肉）稳定粉红色变性珠蛋白亚硝酰血色原（烹调腌肉）黑色微量铜存在4、肉类食品在处理、加工和储藏中的变化1)腌肉色素腌肉色素的形成可以看作两个过程：一是亚硝酸盐还原形成一氧化氮及血红素中的高铁还原形成亚铁，第二是珠蛋白的热变性（T≥66℃）。2)包装包装作用：防止产品受微生物和污物的污染防止或减缓产品水分损失避免产品同氧与光接触便于运输增进对消费者的吸引力氧气会对鲜肉的颜色产生影响，当低氧分压时，可以使肌红蛋白变为高铁肌红蛋白
2、物理性质 肌红蛋白是肌肉中肌浆蛋白的一部分，可溶于水和稀盐溶液。肌肉组织基质中肌红蛋 白的颜色要考虑两个因素：一是肉色素的吸收(K)，二是肌肉纤维基质的散射系数(S)。K/S 表示吸收和散射两者对眼睛产生的总效应。 3、化学性质 名称 铁离子价态 配位键基团 颜色 肌红蛋白 2+ H2O 红紫色 氧合肌红蛋白 2+ O2 鲜红色 高铁肌红蛋白 3+ OH 褐色 胆绿色素 H2O2 绿色 硫肌红蛋白 H2S 绿色 亚硝酰肌红蛋白(腌肉) 颜色不稳定 变性珠蛋白亚硝酰血色原(烹调腌肉) 稳定粉红色 微量铜存在 黑色 4、肉类食品在处理、加工和储藏中的变化 1)腌肉色素 腌肉色素的形成可以看作两个过程：一是亚硝酸盐还原形成一氧化氮及血红素中的 高铁还原形成亚铁，第二是珠蛋白的热变性(T≥66℃)。 2)包装 包装作用：防止产品受微生物和污物的污染 防止或减缓产品水分损失 避免产品同氧与光接触 便于运输 增进对消费者的吸引力 氧气会对鲜肉的颜色产生影响，当低氧分压时，可以使肌红蛋白变为高铁肌红蛋白
变为褐色。光以鲜肉的颜色也有影响：当包装的鲜肉暴露在白炽灯或荧光灯下时，都会发生颜色变化当有金属离子存在时，会促进氧合肌红蛋白的氧化并使肉的颜色改变，作用强弱依次是铜、铁、锌、铝等离子三、类胡萝卜素（caroteneoid）是一类使动物食品呈现黄色和红色的脂溶性色素。广泛存在于自然界。其中主要分布于高等植物中。绿叶中三类主要类胡萝卜素是叶黄素(lutein)、堇菜黄质(violaxanthin)和新黄质(neoxanthin)以及各种藻类中的岩藻黄质(fucoxanthin)。其他类胡萝卜素化合物在自然界中虽然也广泛存在，但数量较少，如β-胡萝卜素（β-carotene)和玉米黄素(zeaxanthin)。还有一些属于此类化合物的色素如番茄红素辣椒红，胭脂树素。类胡萝卜素作用：绿色植物中有光保护作用：植物叶和根中作为脱落酸（一种生长调节剂)前体物质：维生素A前体物质。1、结构类胡萝卜素包括胡萝卜素及其含氧微生物叶黄素两类。其结构特征是具有共轭双键，构成其发色基团，为类化合物由8个异戊二烯单位组成，且异戊二烯单体连接方式在分子中心的左右两边对称。类胡萝卜素可以游离态（结晶或无定形）存在于植物组织或脂类介质溶液中，也可以以结合状态存在。类胡萝卜素与蛋白质结合，其颜色也会因结合物质不同而变化。如：虾青素（astaxanthin类胡萝卜素与蛋白质结合）呈蓝色，虾卵绿蛋白为绿色色素。类胡萝下素与还原糖以糖苷键结合，如藏红花。是由两分子龙胆二糖与藏花酸结合而成。ORIROYY82. 0COOH"3.YT1、藏花素，2、胭脂树橙，3、番茄红素，4、B一胡萝卜素，5、叶黄素6、玉米黄质，7、鸡油菌黄质，8虾青素，9辣椒红素
变为褐色。光以鲜肉的颜色也有影响：当包装的鲜肉暴露在白炽灯或荧光灯下时，都会发 生颜色变化 当有金属离子存在时，会促进氧合肌红蛋白的氧化并使肉的颜色改变，作用强弱依次 是铜、铁、锌、铝等离子 三、类胡萝卜素(caroteneoid) 是一类使动物食品呈现黄色和红色的脂溶性色素。广泛存在于自然界。其中主要分布 于高等植物中。 绿叶中三类主要类胡萝卜素是叶黄素(lutein)、堇菜黄质(violaxanthin)和新黄质 (neoxanthin)以及各种藻类中的岩藻黄质(fucoxanthin)。 其他类胡萝卜素化合物在自然界中虽然也广泛存在，但数量较少，如β-胡萝卜素(β -carotene)和玉米黄素(zeaxanthin)。还有一些属于此类化合物的色素如番茄红素辣椒红，胭 脂树素。 类胡萝卜素作用：绿色植物中有光保护作用；植物叶和根中作为脱落酸(一种生长调 节剂)前体物质；维生素 A 前体物质。 1、结构 类胡萝卜素包括胡萝卜素及其含氧微生物叶黄素两类。其结构特征是具有共轭双键， 构成其发色基团，为类化合物由 8 个异戊二烯单位组成，且异戊二烯单体连接方式在分子 中心的左右两边对称。 类胡萝卜素可以游离态(结晶或无定形)存在于植物组织或脂类介质溶液中，也可以以 结合状态存在。 类胡萝卜素与蛋白质结合，其颜色也会因结合物质不同而变化。如：虾青素(astaxanthin 类胡萝卜素与蛋白质结合)呈蓝色，虾卵绿蛋白为绿色色素。 类胡萝卜素与还原糖以糖苷键结合，如藏红花。是由两分子龙胆二糖与藏花酸结合而 成。 1、藏花素，2、胭脂树橙，3、番茄红素，4、β一胡萝卜素，5、叶黄素 6、玉米黄质，7、鸡油菌黄质，8 虾青素，9 辣椒红素
OH2、理化性质类胡萝下素分子中高度共轭双键的发色团和一OH等助色团，可以产生不同的颜色。分子中含有7个以上共轭双键时呈黄色。这类色素因双键位置和基团各类不同，最大吸收峰也不相同。此外，双键的顺、反几何异构也会影响色素的颜色。如全返式化合物颜色较深，顺式双键的数目增加，颜色逐渐变淡。所有类型的类胡萝卜素都为脂溶性化合物，能溶于油和有机溶剂，具有适度的热稳定性，易发生氧化而褪色，在热、酸或光的作用下很容易发生异构化。类胡萝卜素的颜色在黄色至红色范围，其检测波长一般在430-480nm。叶黄素的检测波长选择在较高波长。类胡萝卜素通常采用已烷-丙酮混合溶剂提取，目前还采用HPLC法，能对类胡萝卜素酯、顺、反异构体和光学异构体进行分离和鉴定。类胡萝下素是维A的前体。β一胡萝下素分子中心位置发生断裂可生成2个分子维A。α一胡萝卜素只能生成1分子维生素A，番茄红素没有维生素A活性。类胡萝卜素在食品中降解的主要原因是氧化作用，包括酶促氧化、光敏氧化和自动氧化三种类型。食品中类胡萝下素破坏主要是由于光敏氧化作用。3、加工过程中稳定性大多数水果和蔬菜中的类胡萝卜素在一般加工和储藏条件下是相对稳定的，冷冻几乎不改变类胡萝卜素的含量。热烫通常可以增加类胡萝下素的含量，因为植物组织中的水溶性成分在热烫过程中减少或被除去，所以提高了色素的提取率。红薯采用碱去皮几乎不会引起类胡萝卜素的异构化。加热或热灭菌会诱导顺/反异构化反应。为减少异构化程度，应尽量降低热处理程度。当类胡萝卜素异构化时，产生一定量的顺式异构体，不影响色素的颜色，但降低了维生素A原的活性。四、花色素苷（anthocyanins）一类水溶性色素，呈蓝色、红紫色、紫色、红色及橙色。存在于细胞汁液中。1、结构被认为是类黄酮的一种。具有C6-C3-C6碳骨架结构。自然界有20种花色素苷，食品中最重要的有6种，如下表所示发生取代的碳位1)花色素（结构）3-4-5'-花葵素/天丝竺葵色素HHOH(pelargonidin)OHOHH花青素/矢车菊色素
2、理化性质 类胡萝卜素分子中高度共轭双键的发色团和 －OH 等助色团，可以产生不同的颜色。分子中含 有 7 个以上共轭双键时呈黄色。这类色素因双键 位置和基团各类不同，最大吸收峰也不相同。此外， 双键的顺、反几何异构也会影响色素的颜色。如全返式化合物颜色较深，顺式双键的数目 增加，颜色逐渐变淡。 所有类型的类胡萝卜素都为脂溶性化合物，能溶于油和有机溶剂，具有适度的热稳定 性，易发生氧化而褪色，在热、酸或光的作用下很容易发生异构化。类胡萝卜素的颜色在 黄色至红色范围，其检测波长一般在 430-480nm。叶黄素的检测波长选择在较高波长。 类胡萝卜素通常采用己烷-丙酮混合溶剂提取，目前还采用 HPLC 法，能对类胡萝卜素 酯、顺、反异构体和光学异构体进行分离和鉴定。 类胡萝卜素是维 A 的前体。β一胡萝卜素分子中心位置发生断裂可生成 2 个分子维 A。α一胡萝卜素只能生成 1 分子维生素 A，番茄红素没有维生素 A 活性。 类胡萝卜素在食品中降解的主要原因是氧化作用，包括酶促氧化、光敏氧化和自动氧 化三种类型。食品中类胡萝卜素破坏主要是由于光敏氧化作用。 3、加工过程中稳定性 大多数水果和蔬菜中的类胡萝卜素在一般加工和储藏条件下是相对稳定的，冷冻几乎 不改变类胡萝卜素的含量。热烫通常可以增加类胡萝卜素的含量，因为植物组织中的水溶 性成分在热烫过程中减少或被除去，所以提高了色素的提取率。红薯采用碱去皮几乎不会 引起类胡萝卜素的异构化。 加热或热灭菌会诱导顺/反异构化反应。为减少异构化程度，应尽量降低热处理程度。 当类胡萝卜素异构化时，产生一定量的顺式异构体，不影响色素的颜色，但降低了维生素 A 原的活性。 四、花色素苷(anthocyanins) 一类水溶性色素，呈蓝色、红紫色、紫色、红色及橙色。存在于细胞汁液中。 1、结构 被认为是类黄酮的一种。具有 C6-C3-C6 碳骨架结构。自然界有 20 种花色素苷，食品中最 重要的有 6 种，如下表所示 花色素(结构) 发生取代的碳位 1) 3 ’ - 4 ’ - 5 ’ - 花葵素/天竺葵色素 (pelargonidin) H OH H 花青素/矢车菊色素 OH OH H
(cyanidin)飞燕草色素/翠花素OHOHOH(delphinidin)H药色素(peonidin)OMeOH3-甲花翠素/矮牵牛OMeOHOH花素（petunidin)二甲花翠素/锦葵色OHOMeOMe素(malvidin)1)6种化合物的3-、5-和7-碳位上各有一个羟基，其他碳原子上氢原子，OMe为甲氧基花色羊阳离子花色羊阳离子由苯并吡和苯环组成，A环，B环上都有羟基存在，花色素苷与A环和B环的结构有关，羟基数目增加使蓝紫色增强，而随着甲基数目增加则吸收波长红移。花色素苷由花色素与一个或几个糖分子结合而成。常见的糖有葡萄糖，鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。有时糖分子上的羟基可被一些酸所取代。花色素苷按其所结合的糖分子数可以分为许多种类。单糖苷只含有一个糖基，几乎都连接在3-碳位上；二糖苷含有两个糖基，两个都连接在3-位上，或3-和5-碳位各有一个，但很少在3-和7-碳位，5-碳位连接糖基可使颜色加深。三糖苷的3个糖基通常两个在3-碳位和一个在5-碳位，有时3个在3-碳位上形成支链结构或直链结构2、花色素苷的颜色和稳定性花色素苷分子中吡喃环（或称花色羊环）的氧原子是四价的，非常活泼，通常不稳定，引起的反应常使色素褪色。花色素的破坏速率主要受pH值（酸性条件下稳定)、温度（越高，越易受破坏）和氧浓度的影响，其次酶、还原剂、金属离子和糖也影响花色素苷的稳定性。(1）结构变化和pH值花色素苷分子中羟基增加则稳定性降低，而甲基化程度提高则稳定性提高。糖基化也有利于稳定。取代基的性质对花色素苷的稳定性有重要影响。pH值不同，花色素苷的颜色也会发生改变。（酸红碱蓝）(2)氧与还原剂花色素苷结构的不饱和特性使之易受氧分子攻击。在储藏和加工时添加二氧化硫将导致花色素苷迅速褪色。原因是花色素苷的2-，4-碳位因亚硫酸反应形成稳定的无色化合物。二氧化硫与花色素苷的4-结合生成无色化合物
(cyanidin) 飞燕草色素/翠花素 (delphinidin) OH OH OH 芍药色素(peonidin) OMe OH H 3 ’ -甲花翠素/矮牵牛 花素(petunidin) OMe OH OH 二甲花翠素/锦葵色 素(malvidin) OMe OH OMe 1)6 种化合物的 3-、5-和 7-碳位上各有一个羟基，其他碳原子上氢原子，OMe 为甲氧基 花色羊阳离子 花色羊阳离子由苯并吡喃和苯环组成，A 环，B 环上都有羟基存在，花色素苷与 A 环 和 B 环的结构有关，羟基数目增加使蓝紫色增强，而随着甲基数目增加则吸收波长红移。 花色素苷由花色素与一个或几个糖分子结合而成。常见的糖有葡萄糖，鼠李糖、半乳 糖、木糖和阿拉伯糖。有时糖分子上的羟基可被一些酸所取代。 花色素苷按其所结合的糖分子数可以分为许多种类。 单糖苷只含有一个糖基，几乎都连接在 3-碳位上； 二糖苷含有两个糖基，两个都连接在 3-位上，或 3-和 5-碳位各有一个，但很 少在 3-和 7-碳位，5-碳位连接糖基可使颜色加深。 三糖苷的 3 个糖基通常两个在 3-碳位和一个在 5-碳位，有时 3 个在 3-碳位上 形成支链结构或直链结构 2、花色素苷的颜色和稳定性 花色素苷分子中吡喃环(或称花色羊环)的氧原子是四价的，非常活泼，通常不稳定， 引起的反应常使色素褪色。花色素的破坏速率主要受 pH 值(酸性条件下稳定)、温度(越高， 越易受破坏)和氧浓度的影响，其次酶、还原剂、金属离子和糖也影响花色素苷的稳定性。 (1) 结构变化和 pH 值 花色素苷分子中羟基增加则稳定性降低，而甲基化程度提高则稳定性提高。糖基化也 有利于稳定。取代基的性质对花色素苷的稳定性有重要影响。pH 值不同，花色素苷的颜 色也会发生改变。(酸红碱蓝) (2)氧与还原剂 花色素苷结构的不饱和特性使之易受氧分子攻击。 在储藏和加工时添加二氧化硫将导致花色素苷迅速褪色。原因是花色素苷的 2-，4-碳 位因亚硫酸反应形成稳定的无色化合物。二氧化硫与花色素苷的 4-结合生成无色化合物
花色素苷与抗坏血酸相互作用导致降解，二者同时消失。但产物仍有颜色。在抗坏血酸、氨基酸、酚类、糖衍生物等存在时，由于这些化合物与花色素苷发生缩合反应可使褪色加快。(3)热和光一般而言，凡是能增加对pH值稳定的结构同样能提高热稳定性。光通常会加速花色素的降解。酰化和甲基化的二糖苷比未酰化的稳定，双糖苷比单糖苷更稳定。(4)糖及降解产物高浓度糖有利于花色素苷稳定，主要是高浓度糖降低了水分活度。但低浓度糖会加速花色素苷的降解。而且与糖的种类有关。其中果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖对花色素苷的降解作用大于葡萄糖、蔗糖和麦芽糖。(5)金属某些花色素苷由于具有邻位羟基，可以和金属离子形成复合物。使颜色发生变化。如花色素苷-锡复合物，颜色由红色变为紫红色。Ca、Fe、Fe、Sn2*也可与花色素苷形成复合物，对颜色有一定保护作用，同时引起变色。4-碳位上带有甲基或苯基的花色素，对环境较稳定，有望成为新型的色素。(6)共色素形成作用人们认为颜色的产生是由于花色素苷与黄色类黄酮和其他多酚化合物的共色素形成作用(copigmentation)，以及同许多成分形成复合物。从分离出的许多这类复合物中鉴定发现，它们含有阳离子(AI3+、Cu2+、K+、Ca、Fe+、Fe2、Sn")、氨基酸、蛋白质、果胶、糖类或多酚类物质。花色素羊离子与醒型碱能吸附在果胶或淀粉等底物上，从而起到稳定色素的作用，但其他一些缩合反应却能引起颜色损失。(7)酶促反应糖苷酶和多酚氧化酶可引起花色素失去颜色。机理分别如下：糖苷酶的作用是水解糖苷键，生成糖和花色素。导致花色素苷在水中的溶解度降低和转变为无色化合物。多酚氧化酶在有氧气和邻二酚存在时，首先将邻二酚氧化成为醒，然后邻苯醒与花色苷反应形成氧化花色素苷和降解产物，从而导致花色素苷褪色。五、类黄酮(flavonoids)广泛分布于植物界，是一大类水溶性天然色素，呈浅黄色或无色，化学结构类似花色素苷。其基本结构是2-苯基苯并吡酮，最重要的类黄酮化合物是黄酮（flavone)和黄酮醇(flavonol)的衍生物
花色素苷与抗坏血酸相互作用导致降解，二者同时消失。但产物仍有颜色。 在抗坏血酸、氨基酸、酚类、糖衍生物等存在时，由于这些化合物与花色素苷发生缩 合反应可使褪色加快。 (3)热和光 一般而言，凡是能增加对 pH 值稳定的结构同样能提高热稳定性。光通常会加速花色 素的降解。酰化和甲基化的二糖苷比未酰化的稳定，双糖苷比单糖苷更稳定。 (4)糖及降解产物 高浓度糖有利于花色素苷稳定，主要是高浓度糖降低了水分活度。但低浓度糖会加速 花色素苷的降解。而且与糖的种类有关。其中果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖对花色素苷 的降解作用大于葡萄糖、蔗糖和麦芽糖。 (5)金属 某些花色素苷由于具有邻位羟基，可以和金属离子形成复合物。使颜色发生变化。如 花色素苷-锡复合物，颜色由红色变为紫红色。Ca2+、Fe3+、Fe2+、Sn2+也可与花色素苷形成 复合物，对颜色有一定保护作用，同时引起变色。 4-碳位上带有甲基或苯基的花色素，对环境较稳定，有望成为新型的色素。 (6)共色素形成作用 人们认为颜色的产生是由于花色素苷与黄色类黄酮和其他多酚化合物的共色素形成 作用(copigmentation)，以及同许多成分形成复合物。从分离出的许多这类复合物中鉴定发 现，它们含有阳离子(Al3+、Cu2+、K+、Ca2+、Fe3+、Fe2+、Sn2+)、氨基酸、蛋白质、果胶、糖 类或多酚类物质。 花色素羊离子与醌型碱能吸附在果胶或淀粉等底物上，从而起到稳定色素的作用，但 其他一些缩合反应却能引起颜色损失。 (7)酶促反应 糖苷酶和多酚氧化酶可引起花色素失去颜色。机理分别如下：糖苷酶的作用是水解糖 苷键，生成糖和花色素。导致花色素苷在水中的溶解度降低和转变为无色化合物。多酚氧 化酶在有氧气和邻二酚存在时，首先将邻二酚氧化成为醌，然后邻苯醌与花色苷反应形成 氧化花色素苷和降解产物，从而导致花色素苷褪色。 五、类黄酮(flavonoids) 广泛分布于植物界，是一大类水溶性天然色素，呈浅黄色或无色，化学结构类似花色 素苷。其基本结构是 2-苯基苯并吡喃酮，最重要的类黄酮化合物是黄酮(flavone)和黄酮 醇(flavonol)的衍生物
黄醇黄朗酸黄烷酮噢呀异黄酮查耳酮双黄酬1、结构(1)黄酮醇是类黄酮中主要的一类。例如茨非醇(kaempferol3,5,7,4'-四羟基黄酮醇)皮素(querein3,5,7,34-五羟基黄酮醇)和杨梅黄酮myricetin，3,5,7，345'-六羟基黄酮醇)。皮素钣瓶OF1OHal芹菜索抽皮素圣草素OCHHOOFOH橙副二氨获非醇裤皮索(2)黄酮包括芹菜素（apigenin5,7，4’-三羟基黄酮），草素（luteolin，5,7，3'4’-四羟基黄酮)和5,7，3’4’5-五羟基黄酮（tricetin)。这些化合物的结构与花葵素、花青素和花翠素相似
1、结构 (1)黄酮醇 是类黄酮中主要的一类。例如莰非醇(kaempferol 3,5,7,4’-四羟基黄酮醇)槲皮素 (querein 3,5,7,3’4’-五羟基黄酮醇)和杨梅黄酮(myricetin, 3,5,7, 3’4’5’-六 羟基黄酮醇)。 (2)黄酮 包括芹菜素(apigenin5,7, 4’-三羟基黄酮)，樨草素(luteolin, 5,7, 3’4’-四羟 基黄酮)和 5,7, 3’4’5’-五羟基黄酮(tricetin)。这些化合物的结构与花葵素、花青 素和花翠素相似
除上述化合物外，已知其他配基有60种之多，它们是黄酮醇和黄酮的羟基和甲氧基衍生物。类黄酮配基通常和葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、芹菜糖和葡糖醛酸以糖的形式存在，取代位置各不相同，一般是在7-，5-，4-；7-，4”-和3-碳位，与花色素苷相反，最常见的是在7-碳位上取代，因为7-碳位的羟基酸性最强。类黄酮化合物还可以类似于花色素苷的方式和酰基取代成分酯化，所分离出的化合物中的葡萄糖是在6-或8-碳位以碳-碳键连接。这类化合物完全不能被酸水解，严格说它不属于糖苷化合物，但有密切相关的性质。两种最普遍的这类化合物是牡荆素（vitexin）和异牡荆素（isovitexin)，一般称为碳链黄酮类化合物。2、化学性质类黄酮的羟基呈酸性，因此具有酸类化合物的通性。分子中的吡酮环和羰基构成了生色团的基本结构。其酚羟基数目和结合的位置对色素颜色有很大影响。在3’一，4’-碳位上有羟基（或甲氧基）多呈深黄色，而在3-碳位上有羟基显灰黄色，并且3-碳位上的羟基还能使3’-或4-碳位上的羟基的化合物颜色加深。类黄酮化合物遇FeC13，可呈蓝、蓝黑、紫、棕等各种颜色。这与分子中3”-，4”-,5'-碳位上的轻基数自有关，3一碳位上的轻基与FeC13作用呈棕色。在碱性溶液中类黄酮易开环生成查耳酮型结构而呈黄色、橙色或褐色。在酸性条件下，查耳酮又恢复为闭环结构，于是颜色消失。类黄酮色素在空气中放置容易氧化产生褐色沉淀，因此一些含类黄酮化合物的果汁存放过久便有褐色沉淀产生。黑色橄榄的颜色是类黄酮的氧化产物产生的。3、在食品中的重要性黄酮醇的3种配基榭皮素、茨非醇和杨梅黄酮大量存在于速溶茶制品中，使茶产生涩味。芦丁（芸香苷，即皮素-3-鼠李葡萄糖苷）在柑橘和芦笋中含量较多，与铁离子配位反应后可以使芦笋罐头变为难看的暗色。相反，这种类黄酮的锡复合物能产生很好看的黄色。黄烷酮主要存在于柑橘类植物中，可用于合成甜味剂。如柚皮苷（苦味）可转化为新橙皮糖，或新橙皮素二氢查耳酮，其甜度为蔗糖的2000倍。柑橘类黄酮被称为生物黄酮，它们的抗坏血酸至降低毛细血管脆性具有协同作用。生物类黄酮有保持毛细血管壁完整和正常通透性的的作用，此外还可用于室内除臭和消毒。类黄酮的多酚性质和鳌合金属的能力，有可能作为油脂的抗氧化剂。六、原花色素（proanthocyanidins）是无色的，结构与花色素类似，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色的物质。原花色素的基本结构是黄烷3-醇或黄烷3.4-二醇以4→8或4-6键形成的二聚物，但通常也有三聚物或高聚物。这些物质在无机酸存在下加热都可生成花色素。现已证明：原花色素具有很强的抗氧化活性，同时还具有抗心肌缺血，调节血脂和保护皮肤等多种功能
除上述化合物外，已知其他配基有 60 种之多，它们是黄酮醇和黄酮的羟基和甲氧基 衍生物。 类黄酮配基通常和葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、芹菜糖和葡糖醛酸以 糖苷的形式存在，取代位置各不相同，一般是在 7-，5-，4’-；7-，4’-和 3-碳位，与 花色素苷相反，最常见的是在 7-碳位上取代，因为 7-碳位的羟基酸性最强。 类黄酮化合物还可以类似于花色素苷的方式和酰基取代成分酯化，所分离出的化合物 中的葡萄糖是在 6-或 8-碳位以碳-碳键连接。这类化合物完全不能被酸水解，严格说它不 属于糖苷化合物，但有密切相关的性质。两种最普遍的这类化合物是牡荆素(vitexin)和 异牡荆素(isovitexin),一般称为碳链黄酮类化合物。 2、化学性质 类黄酮的羟基呈酸性，因此具有酸类化合物的通性。分子中的吡酮环和羰基构成了生 色团的基本结构。其酚羟基数目和结合的位置对色素颜色有很大影响。在 3’-，4’-碳位 上有羟基(或甲氧基)多呈深黄色，而在 3-碳位上有羟基显灰黄色，并且 3-碳位上的羟基 还能使 3’-或 4’-碳位上的羟基的化合物颜色加深。 类黄酮化合物遇 FeCl3，可呈蓝、蓝黑、紫、棕等各种颜色。这与分子中 3’-，4’-,5’- 碳位上的羟基数目有关，3-碳位上的羟基与 FeCl3 作用呈棕色。 在碱性溶液中类黄酮易开环生成查耳酮型结构而呈黄色、橙色或褐色。在酸性条件下， 查耳酮又恢复为闭环结构，于是颜色消失。 类黄酮色素在空气中放置容易氧化产生褐色沉淀，因此一些含类黄酮化合物的果汁存 放过久便有褐色沉淀产生。黑色橄榄的颜色是类黄酮的氧化产物产生的。 3、在食品中的重要性 黄酮醇的 3 种配基槲皮素、莰非醇和杨梅黄酮大量存在于速溶茶制品中，使茶产生涩 味。芦丁(芸香苷，即槲皮素-3-鼠李葡萄糖苷)在柑橘和芦笋中含量较多，与铁离子配位 反应后可以使芦笋罐头变为难看的暗色。相反，这种类黄酮的锡复合物能产生很好看的黄 色。 黄烷酮主要存在于柑橘类植物中，可用于合成甜味剂。如柚皮苷(苦味)可转化为新橙 皮糖，或新橙皮素二氢查耳酮，其甜度为蔗糖的 2000 倍。 柑橘类黄酮被称为生物黄酮，它们的抗坏血酸至降低毛细血管脆性具有协同作用。生 物类黄酮有保持毛细血管壁完整和正常通透性的的作用，此外还可用于室内除臭和消毒。 类黄酮的多酚性质和螯合金属的能力，有可能作为油脂的抗氧化剂。 六、原花色素(proanthocyanidins) 是无色的，结构与花色素类似，在食品处理和加工过程中可转变成有颜色的物质。原 花色素的基本结构是黄烷 3-醇或黄烷 3,4-二醇以 4→8 或 4→6 键形成的二聚物，但通常也 有三聚物或高聚物。这些物质在无机酸存在下加热都可生成花色素。 现已证明：原花色素具有很强的抗氧化活性，同时还具有抗心肌缺血，调节血脂和保 护皮肤等多种功能