食品化学色素省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第五章第五章 色素和着色剂色素和着色剂第1页第2页5.1.1 食品色素:食品色素:食品中能够吸收和反射可见光波食品中能够吸收和反射可见光波进而使食品展现各种颜色物质统称为进而使食品展现各种颜色物质统称为食品色素食品色素。食品中各种色素都是由食品中各种色素都是由发色基团和助色基团发色基团和助色基团组成。组成。第3页第4页第5页第6页3、食品色素作用、食品色素作用1、经过视觉给人以美感;、经过视觉给人以美感;2、决定食品质量;、决定食品质量;3、决定食品可接收性。、决定食品可接收性。第7页5.1.2、食品中天然色素、食品中天然色素一、天然色素概念一、天然色素概念 即食品中固有色素,普通是指新鲜即食
2、品中固有色素,普通是指新鲜原料中眼睛能看到有色物质,或者原来无原料中眼睛能看到有色物质,或者原来无色而能经过化学反应展现颜色物质。色而能经过化学反应展现颜色物质。第8页二、食品中天然色素分类二、食品中天然色素分类(一)按起源不一样(一)按起源不一样1.植物色素植物色素 如绿色(叶绿素)、红色或紫色(花青素)等。如绿色(叶绿素)、红色或紫色(花青素)等。2.动物色素动物色素 如肌肉中血红色,虾、蟹表皮类胡萝卜素等。如肌肉中血红色,虾、蟹表皮类胡萝卜素等。3.微生物色素微生物色素 如红曲霉红曲素等。如红曲霉红曲素等。(二)按化学结构不一样(二)按化学结构不一样1.四吡咯衍生物(或卟啉衍生物)四吡咯
3、衍生物(或卟啉衍生物)如叶绿素、血红色、肌红如叶绿素、血红色、肌红素等。素等。2.异戊二烯衍生物异戊二烯衍生物 如类胡萝卜素。如类胡萝卜素。3.多酚类衍生物多酚类衍生物 如花青素、花黄素(花酮素)、儿茶素、单如花青素、花黄素(花酮素)、儿茶素、单宁等。宁等。4.酮类衍生物酮类衍生物 红曲红色素、姜黄素等。红曲红色素、姜黄素等。5.醌类衍生物醌类衍生物 虫胶色素、胭脂虫红等。虫胶色素、胭脂虫红等。(三)按溶解性质不一样(三)按溶解性质不一样1.水溶性色素水溶性色素 2.脂溶性色素脂溶性色素第9页 5.2 卟啉类色素卟啉类色素 吡咯是含有一个吡咯是含有一个 N原子五元杂环化合原子五元杂环化合物,它
4、本身在自然界并不存在,但其衍生物,它本身在自然界并不存在,但其衍生物却普遍存在,尤其是物却普遍存在,尤其是4个吡咯环相互之个吡咯环相互之间经过次甲基桥(间经过次甲基桥(CH)交替连接起)交替连接起来卟啉类化合物,其母体是卟吩。来卟啉类化合物,其母体是卟吩。卟吩主要主要衍生物如叶卟吩主要主要衍生物如叶绿素、血红色、细胞色素及绿素、血红色、细胞色素及VB12等,它们都很主要。等,它们都很主要。由由4个吡咯联成环称为卟吩,个吡咯联成环称为卟吩,当卟吩环带有取代基时,称为当卟吩环带有取代基时,称为卟吩类化合物。卟吩类化合物。第10页1.1.叶绿素叶绿素 Chlorphylls(1 1)结构)结构叶绿素
5、是由叶绿酸、叶绿醇(植醇)、甲醇、叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇(植醇)、甲醇、二价镁离子等部分组成二醇酯。高等植物含有两种叶绿素即二价镁离子等部分组成二醇酯。高等植物含有两种叶绿素即叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b共存,它们含量约为共存,它们含量约为3 3:1 1,前者为青绿色,前者为青绿色,后者为黄绿色。二者结构、性质、分布和改变极为相同,普后者为黄绿色。二者结构、性质、分布和改变极为相同,普通能够不加区分。其结构以下:通能够不加区分。其结构以下:第11页 叶绿素a b都不溶于水,而溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。色色泽泽熔点熔点乙醇溶乙醇溶液色液色泽泽荧荧光色光色泽泽旋光性旋
6、光性叶叶绿绿素素a蓝蓝黑色黑色粉末粉末117120蓝绿蓝绿色色深深红红色色 有有叶叶绿绿素素b深深蓝蓝色色粉末粉末120130绿绿色或色或黄黄绿绿色色红红色色有有第12页(2 2)叶绿素在食品加工和贮藏过程中改变)叶绿素在食品加工和贮藏过程中改变 叶叶绿绿素素在在食食品品加加工工中中最最普普遍遍改改变变是是生生成成脱脱镁镁叶叶绿绿素素,在在酸酸性性条条件件下下叶叶绿绿素素分分子子中中心心镁镁原原子子被被氢氢原原子子取取代代,生生成成暗暗橄橄榄榄褐褐色色脱脱镁镁叶叶绿绿素素,加加热热可可加加紧紧反反应应进进行行。单单用用氢氢原原子子置置换换镁镁原原子子还还不不足足以以解解释释颜颜色色急急剧剧改改
7、变变原原因因,很很可可能能还还包包含含卟卟啉啉共振结构一些移位。共振结构一些移位。叶绿素在稀碱溶液中水解,除去植醇部分,生成颜色为鲜叶绿素在稀碱溶液中水解,除去植醇部分,生成颜色为鲜绿色脱植基叶绿素、植醇和甲醇,加热可使水解反应加紧。绿色脱植基叶绿素、植醇和甲醇,加热可使水解反应加紧。脱植基叶绿素光谱性质和叶绿素基本相同,但比叶绿素更易脱植基叶绿素光谱性质和叶绿素基本相同,但比叶绿素更易溶于水。假如脱植基叶绿素除去镁,则形成对应脱镁叶绿素溶于水。假如脱植基叶绿素除去镁,则形成对应脱镁叶绿素甲酯一酸,其颜色和光谱性质与脱镁叶绿素相同。甲酯一酸,其颜色和光谱性质与脱镁叶绿素相同。第13页这些化合物
8、之间相互关系可用以下列图讲解明:这些化合物之间相互关系可用以下列图讲解明:-CO-CO2 2CHCH3 3-CO-CO2 2CHCH3 3第14页 叶绿素加氧作用与光降解叶绿素加氧作用与光降解 叶叶绿绿素素溶溶解解在在乙乙醇醇或或其其它它溶溶剂剂后后并并暴暴露露于于空空气气中中会会发发生生氧氧化化,将将此此过过程程称称为为加加氧氧作作用用(allomerizationallomerization)。当当叶叶绿素吸收等摩尔氧后,生成加氧叶绿素展现蓝绿色。绿素吸收等摩尔氧后,生成加氧叶绿素展现蓝绿色。植植物物正正常常细细胞胞进进行行光光合合作作用用时时,叶叶绿绿素素因因为为受受到到周周围围类类胡胡
9、萝萝卜卜素素和和其其它它脂脂类类保保护护,而而防防止止了了光光破破坏坏作作用用。然然而而一一旦旦植植物物衰衰老老或或从从组组织织中中提提取取出出众众素素,或或者者是是在在加加工工过过程程中中造造成成细细胞胞损损伤伤而而丧丧失失这这种种保保护护,叶叶绿绿素素则则轻轻易易发发生生降降解解。当当有有上上述述条条件件中中任任何何一一个个情情况况和和光光、氧氧同同时时存存在在时时,叶叶绿绿素将发生不可逆褪色。素将发生不可逆褪色。第15页 叶绿素光降解是四吡咯环开环并降解为小叶绿素光降解是四吡咯环开环并降解为小分子量化合物过程,主要降解产物为甲基乙基分子量化合物过程,主要降解产物为甲基乙基马来酰亚胺、甘油
10、、乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酰亚胺、甘油、乳酸、柠檬酸、琥珀酸、丙二酸和少许丙氨酸。丙二酸和少许丙氨酸。叶绿素及类似卟啉在光和氧作用下可产生叶绿素及类似卟啉在光和氧作用下可产生单重态氧和羟基自由基。一旦单重态氧和羟基单重态氧和羟基自由基。一旦单重态氧和羟基自由基形成,即会与四吡咯深入反应,生成过自由基形成,即会与四吡咯深入反应,生成过氧化物及更多自由基,最终造成卟啉降解及颜氧化物及更多自由基,最终造成卟啉降解及颜色完全消失。色完全消失。第16页酶促改变酶促改变 叶绿素酶是当前已知唯一能使叶绿素降解酶。叶绿素叶绿素酶是当前已知唯一能使叶绿素降解酶。叶绿素酶是一个酯酶,能催化叶绿素和脱镁叶绿素脱植
11、醇,分别酶是一个酯酶,能催化叶绿素和脱镁叶绿素脱植醇,分别生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。对于叶绿素其它衍生物,因其结构不一样,叶绿素酶对于叶绿素其它衍生物,因其结构不一样,叶绿素酶活性显示显著差异。活性显示显著差异。叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中含有活性,在蔬菜中叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中含有活性,在蔬菜中最适反应温度为最适反应温度为606082.282.2,所以植物体采收后未经热加,所以植物体采收后未经热加工,脱植基叶绿素不可能在新鲜叶片上形成。假如加热温工,脱植基叶绿素不可能在新鲜叶片上形成。假如加热温度超出度超出8080,酶活力降低,到达,酶活力
12、降低,到达100100时则完全丧失活性。时则完全丧失活性。第17页叶绿素在酸、热条件下改变叶绿素在酸、热条件下改变pHpH影响蔬菜组织中叶绿素热降解,在碱性介质中影响蔬菜组织中叶绿素热降解,在碱性介质中(pH9.0pH9.0),叶绿素对热非常稳定,然而在酸性介质中),叶绿素对热非常稳定,然而在酸性介质中(pH3.0pH3.0)易降解。植物组织受热后,细胞膜被破坏,增)易降解。植物组织受热后,细胞膜被破坏,增加了氢离子通透性和扩散速率,于是因为组织中有机酸释加了氢离子通透性和扩散速率,于是因为组织中有机酸释放造成放造成pHpH降低一个单位,从而加速了叶绿素降解。降低一个单位,从而加速了叶绿素降解
13、。叶绿素分子受热首先是发生异构化,形成叶绿素叶绿素分子受热首先是发生异构化,形成叶绿素aa和叶绿素和叶绿素bb,当叶片在,当叶片在100100加热加热10min10min,大约,大约5%5%10%10%叶叶绿素绿素a a 和叶绿和叶绿b b 异构化为叶绿素异构化为叶绿素aa和叶绿素和叶绿素bb。叶绿素。叶绿素中镁原子易被氢取代,形成脱镁叶绿素,极性小于母体化中镁原子易被氢取代,形成脱镁叶绿素,极性小于母体化合物,反应在水溶液中是可逆。在加热时叶绿素合物,反应在水溶液中是可逆。在加热时叶绿素b b 显示较显示较强热稳定性。强热稳定性。叶绿素在受热时转化过程是按下述动力学次序进行:叶绿素在受热时转
14、化过程是按下述动力学次序进行:叶绿素叶绿素脱镁叶绿素脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素焦脱镁叶绿素 第18页 盐盐 盐加入能够部分抑制叶绿素降解,有试验表明,在烟盐加入能够部分抑制叶绿素降解,有试验表明,在烟叶中添加盐叶中添加盐(如如NaClNaCl、MgClMgCl2 2 和和CaClCaCl2 2)后加热至后加热至9090,脱镁,脱镁叶绿素生成份别降低叶绿素生成份别降低47%47%、70%70%和和77%77%,这是因为盐静电屏蔽,这是因为盐静电屏蔽效果所致。效果所致。水分活度水分活度 低水分活度有利于叶绿素保留。低水分活度有利于叶绿素保留。气体环境气体环境 O O2 2 不利于叶绿素保留;不利于叶绿
15、素保留;N N2 2有利于叶绿素保留有利于叶绿素保留第19页(3 3)护绿方法)护绿方法 对对于于蔬蔬菜菜在在热热加加工工时时怎怎样样保保持持绿绿色色问问题题,曾曾有有过过大大量量研研究究,但没有一个方法真正取得成功。但没有一个方法真正取得成功。a a、中中和和酸酸而而护护绿绿:采采取取碱碱性性钙钙盐盐或或氢氢氧氧化化镁镁使使叶叶绿绿素素分分子子中中镁镁离离子子不不被被氢氢原原子子所所置置换换处处理理方方法法,即即使使在在加加工工后后产产品品能能够保持绿色,但经过贮藏后依然变成褐色。够保持绿色,但经过贮藏后依然变成褐色。b b、高高温温短短时时灭灭菌菌:人人们们还还应应用用高高温温短短时时灭灭
16、菌菌(HTST)(HTST)加加工工蔬蔬菜菜,这这不不但但能能杀杀灭灭微微生生物物,而而且且比比普普通通加加工工方方法法使使蔬蔬菜菜受受到到化学破坏小。化学破坏小。c c、绿绿色色再再生生:在在商商业业上上,当当前前还还采采取取一一个个复复杂杂方方法法,采采取取含含锌锌或或铜铜盐盐热热烫烫液液处处理理蔬蔬菜菜加加工工罐罐头头,结结果果可可得得到到比比传传统统方方法更绿产品。法更绿产品。d d、水水分分活活度度很很低低时时有有利利于于护护色色,脱脱水水蔬蔬菜菜能能长长久久保保持持绿绿色原因。色原因。e e、气气调调保保鲜鲜当当前前保保持持叶叶绿绿素素稳稳定定性性最最好好方方法法,是是挑挑选选品品
17、质质良良好原料,尽快进行加工并在低温下贮藏好原料,尽快进行加工并在低温下贮藏气调保鲜气调保鲜。第20页第21页第22页第23页肌红蛋白三级结构肌红蛋白三级结构第24页血红蛋白四级结构血红蛋白四级结构血红蛋白四级结构血红蛋白四级结构第25页第26页第27页第28页 我国食品添加剂使用卫生标准(我国食品添加剂使用卫生标准(GB2760-81GB2760-81)对发色剂使)对发色剂使用标准要求为:肉类罐头与肉类制品最大使用量,用标准要求为:肉类罐头与肉类制品最大使用量,硝酸钠为硝酸钠为0.50.5克克/千克,亚硝酸钠为千克,亚硝酸钠为0.150.15克克/千克;千克;残留量以亚硝酸钠计,残留量以亚硝
18、酸钠计,肉类罐头最大残留量为肉类罐头最大残留量为0.050.05克克/千克千克,肉类制品最大残留量为,肉类制品最大残留量为0.030.03克克/千克。千克。第29页4.肉及肉制品护色肉及肉制品护色第30页第31页类胡萝卜素第32页第33页第34页第35页第36页第37页第38页第39页第40页第41页第42页第43页5.4.4 酚类色素酚类色素第44页釒第45页第46页第47页第48页第49页第50页第51页 蓝色蓝色 红色红色无色无色 淡黄色淡黄色第52页花青素对光和温度敏感,富含花青素食花青素对光和温度敏感,富含花青素食品在光照或较高温度下很快会变褐色。品在光照或较高温度下很快会变褐色。第
19、53页(4)金属离子金属离子 花色苷与钙、镁、锰、铁、铝等金属络合,生成紫红色、花色苷与钙、镁、锰、铁、铝等金属络合,生成紫红色、蓝色或灰色等深色色素,它们不受蓝色或灰色等深色色素,它们不受pHpH影响而变色。所以含花影响而变色。所以含花色苷水果加工需要涂料罐或玻璃包装。同时加工过程中应防色苷水果加工需要涂料罐或玻璃包装。同时加工过程中应防止与这些金属接触。止与这些金属接触。(5)氧和还原剂)氧和还原剂 因为花色苷高度不饱和结构使它对氧和氧化剂极为敏感;因为花色苷高度不饱和结构使它对氧和氧化剂极为敏感;当花色苷与还原剂当花色苷与还原剂抗坏血酸同时存在时,因为抗坏血酸抗坏血酸同时存在时,因为抗坏
20、血酸氧化时可产生过氧化氢,造成花色苷破坏。氧化时可产生过氧化氢,造成花色苷破坏。第54页(6)水分活度()水分活度(AW)在在AW为为0.630.79范围内,花色苷稳定性相对范围内,花色苷稳定性相对较高。较高。(7)糖及其降解物)糖及其降解物 高浓度糖可降低水分活度,花色苷颜色得到保护;高浓度糖可降低水分活度,花色苷颜色得到保护;低浓度糖使花色苷降解或变色加速,尤其是果糖、低浓度糖使花色苷降解或变色加速,尤其是果糖、阿拉伯糖、乳糖和山梨糖作用高于葡萄糖、蔗糖和阿拉伯糖、乳糖和山梨糖作用高于葡萄糖、蔗糖和麦芽糖。麦芽糖。(8)缩合反应缩合反应 花色苷本身或与蛋白质、单宁、其它类黄酮和花色苷本身或
21、与蛋白质、单宁、其它类黄酮和多糖之间能够缩合。有些产物能够使花色苷退色,多糖之间能够缩合。有些产物能够使花色苷退色,有些能够提升花色苷稳定性。有些能够提升花色苷稳定性。第55页(9)二氧化硫二氧化硫 二氧化硫可与花色苷发生反应从而时花色二氧化硫可与花色苷发生反应从而时花色苷退色。苷退色。(10)酶)酶 花色苷降解与酶相关,糖苷水解酶合多酚氧花色苷降解与酶相关,糖苷水解酶合多酚氧化酶是已知能够引发花色苷加速降解酶。化酶是已知能够引发花色苷加速降解酶。第56页第57页第58页第59页第60页第61页第62页第63页第64页第65页 单宁与食品涩味相关,能参加酶促褐变反应,另外它还能与Fe3+形成黑
22、色物质,与蛋白质形成不溶性沉淀能够用来对果汁澄清。含单宁高植物能够作为制革工业中植物性鞣质原料。第66页第67页性质性质1.无定型粉末,易溶于水、酒精及丙酮;无定型粉末,易溶于水、酒精及丙酮;2.水溶液呈酸性并有涩味;水溶液呈酸性并有涩味;3.遇生物碱沉淀遇生物碱沉淀4.与铁盐生成黑色或蓝、绿色沉淀与铁盐生成黑色或蓝、绿色沉淀5.与蛋白质作用生成不溶于水沉淀;与蛋白质作用生成不溶于水沉淀;6.在氧化酶作用下,发生氧化聚合而生成在氧化酶作用下,发生氧化聚合而生成黑褐色沉淀。黑褐色沉淀。第68页5 5、儿茶素、儿茶素 儿茶素是黄烷醇总称,在茶叶中儿茶素是黄烷醇总称,在茶叶中大量存在,其含量为茶叶中
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