色素的稳定性及护色剂的护色作用机理.pdf

色素的稳定性及护色剂的护色作用机理 天然色素应用技术推广实验室 aingw@126.com 食用色素又称食品着色剂，是使食品着成一定颜色的添加剂。人 们通常通过食品的颜色来鉴别食品品质的优劣，对其做出初步判断。 所以，颜色与食品的香、味、形一样是评价食品感官质量的重要因素。 此外，消费者选购食品时，色泽是其取舍的一个重要依据；食品固有 的正常颜色刺激人们的视觉，引起条件反射而能增进食欲。反之，食 品在加工过程中，由于受光、热、氧气或化学药剂等作用，使天然色 素褪色造成食品色变而失去光泽。这样的食品人们会误认已发生质变， 因而使其实际使用价值已下降。如在食品生产过程中，先用适当的色 素加于食品中，则会获得色泽令人满意的食品。由于食品本身的颜色 及加入的色素易变色及褪色，所以加强色素的稳定性，添加护色剂成 为解决问题的一个好的途径。我们从色素的显色机理，稳定性的影响 因子，护色剂护色机理来研讨色素稳定问题。 一、色素的呈色机理——色素的颜色与结构的关系 不同的物质能吸收不同波长的光，如果它所吸收的光，其波长在 可见区以外，那么这种物质看起来是白色的；如果它所吸收的光，波 长是在可见区，那么，它所显示出的颜色，即为被反射光的颜色，即 吸收光的补色。例如，物质选择地吸收绿色光，它显现的颜色为紫色。 食品的主要色素都属于有机化合物，构成有机化合物的各原子之间大 都以共价键边连结起来。而根据分子轨道理论，构成有机化合物的各 原子的原子轨道相互组合而形成分子轨道，成键轨道，其能量级比较 低；相应的反键轨道，能量级比较高；非键轨道。它们能量级高低不 同。一般地说，当化合物吸收光能时，即电子吸收光子时，就会从能 量较低的轨道（基态）跃迁至能量较高的轨道（激发态）。吸收一定 波长的光则产生一定电子激发类型，对应有相应的能量。 当物质吸收可见区域波长的光时，该化合物便呈颜色。化合物中， 随着共轭双键数目的增多，吸收光波长向可见区移动。因共轭体系越 大，电子跃迁所需的能量越小，吸收光的波长越长，以致进入可见区 域，使化合物变为有色，化合物中有些基团如－OH、－OR、－NH3、 －Cl、－Br 等。它们接于共轭体系上时，可使共轭体系吸收光向可 见区域移动，这些基团称为助色团。生色团与助色团相互作用能引起 化合物分子结构发生改变。由此可见色素的呈色与其结构有着密切的 关系，结构的形式与变化内在决定着物质的呈色与变色。当色素加入 食品中，由于受到加工、酸、碱、盐、光、热、氧化等作用，使其结 构发生变化，如破坏原有共轭体系，改变共轭双键的数目，形成或损 失助色团等情况，就会导致物质吸收光的波长发生变化，如在可见区 域移动则使物质颜色变化；如移至远紫外区则使物质呈无色（即褪 色）。 二、影响色素呈色或变色的因素 那么，具体有哪些因素会影响色素变化呢？一般我们已知的因子 有：光、热、氧化、还原、酸、碱、盐、细菌、溶剂、pH、金属离 子（Fe3＋、Fe2＋、Ca2＋、Mn2＋、Cu2＋、Mg2＋）。例如： 在遇碱时，苋菜红变为暗红色，胭脂红变为褐色，柠檬黄微变红。 一般合成色素较天然色素耐光，耐热性要强。再例如：甜菜红是一种 天然色素，水溶液呈红至红紫色。在pH 值3．0～7．0 之内比较稳 定，在pH4．0～5．0 时稳定性最大，最大吸收波长537～538nm 。 在PH 值4 ．0～7．0 之间，无颜色变化。pH 低于4 ．0 时，最大吸 收稍向较短波长方向移动（pH 值为2 ．0，最大吸收波长为535nm ）， 且吸收强度降低。同时，在575～650nm 范围内吸收强度稍有增加， 溶液的颜色由红变紫。pH 大于7．0 时，最大吸收向长波方向移动（pH 为9．0 时，最大吸收波长为544nm），溶液的颜色亦相应地由红变 紫。pH 大于10．0 时，溶液的颜色迅速变黄。甜菜红苷的耐光性随 溶液的pH 减小而降低；在中性区域和偏碱时，耐光性较好。甜菜红 苷溶液经紫外线照射 120 小时，可完全褪色。金属盐对甜菜红苷的 稳定性也有一定的影响，Fe3＋、Cu2＋离子含量多时会引起褐变， Ca2＋、Mn2＋等离子也有影响。氧和热都能促进甜菜红苷降解。降 解速度随氧量和温度增高而加速。某些氯化物如漂白粉、次氯酸钠等 可使甜菜红苷褪色。抗坏血酸对它有一定的保护作用。甜菜红苷的稳 定性受食品的水分活性影响，水分活性降低，其稳定增高。当然并不 是以上提到的所有因子都对某一种色素发生作用，有耐光、耐酸，但 遇碱变色，有的耐氧化，却易被还原褪色，有的色素