第七章食品色素 和着 色 剂 食 品 的质 量 除 营 养 价 值 和 卫 生 安 全 性 外 ， 还 包 括 颜色 、 风 味 和 质地 。颜色 是 食品 感 官质 量 最重 要 的属 性 。食 品 的颜 色 不仅 能 引起 人 产生 食 欲，而 且是 鉴 别食 品 质量 优 劣的 一 项重 要 感官 指 标，同 时还 影 响人 们 对风 味 和甜 味 的感 觉 。因 此 ，了 解 食 品色 素 和着 色 剂的 种 类、 特性 及 其在 加 上和 贮 藏过 程 中如 何 保持 食 品 的天 然 颜色 ，防 止 颜色 变 化，是食品化学中 值 得重 视 的问 题 。 天 然 色素 一 般 对 光 、 热 、 酸 、 碱 和 某 些 酶 是 敏 感 的， 所 以 在 食 品加 上 中广 泛 使用 合 成色 素 以达 到 食品 着 色 的目 的。近 来合 成 色素 的 安全 性 问题 己 引起 人 们的 关 注，合 成色 素 颜色 鲜 艳稳 定 ，但 一 般都 具 有不 同 程度 的 毒性 ，甚至 有 的还 有 致癌 作 用，因 此，天 然资 源 中无 毒 色素的开发利用己成为食品科学的重要研究课题。 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 酚类 衍 生物 (花 青 素、 类 黄酮 、 儿 茶素 和 单 宁 等)、 酮类 衍 生 物(红 曲色 素 、 姜 黄色 素 )和 酮 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。 第一节食品固有 的 色素 一、叶绿素 1.结构 叶 绿 素是 高 等 植 物 和 其 他 所 有 能 进 行 光 合 作 用 的 生物 体 含 有 的 一类绿色色素。在讨 论 叶 绿 素 之 前 先 对 其 结 构 和 有 关 的 名 词 加 以 介 绍。 (1 )毗 咯( pyr rol e),即 氮杂 茂 ，是 卟 啉 环的 四 个环 状 组分 之 一。 (2 )卟 吩( por phi ne) ,即通过四个亚甲桥连接的四个毗咯环组成 完全共扼的四个毗 咯环骨架。 (3 ) 卟 啉(p orp hyr in)，在叶 绿 素化 学 中，卟啉 包 括 闭合 、完 全 共扼 的 四毗 咯 类化 合 物，卟 吩是 这 类化 合 物的 母 体，可 被各 种 基团 例 如甲 基 、乙 基 或乙 烯 基所 取 代。卟 吩的 所 有其 他 亚类 是 指这 种 化合 物 的 氧 化 状 态 。 因 此 ， 仅 在 毗 咯 环 周 围 发 生 还 原 反 应 时 形 成 双 四 (dit etr a)或六氢卟 吩 ， 若 在亚 甲 基 碳 上发 生 还 原 作用 ， 则 生 成一 类 叫做卟啉原(还原 卟琳 )的 化 合物 。 (4)二氢卟酚(chlo rin )， 即 二氢 卟 吩
第七章食品色素 和着 色 剂 食 品 的质 量 除 营 养 价 值 和 卫 生 安 全 性 外 ， 还 包 括 颜色 、 风 味 和 质地 。颜色 是 食品 感 官质 量 最重 要 的属 性 。食 品 的颜 色 不仅 能 引起 人 产生 食 欲，而 且是 鉴 别食 品 质量 优 劣的 一 项重 要 感官 指 标，同 时还 影 响人 们 对风 味 和甜 味 的感 觉 。因 此 ，了 解 食 品色 素 和着 色 剂的 种 类、 特性 及 其在 加 上和 贮 藏过 程 中如 何 保持 食 品 的天 然 颜色 ，防 止 颜色 变 化，是食品化学中 值 得重 视 的问 题 。 天 然 色素 一 般 对 光 、 热 、 酸 、 碱 和 某 些 酶 是 敏 感 的， 所 以 在 食 品加 上 中广 泛 使用 合 成色 素 以达 到 食品 着 色 的目 的。近 来合 成 色素 的 安全 性 问题 己 引起 人 们的 关 注，合 成色 素 颜色 鲜 艳稳 定 ，但 一 般都 具 有不 同 程度 的 毒性 ，甚至 有 的还 有 致癌 作 用，因 此，天 然资 源 中无 毒 色素的开发利用己成为食品科学的重要研究课题。 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 酚类 衍 生物 (花 青 素、 类 黄酮 、 儿 茶素 和 单 宁 等)、 酮类 衍 生 物(红 曲色 素 、 姜 黄色 素 )和 酮 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。 第一节食品固有 的 色素 一、叶绿素 1.结构 叶 绿 素是 高 等 植 物 和 其 他 所 有 能 进 行 光 合 作 用 的 生物 体 含 有 的 一类绿色色素。在讨 论 叶 绿 素 之 前 先 对 其 结 构 和 有 关 的 名 词 加 以 介 绍。 (1 )毗 咯( pyr rol e),即 氮杂 茂 ，是 卟 啉 环的 四 个环 状 组分 之 一。 (2 )卟 吩( por phi ne) ,即通过四个亚甲桥连接的四个毗咯环组成 完全共扼的四个毗 咯环骨架。 (3 ) 卟 啉(p orp hyr in)，在叶 绿 素化 学 中，卟啉 包 括 闭合 、完 全 共扼 的 四毗 咯 类化 合 物，卟 吩是 这 类化 合 物的 母 体，可 被各 种 基团 例 如甲 基 、乙 基 或乙 烯 基所 取 代。卟 吩的 所 有其 他 亚类 是 指这 种 化合 物 的 氧 化 状 态 。 因 此 ， 仅 在 毗 咯 环 周 围 发 生 还 原 反 应 时 形 成 双 四 (dit etr a)或六氢卟 吩 ， 若 在亚 甲 基 碳 上发 生 还 原 作用 ， 则 生 成一 类 叫做卟啉原(还原 卟琳 )的 化 合物 。 (4)二氢卟酚(chlo rin )， 即 二氢 卟 吩
( 5)脱镁 叶 绿素 母 环类 (ph orb in)，在 卟 啉分 子 上增 加 一个 C 9~C 10 环。 ( 6)脱镁 叶 绿素 环 类( ph orb ide )， 所 有天 然 存在 的 卟琳 其 7 位 上 都有一个丙酸残基， 在 叶 绿 素 中 这 个 位 置 被 长 链 醇 (植 醇 或 法 呢 醇 ) 酉旨 化 ，如 果 不含 镁 原子 ，对应 的 带有 游 离酸 的 结构 叫 做脱 镁 叶绿 素 环类。 (7)植醇(phytol)，属 于 具有 类 异戊 二 烯 结构 的 20 碳醇 。 ( 8)叶绿 素 a (c hlo rop hyl l a)，为 四 吡咯 鳌 合镁 原 子的 结 构， 在 1, 3 , 5 和 8 位 上有 甲 基取 代，2 位 上 有乙 烯 基，4 位上 有 乙基 ，7 位上 的 丙酸 被 植醇 所 酯化 ，9 位上 有 酮基 ，10 位 置上 有 甲酯 基 。分 子 式为 C5 5 H7 2 O5N4 Mg 。 ( 9)叶绿 素 b (c hlo rop hyl l b)，除 了 位置 3 为甲 酞 基而 不 是甲 基 外，其余与叶绿素 a 的构 型 相同 ， 分子 式 为 C5 5H7 2 O5 N4M g ( l0)脱 镁叶 绿素 a ( phe oph yti n a )， 是 去掉 镁 原子 的 叶绿 素 a 。 ( 11)脱 镁叶 绿素 b(p heo phy tin b)， 为 除去 镁 原子 的 叶绿 素 b 。 ( 12)脱 植基 叶 绿素 a (ch lor oph yll ide a)，不 含 植醇 的 叶绿 素 a 。 ( 13)脱 植基 叶 绿素 b (ch lor oph lli de b)，不 含 植醇 的 叶绿 素 b 。 ( 14)脱 镁叶 绿 甲酯 一 酸 a(p heo pho rbi de a)，除 去 镁原 子 的脱 植 基叶绿素 a。 (15)脱 镁叶 绿 甲酯 一 酸 b(p heo pho rbi de b)，除 去 镁原 子 的脱 植 基叶绿素 b。 2.植物中的叶绿素 叶 绿素 有 多种 ， 例如 叶 绿素 a, b, c 和 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 b 两 种 ，两 者 含 量比 约为 3:1。叶 绿素 存 在于 叶 片的 叶 绿体 内 。叶 绿体 为 有 序的 精 细 结构 ， 在 光 学显 微 镜 下 观察 象 一 个绿 色 浅 碟 54，长约 5 －l0 um， 厚 1－ 2 u m。 叶 绿 体内 较 小 的 颗粒 称 为 基 粒(g ram ) ,直 径 0. 2－2 u m， 它 由 0 . 0 1－ 0.0 2u m 大 小 不等 的 薄片 组 成。 基 粒之 间 是叶 绿 体基 质( str oma )。叶 绿 素分 子 被嵌 在 薄片 内 并和 脂 类 、蛋 白 质、 脂蛋 白 紧密 地 结合 在 一起 ，靠相 互 吸引 和 每个 叶 绿素 分 子的 植 醇末 端 对脂 类 的亲 合 力，以及 每 个 叶绿 素 分子 的 疏水 平 面卟 啉 环对 蛋 白质 的 亲合 力 ，结合 而 成 单分 子 层 。因 此 ，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
( 5)脱镁 叶 绿素 母 环类 (ph orb in)，在 卟 啉分 子 上增 加 一个 C 9~C 10 环。 ( 6)脱镁 叶 绿素 环 类( ph orb ide )， 所 有天 然 存在 的 卟琳 其 7 位 上 都有一个丙酸残基， 在 叶 绿 素 中 这 个 位 置 被 长 链 醇 (植 醇 或 法 呢 醇 ) 酉旨 化 ，如 果 不含 镁 原子 ，对应 的 带有 游 离酸 的 结构 叫 做脱 镁 叶绿 素 环类。 (7)植醇(phytol)，属 于 具有 类 异戊 二 烯 结构 的 20 碳醇 。 ( 8)叶绿 素 a (c hlo rop hyl l a)，为 四 吡咯 鳌 合镁 原 子的 结 构， 在 1, 3 , 5 和 8 位 上有 甲 基取 代，2 位 上 有乙 烯 基，4 位上 有 乙基 ，7 位上 的 丙酸 被 植醇 所 酯化 ，9 位上 有 酮基 ，10 位 置上 有 甲酯 基 。分 子 式为 C5 5 H7 2 O5N4 Mg 。 ( 9)叶绿 素 b (c hlo rop hyl l b)，除 了 位置 3 为甲 酞 基而 不 是甲 基 外，其余与叶绿素 a 的构 型 相同 ， 分子 式 为 C5 5H7 2 O5 N4M g ( l0)脱 镁叶 绿素 a ( phe oph yti n a )， 是 去掉 镁 原子 的 叶绿 素 a 。 ( 11)脱 镁叶 绿素 b(p heo phy tin b)， 为 除去 镁 原子 的 叶绿 素 b 。 ( 12)脱 植基 叶 绿素 a (ch lor oph yll ide a)，不 含 植醇 的 叶绿 素 a 。 ( 13)脱 植基 叶 绿素 b (ch lor oph lli de b)，不 含 植醇 的 叶绿 素 b 。 ( 14)脱 镁叶 绿 甲酯 一 酸 a(p heo pho rbi de a)，除 去 镁原 子 的脱 植 基叶绿素 a。 (15)脱 镁叶 绿 甲酯 一 酸 b(p heo pho rbi de b)，除 去 镁原 子 的脱 植 基叶绿素 b。 2.植物中的叶绿素 叶 绿素 有 多种 ， 例如 叶 绿素 a, b, c 和 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 b 两 种 ，两 者 含 量比 约为 3:1。叶 绿素 存 在于 叶 片的 叶 绿体 内 。叶 绿体 为 有 序的 精 细 结构 ， 在 光 学显 微 镜 下 观察 象 一 个绿 色 浅 碟 54，长约 5 －l0 um， 厚 1－ 2 u m。 叶 绿 体内 较 小 的 颗粒 称 为 基 粒(g ram ) ,直 径 0. 2－2 u m， 它 由 0 . 0 1－ 0.0 2u m 大 小 不等 的 薄片 组 成。 基 粒之 间 是叶 绿 体基 质( str oma )。叶 绿 素分 子 被嵌 在 薄片 内 并和 脂 类 、蛋 白 质、 脂蛋 白 紧密 地 结合 在 一起 ，靠相 互 吸引 和 每个 叶 绿素 分 子的 植 醇末 端 对脂 类 的亲 合 力，以及 每 个 叶绿 素 分子 的 疏水 平 面卟 啉 环对 蛋 白质 的 亲合 力 ，结合 而 成 单分 子 层 。因 此 ，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 来，游 离叶 绿 素很 不 稳定 ，对光 或 热都 很 敏感 。图 7-2 为植 物 性食 品 在加 上 时叶 绿 素可 能 产生的某些降解产 物 。 3.物理化学性质 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 剂如 丙 酮、甲 醇、乙 醇、乙 酸乙酯、吡啶和二甲基甲酞胺能完全提取叶绿素。 叶 绿素 a 纯品是具有金属光泽的黑蓝色粉末状物质，溶点为 117-120℃ ，在 乙 醇溶 液 中呈 蓝 绿色 ， 并 有深 红 色荧 光 。叶 绿 素 b 为 深绿 色 粉 末， 熔 点 120 -13 0 ℃ ， 其乙 醇 溶 液呈 绿 色 或黄 绿 色 ，有 红 色荧 光 ，叶 绿素 a 和 b 都 具 有旋 光 活性 。菠菜 是 含叶 绿 素最 丰 富的 蔬 菜。 每 kg 新鲜 植 物叶 用 丙酮 可 提取 出 叶 绿素 0 . 9－1. 2g，每 kg 干 叶用石油醚提取可 得到 5－ 10g。 脱 植 基 叶 绿 素 和 脱 镁 叶 绿 素 甲 酯 一 酸 分 别 是 叶 绿 素 和 脱 镁 叶 绿素的对应物，两者都因 不 含植 醇 侧链 ， 而 易溶 于 水， 不 溶于 脂 。 叶绿 素 在食 品 加上 中 最普 遍 的变 化 是生 成 脱 镁叶 绿 素，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 ，加 热 可加 快 反应 的 进行 。单用 氢 原子 置 换镁 原 子还 不 足以 解 释颜色急剧变化的原因，很可能 还 包含 卟 琳 共振 结 构的 某 些移 位 。 叶 绿 素在 稀 碱溶 液 中水 解 ，除 去 植醇 部 分，生 成颜 色 仍为 鲜 绿色 的 脱植 基 叶绿 素 。植 醇 和甲 醇 ，加 热 可使 水 解反 应 加快 。脱植 基 叶绿 素 的光 谱 性质 和 叶绿 素 基本 相 同，但 比叶 绿 素更 易 溶于 水 。如 果 脱植 基 叶绿 素 除去 镁 ，则 形 成对 应 的脱 镁 叶绿 素 甲酯 一 酸，其 颜色 和 光谱 性 质与 脱 镁叶 绿 素相 同 。这 些 化合 物 之间 的 相互 关 系可 用 以下 图 解说明: 叶绿 素 及其 衍 生物 在 极性 上 存在 一 定差 异 ， 可以 采用 HPL C 进 行 分离 鉴 定， 也 常利 用 它们 的 光谱 特 征进 行 分 析。 表 7-1 是 叶绿 素 a、 叶绿素 b 及其衍生物 的光 谱 特征 。 4.叶绿素的变化 (1)酶促变化 叶 绿 素酶 是 目 前己知的唯一能使叶绿素降解的酶。叶绿素酶是 一种 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。 对 于叶 绿 素的 其 他 衍生 物 ，因 其 结构 不 同， 叶绿 素 酶的 活 性显 示 明显 的 差别 。叶绿 素 酶在 水 、醇 和 丙酮 溶 液中 具 有活 性，在 蔬菜 中 的最 适 反应 温 度为 6 0－ 82 ℃ ，因 此 植物 体 采收 后
间。当 细胞 死 亡后 ，叶绿 素 即从 叶 绿体 内 游离 出 来，游 离叶 绿 素很 不 稳定 ，对光 或 热都 很 敏感 。图 7-2 为植 物 性食 品 在加 上 时叶 绿 素可 能 产生的某些降解产 物 。 3.物理化学性质 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 剂如 丙 酮、甲 醇、乙 醇、乙 酸乙酯、吡啶和二甲基甲酞胺能完全提取叶绿素。 叶 绿素 a 纯品是具有金属光泽的黑蓝色粉末状物质，溶点为 117-120℃ ，在 乙 醇溶 液 中呈 蓝 绿色 ， 并 有深 红 色荧 光 。叶 绿 素 b 为 深绿 色 粉 末， 熔 点 120 -13 0 ℃ ， 其乙 醇 溶 液呈 绿 色 或黄 绿 色 ，有 红 色荧 光 ，叶 绿素 a 和 b 都 具 有旋 光 活性 。菠菜 是 含叶 绿 素最 丰 富的 蔬 菜。 每 kg 新鲜 植 物叶 用 丙酮 可 提取 出 叶 绿素 0 . 9－1. 2g，每 kg 干 叶用石油醚提取可 得到 5－ 10g。 脱 植 基 叶 绿 素 和 脱 镁 叶 绿 素 甲 酯 一 酸 分 别 是 叶 绿 素 和 脱 镁 叶 绿素的对应物，两者都因 不 含植 醇 侧链 ， 而 易溶 于 水， 不 溶于 脂 。 叶绿 素 在食 品 加上 中 最普 遍 的变 化 是生 成 脱 镁叶 绿 素，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 ，加 热 可加 快 反应 的 进行 。单用 氢 原子 置 换镁 原 子还 不 足以 解 释颜色急剧变化的原因，很可能 还 包含 卟 琳 共振 结 构的 某 些移 位 。 叶 绿 素在 稀 碱溶 液 中水 解 ，除 去 植醇 部 分，生 成颜 色 仍为 鲜 绿色 的 脱植 基 叶绿 素 。植 醇 和甲 醇 ，加 热 可使 水 解反 应 加快 。脱植 基 叶绿 素 的光 谱 性质 和 叶绿 素 基本 相 同，但 比叶 绿 素更 易 溶于 水 。如 果 脱植 基 叶绿 素 除去 镁 ，则 形 成对 应 的脱 镁 叶绿 素 甲酯 一 酸，其 颜色 和 光谱 性 质与 脱 镁叶 绿 素相 同 。这 些 化合 物 之间 的 相互 关 系可 用 以下 图 解说明: 叶绿 素 及其 衍 生物 在 极性 上 存在 一 定差 异 ， 可以 采用 HPL C 进 行 分离 鉴 定， 也 常利 用 它们 的 光谱 特 征进 行 分 析。 表 7-1 是 叶绿 素 a、 叶绿素 b 及其衍生物 的光 谱 特征 。 4.叶绿素的变化 (1)酶促变化 叶 绿 素酶 是 目 前己知的唯一能使叶绿素降解的酶。叶绿素酶是 一种 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。 对 于叶 绿 素的 其 他 衍生 物 ，因 其 结构 不 同， 叶绿 素 酶的 活 性显 示 明显 的 差别 。叶绿 素 酶在 水 、醇 和 丙酮 溶 液中 具 有活 性，在 蔬菜 中 的最 适 反应 温 度为 6 0－ 82 ℃ ，因 此 植物 体 采收 后
未经 热 加上 ，脱植 基 叶绿 素 不可 能 在新 鲜 叶片 上 形成 。如果 加 热温 度 超过 8 0℃ ,酶 活 力降 低 ，达到 1 00 ℃ 时 则完 全 丧失 活 性 。图 7 -3 是 菠 菜生长期和在 5 0℃贮藏时的叶绿 素 酶活 力 变 化。 2)化学变化 叶绿素具有官能侧基，所以能够发生许多其他反应，碳环 (iso cyc lic ri ng)氧 化形 成 加氧 叶 绿素 (al lom eri zed ch lor oph yll )， 四毗 咯 环破 裂 形成 无 色的 终 产物 。在食 品 加上 中 ，这 类 反应 很 可能 进 行到 某 种程 度 ，但 是 与叶 绿 素的 脱 镁反 应 比较 不 是主 要 的。在 适当 条 件下，分子中的镁原子可 被 铜、 铁 和锌 等 取 代。 叶 绿 素在 加 热 或 热 加 上 过 程 中 可 形成两类衍生物，即四毗咯环 中心 有 无镁 原 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 。后者 还 是一 种 鳌合 剂 ，在有 足 够的 锌 或铜 离 子存 在 时， 四毗 咯 环中 心 可与 锌 或铜 离 子生 成 绿色 配 合 物，其中 叶 绿素 铜 钠的 色 泽最鲜亮，对光和热较稳定，是一种理想的食品着色剂。 叶 绿素 分 子受 热 首先 是 发生 异 构化 ，形成 叶 绿素 a 和叶 绿素 b， 当叶 片 在 10 0℃ 加 热 l Omi n，大约 5%一 1 0%的叶 绿 素 a 和 叶绿 b 异 构 化为 叶 绿 素 a′和叶绿素 b′。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 合物 ，反应 在 水溶 液 中是 可 逆的 。叶绿 素 a 的 转 化速 率 比叶 绿 素 b 快 ，在 加 热 时叶 绿 素 b 显 示 较强 的 热稳 定 性， 因为叶绿素 b C3 位甲 酰 基 的吸 电 子效 应 和叶 绿 素的 大 共扼 结 构， 使 电荷 是 从分 子 的中 心 向外 转 移，结 果是 吡 咯氮 上 的正 电 荷增 加 ，从 而 降低 了 反应 中 间产 物 形成 的 平衡 常 数。此 外，叶 绿素 b 降解 反 应的 活 化能 较 高， 为 52 . 7－ 147 . 4kJ/mo l(随介 质 pH 和温 度 而异 )， 因 此， 叶绿素 b 具有较高的 热稳 定 性。 pH 影 响蔬 菜 组织 中 叶绿 素 的 热降 解 ，在 碱 性介 质 中(p H9. 0 ), 叶 绿素 对 热 非 常稳 定 ， 然 而在 酸 性 介质 中 (pH 3.0 )易降 解 。 植 物组 织 受热 后 ，细 胞 膜被 破 坏，增 加了 氢 离子 的 通透 性 和扩 散 速率 ，于是 由 于组 织 中有 机 酸的 释 放导 致 pH 降 低一 个 单位 ， 从而 加 速了 叶 绿素 的 降解 。盐的 加 入可 以 部分 抑 制叶 绿 素的 降 解，有 试验 表 明，在 烟叶 中 添加 盐(如 Na Cl, Mg Cl2 和 CaC l2} )后 加 热至 90℃，脱 镁叶 绿 素的 生 成 分别 降 低 47% , 7 0%和 77 %，这是 由 于盐 的 静 电 屏蔽 效 果 所 致。 表 7-2 列出了某些市售 蔬 菜罐 头 中叶 绿 素的 降 解 产物 含 量。 叶 绿 素 在 受 热 时 的 转 化 过 程 是 按 下 述 动 力 学 顺 序 进 行 :叶 绿 素 一脱镁叶绿素一焦脱镁叶绿素。 不 含镁 的 叶绿 素 衍生 物 的四 吡 咯核 的 2 个 氢原 子 容易 被 锌或 铜 离子 置 换形 成 绿色 的 金属 配 合物 。脱镁 叶 绿素 a 和 b 由 于金 属 离子 的 配位 ，使之 在 红区 的 最大 吸 收波 长 向短 波 方向 移 动，而 蓝区 则 向长 波 方向移动。不含植醇基的金属配合物与其母体化合物的光 谱特征相 同
未经 热 加上 ，脱植 基 叶绿 素 不可 能 在新 鲜 叶片 上 形成 。如果 加 热温 度 超过 8 0℃ ,酶 活 力降 低 ，达到 1 00 ℃ 时 则完 全 丧失 活 性 。图 7 -3 是 菠 菜生长期和在 5 0℃贮藏时的叶绿 素 酶活 力 变 化。 2)化学变化 叶绿素具有官能侧基，所以能够发生许多其他反应，碳环 (iso cyc lic ri ng)氧 化形 成 加氧 叶 绿素 (al lom eri zed ch lor oph yll )， 四毗 咯 环破 裂 形成 无 色的 终 产物 。在食 品 加上 中 ，这 类 反应 很 可能 进 行到 某 种程 度 ，但 是 与叶 绿 素的 脱 镁反 应 比较 不 是主 要 的。在 适当 条 件下，分子中的镁原子可 被 铜、 铁 和锌 等 取 代。 叶 绿 素在 加 热 或 热 加 上 过 程 中 可 形成两类衍生物，即四毗咯环 中心 有 无镁 原 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 。后者 还 是一 种 鳌合 剂 ，在有 足 够的 锌 或铜 离 子存 在 时， 四毗 咯 环中 心 可与 锌 或铜 离 子生 成 绿色 配 合 物，其中 叶 绿素 铜 钠的 色 泽最鲜亮，对光和热较稳定，是一种理想的食品着色剂。 叶 绿素 分 子受 热 首先 是 发生 异 构化 ，形成 叶 绿素 a 和叶 绿素 b， 当叶 片 在 10 0℃ 加 热 l Omi n，大约 5%一 1 0%的叶 绿 素 a 和 叶绿 b 异 构 化为 叶 绿 素 a′和叶绿素 b′。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 合物 ，反应 在 水溶 液 中是 可 逆的 。叶绿 素 a 的 转 化速 率 比叶 绿 素 b 快 ，在 加 热 时叶 绿 素 b 显 示 较强 的 热稳 定 性， 因为叶绿素 b C3 位甲 酰 基 的吸 电 子效 应 和叶 绿 素的 大 共扼 结 构， 使 电荷 是 从分 子 的中 心 向外 转 移，结 果是 吡 咯氮 上 的正 电 荷增 加 ，从 而 降低 了 反应 中 间产 物 形成 的 平衡 常 数。此 外，叶 绿素 b 降解 反 应的 活 化能 较 高， 为 52 . 7－ 147 . 4kJ/mo l(随介 质 pH 和温 度 而异 )， 因 此， 叶绿素 b 具有较高的 热稳 定 性。 pH 影 响蔬 菜 组织 中 叶绿 素 的 热降 解 ，在 碱 性介 质 中(p H9. 0 ), 叶 绿素 对 热 非 常稳 定 ， 然 而在 酸 性 介质 中 (pH 3.0 )易降 解 。 植 物组 织 受热 后 ，细 胞 膜被 破 坏，增 加了 氢 离子 的 通透 性 和扩 散 速率 ，于是 由 于组 织 中有 机 酸的 释 放导 致 pH 降 低一 个 单位 ， 从而 加 速了 叶 绿素 的 降解 。盐的 加 入可 以 部分 抑 制叶 绿 素的 降 解，有 试验 表 明，在 烟叶 中 添加 盐(如 Na Cl, Mg Cl2 和 CaC l2} )后 加 热至 90℃，脱 镁叶 绿 素的 生 成 分别 降 低 47% , 7 0%和 77 %，这是 由 于盐 的 静 电 屏蔽 效 果 所 致。 表 7-2 列出了某些市售 蔬 菜罐 头 中叶 绿 素的 降 解 产物 含 量。 叶 绿 素 在 受 热 时 的 转 化 过 程 是 按 下 述 动 力 学 顺 序 进 行 :叶 绿 素 一脱镁叶绿素一焦脱镁叶绿素。 不 含镁 的 叶绿 素 衍生 物 的四 吡 咯核 的 2 个 氢原 子 容易 被 锌或 铜 离子 置 换形 成 绿色 的 金属 配 合物 。脱镁 叶 绿素 a 和 b 由 于金 属 离子 的 配位 ，使之 在 红区 的 最大 吸 收波 长 向短 波 方向 移 动，而 蓝区 则 向长 波 方向移动。不含植醇基的金属配合物与其母体化合物的光 谱特征相 同
锌 和铜 的 配合 物 在酸 性 溶液 中 比在 碱 性 溶液 中 稳定 。前 面己 经 指出 ，当在 室 温时 添 加酸 ，叶绿 素 中的 镁 易被 脱 除，而 锌的 配 合物 在 pH2 的 溶液 中 则是 稳 定的 。 铜被 脱 除只 有 在 p H 低至 卟 啉环 开 始降 解 才会 发 生。己 知植 物 组织 中 ，叶 绿素 a 的 金属 配 合物 的 形成 速 率高 于 b 的金 属 配合 物 。叶绿 素 的 植醇 基 由于 空 间位 阻 降低 了 金属 配 合物 的 形成 速 率 ，在 乙 醇中 脱 镁 叶绿 酸盐 a 比 脱镁 叶 绿素 a 和叶 绿 素铜 钠 a 的反 应 速率 快 四倍 。Sch an derl 比 较了 蔬 菜泥 中 铜和 锌 金属 鳌 合物 的 形成 速 率， 结 果表 明 ，铜 比 锌更 易 发生 鳌 合 ，当 铜 和锌 同 时存 在 时， 主 要形 成 叶 绿素 铜 配 合 物。 p H 值 也 影 响配 合 物 的 形成 速 率 ， 将蔬 菜 泥在 1 21℃加 热 6 0 m in, pH 从 4. 0 增 加到 8. 5 时 ， 焦脱 镁 叶绿 素 锌 a 的 生成 量 增加 11 倍 。然 而在 pH10 时 ，由 于 锌产 生 沉淀 而 使配 合 物的生成量减少(图 7-4 )。 叶 绿 素 铜 配 合 物 由 于 在 食 品 加 上 的 大 多 数 条 件 下 具 有 较 高 的 稳定 性 及安 全 性， 因 而我 国 和欧 洲 共同 体 也 相继 批 准作 为 色素 使 用。 (3)叶绿素的加氧作 用 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 加 氧 作 用 (a llo mer iza tio n)。 当 叶 绿 素 吸 收 等 摩 尔 氧 后，生成的加氧叶绿素呈现蓝绿色。 植 物正 常 细胞 进 行光 合 作用 时 ，叶 绿素 由 于受 到 周围 的 类胡 萝 卜素 和 其他 脂 类的 保 护，而 避免 了 光的 破 坏作 用 。然 而 一旦 植 物哀 老 或从 组 织中 提 取出 色 素，或 者是 在 加上 过 程中 导 致细 胞 损伤 而 丧失 这 种保 护 ，叶绿 素 则容 易 发生 降 解 。当 有 上述 条 件中 任 何一 种 情况 和 光、 氧同时存在时，叶绿素将发生不可 逆的 褪 色 。 叶 绿 素 的 光 降 解 是 四 吡 咯 环 开 环 并 降 解 为 小 分 子 量 化 合 物 的 过程 ，主要 的 降 解产 物 为甲 基 乙基 马 来酞 亚 胺、甘 油 、乳 酸 、柠 檬 酸、 琥珀 酸 、丙 二 酸和 少 量的 丙 氨酸 。己知 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 。一旦 单 重态 氧 和羟 基 自由 基 形成 ，即会 与 四吡 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)在食品处理、加 上 和贮 藏 过程 中 的变 化 食 品 在加 上 或 贮 藏 过 程 中 都 会 引 起 叶 绿 素 不 同 程 度的 变 化 。 如 用透 明 容器 包 装的 脱 水食 品 容易 发 生光 氧 化 和变 色。食 品在 脱 水过 程 中叶绿素转变成脱镁叶绿素的速率与食品在脱水前的热烫程度有自 接关 系。 菠 菜经 热 烫、 冷冻 干 燥， 叶绿 素 a 转 变 成脱 镁 叶绿 素 a， 比 对应 的 叶绿 素 b 的 转化 快 2. 5 信 ，并 且 这种 变 化是 水 活性 (aw )的 函 数。 许 多 因素 都 会 影 响 叶 绿 素 的 含 量 。 绿 色 蔬 菜 在 冷 冻和 冻 藏 时 颜 色均 会 发生 变 化，这 种变 化 受冷 冻 前热 烫 温度 和 时间 的 影响 。有人 发 现豌豆和菜豆中的叶绿素由于脂肪氧合 酶 的 作 用 而 降 解 生 成 非 叶 绿
锌 和铜 的 配合 物 在酸 性 溶液 中 比在 碱 性 溶液 中 稳定 。前 面己 经 指出 ，当在 室 温时 添 加酸 ，叶绿 素 中的 镁 易被 脱 除，而 锌的 配 合物 在 pH2 的 溶液 中 则是 稳 定的 。 铜被 脱 除只 有 在 p H 低至 卟 啉环 开 始降 解 才会 发 生。己 知植 物 组织 中 ，叶 绿素 a 的 金属 配 合物 的 形成 速 率高 于 b 的金 属 配合 物 。叶绿 素 的 植醇 基 由于 空 间位 阻 降低 了 金属 配 合物 的 形成 速 率 ，在 乙 醇中 脱 镁 叶绿 酸盐 a 比 脱镁 叶 绿素 a 和叶 绿 素铜 钠 a 的反 应 速率 快 四倍 。Sch an derl 比 较了 蔬 菜泥 中 铜和 锌 金属 鳌 合物 的 形成 速 率， 结 果表 明 ，铜 比 锌更 易 发生 鳌 合 ，当 铜 和锌 同 时存 在 时， 主 要形 成 叶 绿素 铜 配 合 物。 p H 值 也 影 响配 合 物 的 形成 速 率 ， 将蔬 菜 泥在 1 21℃加 热 6 0 m in, pH 从 4. 0 增 加到 8. 5 时 ， 焦脱 镁 叶绿 素 锌 a 的 生成 量 增加 11 倍 。然 而在 pH10 时 ，由 于 锌产 生 沉淀 而 使配 合 物的生成量减少(图 7-4 )。 叶 绿 素 铜 配 合 物 由 于 在 食 品 加 上 的 大 多 数 条 件 下 具 有 较 高 的 稳定 性 及安 全 性， 因 而我 国 和欧 洲 共同 体 也 相继 批 准作 为 色素 使 用。 (3)叶绿素的加氧作 用 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 加 氧 作 用 (a llo mer iza tio n)。 当 叶 绿 素 吸 收 等 摩 尔 氧 后，生成的加氧叶绿素呈现蓝绿色。 植 物正 常 细胞 进 行光 合 作用 时 ，叶 绿素 由 于受 到 周围 的 类胡 萝 卜素 和 其他 脂 类的 保 护，而 避免 了 光的 破 坏作 用 。然 而 一旦 植 物哀 老 或从 组 织中 提 取出 色 素，或 者是 在 加上 过 程中 导 致细 胞 损伤 而 丧失 这 种保 护 ，叶绿 素 则容 易 发生 降 解 。当 有 上述 条 件中 任 何一 种 情况 和 光、 氧同时存在时，叶绿素将发生不可 逆的 褪 色 。 叶 绿 素 的 光 降 解 是 四 吡 咯 环 开 环 并 降 解 为 小 分 子 量 化 合 物 的 过程 ，主要 的 降 解产 物 为甲 基 乙基 马 来酞 亚 胺、甘 油 、乳 酸 、柠 檬 酸、 琥珀 酸 、丙 二 酸和 少 量的 丙 氨酸 。己知 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 。一旦 单 重态 氧 和羟 基 自由 基 形成 ，即会 与 四吡 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)在食品处理、加 上 和贮 藏 过程 中 的变 化 食 品 在加 上 或 贮 藏 过 程 中 都 会 引 起 叶 绿 素 不 同 程 度的 变 化 。 如 用透 明 容器 包 装的 脱 水食 品 容易 发 生光 氧 化 和变 色。食 品在 脱 水过 程 中叶绿素转变成脱镁叶绿素的速率与食品在脱水前的热烫程度有自 接关 系。 菠 菜经 热 烫、 冷冻 干 燥， 叶绿 素 a 转 变 成脱 镁 叶绿 素 a， 比 对应 的 叶绿 素 b 的 转化 快 2. 5 信 ，并 且 这种 变 化是 水 活性 (aw )的 函 数。 许 多 因素 都 会 影 响 叶 绿 素 的 含 量 。 绿 色 蔬 菜 在 冷 冻和 冻 藏 时 颜 色均 会 发生 变 化，这 种变 化 受冷 冻 前热 烫 温度 和 时间 的 影响 。有人 发 现豌豆和菜豆中的叶绿素由于脂肪氧合 酶 的 作 用 而 降 解 生 成 非 叶 绿