食品色彩化學（簡體書）

序

色、香、味、形是人們通過感官評價食品的四大要素，是指導和評判食品廚房烹飪和工業生產的重要依據。以研究風味為主的”食品風味化學”作為食品科學的一個重要分支，已經形成了完整的理論體系。大量的科學研究探明了食品呈味物質的合成機制、揭示了人體味覺的感知機制，挖掘出呈味物質的生物活性。我國絕大部分食品專業開設”食品風味化學”課程，國內外有為數甚多的”食品風味化學”的教材和專著出版。

在”色、香、味、形”感官評價的四要素中，色彩排在首位，主要源於視覺是人們最為快速的感知食物信息的器官，色澤更為直接地影響著人們對食質量量優劣和新鮮與否的判斷。和風味一樣，食品的色彩也與呈色物質的化學組成及其化學特性有密切的關係，近些年相關研究工作也越來越多，但是不足之處在於研究的基礎性和系統性較差。該書作者嘗試性地提出進行”食品色彩化學”基本研究框架的構建，對食品色彩的相關基礎研究，以及借助基礎研究成果促進呈色食品的開發有重要的價值。

圍繞食品色彩的”視覺享受”和”健康促進”兩個目標，作者在該書中綜述了食品加工中色彩的保護與形成、食品中天然色素的提取與修飾改性、人工食用色素的化學合成，以及食品色彩的分子特徵與營養功能等內容的研究進展。作為支持上述研究內容深入開展的一個重要基礎，作者在第二章總結了五彩斑斕的色彩在自然界的植物、動物、微生物生長過程中形成的基本過程。為了能夠量化評價食品色彩的色值和化學組成，該書的最後一章介紹了食品色彩的檢測與評價方法。

近些年，關於食品色彩的研究得到國內外學界和產業界的高度關注。作為國內第一部從化學的角度系統論述食品色彩問題的著作，對更多的學者更為系統地開展食品色彩化學的研究有重要的啟發意義。該書提出的諸多問題或展望可能會成為今後同行學者的研究選題，眾多學者未來的研究成果會促進”食品色彩化學”理論體系的完善，推動”食品色彩化學”的學科建設，使其真正成為一個開展呈色食品開發研究的重要工具。

孫寶國

中國工程院院士

北京工商大學校長

前言

化學作為一門基礎學科，在食品科學研究中占有重要的地位，例如食品化學、食品生物化學、食品分析化學、食品風味化學等。在傳統的食品消費中，人們一直對食品的色澤有很高的要求。近些年越來越多的研究成果表明，食品的顏色不僅僅可以滿足人們對食品的感官需要，還與其營養價值、活性功能有密切的關聯。在食品的加工與存儲過程中，色澤會發生一系列變化，或者逐漸褪去，或者合成新的色素，這一切都與食品中呈色物質或者其前體物質的化學結構及其在加工中發生的化學反應有關。進入21世紀後，國內外有關食品色彩的研究論文大幅度增長，越來越多的科學家從化學、營養學、食品科學的角度研究食品的色彩問題，技術人員不斷探索食品產品色彩的調控問題，但是食品色彩化學作為一門獨立學科尚未形成。編著本書的創意就是在這樣一個背景下萌生的。

“食品色彩化學”作為一門研究食品呈色物質的自然形成、加工中的調控與評價及其營養特性的科學，主要研究內容包括食品原料色彩的自然形成、食品色彩的分子特徵與營養功能、食品加工中色彩的保護與形成、天然食用色素的提取與修飾改性、人工食用色素的化學合成、食品色彩的分析檢測與快速識別等六個部分。可食用的植物、動物和微生物在生長中色彩的形成是研究食品色彩的基礎，對於後續章節起到理論支撐作用。食品加工中色彩的保護與形成主要是為了滿足人們視覺感官對食品品相的需求，一直以來是食品加工技術關注的重點。食品色彩分子的營養功能可被應用於健康食品的開發，代表著食品色彩化學研究的前沿性。食品中天然色素的提取與修飾改性和人工食用色素的化學合成兩部分內容是為了滿足色素添加劑生產的需要，有些被用於食品的著色，有些被用於功能食品的生產。食品色彩的分析檢測與快速識別主要是為了滿足生產過程中的質量調控和成品的質量評價。其實，食品色彩對消費心理學的影響也是食品色彩研究關注的重點內容之一，但與化學相關的研究不多，所以忍痛割愛，沒有納入本書中。當然，食品色素的安全性也非常重要，考慮到這些內容被放入各相關的章節更能渾然一體，因此沒有單獨設章。

《食品色彩化學》由江蘇大學馬海樂主編，並修改統稿，江蘇大學段玉清、何榮海、孫玲、王蓓、張迪、郭志明等六位教師分別執筆編寫了食品色彩的分子特徵與營養功能、食品加工中色彩的保護與形成、食品原料色彩的自然形成、食品中天然色素的提取與修飾改性、人工食用色素的化學合成、食品色彩的分析檢測與快速識別等部分。

由於國內外沒有類似的著作，希望本書能夠起到拋磚引玉的作用，許多地方只是提出了問題，解決問題的方法尚需國內外更多的學者參與研究。由於水平有限，本書在內容選擇和文字表達上均可能存在錯誤和缺點，敬請讀者批評指正。

馬海樂

2019年11月於江蘇大學

目錄

緒論

一、食品色彩化學建立的意義

二、食品色彩化學學科框架的構建

三、食品色彩化學研究內容的設置

參考文獻

第一章　食品原料色彩的自然形成

第一節 食品原料色彩的分類

一、按原料顏色分類

二、按色素來源分類

三、按色素溶解性分類

四、按色素化學結構分類

第二節 吡咯類色素的生物合成及其影響因素

一、葉綠素與血紅素相似的前體生物合成過程

二、葉綠素的合成及其影響因素

三、血紅素的合成

第三節 多烯類色素的生物合成及其影響因素

一、類胡蘿卜素的生物合成途徑

二、類胡蘿卜素的代謝調控

第四節 酚類色素的生物合成及其影響因素

一、花青素的生物合成途徑

二、影響花青素合成的因素

第五節 酮類色素的生物合成及其影響因素

一、紅曲色素的生物合成途徑

二、影響紅曲色素合成的因素

第六節 其他色素的生物合成及其影響因素

一、甜菜色素

二、黑色素

三、靛藍類色素

參考文獻

第二章　食品色彩的分子特徵與營養功能

第一節 引言

第二節 吡咯類色素的化學結構與營養特性

一、葉綠素

二、血紅素

第三節 多烯類色素的化學結構與營養特性

一、β-胡蘿卜素

二、番茄紅素

三、葉黃素

四、玉米黃素

五、蝦青素

六、辣椒紅色素

第四節 多酚類色素的化學結構與營養特性

一、花青素

二、兒茶素

三、原花青素

四、柚皮苷

五、橙皮苷

第五節 酮類色素的化學結構與營養特性

一、姜黃色素

二、紅曲色素

第六節 醌類色素

一、紫草紅色素

二、胭脂蟲紅色素

第七節 其他色素的化學結構與營養功能

一、甜菜紅素

二、焦糖色素

參考文獻

第三章　食品加工中色彩的保護與形成

第一節 引言

第二節 食品加工中色彩的保護及調控技術

一、果蔬類食品加工中色彩的保護及調控技術

二、肉類食品加工中色彩的保護及調控技術

第三節 食品加工中色彩的形成及調控技術

一、食品加工中色彩形成的美拉德反應（麵包和紅燒肉）

二、食品加工中色彩形成的焦糖化反應（焦糖色素）

三、食品加工中色彩形成的微生物發酵（調味品的紅曲發酵）

四、食品加工中色彩形成的氧化還原反應（發酵紅茶）

參考文獻

第四章　食品中天然色素的提取與修飾改性

第一節 引言

第二節 天然色素的提取方法

一、有機溶劑提取法

二、堿提取法

三、酶法提取法

四、凍結-融解提取法

五、微波輔助提取法

六、超聲輔助提取法

七、高壓脈衝電場輔助提取法

八、超臨界CO2萃取法

九、分子蒸餾提取法

十、雙水相萃取法

十一、膜分離法

十二、大孔吸附樹脂分離法

第三節 常見天然色素的提取技術

一、辣椒紅色素

二、番茄紅素

三、紫甘薯色素

第四節 天然食用色素的化學改性

一、醇溶性梔子藍的制取

二、耐酸性胭脂蟲紅酸的制取

三、黃酮類化合物化學改性

四、姜黃素的化學修飾

五、紅曲色素的化學修飾

參考文獻

第五章　人工食用色素的化學合成

第一節 引言

第二節 常用的食用合成色素

一、常用食用合成色素的分類

二、食用合成色素的理化性質

第三節 食用合成色素的合成途徑

一、偶氮類色素的合成

二、非偶氮類色素的合成

第四節 食用合成色素的安全性與使用原則

一、食用合成色素的安全性分析

二、食用合成色素的毒理學評價

三、食用合成色素的使用原則

參考文獻

第六章　食品色彩的分析檢測與快速識別

第一節 引言

一、食品色彩成分的化學分析技術

二、食品色彩的色度學測定技術

第二節 食品色彩的化學分析技術

一、分光光度法

二、高效液相色譜法

三、氣相色譜法

四、三氯化鈦滴定法

第三節 食品色彩的快速測量技術

一、食品顏色快速測量的必要性和複雜性

二、食品顏色數據化的理論基礎

三、食品顏色測量的方法

四、食品顏色快速測量的儀器

五、食品顏色快速測量的應用

參考文獻