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叶绿素是存在于植物体内的绿色色素,可使蔬菜和未成熟的果实呈现绿色。低温贮存(如家庭冰箱保鲜层)和低温干燥的蔬菜能较好地保持其绿色。

叶绿素是由叶绿酸、叶绿醇和甲醇缩合而成的二醇酯,其中镁离子是其特征金属离子。高等植物中常见的叶绿素有叶绿素a 和叶绿素b,其中叶绿素a 为青绿色,叶绿素b 为黄绿色。叶绿素的分子结构式如图7.1 所示。

(2)叶绿素的性质

叶绿素不溶于水,易溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂。通常采用乙醇、丙酮等有机溶剂从绿色植物中提取叶绿素。游离叶绿素不稳定,对光、热均敏感。

在稀酸中,叶绿素会发生脱镁反应,即叶绿素的镁离子被氢离子取代,生成褐色的脱镁叶绿素。加热会促进叶绿素脱镁反应发生。一般来说,高温短时的加热比低温长时的加热对叶绿素破坏小,所以炒青菜时采用旺火、热油、快炒,可以较好地保持绿色。但这种保持绿色的效果,通常会在贮存过程中失去。

【拓展】绿色蔬菜加工成泡菜后失去绿色,是因为发酵产生的乳酸使叶绿素发生脱镁反应。

在稀碱中,叶绿素发生皂化反应,生成叶绿酸盐、叶绿醇、甲醇,而叶绿酸盐(如叶绿酸钠)仍为鲜绿色。因此,绿色蔬菜(豌豆、菠菜等)加工前可用石灰水或碳酸氢钠处理,以中和蔬菜中的有机酸,对蔬菜进行护绿。但是pH 值太高,易使原料产生异味,并且破坏蔬菜中的维生素C 等营养成分。

在适当条件下,叶绿素中的镁离子被氢离子置换,形成褐色的脱镁叶绿素,而脱镁叶绿素中的氢离子再被铜离子取代(需要加热),生成绿色更稳定的叶绿素铜钠,该反应称为铜代叶绿素反应,锌离子、铝离子也有类似反应。在各种取代叶绿素中,叶绿素铜钠的色泽最鲜亮,对光和热较稳定,可作食品着色剂。

有媒体曝光返青粽叶问题,即有的粽子加工企业违规采用硫酸铜处理粽叶,使粽叶保持鲜绿色,导致粽叶铜含量超标,危害消费者健康,引起了广泛关注。

多酚类色素是植物中主要的水溶性色素。

花青素也称花色素,存在于植物细胞液中,是许多水果、蔬菜和花呈鲜艳颜色的原因。例如,红富士苹果被日光照射的一面会产生花青素,呈现红色,而没有日光照射的一面则呈黄色或绿色,因此在红富士苹果种植中,采用铺设反光膜措施,有利于苹果通体均匀呈现红色。

很多紫色、黑色食品往往含有较多花青素,如紫薯、黑米、紫甘蓝、桑葚(也称桑果)、蓝莓、黑枸杞、黑色的葡萄皮、红葡萄酒等。

花青素的基本结构是带有多个羟基或甲基的2-苯基苯并吡喃环的多酚化合物,比较重要的有天竺葵素、矢车菊素、飞燕草素等。

在自然状态下,游离花青素很少,主要以糖苷形式存在(称为花色苷)。在花色苷中,花青素通常与一个或几个单糖结合成花色苷(例如与C3处的羟基连接),糖基部分一般是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。

大多数花青素溶于水、乙醇等,不溶于乙醚、苯、氯仿等有机溶剂。例如,紫薯去皮后用水清洗,花青素可溶解在水中,热水溶解效果更好。

花青素的颜色具有随溶液酸碱度变化而变化的特性,因为其结构随酸碱度不同而产生了可逆变化。例如,游离的矢车菊素具有碱蓝、酸红、中性紫的变色现象,如图7.2 所示。

利用花青素的这个性质,可进行真假黑米的鉴别。简要做法是：将黑米分为3 份,分别用热水浸泡,其中1 份为对照；1 份滴加食醋,若是真黑米,由于含有花青素,遇酸会变玫红色；1 份滴加食用碱溶液,若是真黑米,遇碱会变蓝灰色；若是食品用合成着色剂染色的假黑米,遇酸、碱不易变色,因为食品用合成着色剂比较稳定。

真假葡萄酒的鉴别也类似,可先将葡萄酒滴在面巾纸上,再滴加食用碱,真葡萄酒会变蓝绿色,而假葡萄酒往往不变色。

【思考】若掺假黑米是由真黑米、假黑米各半混合,如何利用上述方法鉴别?

花青素与钙离子、镁离子、铁离子、铝离子等金属离子发生螯合反应,呈现灰紫色、青色、蓝色等,且不再受pH 值的影响。例如,加工含花青素较多的食品(如梨、桃、荔枝)时,不能选用铁质器具,而应采用不锈钢器具,避免食品发生异常变色。

含花青素的食品在受光照时,容易变成褐色,所以有些食品需避光保存,如红酒通常采用棕色玻璃瓶盛装；氧气对花青素也有破坏作用；水果在加工中往往添加亚硫酸盐或二氧化硫,使其中的花青素漂白或呈微黄色。

(2)黄酮类化合物

黄酮类化合物也称花黄素,种类繁多,如黄酮、异黄酮、黄酮醇、查耳酮等,其母体结构都是2-苯基苯并吡喃酮,其大多数化合物呈黄色、浅黄色或无色。例如,大豆中富含大豆异黄酮,具有重要的生理功能。检测大豆异黄酮含量,是判断酿造酱油真假的重要方法。

天然的黄酮类化合物多以与葡萄糖、半乳糖、木糖、芸香糖、鼠李糖等结合成糖苷的形式存在。例如,柚皮苷是一种黄酮类化合物,分子量为580.55,是柚皮中含有的主要苦味物质。柚皮苷易溶于甲醇、乙醇、稀碱溶液,溶于丙酮、醋酸、热水,难溶于冷水。在柚皮蜜饯加工中,可采用水或盐水煮柚子皮的方法进行脱苦,但应控制好加热温度和加热时间,否则会将柚子皮煮烂(海绵体结构被破坏)。

在碱性溶液中,黄酮类化合物易开环生成查尔酮而呈黄色、橙色或褐色；在酸性条件下,查尔酮(呈黄色)又恢复为闭环结构,颜色消失。例如,含黄酮类化合物的果蔬(洋葱、荸荠、马铃薯、花椰菜等)在碱性水中预煮时往往会变黄而影响产品质量,在生产时加入少量柠檬酸调节pH 值,以避免黄酮类化合物的变化。

黄酮类化合物在空气中久置,易发生氧化而产生褐色物质,这是果汁久置变褐的原因之一。黄酮类化合物可与多价金属离子形成络合物,例如与铝离子络合后黄色增强,利用该性质可以测定黄酮类化合物的含量。

儿茶素属于水溶性物质,是绿茶中茶多酚的主要成分,占茶多酚总量的60% ～80%,是引起绿茶茶汤苦涩味的主体。儿茶素包括表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯等。

【补充】茶多酚是茶叶中多酚类化合物的混合物的统称,包括儿茶素、黄酮类化合物、花青素、酚酸等。

儿茶素本身无色,但易被氧化成褐色的物质(如泡好的茶汤静置过夜,会发现茶汤颜色加深),尤其是在酚酶作用下褐变更快。因此,在绿茶加工中,对采摘的新鲜茶叶需要及时进行杀青处理(高温炒制),以钝化酚酶等,从而保持茶叶的绿色。

儿茶素溶液与铁离子作用生成绿黑色沉淀。例如,绿茶溶液不宜与蜂蜜混合饮用,因为蜂蜜含有铁离子,绿茶含有儿茶素,两者接触会引起变色。

单宁也称鞣质,是引起植物可食部分涩味的主要物质。单宁存在于柿子、茶叶、咖啡、石榴等植物组织中,在未成熟果实中含量尤为多。单宁不是单一化合物,其水解后可生成葡萄糖、鞣酸(没食子酸、五倍子酸)等。

单宁易溶于水,颜色为白中带黄或者轻微褐色。单宁易氧化成暗黑色的氧化物,在碱性溶液中氧化更快,在用碱液为单宁含量高的水果去皮时应特别注意。

单宁能与金属离子反应,尤其是与铁离子反应生成蓝黑色物质。因此,加工单宁含量较多的食品时,不能使用铁质器具,而要采用不锈钢器具、塑料器具等。

类胡萝卜素也称多烯类色素,是以异戊二烯残基为单位的共轭多烯色素,多呈红、黄、橙、紫等颜色。类胡萝卜素属于脂溶性色素,多数不溶于水,易溶于脂肪、乙醚、石油醚等。

类胡萝卜素可分为胡萝卜素类和叶黄素类两大类。

胡萝卜素类包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素和番茄红素,其中β-胡萝卜素含量最多、分布最广。

α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素在人体内可转化为维生素A,被称为维生素A原,其中β-胡萝卜素的转化效率最高。

番茄红素不具有维生素A 原功能,但具有强抗氧化、消除自由基的功能,可延缓衰老、预防癌症,尤其是宫颈癌、前列腺癌、乳腺癌及消化道癌等的风险明显降低。吃炸薯条时,蘸些番茄酱,不仅能提高食品的色、香、味,还可降低油炸食品的有害作用。

叶黄素类为共轭多烯的氧化物,包括叶黄素、玉米黄素、辣椒红素、柑橘黄素、虾青素等。其中,叶黄素与叶绿素共存,在叶绿素破坏后叶黄素方显色。叶黄素具有预防视网膜黄斑老化、改善视力的作用。万寿菊、金盏花是提取叶黄素的工业生产原料。

【拓展】蟹和虾含有虾青素,与蛋白质结合时不呈红色,煮熟后与蛋白质分离时则显红色。在滩涂、湖边饲养的鸭子,会进食小虾、小蟹等,其蛋黄会富集虾青素,所产鸭蛋的蛋黄呈现橙红色,这种鸭蛋也被称为红心鸭蛋,成为当地的特产。

血红素是肌肉和血液的主要色素,是由铁和卟啉环构成的铁卟啉化合物。

血红素在肌肉中主要以肌红蛋白形式存在；血红素在血液中主要以血红蛋白形式存在。正常血红蛋白中的铁离子为二价。

动物被屠宰放血后,由于组织供氧停止,新鲜肉中的肌红蛋白呈现原来的还原态,肌肉的颜色呈暗红色。当胴体被分割后,还原态的肌红蛋白向两种不同的方向转变：一部分肌红蛋白与氧气发生氧合作用,生成氧合肌红蛋白(Fe2+),呈鲜红色,这是一种人们熟悉的鲜肉的颜色；另一部分肌红蛋白与氧气发生氧化反应,生成高铁肌红蛋白(Fe3+),呈暗褐色,这种颜色是消费者所不期望的。

对于冷鲜肉而言,真空包装保质期长(可减少高铁肌红蛋白的形成),但产品颜色暗红(主要以肌红蛋白形式存在),影响商品感官。因此,企业的做法是分割剔骨后在工厂制成真空大包装,冷藏运输到商场后,再拆除真空包装,制成托盘小包装(与空气接触),有利于零售时冷鲜肉恢复鲜红色(形成氧合肌红蛋白)。

【拓展】有的超市或农贸市场的肉摊上采用红光灯照射,让肉的颜色看起来鲜亮(消费者在自然光下才能观察到肉本身的颜色),而实际上,肉不那么新鲜,会误导消费者。

为了使肉制品(如中式香肠、火腿)呈现鲜红色,在加工过程中常添加硝酸钠与亚硝酸钠——肉类腌制时混合盐的主要成分。硝酸钠在亚硝酸菌的作用下还原成亚硝酸盐,亚硝酸盐在酸性条件下可生成亚硝酸。亚硝酸很不稳定,即使在常温下,也可分解产生亚硝基并很快与肌红蛋白反应生成亚硝基肌红蛋白,而亚硝基肌红蛋白呈现鲜艳的亮红色,且比较稳定,使肉制品具有良好的感官性状。

护色剂也称发色剂,是指与肉及肉制品中呈色物质(如肌红蛋白)作用,使之在食品加工、保藏过程中不致分解、破坏,呈现良好色泽的物质(如使腊肠呈鲜艳的粉红色)。我国允许使用的护色剂有亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钾。这些护色剂可以单独使用,也可以复合使用。在使用护色剂的同时,通常会加入一些能促进发色的还原性物质,这些物质称为发色助剂。常用的发色助剂有L-抗坏血酸及其钠盐、异抗坏血酸及其钠盐等。