图9-5 氧气分压对肌红蛋白相互转化的影响
鲜肉在热加工时，由于温度升高以及氧分压降低，肌红蛋白的球蛋白部分变性，铁被氧化成三价铁，产生高铁肌色原，熟肉的色泽呈褐色。当其内部有还原性物质存在时，铁可能被还原成亚铁，产生暗红色的肌色原。
火腿、香肠等肉类腌制品的加工中经常使用硝酸盐或亚硝酸盐作为发色剂。血红素的中心铁离子可与氧化氮以配价键结合而转变为氧化氮肌红蛋白，加热则生成鲜红的氧化氮肌色原，用图9-6表示。因此，腌肉制品的颜色更加诱人，并对加热和氧化表现出更大的稳定性。但可见光可促使氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原重新分解为肌红蛋白和肌色原，并被继续氧化为高铁肌红蛋白和高铁肌色原。这就是腌肉制品见光褐变的原因。
3HNO22HNO2岐化反应肉中的还原剂NOHNO3+2NO+H2O2NO+H2O肌红蛋白氧化氮肌红蛋白还原剂加热氧化氮肌色原高铁肌红蛋白NO氧化氮高铁肌红蛋白
图9-6 腌肉制品中的发色反应
鲜肉不合理存放会导致微生物大量生长，产生过氧化氢、硫化氢等化合物。过氧化氢可强烈氧化血红素卟啉环的α–亚甲基而生成胆绿蛋白。在氧气或过氧化氢存在下，硫化氢等硫化物可将硫直接加在卟啉环的α–亚甲基上，成为硫肌红蛋白。另外，腌肉制品过量使用发色剂时，卟啉环的α–亚甲基被硝基化，生成亚硝酰高铁血红素。这是肉类偶尔发生变绿现象的原因。
9.2.3类胡萝卜素（Carotinoids） 9.2.3.1 结构与性质
类胡萝卜素广泛分布于生物界中，蔬菜和红色、黄色、橙色的水果及根用作物是富含类胡萝卜素的食品。类胡萝卜素可以游离态溶于细胞的脂质中，也能与碳水化合物、蛋白质或脂类形成结合态存在，或与脂肪酸形成酯。
类胡萝卜素按结构可归为两大类：一类是称为胡萝卜素的纯碳氢化合物，包括α–，β–，γ–胡萝卜素及番茄红素；另一类是结构中含有羟基、环氧基、醛基、酮基等含氧基团的叶黄素类，如叶黄素、玉米黄素、辣椒红素、虾黄素等。图9-7是一些常见类胡萝卜素的结构。从中可以看出，类胡萝卜素的基本结构是多个异戊二烯结构首尾相连的大共轭多烯，多数类胡萝卜素的结构两端都具有环己烷。
类胡萝卜素是脂溶性色素，胡萝卜素类微溶于甲醇和乙醇，易溶于石油醚；叶黄素类
却易溶于甲醇或乙醇中。由于类胡萝卜素具有高度共轭双键的发色基团和含有—OH等助色基团，故呈现不同的颜色。但分子中至少含有7个共轭双键时才能呈现出黄色。食物中的类胡萝卜素一般是全反式构型，偶尔也有单顺式或二顺式化合物存在。全反式化合物颜色最深，若顺式双键数目增加，会使颜色变浅。类胡萝卜素在酸、热和光作用下很易发生顺反异构化，所以颜色常在黄色和红色范围内轻微变动。
α-胡萝卜素
β-胡萝卜素
γ-胡萝卜素
番茄红素
OH叶黄素
HOOH
玉米黄素
HO
隐黄素
HO
OOH虾黄素
HOOO
辣椒红素
HOOH
藏红花素
HOOCCOOH
图9-7常见类胡萝卜素的结构
9.2.3.2 在食品加工与储藏中的变化
一般说来，食品加工过程对类胡萝卜素的影响很小。类胡萝卜素耐pH变化，对热较稳定。但在脱水食品中类胡萝卜素的稳定性较差，能被迅速氧化褪色。首先是处于类胡萝卜素结构两端的烯键被氧化，造成两端的环状结构开环并产生羰基。进一步的氧化可发生在任何一个双键上，产生分子量较小的含氧化合物，被过度氧化时，完全失去颜色。脂氧合酶催化底物氧化时会产生具有高度氧化性的中间体，能加速类胡萝卜素的氧化分解。食品加工中，热烫处理可钝化降解类胡萝卜素的酶类。
类胡萝卜素与蛋白质形成的复合物，比游离的类胡萝卜素更稳定。例如，虾黄素是存在于虾、蟹、牡蛎及某些昆虫体内的一种类胡萝卜素。在活体组织中，其与蛋白质结合，呈蓝青色。当久存或煮熟后，蛋白质变性与色素分离，同时虾黄素发生氧化，变为红色的虾红素。烹熟的虾蟹呈砖红色就是虾黄素转化的结果。
9.2.4花青素（Anthocyans） 9.2.4.1 结构
花青素是一类水溶性色素。许多花、果实、茎和叶具有鲜艳的颜色，就是因为在其细胞液中存在花青素。已知花青素有20多种，食物中重要的有6种，即天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛色素和锦葵色素。自然状态的花青素都以糖苷形式存在，称花青苷，很少有游离的花青素存在。花青素的基本结构是带有羟基或甲氧基的2–苯基苯并吡喃环的多酚化合物，称为花色基原。花色基原可与一个或几个单糖结合成花青苷，糖基部分一般是葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。这些糖基有时被有机酸酰化，主要的有机酸包括对香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、丙二酸、对羟基苯甲酸等。花青苷比花青素的稳定性强，且花色基原中甲氧基多时稳定性比羟基多时高。
花青素可呈蓝、紫、红、橙等不同的色泽，主要是结构中的羟基和甲氧基的取代作用的影响。由图9-8可见，随着羟基数目的增加，颜色向紫蓝方向增强；随着甲氧基数目的增加，颜色向红色方向变动。
OHOHHOO+HOO+OHHOO+OHOHOHOHOHHO天竺葵色素OHOH矢车菊色素OCH3OHHOO+HOO+OH飞燕草色素OCH3OHOHOHOHOH红色增强芍药色素OH牵牛花色素OCH3OHHOO+OCH3OHOH蓝色增强锦葵色素
图9-8 食品中常见花青素及取代基对其颜色的影响
9.2.4.2 在食品加工与储藏中的变化
花青素和花青苷的化学稳定性不高，在食品加工和贮藏中经常因化学作用而变色。影响变色反应的因素包括pH、温度、光照、氧、氧化剂、金属离子、酶等。
（1）pH的影响
在花青苷分子中，其吡喃环上的氧原子是四价的，具有碱的性质，而其酚羟基则具有酸的性质。这使花青苷在不同pH下出现4种结构形式，由图9-9可见，花青苷的颜色随之发生相应改变。以矢车菊色素为例，在酸性pH中呈红色，在pH8～10时呈蓝色，而pH＞11时吡喃环开裂，形成无色的查尔酮。
醌式H+OH花样式OHH+拟碱式查耳酮式
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