（农产品加工及贮藏工程专业论文）腌肉色素的制备及在肉制品的应用.pdf

摘要 本实验通过血红蛋白制各腌制色素替代亚硝酸钠的发色，既可以降低肉制品中亚硝酸钠的留量， 又增加肉制品中铁的含量，实现低硝高铁的肉制品。本文主要优化血红蛋白制备腌肉色素参数，对腌 肉色素成分进行了分析和结构初步地鉴定，并研究了其性质及应用主要研究内容和结果如下： 1 以猪血中提取的血蛋白为原料制备腌肉色素，研究了制备过程中血红蛋白的浓度、亚硝酸钠的 浓度、v c 的浓度、加热温度和时间等对制备腌肉色素产量和色泽的影响通过单因素实验和正交实验 结果表明：温度和v c 对制备腌肉色素的产量影响最大，其次为加热时间和亚硝酸钠。腌肉色素制备的 最佳反应条件：水血红蛋白是6 1 、亚硝酸钠添加量为0 m g m i 、抗坏血酸的添加量为0 0 4 e d t m ，加热 温度为6 0 、加热时间为4 0 m i n 反应液冷冻干燥后得到的粉末状色素中蛋白含量3 9 、灰分为3 3 和亚硝酸钠含量1 1 9 8 m g k g 。溶解在水中，可作为食用红色素应用于食品加工中。 2 系统地比较腌肉色素( 0 c m p ) 和亚硝基亚铁血色原色素( n f h ) 的理化性质并探讨蛋白质对 色索稳定性的作用。低温避光真空保藏腌肉色素9 0 x 色泽变化不大，日光照射下1 0 h ，腌肉色素 ( c c m p ) 色泽变化不大，而亚硝基亚铁血色原色素( n f h ) 完全褪色；此外，腌肉色素( c c m p ) 对热、氧和金属离子等的稳定性比亚硝基亚铁血色原色素( n f h ) 都明显高。 3 腌肉色素的溶解性的研究表明：腌肉色素溶于水、甲醇但不溶解于乙酸乙酯、石油醚，且色素 在水中的溶解率为8 6 6 。 4 采用了三因素三水平k ( 3 3 ) 正交试验设计确定的最佳配方：腌肉色素的添加量是0 5 、抗坏 血酸钠的添加量为0 5 、生育酚的添加量为0 0 4 5 。香肠红度值( a 值) 指标最好。研究了以腌肉色 素与抗氧化剂等组成多元腌制系统添加到香肠产品中，经色差仪、物性仪检测和感官品评一致表明： 添加多元腌制系统的灌肠色泽好且持久，质构、感官品质优于添加皿硝酸钠或其他的产品。酸价、过 氧化值和i a 值测定表明应用建立的多元腌制系统的肉制品中脂肪氧化程度低，风味好且添加多 元腌制系统色素的香肠中亚硝酸钠残留仅为正常腌制的五分之一，但血红素铁的含量有所提高。 关键词：血红蛋白；亚硝酸钠残留；腌肉色素；制备；性质 研究类型：b ( 应用研究) t h ec o o k e dc u r e d - m e m tp i g m e n t ( c c m p ) w a sp r e p a r e df r o mh e m o g l o b i nt os u b s t i t u t et h ec o l o rf i x a t i o n o f n i t r i t e t h er e m n a n t o f n i t r i t e w a sr e d u c e d i n t h e m e a t p r o d u c ta n d t h e c o n t e n t o f i r o n w a s i n c r e a s e d i n t h e m e a tp r o d u c t t h el o wc o n t e n to fn i t r i t ea n dt h eh i g hc o n t e n to fi r o ni nt h em e a tp r o d u c tw e r er e a l i z e d i nt h e p a p e r ，t h es t u d yw a sf o c u s e do np a r a m e t e ro ft h es y n t h e s i s ，a n a l y s i sa n di d e n t i f i c a t i o n ，p r o p e r t i e s ， a p p l i c a t i o no fc c m pw c f es t u d i e d t h em a j o rr e s e a r c hc o n t e n ta n dd a t aw a s a sf o l l o w s 1 t h eh e m o g l o b i ne x l r a o t e df r o mp o r c i n eb l o o dw a su s e da sm a t e r i a lt op r e p a r ec c m p t h ei n f l u e n c e s o fq u a n t i t yo fn i t r i t ea n dv c ，t h eh e a tt e m p e r a t u r ea n dt i m eo nt h eo u t p u ta n dc o l o ro fp r e p a r e dp i g m e n tw e r e s m d i e d t h es i n g l ef a c m ra n dt h eo r t h o g o n a ie x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a tt h eh e a tt e m p e r a t u r ea n dq u a n t i t yo f v ci n f l u e n c e dm o s t l yo nt h ep i g m e n t ，t h es e c o n dw a st h eh e a tt i m ea n dq u a n t i t yo fn i t r i t e t h eb e s tc o n d i t i o n s w e r e t h a t d o s e o f n i t r i t e w a s 0 0 1 9 m l ，d o s e o f v c w a s 0 0 4 9 h a tt h e h e a t t e m p e r a t u r e w a s 6 0 th e a t t i m e w a s4 0 m i n t h e r ew e r e3 9p e r c e n tp r o t e i n ，3 3p e r c e n ta s ha n d1 1 9 8 m g k gn i t r i t ei nt h ep o w d e rp i g m e n t a f t e rt h es o l u t i o nw a ss p r a y e dd r y i n g i tc o u l dd i s s o l v ei nw a t e r i tc o u l db eu s e di nf o o dm a n u f a c t u r ea sr e d p i g m e n t s 2 t h ep h y s i c sa n dc h e m i c a lp r o p e r t yo fc c m pa n dn f hw e r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l ya n di tw a s d i s c u s s e dt h a th e m o g l o b i nc a 9p r o t e c tc c m p c o l o ro fc c m pw a sc h a n g e di m p e r c e p t i b l y , b u tn f h d e c o l o r e de n t i r e l y ，m o r e o v e rt h es t a b i l i t yc c m pu n d e rt h ec o n d i t i o n so fh e a t 、o x y g e na n dm e t a li o nw a s b e t t e rt h a nn f hd i s t i n c t l y 3 s t u d yo nt h es o l u b i l i t yo fc c m ps h o w e dt h a tt h ep i g m e n tc a n ，d i s s o l v e d i nw a t e rm e t h a n o lb u tc a n n o t d i s s o l v e d i ne s t e ra n da e t h e r a n d t h e d i s s o l v i n gr a t e o f p i g m e n t w a s8 6 6 i n w a t e r 4 t h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n tl 9 ( 3 ) d e s i g nw a gu s e df o rd e t e r m i n i n gt h eo p t i m u ma p p l i c a t i o n c o n d i t i o n o f c c m p t h er e s u l t ss h o w e d t h a t w h e n 0 5 o f c c m p ，0 5 0 0 f n a - v c a n d 0 0 4 5 o f v e w e r e a d d e d t h ec o l o ro ft h es a u s a g ew e r ea l lb e t t e r t h ep o l y - c o m p o s i t i o ns y s t e mb u i l tu pw i t hc c m p ， a n f i o x i d a n t sa n da n t i m i c r o b i a lw a sa p p l i e di ns a u s a g e sp r o d u c t t h ed e t e c t i o no fc o l o rd e t e c t o r , p h y s i c s c h a r a c t e ra p p a r a t u sa n ds e n s o r yv a l u a t i o nm a d ec l e a rt h a tm e a tp r o d u c ta d d e dw i t ht h ep o l y - c o m p o s i t i o n s y s t e mg e ti d e a la n ds t a b l ec o l o r ，t h et e x t u r ea n ds e n s o r yg r a d eb e t t e rt h a nt h es a m p l e sc u r e db yn i t r i t eo r a d d e dw i t he l s e t h ed e t e c t i o nb ya v ，p o va n dt b av a l u ei n d i c a t e dt h a tt h ec o n t e n to fo x i d a t e df a to f p r o d u c tu s e dw i t ht h ep o l y - c o m p o s i t i o ns y s t e mw a sl o w e rt h a nc u n t r a p o s i t i o n t h eb e t t e rw a sf l a v o r t h e n i t r i t er e m n a n to fs a u s a g ea d d e dt h ep i g m e n tw a so n l yf i v e t ho fs a m p l ec u r e db yn i t r i t e ，b u tc o n t e n to fi r o n w a se n b a n c e d k e yw o r d ：h e m o g l o b i n t n i t r i t er e m n a n t c c m f ，s y n t h e s i s ，p r o p e r t y t y p e o ft h e s i s ：b ( a p p l i e dr e s e a r c h ) 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果据我所知，除 文中已经注明引用的内客外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意 研究生签名： 丑。孑， 时间： 7 年彳月 ， 学位论文版权授权书 7 日 本人完全了解石河子大学有关保留，使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主 管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版有权将学位论文用于赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据进行检索有权将学位论文的标题 和摘要汇编出版保密的学位论文在解密后适用本规定 时问： 年 月 日 时间；嘲7 午月夕日 腌肉色素的制备殛在内制品中的应用 第一章文献综述 1 1 肉制品加工及其腌制概况 肉制品加工在我国有着悠久的历史。我们的祖先从原始时代的“茹毛饮血，生吞活 嚼”到火的发现和利用，知道了兽肉用火烧烤滋味香美，这是火烹加工的起源。随着陶 器的发明，可以将肉用水蒸煮，为水烹加工的开端。由于食盐的发现，人们学会了对食 品的烹调加工，认识到食盐不仅能调味，还能消毒抑菌，成为食品腌制技术的启蒙。早 在三于多年前，就己经开始加工肉干，以后有肉脯、灌肠等制品出现。到了距今一千四 百多年前，北魏末期的齐民要术一书，总结了前人经验，搜集了大量肉制品加工和 烹调技术的资料，记录了烧烤、灌制、糟卤、酱汁等各类制作方法。相传腊肉始于唐朝， 驰名中外的火腿始于宋朝。到了明、清时代，各地具有特色的肉制品如广东烤乳猪、苏 州酱汁肉等均名扬全国。清乾隆年问，袁枚所著的随园食单一书中，有关肉制品的 记载就有五十多种。一直到现在，随着科学技术的不断发展，肉制品加工无论是质量还 是规模，都有了前所未有的提高【9 ”。 腌制是肉制品加工中_ 二道重要的加工工序，腌制的目的主要在于加强保存性、形成 成熟风味、提高肉的发色和保水性、改善质构。腌制的保存方法在公元前2 0 0 0 年埃及已 经使用的、非常古老的肉类保存的技术。同样的肉类腌制的起源可以追溯到公元前3 世 纪，当时c a t o 记述了火腿千腌的方法。腌制”最初的含义是“保留”或“保存”，大 概古代的人们发现腌肉色泽的产生是由于硝酸盐以杂质形式，即作为钠盐( 智利硝石， n a n 0 3 ) 或钾盐( 孟加拉硝石，k n 0 3 ) 出现在食盐中。因而，肉类腌制更新的概念应该是 向肉中添加食盐和亚硝酸盐以产生稳定、独特的腌制色泽和风味。 1 2 亚硝酸盐在肉制品的作用 肉制品是人们日常膳食中的主要食品之一。肉制品的工业产值占整个食品工业产值 的很大一部分。多年来，在国内外生产的肉制品中，亚硝酸盐或硝酸盐一直作为肉制品 的腌制剂而被广泛使用。亚硝酸钠是一种传统的发色剂，研究员早已明确了亚硝酸盐的 四种功能：( 1 ) 赋予肉制品特有的肉红色；( 2 ) 预防产品“过热味”( w a r m e d - o v e r ) 产生；( 3 ) 使肉制品产生特有的风味和改善产品的组织结构；( 4 ) 作为防腐剂，对肉毒 梭状芽孢杆菌具有较强的抑制作用【1 1 。目前，国内外肉类企业全都采用亚硝酸盐作为肉 品的发色剂来获得理想的色泽和风味，延长保质期。 1 2 1 亚硝酸盐发色机理1 1 5 1 硝酸盐和亚硝酸盐被称为发色剂，其主要功能是使肉制品具有稳定的色泽。添加硝 酸盐和亚硝酸盐都可以在肉中产生独特、稳定的腌制色泽。鲜肉中肌红蛋白为还原型， 呈暗紫色，很不稳定，易被氧化变色。还原型肌红蛋白分子中二价铁离子上的结合水被 分子状态的氧置换，形成氧合肌红蛋白，色泽鲜红。此时铁仍为二价，因此这种结合不 堕堕皇窭竺型鱼墨垄塑型墨箜堕曼 是氧化而是氧合。当氧合肌红蛋白在氧或氧化剂的存在下进一步将二价铁氧化成三价铁 时，生成褐色的高铁的肌红蛋白。呈色反应主要是：亚硝酸盐在微酸性条件下形成亚硝 酸。其反应为： n a n 0 2 + c h 3 c h o h c o o h h n 0 2 + c 1 3 c h o h c o o n a 其次，亚硝酸是一个非常不稳定的化合物，在腌制过程中被还原性物质作用形成一 氧化氮( n o ) 。n o 的形成速度与介质的酸度、温度以及还原性物质的存在有关。所以， 形成亚硝基肌红蛋白的过程需要有一定的时间。 2 m 帕2 _ 2 n 0 + h 2 0 最后，n o 与还原状态的肌红蛋白( m b ) 反应结合生成亚硝基肌红蛋白m o 加) ，亚 硝基肌红蛋白遇热后放出巯基( 一s h ) 生成稳定的具有鲜红色的亚硝基血色原，赋予肉 特殊的腌制红色。抗坏血酸的存在可以阻止n o m b 被空气的进一步氧化，使其形成的 色泽更加稳定。 n 0 + b _ _ n o m b 1 2 2 亚硝酸盐抑菌机理 亚硝酸盐在肉中具有抑菌作用，亚硝酸盐可以抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长及其毒 素的产生，其抑菌能力的大小与其在肉制品中残留的浓度成正比。并且，它还具有抑制 许多其它类型腐败菌生长的作用，但机理还不甚明了。亚硝酸盐使用量在1 0 - - 4 0 m g k g 时，就能使腌肉产生良好的色泽和风味，这样低的使用量，亚硝酸盐全部与肉的基质结 合。在腌肉中只有游离的亚硝酸盐具有抑菌效果 2 1 ，当添加n a n 0 2 量在1 5 6 m g k g 时， 约1 4 的亚硝酸钠以某种形式与蛋白质结合，其中5 一1 5 与巯基结合。亚硝酸钠通过 以下4 种方式达到抑菌作用：亚硝酸钠结合细菌细胞壁上的巯基；阻断蓝绿色假单胞菌 的氧传输及氧化磷酸化；一氧化氮与发芽细胞中的含铁化合物如铁氧化还原蛋白反应； 亚硝酸钠抑制某些代谢反应的酶【3 l 【4 】。也有人研究认为，亚硝酸盐的抗氧化能力改变了 含铁离子的酶的作用机制，破坏了细菌的正常生长代谢，从而抑制了细菌细胞的生长和 其代谢产物的生成。 1 2 3 亚硝酸盐提高风昧 亚硝酸钠能够预防产品“过热味”的产生，因为它具有抗氧化能力，它能够抑制肉 制品中的脂肪颗粒的自动氧化过程。肉制品中添加亚硝酸钠后，由于脂肪自动氧化而生 成的羰基化合物的浓度有明显的降低，从而不会有脂肪氧化味的产生。另一方面亚硝酸 钠产生典型的腌肉风味口】。研究表明，腌肉风味是由许多化合物累加效果产生的复合感 觉嘲。 1 3 亚硝酸盐的毒性 亚硝酸盐是食品添加剂中急性毒性较强的物质之一，是一种剧毒药品。过量的亚硝 酸盐进入血液后，可使正常的血红蛋白( 二价铁) 变成高铁肌红蛋白( 三价铁) ，失去携氧 2 腌肉色素的制备及在肉制品中的应用 的功能，导致组织缺氧 3 0 l 。潜伏期仅为0 5 - - 1 小时，症状为头晕、恶心、呕吐、全身无 力、皮肤发紫，严重者会因呼吸衰竭而死同。 急性实验中，亚硝酸钠的半致死量为1 0 0 2 0 0 m g ，i 【g 体重( 大鼠) ，人的致死量是 3 2 m g k g 体重。亚急性实验中，以1 4 9 亚硝酸钠每升饮用水喂养实验动物2 0 0 天，导致 血液及肝、脾、肾和心肌中氧化肌红蛋白含量的增加。亚硝酸钠对微生物和哺乳动物细 胞具有致畸变作用，并且多数畸变实验呈阳性。慢性实验中，亚硝酸钠的a d i 为 0 - 0 0 6 m g k g 体重【羽。亚硝酸盐又是强致癌物n - 亚硝基化合物的前体物，人体内和食物 中的亚硝酸盐只要与胺类或酰胺类同时存在，就有可能形成强致癌性的亚硝基化合物。 n - 亚硝基化合物( n o c ) 按其化学结构可分为两类；n - 亚硝胺；n - 亚硝酰胺，动物实验 表明：n 亚硝胺和n - 亚硝酰胺都是主要的致癌物1 9 - 加】。 对于人类，膳食亚硝酸钠的代谢途径是复杂的【n 】。膳食中亚硝酸盐的摄入是以唾液 亚硝酸钠为主，并在肠道中被酸化，导致形成许多潜在的致癌亚硝胺化合物，如可导致 胃癌或其他癌症的n - 亚硝基甲脲。t s u t s u m im 等发现亚硝胺会造成对身体的伤害、增 生、发育不良和黏液的过量分泌，这可能是引起癌症的前提条件，其他研究者也得出同 样结论。n o c 可在食道、肺、肠、胰腺、肾、膀胱、鼻腔、气管、脑、外围神经、皮 肤和生血组织等引起肿瘤i 1 2 1 。因此，在美国法规涉及食品安全的日常监测用于确保亚硝 胺的浓度要尽可能的低l l m 。 1 4 降低亚硝酸钠危害的方法 为尽可能避免亚硝胺对人体的危害，应减少亚硝酸盐的摄入量。但肉类食品是膳食 蛋白质的主要来源，人均肉制品的消费水平体现一个国家的经济发展状况。因此；解决 问题的出璐在于降低肉制品加工中，腌制时亚硝酸钠的使用量，即研究亚硝酸钠的替代 方法，以期望部分或全部替代巫硝酸钠的发色作用。 1 4 1 无亚硝酸盐腌制系统的研究【1 4 1 ( 1 ) 麦芽酚、有机铁盐系统 麦芽酚都是安全可靠的食品添加剂，具有甜的、蜜饯样的水果香气和焦糖香味。在 酸性条件下，增香效果较好，随着p i - i 值的增加，香味逐渐减弱。麦芽酚和氨基酸反应 后，能增加肉品的香味。最近发现在肉品加工中，不用亚硝酸盐，而是在某个工序中加 入麦芽酚，配合使用铁盐，会呈现与使用亚硝酸盐相同的色泽，麦芽酚最重要的化学性 质就是遇铁离子变紫红色。配合使用的铁盐可以是葡萄糖酸铁，柠檬酸铁等有机铁盐， 既达到发色的目的又增加了微量元素的含量。 ( 2 ) 抗坏血酸和葡萄糖腌制系统 这个系统比较简单，加入抗坏血酸具有抗氧化作用，葡萄糖可被微生物利用产生乳 酸菌，它有抑菌作用。有的配方中还需加入玫瑰酒，这可能是一种着色的物质。 ( 3 ) 红曲色素、高粱红色素腌制系统 臆冉色素的制鲁厦在肉制品中的应用 添加红曲色素、高粱红色素等赋予肉制品红色以替代亚硝酸盐的发色作用是更加直 接的方法。红曲色素在日光的照射下，保存率较低，而很多肉制品的包装大多不具有避 光性，使得肉制品的颜色在很短的时间内褪去，影响了肉制品的外观质量。高粱红色素 安全无毒，着色均匀，但随着温度的升高，颜色逐渐加深，并开始发黑，限制了使用效 果。 ( 4 ) 甜菜色素的应用 甜菜色素作为一种着色剂应用于香肠产品，似乎有可能替代一些亚硝酸盐。有实验 报告称，在烟熏大香肠等产品中使用了从甜菜中提取的一种色素“甜菜红”获得良好效 果。天津轻工业学院与天津市第二食品加工厂协作，用甜菜红对火腿肠进行了着色试验。 结果表明甜菜红在大火腿肠中，由于水煮时间过长而退色或变色。当改用小肠衣灌装并 减少水煮时间以后，经感观评价，认为添加甜菜红3 2 p p m 的样品，其色泽与添加5 0 p p i n 亚硝酸钠发色的对照样品相似，但风味稍差些。而在添加甜菜红的同时在添加约5 0 0 p p m 的抗坏血酸，其色泽和风味均与添加亚硝酸盐的样品相仿。不过到目前为止，还没有有 关这方面的进一步研究。 ( 5 ) 腌肉色素腌制系统 通常认为能使腌肉发色的物质是在加热时形成的腌肉色素( c o o ，c o o k e d c u r e d - m e a tp i g m e n t ) ，它不但能由肌红蛋白转变而成，也可由血红蛋白制备。这是由血 红蛋白和肌红蛋白分子结构的相似性决定的。所以，研究人员逐渐发现由动物血液中的 血红素制得的腌肉色素是一种良好的、安全的着色剂。并且，用此腌肉色素可使食品的 色泽、营养、口感等性能更好。血红蛋白是脊椎动物红细胞内的呼吸蛋白，是由四条多 肽链组成的。每条多肽链同一个血红素相连接。因此，用血红蛋白与一氧化氮合成得到 的色素，其稳定机理可能与多肽链对血红素的保护作用有关。 此外，有的学者指出单一使用腌肉色素还不足以达到使用亚硝酸盐在肉类腌制加工 中所能达到的效果，虽然在颜色方面可能会令人满意，但在抑菌和防止脂肪氧化等方面 还需进一步考虑和证实，所以还需加入抗氧化剂和抗菌剂。抗氧化剂一般使用抗坏血酸、 抗血酸钠、洳生育酚等。这些替代品中，抗坏血酸和生育酚是十分重要的。研究发现使 用5 5 0 m e , k g 抗坏血酸和5 5 0 m g k g 生育酚的混合剂对抑制亚硝胺的生成非常有效。在这 种情况下亚硝酸盐的添加量可以减少至1 2 0 m g k g 。 研究表明，抗坏血酸钠、三聚磷酸盐、少量抗氧化剂、c c m p 色素结合使用，可 以减少腌肉中醛的浓度和硫代巴比妥酸值( t a a 值) 。c c m p 也具有抗氧化性，并且同抗 坏血酸具有协同作用，每公斤肉中添加2 m g c c m p 和5 5 0 r a g 抗坏血酸钠的抗氧化性相 同。在c c m p 和抗坏血酸钠中添加三聚磷酸盐，可促进其抗氧化作用的稳定性。 1 5 腌肉色素作为发色剂的优越性“日， 首先，腌肉色素代替硝酸或亚硝酸及其盐类作为发色剂用于肉制品加工时，发色剂 4 臆肉色素的制备厦在内搠品中的应用 中游离的n o 首先满足肌红蛋白的需要，而且腌肉色素中的n o 被处于饥饿状态的肌红 蛋白迅速抢走生成亚硝基肌红蛋白，此后若还有过剩的n o 也能与己失去n o 。的血红蛋 白结合生成腌肉色素，因此肉制品中n o 残留量极低甚至没有。其次，血红蛋白中血红 素中的铁为有机铁，它在人体的消化吸收过程中可不受植酸和磷酸的影响，其吸收率较 普通无机铁高三倍以上；同时它还能提供人体生血所需要的其它相关营养素，如蛋白质、 铜、维生素c 、吡哆醇、叶酸、维生素b 和矿物质等，所以对缺铁性贫血引起的各种 疾病有一定的辅助治疗作用。第三，腌肉色素具有普通蛋白质所具有的全部功能特性， 尤其是乳化性和起泡性尤为突出，在生产中受热形成胶膜，使肉制品的保水性、切片性、 弹性、粒度、产品率等均有提高。尤其是血液中的其它成份都具有较高营养价值，因此， 以畜禽血液为原料制得的发色剂加入肉制品后，不仅没有任何害处，而且还会对改善产 品质地、提高营养价值、改进风味等带来好处。 1 6 腌肉色素替代亚硝酸盐的研究进展 亚硝基血红蛋白的化学结构长期以来一直是人们争论的焦点。1 9 0 1 年h a l d a n e 首次 提出腌肉的粉红色为一氧化氮和血红蛋白的联合体，这种假设的根据是腌肉提取物的可 见光吸收波段与一氧化氮和血红蛋白合成产物类似，根据众多的光谱分析发现，用亚硝 酸钠腌制肉，肌红蛋白被亚硝基化，加热后，其中的珠蛋白受热变性，随后与血红素部 分分离。然而，也存在其它观点，认为合成色素可能是单亚硝基血红蛋白，再获得另一 个一氧化氮即成为二亚硝基结构。t a r l a d g i s 由丙酮提取腌肉色素进行光谱分析，提出该 色素为二亚硝基血红素。l e e 和c a s s e n s ，r e n e r r e 和r o u g e 分别用n 的同位索1 n - 标记 亚硝酸盐证实了热加工后肉的色素中比未加热色素中含有两倍量1 n ，认为加热后珠蛋 二 白和组氨酸被另一个一氧化氮取代。t a r l a d g i s ，w a y l a n d 和o l s o n 通过光谱和理论分析 也支持这个结论，这些研究者没有考虑一氧化氮与血红蛋白其它位置结合的可能性。然 而，k i l l d a y 等人通过红外光谱、可见光谱和薄层层析的方法阐明腌肉色素中只有一个 亚硝基，并提出了新的腌制理论。p e g g 和s h a h i d i 根据核磁共振光谱研究结果，证明腌 肉色素的结构为单亚硝基化血红素而非双亚硝基。之后又采用一种新颖的滴定方法，用 分光光度计测定滴定终点，迸一步证实其单亚硝基化结构【1 6 】。 c h 4 h 蚓日t “，雌雄啪雠诖慵纠hl x d i 抽嘲y i p r 州“瞄啪 田1 1 单亚硝基亚铁血色原和二亚硝基亚铁血色原的化学结构 f i g l - 1 c h c m i c a ds t m c t l m 强o f m o n o n i t r o s y l p r o t o h a e m 柚dd i n j 扛伽y l 班吲 o h 蛐 5 臃肉色素的制鲁及在内制品中的应用 我国这方面的研究起步较晚，在二十世纪八十年代后期对血红素的研究才逐渐多 起来。从1 9 8 8 年起，张爱华、郭殿文、张坤生、马美湖等人先后研究了腌肉色素的制 取工艺，都取得了一定的成果。马美湖采用传统的丙酮提取法，有效的降低了丙酮的 使用量，使丙酮的使用量由1 0 倍于血量降低到4 倍于血量，这就大大降低了制取腌肉 色素的成本。张坤生研究了用一氧化氮与血红蛋白合成亚硝基血红蛋白，并讨论了该 色素的结构、贮藏的特点【1 7 l 。曹稳根、李卫华以新鲜的猪血为原料，经化学提取、合 成以及酶解等步骤，制成了食品着色剂亚硝基血红素，并将其产品替代具有毒性作用 的亚硝酸盐，而赢接加入食品着色，发现亚硝基血红素不仅是一种理想的着色剂，而 且增强了食品的营养成分l 埔】。马美湖利用猪血中血红蛋白和亚硝酸钠合成腌肉色素， 将合成的色素作为肉制品的发色剂添加到香肠中，经实验分析和检测，产品发色效果 良好，稳定持久，风味独特，并具有一定防腐效果，而香肠中的亚硝酸钠残留量很低， 可实现肉制品的低硝化f 1 9 1 。解万翠、陆晓滨采用血红蛋白为原料与亚硝酸钠反应，制 备安全发色剂【2 0 l 。王远明将沉降的红细胞血浆移置反应器中，搅拌后加入乙醇和乙酸 等作防腐脱腥处理，然后在一定条件下加入烟酸和烟酞胺和t e a 、抗坏血酸及葡萄糖 等作发色及抗氧处理，反应产物经均质后得到呈清香味深红色粘稠状物的无硝血红蛋 白着色剂【2 1 1 。孔保华等人从猪血中提取血红素，将其与一定量的亚硝酸盐反应，经真 空冷冻干燥合成制得腌肉色素( c c m p ) 【2 2 l 。 杨锡洪，夏文水研究了糖基化亚硝基蛋白制备一种新型无硝血红蛋白着色剂 ( n i t r i t e - f i e e h e m o g l o b i n p i g m e n t ，n h p l ，及在日光、加热等条件下的色泽变化和稳定性， 将其与抗氧剂和防腐剂组成多元腌制系统并应用灌肠中，测定t b a 值和各种醛类物质 2 3 - 2 4 。郑立红将适量亚硝基血红蛋白作为着色剂制成火腿肠，感官状态接近亚硝酸钠发 色效果，优于红曲色素的着色效果【2 5 1 。黄群研究了猪血红蛋白在特定条件下与亚硝酸钠 反应合成亚硝基血红蛋白删o ) 闭，并将其作肉制品着色剂代替亚硝酸钠应用灌肠加 工，对其用量与助色剂搭配、感官评定、降硝增铁效果进行了研究，认为亚硝基残留仅 为对照组的九分之一而f e 2 + 含量增加4 1 1 2 7 1 。马美湖采用蛋白酶酶解猪血红蛋白，合成 亚硝基血红素多肽圜。石飞云用铜粉和稀硝酸反应产生一氧化氮合成亚硝基血红蛋白， 并应用火腿肠中色泽效果良好，持久稳定，有效降低肉制品亚硝酸钠的残留，保证肉制 ”品的安全性 2 9 1 。有人报道认为，血红蛋白类腌制色素中含有丰富的血红素，可作为补铁 成分。加入o 5 的腌肉色素，铁含量比对照组高7 7 ，血红素中的铁为二价铁离子， 它在人体的消化吸收过程中可不受植酸和磷酸的影响，其吸收率较其它铁成分高3 倍以 上，所以可将其制成保健食品，用于治疗缺铁性贫血引起的各种疾病。 将亚硝基血红蛋白溶液加热，变性沉淀即成为熟制腌肉色素粉( p o w d e r e dc o o k e d c u r e dm e a tp i g m e n t ，简称p c c m p ) p o “1 。第一步是从牛或猪血红蛋白中制备c c m p ， 或直接从氯高铁血红素制备( 氯高铁血红素可按一定步骤从血红细胞中提取) 。将亚硝 基化物添加到氯高铁血红素中或血红蛋白中，再加入还原剂，就可制成c c m p 。第二步 是要保证c c m p 的稳定性，可采取微胶囊包埋技术或采用气调贮存 3 2 - 3 3 1 。在微胶囊中可 6 腌肉色素的制备及在肉镧品中韵应用 添加还原剂，以预防在包埋过程中和包埋以后色素的氧化降解。微胶囊包埋是通过将色 素制成悬浮或者与碳水化合物聚合物制成糊状物，然后通过脱水( 喷雾干燥) 而获得粉状 熟制腌肉色素( p c c m p ) ；p c c m p 在干燥的状态下可贮藏1 8 个月，使用时溶解在水中 或溶液中，即可作为无硝肉类腌制系统的呈色剂p 4 】。在肉制品中，p c c m p 呈色的稳定 性可与亚硝酸盐腌制的制品相媲美。 总之，将天然的畜禽血液中血红蛋白制成色泽鲜红、对热和氧稳定的着色剂，反应 具备的条件应该为：( 1 ) 含有足够的还原性物质，阻止亚铁氧化为高铁；( 2 ) 提供稳定 性高的配位体：( 3 ) 应用安全无毒、符合中华人民共和国国家标准( 食品卷) 的试剂【l 卵。 1 7 血液的营养价值及利用 中国作为世界第一产肉大国。2 0 0 4 年全国猪、牛、羊：禽肉总产量约为6 2 0 0 万吨， 占世界肉类总量的2 8 9 0 。其中猪肉总产量为3 9 2 5 万吨，占我国肉类总产量的4 4 5 0 ， 是当之无愧的猪肉生产大国。据统计我国年生猪出栏量在6 亿头左右，伴随着如此巨大 的猪肉产量，以猪血约占生猪体重的5 计算，一头猪产血约3 k g 左右，猪血含蛋白质 高，被称为“超级液体肉”。这是一个巨大的动物蛋白资源库。如能合理利用，将是对 解决目前食品资源日益枯竭严重问题的巨大贡献。但我国猪血的利用率还很低，除小部 分用作饲料、食用及提取生化药品，其用量不足1 3 ，大部分被废弃，既造成重大的资 源的损失，而且还污染环境，危害人类健康。 1 7 1 血液的营养价值 畜禽血液营养丰富，蛋白质含量高且氨基酸组成平衡，是优质的蛋白来源。其中 大部分为血红蛋白存在于红血球中，占总蛋白质的8 0 ，因此开发利用畜禽血液，尤其 是血红蛋白。血液的营养特性首先体现在蛋白质上，全血含有1 7 - - 2 1 的蛋白质，干 燥血粉的蛋白质含量达8 0 以上，是全乳粉的三倍。从氨基酸组成来看，血液蛋白质是 一种优质蛋白质，其必需氨基酸总量高于人乳和全蛋，尤其是赖氨酸含量很高，接近9 。从蛋白质互补的角度来看，由于谷物蛋白质中赖氨酸含量低，蛋氨酸和胱氨酸含量 高，异亮氨酸含量适当，血液的高赖氨酸含量使其成为一种很好的谷物蛋白的互补物， 这对动物性蛋白资源相对贫乏的国家或地区改善膳食中总体蛋白质量很有意义p 川。 其次，血红素铁含量较高，约占全血的o 5 。研究表明每l o o m l 猪血中血红素铁 的含量高达4 0 m g 以上，而每l o o g 瘦猪肉中仅含有1 6 m g 血红素铁，而且，猪血中总 铁含量是猪肝中铁含量的2 倍，是鸡蛋中铁含量的1 8 倍，是瘦肉中铁含量的2 0 倍。因 而，可以提取猪血中的血红素铁，将其制成具有补血功能的保健食品，用于治疗缺铁性 贫血引起的各种疾病，以及孕妇受伤流血过多者手术后病人和其他原因引起的气血不足 者。 并且，由于血红素可以卟啉铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞所吸收，然后在上皮 细胞内分离出铁并与脱铁蛋白结合形成铁蛋白，所以血红素铁的吸收与非血红素铁相 7 腌肉色素的制鲁厦在内制品中的应用 比，具有吸收率高、吸收无障碍、摄食后无副作用等特点。血红素铁的吸收率比其它无 机铁或植物中的铁高3 1 5 倍。因此，血红素铁就成为极为宝贵的膳食铁，具有极高的 营养价值。临床证明它对治疗缺铁性贫血有显著的疗效。 1 7 2 血液的利用p 5 硼 ( 1 ) 加工饲料 近年来随着养殖业的发展，蛋白饲料需求量日益增多，喷雾干燥法制血粉与蒸干粉 碎法相比，开发动物血液做蛋白饲料具有成品蛋白质性质无变化、粉粒细小、可溶料， ，不仅解决了血液的利用问题，而且质量好、价格低廉。传统煮压法、日晒法直接加工 ，的血粉，消化吸收率低而被饲料公司和养殖户拒用。采用发酵法，经酶解和微生物发酵 加工的饲猪血料血粉，干物质达8 7 3 ，可消化粗蛋白3 2 1 ，可消化养分总量达7 4 0 ，达到甚至超过相同蛋白含量的鱼粉。 ( 2 ) 加工食用血粉 血食用血粉主要用于替代食品加工尤其熟肉制品中发色剂亚硝酸盐及人工合成色 素，也可将新鲜血液直接加人肉制品中使用。在西式火腿中加入血液或血粉溶液，成品 切面色泽均匀，鲜艳美观，保持肌肉固有的天然色泽，组织结构细密无空泡。 食用血粉要求屠畜健康无病，血液采集必须清洁卫生，防止容器污染。采血时可加 0 3 一o 4 柠檬酸钠抗凝血，或采用旋浆叶搅拌器在未凝血前搅拌，脱去纤维蛋白， 喷雾干燥制成血粉。 ( 3 ) 制作酱油 血液酱油是用盐酸分解法，将血液蛋白质分解为氨基酸，再以纯碱中和而成。新鲜 猪血5 0 千克加入盐酸6 2 5 克，使其达到波美1 9 度，加热4 0 小时进行分解，再加1 7 5 纯碱中和，使p r i 值至2 2 2 3 之间，过滤后即成血制酱油。它可作为补铁食品。 ( 4 ) 制备血清蛋白 新采集血液加抗凝剂柠檬酸钠后，离心分离血清和血球，血球部分可烘干制成黑色 血粉；将分离法或自然析出取得的血清集中置室内自然发酵，发酵至血清变自后，用碳 酸氢钠调节p h 至7 2 7 6 ，倾入平底容器o 3 厘米，放人5 6 1 2 烘箱内烤干至片状取出。 ( 5 ) 制备血蛋白胨 新鲜血液加等量水煮沸，4 0 氢氧化钠或纯碱溶液调到p h 8 9 ，4 0 c 条件下加血液 量1 0 的胰浆，保温酶解消化6 小时，稀硫酸调至p h 5 0 ，再煮沸，过滤，浓缩，喷雾 或真空干燥后粉碎。蛋白胨主要用作微生物培养基，在医药工业、抗生素培养和微生物 研究中广泛应用。 ( 6 ) 复合氨基酸和添加剂 猪血为原料制成复合氨基酸和添加剂。复合氨基酸营养液是目前国内外市场上十 分流行的一种营养保健品，已有研究证实该营养液可以促进人体的生长发育，加速白细 8 腌肉色素的制备殛在肉制品中的应用 胞的恢复及增强体力，提高人体免疫力，对肿瘤放疗具有辅助作用，促进锌在人体内的 吸收。老年人由于新陈代谢机能降低，影响了对蛋白质的吸收利用，故复合氨基酸营养 液对老年人是一种良好的保健饮料。更有意义的是该营养液的开发可以利用废弃蛋白作 为原料，这样可以提高蛋白的利用率，增加食品的附加值。动物血是一种可大量获得的 营养价值很高的食品工业的副产品，据分析其氨基酸组成包括1 8 种氨基酸，其中8 种 为必需氨基酸，且其婴幼儿必需的组氨酸含量较高。 ( 7 ) 制备超氧化物歧化酶 超氧化物歧化酶( s o d ) 属于金属酶，是一种重要的氧自由基清除剂。s o d 作为一 种在医疗上有广泛应用前景的药用酶，被证明在医疗自身免疫性疾病、心肌缺血与缺血 再灌注综合症、某些心血管疾病以及抗衰老等方面功效显著，现已成为食品工业中被广 泛认可的抗衰老功能成分之一。从猪血中提取s o d 来源丰富、成本低，提取和纯化方 法比较简便。 ( 8 ) 分离免疫球蛋白 免疫球蛋( i m m u n o g l o b u l i n , 简称i g ) 是指具有抗体活性能与相应的抗原发生特异 性结合反应的球蛋白，普遍存在于哺乳动物的血液、组织液、淋巴液及外分泌液中。免 疫球蛋白在动物体内具有重要的免疫和生理调节作用，是动物体内免疫系统最为关键的 组成物质之一。白1 8 9 0 年发现后，它在医学实践中曾发挥了巨大作用，但对其在食品 工业中应用的研究应该说还是近十几年的事情。从富含免疫球蛋白的物质中分离出i g 并将其应用到功能食品中，对于改善婴幼儿、中老年人及免疫力低下的人群的健康有重 要意义。动物血清中i g 的含量大约1 2 0 0 1 4 0 0 m g m l ，我国生猪出栏头数约3 5 亿头， 按每头宰后收集猪血3 k g ，总量达1 0 亿公斤以上，是一个巨大的i g 资源宝库。 ( 9 ) 其他产品的开发 国内还有猪血清和血浆应用于疫苗的试验，从猪血中分离组氨酸、亮氨酸、赖氨 酸、精氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、凝血酶等，从猪血纤维制备水解蛋白注射液。猪血也 可用作工业原料，作工业的粘合剂用于脲醛和酚醛胶，增加粘合力、柔韧性和附着力。 还可用于葡萄酒工业和食品工艺试验，猪血作为农副产品的下脚料，广泛地应用于食品 开发，生产营养食品、强化食品、功能食品；应用于日化工业，生产高级护肤霜、洗面 奶、香皂；应用于饲料工业，生产高蛋白营养饲料。产生较好的经济效益和社会效益， 市场前景十分乐观。 我国对血液资源的开发起步较晚，多年来只有饲料血粉的生产，供人类食用的产品 除血肠外，基本是空白。余下的血液以污水形式排放，不仅致使大量宝贵营养资源流失， 而且造成严重的环境污染。 1 8 研究的目的和意义 在肉制品加上中，亚硝酸盐可使肉制品具有鲜艳的色泽、良好的质构和独特的风味， 9 腌肉色素的制备及在肉制品中的应用 但亚硝酸盐是一种有毒物质( a d i - 0 - 0 0 6 m g k g ) ，在腌制发色过程中可转化为亚硝胺， 而成为强烈的致癌物。因此，在肉制品生产中减少或完全替代亚硝酸盐的使用，受到广 泛的研究和重视。 近年来，世界各国的肉类科研机构和厂家都在积极寻求一种能代替硝酸盐或亚硝酸 盐的肉类发色剂，并进行了大量的研究和实验，如麦芽酚、柠檬酸铁、葡萄糖酸铁等替 代亚硝酸盐，但这些物质在发色、呈味、防腐等方面效果仍不理想，至今无法全部替代 亚硝酸盐在肉制品中的作用。腌肉色素是最近研究中发现的能较好的替代亚硝酸盐各种 作用的一种物质。目前，我国对腌肉色素的研究较少，缺乏适于工业化生产及腌肉色素 的可行性工艺及其在食品中应用的研究，对其具体的性质报道不仅较少，而且说法不一。 为了更好的将腌肉色素应用于食品等行业中。本试验研究了血红蛋白制备腌肉色素的工 艺最佳参数、腌肉色素稳定性的影响因素及色素的溶解性进行了研究，同时将腌肉色素 与抗氧化剂、防腐剂等应用灌肠中，分析了多元腌制系统对香肠色泽的持久性、抗氧化 性、质构等。