（食品科学专业论文）用猪血制取腌肉色素及其性质和应用的研究.pdf

堕斐 塑墨! ! 坚兰! ! 旦 摘要 本课题以猪血综合利用为目的，提取其中的血红索，将其合成为腌肉色素，并对腌肉 色素进行分析鉴定、研究其性质和应用效果。 首先研究猪血的预处理试验参数，结果表明原料血的最适预处理条件是离心转速为 4 0 0 0 r m i n ，离心时间为1 5 m i n ，选择的最佳抗氧化剂为维生素c ，抗氧化剂的最适添加量 为1 0 倍的血红素摩尔数，最佳的破壁时间为2 m i n 。 采用了三因素三水平l 。( 3 4 ) 正交试验设计来研究腌肉色素的合成工艺条p kf 结果表 明：亚硝酸钠的添加量是2 ，加热温度为8 5 ，加热时间为2 0 m i n 时，合成的仨潆产量 最高：柠檬酸摩尔浓度为0 1 m o l l 、p h 值为4 时提取的腌肉色素的产量和质量都较好。 对腌肉色素稳定性的研究结果表明：光照、氧化剂对腌肉色素有不良的影响，腌肉色 素应尽量避光、真空保藏：f e 。和c w 对色素的稳定性影响较大，其它离子的影响较小：温 度、p h 值对腌肉色素的影响不大。 对腌肉色素溶解性的研究结果表明，溶解方式采用玻璃棒搅拌溶解较可行，p h 值在7 左右有较高的溶解率。4 采心了三因素三水平l 9 ( 3 1 ) 正交试验设计确定腌肉色素的最佳应用条件：腌肉色素 的添加姑是05 o ，vc 的添加量为05 ，vs 的添加量为00 7 时，制作的火腿肠各方面 指标均较好。 研究了血清的功能性质，血清的乳化性、起泡性和泡沫稳定性均较好，可以被应用到 火腿肠的生产中。 芙键词：腌肉色私提取合成性质应用血清 s y n t h e s i sa n d e x t r a c t i o no fc c m p a n ds t u d y o i li t sp r o p e r t i e sa n d a p p l i c a t i o n a b s t r a c t t h ed u r p o s eo ft h iss u b j e c tw a st ot a k ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no ft h ep i g 。s b l o o d e x t r a c th e m ef r o mi t ，s y n t h e s i z et h ec o o k e dc u r e d m e a tp i g m e n t ( c c m p ) w i t h h e m ea n dn i t r i t es o d i u m a n da n a l y s i s ，i d e n t i f i c a t i o n ，p r o p e r t i e sa n da p p l i c a t i o n o nc o o k e dc u r e d m e a tp i g m e n tw e r e s t u d i e d r h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n to ft h ep r e t r e a t m e n tp a r a m e t e ro fp i g s b l o o d s h o w e dt h a tt h eo p t i m u mp r e t r e a t m e n tc o n d i t i o no fr a wm a t e r i a l b l o o dw a st h e c e n t r i f u g a lr o t a t i o n a ls p e e d4 0 0 0 r p m ，t h a tt i m ef o r1 5 m i n ，t h eo p t i m u ma n t i o x i d a n t s e l e c t e dw a st h ev i t a m i nc t h a tw a sa d d e dt ot h er e a c t i o nm i x t u r ea tam o l a rr a t i o o f1 0 ：1t oh e m e ，a n do p t i m u md i i a p i d a t e dw a l ls t i m ew a s2 m i n t h eo r t h o g o n a 】e x p e r i m e n tk ( 3 1 ) d e s i g nw a su s e df o rs t u d y i n gc c m ps y n t h e s is t e c h n o l o g y t h e r e s u l ts h o w e dw h e n4 o fn i t r i t es o d i u mw a s a d d e d ，h e a t i n g t e m p e r a t u r eo f8 5 h e a t i n gt i m eo f2 0 m i n ，t h ep i g m e n to u t c o m ew a st h eh i g h e s t w h e nt h er e a c t i o nm i x t u r ew a sa c i d i f i e dt op h4 0w i t hc i t r i ca c i do f01 m i t s q u a n t it ya n dq u a lit yw e r eb o t hg o o d s t u d yo nt h es t a b i l i t yo fc c m ps h o w e dt h a ti tw a sv e r ys e n s i t i v et ol i g h ta n d o x i d a n t ，s oi ts h o u l db ea v o i d e dt o u c h i n gw i t h1 i g h ta n dp r e s e r v e dir lv a c u u m f e a n dc a 。h a dn e g a t i v ee f f e c to nc c m p ，o t h e rm e t a li o n s ，t e m p e r a t u r ea n dp hv a l u e h a dl i t t l ee f f e c t 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 tu s i n gt h eg l a s sr o dt os t i rt o d i s s o l v ew a sm o r ef e a s i b l e ，a n dp hv a l u ea b o u t7h a dh i g h e rd is s o v i n gr a t e 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 su s e df o rd e t e r m i n i n gt h eo p t i m u m a p p l i c a t i o nc o n d i t i o no fc c m p t h er e s u l tss h o w e dt h a tw h e n0 5 o fc c m p 0 5 o fv ca n d0 0 7 o fv ew e r ea d d e d ，t h ei n d e x e so ft h eh a mw e r ea l lb e t t e r s t u d yo nt h ef u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fs e r u ms h o w e dt h a te m u l s i b i l i t y ，f o a m i n g c a p a c i t ya n df o a ms t a b i l i t yo fs e r u mw e r ea 1 1b e t t e r ，a n di tc o u l db ea p p i i e dt o t h ep r o d u c t i o no fh a m p o s t g r a d u a t ec a n d i d a t e ：t a of e i s u p e r v i s o r ：p r o f k o n gh a o h u a m a j o r ：f o o ds c i e n c ea n dt e c b n 0 1 0 9 y k e yw o r d s ：c c m p ：e x t r a c t i o ms y n t h e s is ；a p p l i c a t i o n ；s e r u m 2 堕翌 塑童 ! ! 竺堡! ! 旦 前言 1本课题的立题背景 音血是牲畜屠宰加工过程中的主要副产物之一。全世界每年牲畜出栏3 0 亿头，年产 葺血1 4 0 0 万吨。我国是世界上养猪最多的国家，自1 9 9 4 年起，每年存栏数至少在4 亿头 以上，居世界首位( 李志钊，2 0 0 0 ) 。以屠宰每头可利用2 ，5 k g 血计算，则每年可利用的 猪血量达到1 0 0 多万吨，其中猪血蛋白质1 0 万吨，这相当于1 5 0 万吨的小麦或4 2 万吨豆 粕中所含的蛋白质，数量相当可观( 张华山，1 9 9 9 ) 。 猪血营养丰富，素有“液体肉”之称。每1 0 0 9 猪血中含蛋白质1 9 9 ，脂肪0 4 9 ，碳 水化合物06 9 ，矿物质05 9 ，此外，还有铁、铜、锌、锰、钨、钴等人体必需的微量元 素。其中蛋白质含量相当于肉类，接近于鸡蛋。每1 0 0 9 猪血含铁4 5 m g ，是猪肝的二倍， 瘦肉的2 0 倍( 王仲礼，1 9 9 4 ) 。 国外对血液的利用较旱，如法国1 9 7 6 年畜血的回收率为3 3 4 0 ，到1 9 8 1 年提高到 7 32 ，主要用于饲料，也有少部分供人类食用，并制定了相应的法规：前苏联在1 9 7 0 年 用于食品的血液占总量的2 1 ：美国从1 9 8 6 年开始重视血液蛋白质的生产，主要是出口血 浆蛋白粉。 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，基本上是空白( 李志钊，2 0 0 0 ) 。余卜+ 的血液均以污水形式排放，不仅致使大量 宝贵营养资源流失，而且造成严重环境污染。 本实验就是为了改变我国猪血利用较落后这种现状而提出的。本实验的主要目的是从 猪血中提取血红素，并将其合成为腌肉色素，替代亚硝酸盐应用于肉制品的生产加t 中。 当前，国内外在香肠、火腿、培根等肉制品生产中，为了使产品具有理想的玫瑰红色， 增强防腐性，延长保存期并赋予产品独特的后熟风味，均采_ l ! i 硝酸盐或亚硝酸盐作为发 色剂。但硝酸盐或亚硝酸盐的使用量超过一定的标准时，残留的亚硝基能同肉中蛋白质的 分解产物仲胺类物质结合，生成亚硝胺。1 9 5 4 年有人发现亚硝胺能够使实验动物细胞发生 癌变。美国一名男子在2 0 分钟内吃了1 0 根香肠后，突然昏厥，后来检查发现亚硝酸盐的 含量已积累到6 8 m g ，这样高的亚硝酸盐含量导致了突发性的低血压，进而产生昏厥。因此， 近二十年来，世界各国一直在积极寻求安全、可靠、经济实用，能够代替亚硝酸盐类发色、 防腐和风味的物质( 马美湖，1 9 9 7 ) 。 随着经济体制改革的不断深化，人民的生活水平逐步提高，人们对食物的要求也不断 的提高。人们对食物营养的全面性、保健性越来越关注，食品中应不含对人体有害的物质。 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。因此，无硝腌制系统的应用研究定会有辉煌的前景。 2 亚硝酸盐使用的原因及其毒性 自古以来，人们就使用亚硝酸盐作为防腐剂来制作腌肉制品，以延长肉的保质期。系统 的使用甄硝酸盐作为肉制品的腌制剂是从1 9 2 5 年开始的。因为，研究人员在那时明确了亚 硝酸盐的四种功能，即( 1 ) 使腌肉制品呈现特有的粉红色：( 2 ) 预防产品“过热 味”( w a r m e d o v e r ) 产生；( 3 ) 使腌肉制品产生特有的风味和组织结构：( 4 ) 抑制肉毒梭状 芽孢杆菌的生长及其毒素的产生。 2l 硝酸盐的发色机理 鲜肉中的肌红蛋白为还原型，呈暗紫色，很不稳定，易被氧化变色。还原型肌红蛋白 分子中_ i = 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，冈此这种结合不是氧化而称氧合。当氧台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，则生成褐色的高铁肌红蛋白。 为了使肉制品掣现鲜艳的红色，在加工过程中常添加亚硝酸盐，亚硝酸盐在酸性条什 f 可生成哑硝酸。一般宰后成熟的肉因含乳酸，p h 约为56 5 8 ，故不需外加酸即可生 成硝酸，其反应为： n a n o ! * c h 3 c h o h c o o h h n o ，+ c h 3 c h o h c o o n a( 1 ) 亚硝酸很不稳定，即使在常温下也可分解产生亚硝基( n o ) ： h n o ? 一h 十n o ，+ n o + h 1 0( 2 ) 所生成的亚硝基很快与肌红蛋白反应生成鲜艳的、亮红色的亚硝基肌红蛋白( m b n o ：) ， 硝基肌红蚩白遇热后放出巯基( 一s h ) ，生成较稳定的具有鲜红色的亚硝基血色原。 由( 2 ) 式可知，弧硝酸分解生成n o 时，也生成少量硝酸，而n o 在空气中还可被氧 化成o ，进而与水反应生成硝酸。 n 0 + o ：一n 0 ：( 3 ) n o ? + h 二o h n o ：+ h n o ，f 4 ) 如式( 3 ) 、( 4 ) 所示，不仅亚硝基被氧化生成硝酸，而且还抑制了亚硝基肌红蛋白的 生成。硝酸有很强的氧化作用，即使肉中含有很强的还原性物质，也不能防止肌红蛋白部 分氧化成高铁肌红蛋向。因此，在使用亚硝酸盐的同时，常用l 一抗坏血酸及其钠盐等还 原性物质来防j p 肌红蛋白氧化，且可把氧化型的褐色高铁肌红蛋白还原为红色的还原型肌 红蛋白，以助发色( 钟耀广，2 0 0 1 ) 。 2 2 亚硝酸盐对风味的影响 亚硝酸盐之所以能够预防产品“过熟味”( w a r m e d o v e r ) 产生，是因为它具有抗氧化 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盐后，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，从而就不会有脂肪氧化味的产 生。 2 3 硝酸盐的抑菌机理 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。有研究认为，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。 4 堕翌 堕童! ! ! ! 兰! 竺旦 24 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 的功能，导致组织缺氧。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。亚硝酸盐的a d i ( 每日允许摄入量) 为0 - - 02 m g k g 。 我国规定：亚硝酸盐可用于肉类罐头和肉制品，最大使用量为01 5 m g k g 。残留量以亚硝 酸钠计肉类罐头不得超过0 0 5 m g k g ，肉制品不得超过0 0 3 m g k g 。 在1 9 5 4 年，科学家们发现亚硝酸盐能与肉中的胺和氨基酸反应生成亚硝胺。动物实验 表明，n 一旺硝基二甲胺表明( n n i t r o s o d i m e t h y l a m i n e ) ，n 一亚硝基吡咯烷 ( n 1t f o s o p y f r 0 1 i d ir l e ) 等亚硝胺物质具有致癌、致畸和诱变性。并且，残留的亚硝酸盐在 胃中，易与人体代酎过程中产生的中间产物仲胺发生反应形成亚硝胺。 3 无亚硝酸盐腌制系统的研究历史和现状 由于在肉腌制中使用的亚硝酸盐具有的毒性，所以肉类科研工作者一直在努力寻找减 少甚至不使用亚硝酸盐生产肉制品的方法。用分别起亚硝酸盐几方面作用的一组物质组成 一个腌制系统来取代亚硝酸盐是一个可取的方法其中腌肉的色泽是一个晟为关键的问 题。 3 l 麦芽酚、有机铁盐系统 麦芽酚“泛存在于自然界中，树叶、树皮、小麦、大麦中都含有，乙基麦芽酚是麦芽 酚的同系物。它们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f ，增香效果较好，随着p h 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。 配台使用的铁盐可以是葡萄糖酸铁、柠檬酸铁等有机铁盐，既达到发色的目的义增加了微 量元素的含鼙。 3 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。 胡高明( 1 9 9 3 ) 用正交实验方法，找到了一种通过三种助色剂：抗坏血酸、烟酰胺、 葡萄糖的协同作用，以降低肉类腌制中亚硝酸盐的用量。他得到的理想配方为亚硝 0 0 4 9 k g 肉，烟酰胺0 1 2 9 k g 肉，抗坏血酸i 2 9 k g 肉，葡萄糖1 2 9 k g 肉。该配方中 亚硝酸盐的剧量为国家允许最大使用量( o 1 5 9 k g ) 的2 7 ，其风味和色泽等均保持良好。 3 3 红曲色素腌制系统 红曲色素是从红曲米中提取的天然色素。红曲色素性质稳定，耐光、耐氧、耐热、耐 酸碱，对蛋白质有很好的染色性，而且颜色正常，易让人接受。在使发酵香肠着色的实验 中红曲色素使用量为0 1 1 0 。在颜色的稳定性实验中，用色差对时间作方差分析，结 果不显著，说明颜色随时间没有发生显著的变化。在4 下保存一个月不变色，所以将其 加入香肠中是可行的。但此系统还需进一步完善，还要考虑风味和微生物学的变化。 34 用血液合成的腌肉色素腌制系统 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 c m p ，c o o k e dc u r e d m e a t p 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。 国外这方面的研究甲在1 9 6 6 年就已开始。1 9 6 6 年，f o x 就提出了添加血红蛋白可使 腌肉制品获得较稳定的粉红色，并因此可减少亚硝酸盐的使用量。在1 9 7 6 年，l e e 和 g a s s e n s 得出了腌肉色素的化学结构是二亚硝基亚铁血色原( d i n i t r o s y l f e r r o h e m o c h r o m e ，d n f h ) 的结论。r e n e r r e 和r o u g i e 在1 9 7 9 年也证实了这个结论。而 b o n n e t t 等人( 1 9 8 0 ) 和k i l l d a y 等人( 1 9 8 8 ) 通过实验表明腌肉色素中只含一个亚硝基。 从1 9 8 4 年起，s h a h i d i 与p e g g 等人在用动物血制取腌肉色素的方法、腌肉色素的化 学结构、腌肉色素的抗氧化能力以及将腌肉色素微胶囊化等方面作了一系列的研究，取得 了较好的效果，并获得了专利。他们在1 9 8 4 年用从牛血中提取的血红素与n o 气体进行反 应成功的制得了腌肉色素，并在1 9 9 1 年改进了方法，使制取腌肉色素的方法更为简便。 并且，由于腌肉色素对光和氧非常敏感s h a m d i 等人在1 9 9 1 年对其进行了微胶囊化处 理，使其保质期延长到1 8 个月或更长时间。1 9 9 6 ，他们通过电磁共振光谱的测定认为腌 肉色素的化学结构为二亚硝基血红索，是一个抗磁性体系，并研究了腌肉色素的抗氧化性。 但对丁腌肉色素的化学结构，究竟是含有一个亚硝基还是两个亚硝基至今还不甚明了。 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( 1 9 9 3 ) 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( 1 9 9 5 ) 研究了用一氧化氮与血红蛋白合成亚硝基亚铁血红素，并讨论 了该色素的结构、贮藏的特点。曹稳根、李卫华( 1 9 9 7 ) 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，而直接加入食品着色，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。张坤生( 1 9 9 5 ) 的试验表明腌肉色素在有氧、光照的情况下，几 小时后就可变为无色。但将其微胶囊化后，在暗处可放一年，在冰箱中可存放1 8 个月， 且微胶囊化对腌肉色素的化学性质没有丝毫的影响。张坤生( 1 9 9 8 ) 进一步优化了用一氧 6 堕翌 塑童! ! ! ! 兰! 竺旦 化氯和血红蛋白合成腌肉色素的合成条件，并讨论了不同溶剂下腌肉色素的溶解性、色素 的微胶囊化及喷雾干燥等技术。马美湖( 2 0 0 1 ) 利用猪血中血红蛋白和亚硝酸钠人工合成 腌肉色素，将合成的色素作为肉品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n o z 残留量仅为 17 5 1 0 一m o l 几，可实现肉制品的低硝化。 虽然国内的这些学者对腌肉色素的制取工艺进行了大量的研究，但由于工艺复杂或成 本较高等种种原冈都尚未应用于工业化生产，这说明在这方面的研究还有待进一步的深 入、提高。 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，虽然在颜色方厩可能会令人满意，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、抗坏 血酸钠、a 一生育酚等。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 g 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 况下弧硝酸盐的添加量可以减少至1 2 0 m g k g 。这三种物质单一物质的动物毒性试验已做 过，但混合试剂没有被证实是安全无害的，还需进一步做毒性试验和致突变实验。 美国农业部和食品与药物管理局专门对硝酸盐和硝酸盐的问题组织了委员会，委员 会经研究指出抗坏血酸及其钠盐、at e 育酚能有效的降低在肉制品中形成的亚硝胺的数 量。它们与人工合成色素结合使用，制品的感官和风味与使用亚硝酸盐是一样的，同样能 防止脂肪氧化，同样具有抗肉毒活性( 耿欣，1 9 9 9 ) 。 乏磁一 。h 3 。c 。贼一c h 鑫 冀h 3 c 、c h 3 k n ，、l p 一c 习一。它c o o 。 7 腌肉色素的前体是血红蛋白，它可由血红蛋白与亚硝酸盐或一氧化氮反应制得。血红 蛋白是由血红素和珠蛋白结合而成。珠蛋白的分子量为6 8 ，0 0 0 道尔顿，由两条q 链和 两条b 链构成球状结构，每一条链以非极性基结合一个血红素。血红素是以卟啉环为基 本结构的化合物，是由四个吡咯环组成的具有高度共轭的体系，在卟啉环中心络合有一个 二价铁离子。每个血红素同珠蛋白肽链通过四个键结合，其中两个是血红素上的丙酸基与 珠蛋白结合，另两个通过血红素中铁与珠蛋白中组氨酸咪唑环形成配位键，这在a 一链中 可能是与第5 8 位及第8 7 位的组氨酸结合：而在b 一链中，可能与第6 3 位及第9 2 位的组 氨酸结合。o 链中的第5 8 位及0 一链中的第6 3 位组氨酸残基同血红素铁易配位键结合， 在0 。c o ：、n o 存在时，该配位键断裂使血红索中铁能可逆的同o ：、c o “n o 等结合，尤其 能够比较牢固的同n 0 结合，生成亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白( 马美湖，2 0 0 1 ) 。 血红素中的铁含量高达9 ，这种铁被称作血红素铁，它是与卟啉环结合的铁。由于 血红素是以卟啉铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞所吸收，然后在粘膜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比，具有吸收率高、吸收 无障碍、摄食后无副作用等特点，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。rbf e g g ( 1 9 9 6 ) 等通过电磁共振光谱的测定表明，腌肉色素的结构是硝基血 红素，是一个抗磁性的体系，其中铁原子的配位数还不甚明了。 s h a h i d i ( 1 9 9 6 ) 用环状糊精和变性淀粉等包埋色素，经测定包埋后的色素中有灰分、 水分、蛋白质、腌肉色素、f e 、n a 等成分，其中f e 的成分含量高达0 0 4 。色素中除蛋 白质外还有游离氮基酸、蛋白胨、肽等营养物质。经氨基酸分析仪分析，除c y s 、i ! e 、 t r p 含量很低外，其余氨基酸含量都很丰富。对色素进行微生物学检验后发现，色素中没 有致病菌，细菌总数为2 0 0 0 个g ，符合国家有关食品卫生标准。 无论是腌肉色素本身还是包埋后的色素其铁含量均较高，腌肉色素中的铁也即是血 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 率较普通含铁食品高三倍以上。加入0 5 的腌肉色素，铁含量比对照样高7 7 。 铁在机体中参与氧的转运，交换和组织呼吸过程，如果铁的数量不足可对机体发生 不同程度的影响，一般表现为缺铁性或营养性贫血，轻度缺铁状态较为常见，对于铁缺乏 的重视和理解是营养学上极受关注的问题( 张英华，2 0 0 0 ) 。营养性缺铁性贫血是当今世 界上发病率最高的营养缺乏病之一，与经济状况和饮食习惯有着密切的联系。据报道，北 京协和医院血液科曾在河北、陕西、广东等地对1 8 5 1 名7 岁下儿童进行调查，发现有9 0 6 人缺铁，占被调查的4 9 。他们对北京地区1 2 8 7 位成人、孕妇、儿童、中小学生及6 0 岁 以上的老人的健康调查结果表明，由于生活水平、饮食习惯及生理方面的种种原因，健康 成人中营养性贫血的患病率，女性高于男性，农村高于城市。据世界卫生组织报道：缺铁 性贫血的成年男性发病率为1 0 ，女性为2 0 以上，儿童达5 0 ，孕妇发病率达5 0 。据估 计全世界约有5 亿人患此病，其中主要是婴幼儿，生长发育期青少年、孕妇和乳母( 姜永 煌，2 0 0 0 ) 。 现代医学认为，人体缺铁的主要原因是饮食中铁成分不足造成的，所以应研究出一种 通过富含铁的营养食品来调整机体缺铁的方法。俄罗斯科学家库斯涅佐夫研究发现，含动 物血的肉制品内含有较多的血活性因子，易于消化吸收，是一种新型的抗贫血食品。动物 堕斐 堑童一型旦兰生! 生旦 实验表明，用这种肉制品治疗一个疗程与传统治贫血方法比较，机体内血红蛋白、红细胞、 血铁、总蛋白以及肝、肺、脾重量都比传统疗法有所增加，达到正常标准水平。 综上所述，腌肉色素在食品中的利用主要有两方面，一是作为亚硝酸盐的替代物用于 腌肉制品，它的使用不仅可大大降低亚硝酸盐的使用量，防止人们因大量食用腌肉制品而 中毒还可增加食品的营养成分。二是作为补铁食品的功能因子，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。此外，由于腌肉色素的结构是口 啉化合物，所以它 还可以应用于生物制药领域，它可以改造成以临床为目的的一系列衍生物，如原卟啉二钠、 血卟啉等。 5 血液的利用历史和现状 从1 9 9 4 2 0 0 0 年以来，我国每年生猪的出栏头数均在3 5 亿头以上，是世界上生猪 出栏头数最多的国家。按每头猪获得2 5 k g 血计算，每年的屠宰血量高达1 05 亿公斤， 可以说是世界上猪血资源最为丰富的国家。但由于牲畜屠宰比较分散、检疫较困难、资金 短缺以及技术水品不高等原因，当前我国猪血的利用率很低，除极少一部分以血粉形式供 作饲料外，其余均以污水形式排放，不仅致使大量宝贵营养资源流失，而且造成严重环境 污染。而法国在1 9 8 1 年畜血的回收率就已达到7 3 2 ，美国也从1 9 8 6 年开始重视血液的 网收利用。日本俄罗斯则已将畜血所得产品广泛用于食品工业，取得了很好的社会效益 和经济效益。目前世界各国对猪血的利用情况大体有以f 几个方面：( 1 ) 食品1 业方面， 欧洲国家采用猪血作为配料制造血红肠、血布n 面包或薄脆饼干、糕点等食品，此外猪 血也铍制成血豆腐出售；( 2 ) 生物化r 、生物制药方面，用猪血生产各种多肽，各种活性 蛋白、免疫i t 恃r j 等：( 3 ) 饲料工业方面，将猪血喷粉后添加于饲料中，作为饲料添加剂使 用：( 4 ) 其他方面，利用猪血作为工业原料，例如做家具粘接剂等( 张华山，1 9 9 9 ) 。 猪血中富含有丰富的营养物质，素有“液体肉”之称，首先猪血是种较好的蛋白资源， 全血含蛋白质1 8 ，其中血浆i i i 全血的6 5 ，含蛋白质8 ，红细胞部分占全血的3 5 ，蛋 白质食量为3 矾主要是血红蛋向。全血蛋白质的氮基酸组成总量高于人乳和全蛋，萁化 学成分虽不及人乳和全蛋，但和谷物蛋白配合食用，补充异亮氨酸和含硫氨基酸等限制性 氨基酸，即可达到f a o w h o 所推荐的模式，成为优良的蛋白质营养品。 猪血中含有1 8 9 的蛋白质，其中6 0 的蛋白质又集中在血液的红细胞中，尽管血红 细胞含血液中的大多数蛋白质，但血红蛋白的深褐色和血腥味为消费者所厌恶而限制了其 应用。杨严峻等( 1 9 9 9 ) 用羧甲基淀粉( c m s ) 作为拆分剂分离猪血红细胞中的血红蛋白 取得较好的效果。脱色球蛋白质的功能性实验证实其具有良好的起泡能力，可以替代鸡蛋 清作为食品的起泡剂；乳化性能也较好。氨基酸分析显示，脱色球蛋白的赖氨酸含量丰富， 冈此用脱色球蛋白强化谷类食物可以得到较好的强化效应。另外，赖氨酸与组氨酸对儿童 生长发育具有特别重要的意义。不足之处为异亮氨酸含量太少，为第一限制氨基酸。因此 为了得到更好的营养效果，应与含异亮氨酸丰富的其它食品配伍，提高脱色球蛋白质的生 物效价，以得到最佳的效果。 其次，是血红素铁含量较高，约占全血的0 5 。研究表明每1 0 0 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 9 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( 赵国华， 1 9 9 9 ) 。 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 内分离山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( 李志钊，2 0 0 0 ) 。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。 此外还可以从血中提取超氧化物歧化酶( s o d ) 、免疫球蛋白等，而且还可以以猪血为 原料制成复合氮基酸和添加剂。 超氧化物岐化酶( 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“泛戍用前景的药用酶，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j 。泛认可的 抗衰老功能成分之一。从猪血中提取s 0 1 ) 来源丰富、成本低，提取和纯化方法比较简便( 陈 凌云，i 9 9 7 ) 。 免疫球蛋白( 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 球蛋自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。自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 廊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 刚剑功能食品中，对于改善婴幼儿、中老年人及免疫力低f 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35 亿头，猪血约占猪体 重的5 ，按每头宰后收集猪血3 k g ，总量达l o 亿公斤以上，是一个巨大的i g 资源宝库( 王 二虎1 9 9 8 ) 。 复合氨基酸营养液是目前国内外市场上十分流行的种营养保健品，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 瘤放疗具有辅助作剧，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 种为必需氦基酸，且其婴幼儿必需的组氨酸含量较高( 卢寅 泉，1 9 9 5 ) 。 6 研究的目的和意义 近2 0 多年来，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 - 1 0 陶菲前言 2 0 0 2 年1 0 月 弧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 h 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、医药等行业中，有必要对腌肉色素的合成、性质及应用进行系统性的研 究。本试验即以综合利用猪血为目的，研究了猪血中的血红素提取，并将其合成为腌肉色 素的工艺，该工艺具有过程简单、提取率较高、成本低、生产周期短的特点；并对各种因 素对腌肉色素稳定性的影响，腌肉色素的溶解性等进行了研究，为腌肉色素的应用提供了 可行性依据。 本试验的研究内容如f ： 1 研究猪血的预处理工艺，并确定最佳工艺条件： 2 研究腌肉色素的合成工艺，并确定最佳的合成工艺条件； 3 腌肉色素的性质研究； 4 腌肉色素在肉制品中的应用研究； j 血清的成分分析及性质研究： 6血清在肉制品中的应用 1 材料与方法 1 1 试验材料和仪器设备 1 1 1 试验材料 新鲜猪血( 购于哈肉联) 新鲜猪肉( 购于公滨路商店) 醋酸( 分析纯) 柠檬酸( 分析纯) 磷酸( 分析纯) 盐酸( 分析纯) 硫酸( 分析纯) 醋酸( 分析纯) 盐酸羟胺( 分析纯) 邻菲哕啉( 分析纯) 醋酸钠( 分析纯) 高锰酸钾( 分析纯) 硫酸证铁( 分析纯) 1 1 2 试验仪器 抗坏血酸( 分析纯) 丙酮( 分析纯) 氢氧化钠( 分析纯) 氯化钠( 分析纯) 亚硝酸钠( 分析纯) 氯化铁( 分析纯) 氯化亚铁( 分析纯) 硫酸铜( 分析纯) 氯化钙( 分析纯) 氯化锌( 分析纯) 氯化镁( 分析纯) 氯化钾( 分析纯) 双氧水( 分析纯) 7 2 1 型可见光分光光度计上海精密科学仪器有限公司 j d 5 0 0 2 型电子天平沈阳龙腾电子称量仪器有限公司 2 0 2 型电热恒温干燥箱天津市泰斯特仪器有限公司 d s 一1 型高速组织捣碎机上海标本模型厂 h h 一4 型数显恒温水浴锅常州国华电器有限公司 p h s 一3 c 精密p h 计上海雷磁仪器厂 l n k 一8 7 2 型快速消化器江苏省宣兴市科教仪器研究所 d h 5 0 0 0 a 电热恒温培养箱连云港医疗器械设备厂 f a 2 0 0 4 电子分析天平上海天平仪器厂 7 8 1 型磁力加热搅拌器杭州仪表电机厂 平动u 型打卡机河北省衡山市包装线材厂 d d s 一1 1 a 型电导率仪上海伟业仪器厂 l d 4 2 低速离心机北京医用离心机厂 w s c s 测色色差计上海物理光学仪器厂 u v 一2 4 0 i p c 光度计s h i m a d i u 公司 1 2 对氮基苯磺酸( 分析纯) 盐酸萘乙二氨( 分析纯) 亚铁氰化钾( 分析纯) 四硼酸钠( 分析纯) 乙酸锌( 分析纯) 生育酚( 食用级) 蛋白胨( 分析纯) 牛肉膏( 分析纯) 琼脂( 分析纯) 卡拉胶( 食用级) 混合磷酸盐( 食用级) 混合粉( 食用级) 人豆蛋白( 食川级) 堕斐 塑塑量查鲨 一兰旦三兰! ! 旦 1 2 实验方法 1 2 1 原料血的抗凝处理 将新鲜猪血置于桶中，用搅棒顺一个方向不断搅拌，使血中的纤维蛋白完全分离出来， 从而避免了血的凝结。 1 2 2 原料血中二价铁含量的测定 采用邻二氮菲比色法( 宁正祥，1 9 9 8 ) 12 21 标准曲线的绘制 吸取l oug m l 铁标准溶液( 标准溶液吸取量可根据样品含铁量高低来确定) 00 、1 0 、 20 、30 、4 0 、5o m k ，分别置于5 0 m l 容量瓶中，加入l m o l l 盐酸溶液、1 0 盐酸羟胺 l m l 、01 2 邻二氮菲( 现配现用) l m l 然后加入1 0 乙酸钠溶液5 m l ，用水稀释至刻度， 摇匀。以不加铁的试剂空白液作参比液，在5 1 0 n m 波长处，用l c m 比色皿测光密度，绘制 标准曲线。 1 222 样品测定 称取均匀样品l o g 干法灰化后，加入2 m l 盐酸溶液( 1 ：1 ) ，水浴蒸干，再加入5 m l 蒸馏水，加热煮沸后移入1 0 0 m l 容量瓶中，以水定容。精确吸取样品5 m k 于5 0 m l 容量瓶 中，加入l m o l l 盐酸溶液i m l ，01 2 邻- _ 二氮菲( 现配现用) l m l ，然后加入1 0 乙酸钠溶 液5 m l ，用水稀释至刻度，摇匀。以不加铁的试剂空白作参比液，在5 l o n m 波长处，用l c m 比色皿测光密度。查标准曲线，即得样品中二_ 二价铁的含量。 1 2 3 血红素的提取工艺的研究 12 3 1不同的离心转速对血红素提取的影响 将猪血置于5 0 m l 离心管中，分别以2 0 0 0 r m i n 、4 0 0 0 r m i n 、6 0 0 0 r m i n 和8 0 0 0 r m i n 离心3 0 m i n ，弃去上清液，测沉淀中的二价铁含量，确定最佳转速。 由于每一个血红素与一个二价铁离子相联，所以二价铁的含量高就可以表示血红素的 含量较高。以下试验，均用二价铁的含量来衡量血红素的含量多少。 1 2 3 2 不同的离心时间对血红素提取的影响 将猪血置于5 0 m l 离心管中，以4 0 0 0r m i n 的转速，分别离心1 0r a i n 、1 5m i n 、2 0m i n 和3 0m i n ，弃去上清液，测沉淀中的二价铁含量，确定最适离心时间。 12 3 3 不同抗氧化剂对血红素提取的影响 分别向猪血中添加l o 倍于血红素量的抗坏血酸、生育酚和异抗坏血酸，然后将血置 t - 5 0 m l 离心管中，经4 0 0 0 r m i n 离心1 5m i n 后，弃去上清液，测沉淀中的二价铁含量， 比较抗坏血酸、生育酚和异抗坏血酸的抗氧化效果。 12 3 4 抗氧化剂的不同添加量对血红素提取的影响 分别向猪血中添加5 、1 0 、1 5 和2 0 倍于血红素量的抗坏血酸，然后将血置于5 0 r a l 离 心管中，经4 0 0 0r m i n 离心1 5m i n 后，弃去上清液，测沉淀中的二价铁含量，确定最适 的添加量。 1 23 5 不同破壁时间对血红素提取的影响 向猪血中添加1 0 倍于血红素量的抗坏血酸，放入高速组织捣碎机中分别捣碎2 m i n 、 4m i n 和6m i n ，而后置于5 0 m l 离心管中，经4 0 0 0 r m i n 离心1 5m i n 后，弃去上清液， 测沉淀中的二价铁含量，确定最适的破壁时间。 l2 4 腌肉色素的合成提取工艺的研究 i24l 腌肉色素的合成提取工艺 根据s h a h i d i ( 1 9 9 1 ) 和张坤生( 1 9 9 5 ) 的方法，并略加修改。 血红紊溶液一一加入9 倍血红索溶液体积的n a o h 溶液一一加入抗坏血酸署”砸硝酸钠一一 高温加热数分钟，间歇搅拌一一冰水浴到室温一一用酸调