食品色素-血红素及其应用

1、食品天然色素-血红素的研究进展提 纲 食品中的天然色素概述食品中的天然色素概述 血红素结构、化学变化血红素结构、化学变化 血红素提取测定血红素提取测定 血红素的应用血红素的应用食品中的天然色素 天然色素的概念天然色素的概念 即食品中固有的色素，一般是指新鲜原料中眼即食品中固有的色素，一般是指新鲜原料中眼睛能看到的有色物质，或者本来无色而能睛能看到的有色物质，或者本来无色而能经过化经过化学反应呈现颜色的物质学反应呈现颜色的物质。食品天然色素-概述 食品的基本品质特性：食品的基本品质特性：色泽色泽、风味、质地、营养、风味、质地、营养 色泽作用：影响到对色泽作用：影响到对食品品质、新鲜度、成熟度食品

2、品质、新鲜度、成熟度的判断的判断 食品色泽主要由其所含的色素决定，控制方式：食品色泽主要由其所含的色素决定，控制方式：护色护色和和染色染色。食品天然色素-感官印象奶油色奶油色鲜艳的颜色鲜艳的颜色食品天然色素-原理及定义 原理：不同物质能吸收不同波长的光。原理：不同物质能吸收不同波长的光。 物质吸收了可见光区（400-800nm）的某些波长的光后，呈现颜色为被吸收光的互补色。食品色素食品色素：食品中能够吸收和反射可见光进而使食品呈现各种颜色的物质。颜色变化的原因：发色基团和助色基团构成不同。食品天然色素-原理及定义食品天然色素-原理及定义 发色团发色团 在紫外或可见光区（200-800nm）具有

3、吸收峰的基团被称为发色团。发色团均具有双键。 如：-N=O, C=S, C=C, C=O等 助色团助色团 吸收波段在紫外区，不能发色，与发色团相连时，可使整个分子对光的吸收向长波方向移动。 如：-OH, -OR, -NHR, -SR, -Cl, -Br等食品天然色素-分类来源：来源： 植物色素：叶绿素、花青素、类胡萝卜素植物色素：叶绿素、花青素、类胡萝卜素 动物色素：血红素、类胡萝卜素动物色素：血红素、类胡萝卜素(卵黄、虾壳) 微生物色素：红曲色素微生物色素：红曲色素化学结构化学结构（1）四吡咯衍生物（卟啉衍生物）：如叶绿素、血红素等（2）异戊二烯衍生物：如类胡萝卜素。（3）多酚类衍生物：如花

4、青素、儿茶素、单宁等。（4）酮类衍生物：红曲红色素、姜黄素等。（5）醌类衍生物：虫胶色素、胭脂红虫等。食品天然色素-分类按结构分类按溶解性分类按来源分类偶氮类，非偶氮类脂溶性，水溶性合成色素，天然色素 食品色素的分类血红素hemes-卟啉类血红蛋白（血液）：血红蛋白（血液）：4分子亚铁血红素分子亚铁血红素+1分子四分子四肽链组成的珠蛋白肽链组成的珠蛋白肌红蛋白（肌肉）：肌红蛋白（肌肉）： 一条多肽链一条多肽链+1分子血红素分子血红素 蛋白质部分称为球蛋白蛋白质部分称为球蛋白(153个氨基酸组成)血红素hemes-卟啉类 新鲜肌肉颜色：紫红色 肉品加工贮藏中，肌肉蛋白会转化为肉品加工贮藏中，肌肉

5、蛋白会转化为多种衍生物多种衍生物。 原因：铁的价态、配体类型、球蛋白状态血红素hemes-化学变化 1、动物屠宰后，鲜肉颜色：肌红蛋白的颜色、动物屠宰后，鲜肉颜色：肌红蛋白的颜色 2、肌肉与空气接触，向两个反应方向转变、肌肉与空气接触，向两个反应方向转变血红素hemes-氧分压的影响随着肉存放时间增长，高铁肌红蛋白生成量增加原因：原因：1、好氧微生物在、好氧微生物在肉表面生长肉表面生长2、肉内固有还原、肉内固有还原性物质逐渐被消耗性物质逐渐被消耗血红素hemes-变绿、变褐变绿：变绿： 污染细菌的增长繁殖产生过氧化氢和硫化氢，污染细菌的增长繁殖产生过氧化氢和硫化氢，与肌红蛋白分别反应产生胆绿蛋

6、白、硫代肌红与肌红蛋白分别反应产生胆绿蛋白、硫代肌红蛋白蛋白变褐：变褐： 鲜肉加热过程中鲜肉加热过程中，肌红蛋白和高铁肌红蛋，肌红蛋白和高铁肌红蛋白变性，变为肌色原和高铁肌色原，肉品变白变性，变为肌色原和高铁肌色原，肉品变为褐色。为褐色。血红素hemes-腌肉中肌红蛋白的变化发色剂和防腐剂发色剂和防腐剂:硝酸盐和亚硝酸盐 肉中原来的色素转变为亚硝酸亚硝酸肌红蛋白肌红蛋白、亚硝基高铁肌红蛋白亚硝基高铁肌红蛋白、亚硝基肌色原亚硝基肌色原，使腌肉制品颜色更加鲜艳。此三种色素中心铁离子第6配位体都是NO血红素hemes-腌肉中肌红蛋白的变化 硝酸盐和亚硝酸盐可以与某些氨类物质生成致癌物质亚硝胺亚硝胺。

7、RNHNO措施：措施：1、替代品，如：红曲色素2、发色助剂的使用，可以提高发色效果，降低硝酸盐用量。如：乳酸、L-抗坏血酸、烟酰胺血红素hemes-腌肉中肌红蛋白的变化血红素hemes-提取和测定现行的主要提取方法：现行的主要提取方法：冰醋酸提取法冰醋酸提取法酸性丙酮提取法酸性丙酮提取法羧甲基纤维素提取法羧甲基纤维素提取法CMC酶解提取法酶解提取法血粉提取法血粉提取法有机酸和有机碱混合提取法有机酸和有机碱混合提取法血红素hemes-提取和测定冰醋酸提取法：冰醋酸提取法： 俄国学者最早在实验室内用冰醋酸、氯化钠与牛血醋酸、氯化钠与牛血共热, 提取分离得到血红素结晶。改进：改进：钟耀广等对冰醋酸提

8、取血红素的工艺进行了改进, 对冰醋酸加入量, 反应条件, 氯化钠加入量进行了系统研究。酸性丙酮提取法：酸性丙酮提取法：原理：血红素与珠蛋白的结合在血红素与珠蛋白的结合在pH 3时最为疏松时最为疏松, 极易被有机溶剂提取出来的原理。丙酮使蛋白凝固沉淀, 同时血红素呈溶液血红素hemes-提取和测定羧甲基纤维素提取法：羧甲基纤维素提取法： 原理：原理：羧甲基纤维素有极大的表面积和多孔结构, 故易于吸附血红素而与血红蛋白分离。 方法：方法：调节pH 使血红蛋白溶液达到pH3. 0, 再加入适量浓度的CMC 溶液,进行充分搅拌, 使其较大容量吸附血红素。用离心机分离, 使血红素分离出来。酶解提取法酶解

9、提取法 原理：原理：用蛋白酶水解血红蛋白制取血红素, 蛋白酶先将血红蛋白水解成水溶性的氨基酸和多肽, 再将不溶于水的血红素离心分离。 优点：优点：目前最环保的一种提取方法血红素hemes-提取和测定羧甲基纤维素提取法：羧甲基纤维素提取法： 原理：原理：羧甲基纤维素有极大的表面积和多孔结构, 故易于吸附血红素而与血红蛋白分离。 方法：方法：调节pH 使血红蛋白溶液达到pH3. 0, 再加入适量浓度的CMC 溶液,进行充分搅拌, 使其较大容量吸附血红素。用离心机分离, 使血红素分离出来。酶解提取法酶解提取法 原理：原理：用蛋白酶水解血红蛋白制取血红素, 蛋白酶先将血红蛋白水解成水溶性的氨基酸和多肽

10、, 再将不溶于水的血红素离心分离。 优点：优点：目前最环保的一种提取方法血红素hemes-提取和测定荧光法：荧光法： 血红素中卟啉的荧光特征,应用荧光光度计可测出其荧光强度,从而推算出相当的血红素量可见光分光光度法：可见光分光光度法：血红素溶解于0.25%碳酸钠水溶液中,在=610nm处有最大吸收值血红素的吡啶血色原光吸收测定法：血红素的吡啶血色原光吸收测定法：碱性条件下,血红素转变成吡啶血色原后立即于=557nm处测定其吸光度另：紫外光谱法、极谱法、电极法等另：紫外光谱法、极谱法、电极法等血红素hemes-应用1、食品中色素添加剂：、食品中色素添加剂： 亚铁血红素和一氧化氮结合后生成鲜桃红色

11、的亚硝基亚铁血红素,在加热后色泽仍保持鲜红。食品级血红素食品级血红素血红素hemes-应用2、铁强化剂及抗贫血药：、铁强化剂及抗贫血药：非血红素铁非血红素铁：主要是以Fe(OH)3络合物的形式存在于植物 性食物之中,这种铁一般是和有机物(脂肪酸、氨基酸等)相结合。 血红素铁：血红素铁：可直接吸收进入肠黏膜细胞,在肠黏膜细胞内卟啉环和铁离子分开,铁离子直接吸收入体内。这种血红素铁的吸收率一般在10%20%左右。血红素hemes-应用血红素hemes-应用3、肝炎和肿瘤的治疗：、肝炎和肿瘤的治疗：用于肝炎：用于肝炎： 可作为原卟啉类药的原料，如可作为原卟啉类药的原料，如原卟啉二钠原卟啉二钠在我国及

12、日本已在我国及日本已作为治疗肝炎药物被使用，而该药是以血红素制备而成的作为治疗肝炎药物被使用，而该药是以血红素制备而成的。 用于肿瘤治疗：用于肿瘤治疗： 血卟啉在肿瘤中停留时间较长、对光敏感，可产生自由基杀血卟啉在肿瘤中停留时间较长、对光敏感，可产生自由基杀死肿瘤细胞。血卟啉是以血红素为原料。死肿瘤细胞。血卟啉是以血红素为原料。血红素hemes-应用4、血红素治疗卟啉症、溶解疟原虫、血红素治疗卟啉症、溶解疟原虫 先天性出血性卟啉症是一种遗传性疾病。它是由于先天性出血性卟啉症是一种遗传性疾病。它是由于体内缺乏血红素生物合成途径中的尿卟啉原体内缺乏血红素生物合成途径中的尿卟啉原合酶，合酶，尿卟啉原

13、尿卟啉原I大量合成所致。因而病人出现溶血性贫血，大量合成所致。因而病人出现溶血性贫血，现在这种疾病可用注射血红素来进行治疗。现在这种疾病可用注射血红素来进行治疗。血红素hemes-应用4、血红素治疗卟啉症、溶解疟原虫、血红素治疗卟啉症、溶解疟原虫 研究发现从鼠红细胞中分离出的疟原虫能定量研究发现从鼠红细胞中分离出的疟原虫能定量地被氯化高铁血红素或氯喹一血红素复合物溶解。地被氯化高铁血红素或氯喹一血红素复合物溶解。A图所得结果为标准介质中不含氯哇B图为标准介质中含氯喹疟原虫浑浊液的浊度降低疟原虫浑浊液的浊度降低血红素hemes-应用5、血红素应用趋势、血红素应用趋势 以上介绍了血红素应用研究的几个主要方面，血红素的应用范围还很广，如日本专利1982年介绍了制备高分子铁卟啉化合物作为多用途化学试剂的方法，也有将血红素转变为胆红素的研究。 但从应用总体水平看，基本上是将血红素中的卟啉和但从应用总体水平看，基本上是将血红素中的卟啉和Fe 作作为药物的原料。为药物的原料。参考文献1 王丹侠,崔世勇.血红素的应用分析研究进展.上海医学预防杂志,2002,