(四)吸附脫色法
該法是在酸化的血紅蛋白溶液中加入吸附劑,吸附血紅素,並將其同珠蛋白分開。常用的有活性炭、羧甲基纖維素(CMC)、矽質酸、二氧化錳,作為吸附劑進行比較,認為活性炭效果最好,再用等電點沉澱法將珠蛋白從純化的溶液中分離出來。目前工業化生產主要利用羧甲基纖維素(CMC)稀釋液加入溶血的紅細胞溶液中,結合生成CMC血紅素複合物,經離心沉澱分離。提取出的蛋白質的純度,可用蛋白中的2價鐵的濃度反映出來。CMC法提取的珠蛋白含2價鐵量少於丙酮法。
(五)綜合脫色法
綜合脫色法是一種有效利用畜禽血液的較科學的方法。該方法首先用加熱和亞硫酸氫鈉對血液處理,使血細胞發生溶血,血細胞破碎,釋出血紅蛋白,同時該過程還可以破壞血液中的過氧化氫酶,以免影響後續的氧化劑氧化脫色處理,然後用酸性丙酮碎解,使珠蛋白和血紅素之間配位鍵斷裂。通過抽濾,濾去血紅素,得到灰白色的全血蛋白顆粒,實現初步脫色的效果,血紅素濾液通過酸性丙酮蒸餾回收處理,得到高純度的血紅素。已脫去血紅素的蛋白顆粒,由於已破壞了過氧化氫酶,用少量的過氧化氫處理,即可達到脫色的目的,得到淡黃色的血粉顆粒,經40℃幹燥粉碎後,即為高蛋白食用血粉,此產品蛋白質含量高達70.17%,血紅素純度含量達73.75%,其中含鐵量9.44%。該方法與其他方法相比,工藝簡單,成本低,便於實用。
四、血液醃肉色素的加工
當前,國內外在香腸、火腿等肉製品生產中,為了使產品具有理想的玫瑰紅色,增強防腐性,延長保存期,並賦予產品獨特的後熟風味,均采用硝酸鹽或亞硝酸鹽作為發色劑。但硝酸鹽或亞硝酸鹽的使用量超過一定的標準時,殘留的亞硝基能同肉中蛋白質的分解產物仲胺類物質結合,生成亞硝胺。1954年有人發現亞硝胺能夠使實驗動物細胞發生癌變。因此,近20年來,世界各國一直在積極尋求安全、可靠、經濟實用、能夠代替亞硝酸鹽類發色、防腐和產生風味的物質,血液醃肉色素即是這類物質之一。
(一)血液醃肉色素的製備機理
血液中的血紅蛋白與亞硝酸鹽或一氧化氮反應可生成醃肉色素(CCMP,cooked cured-meat pigment)。醃肉色素的凝膠體是血紅蛋白,它可由血紅蛋白與亞硝酸鹽或一氧化氮反應製得。血紅蛋白是由血紅素和珠蛋白結合而成,珠蛋白的分子質量為68000u,由兩條α鏈和兩條β鏈構成球狀結構,每一條鏈以非極性基結合一個血紅素。血紅素是以卟啉環為基本結構的化合物,是由4個吡咯環組成的具有高度共軛的體係,在卟啉環中心絡合有一個2價鐵離子。每個血紅素同珠蛋白肽鏈通過4個鍵結合,其中兩個是血紅素上的丙酸基與珠蛋白結合,另兩個通過血紅素中鐵與珠蛋白中組氨酸咪唑環形成配位鍵,這在α鏈中可能是與第58位及第87位的組氨酸結合;而在β鏈中,可能與第63位及第92位的組氨酸結合。α鏈中的第58位及β鏈中的第63位組氨酸殘基同血紅素鐵易呈配位鍵結合,在O2、CO2、NO存在時,該配位鍵斷裂使血紅素中鐵能可逆的同O2、CO2、NO結合,尤其能夠比較牢固的同NO結合,生成亞硝基肌紅蛋白和亞硝基血紅蛋白。
血紅素中的鐵含量高達9%,這種鐵被稱作血紅素鐵,這是與卟啉環結合的鐵。血紅素是以卟啉鐵的形式直接被腸黏膜上皮細胞所吸收,然後在黏膜細胞內分離出鐵並與脫鐵蛋白結合形成鐵蛋白,所以血紅素鐵的吸收與非血紅素鐵相比,具有吸收率高、吸收無障礙、攝食後無副作用等特點,因此血紅素鐵就成為極為寶貴的膳食鐵,具有極高的營養價值。
Shahidi是用環狀糊精和變性澱粉等包埋色素製成的,經測定包埋後的色素中有灰分、水分、蛋白質、醃肉色素、Fe、Na等成分,其中Fe的成分含量高達0.04%。色素中除蛋白質外還有遊離氨基酸、蛋白腖、肽等營養物質。經氨基酸分析儀分析,除Cys、Ile、Trp含量很低外,其餘氨基酸含量都很豐富。對色素進行微生物學檢驗後發現,色素中沒有致病菌,細菌總數為2000個/g,符合國家有關食品衛生標準。
無論是醃肉色素本身,還是包埋後的色素,其鐵含量均較高。醃肉色素中的鐵,即是血紅素中的鐵,為2價鐵離子,它在人體的消化吸收過程中可不受植酸和磷酸的影響,其吸收率較普通含鐵食品高3倍以上,加入0.5%的醃肉色素,鐵含量比對照樣高77%。
醃肉色素在食品中的利用主要有兩方麵:一是作為亞硝酸鹽的替代物用於醃肉製品,不僅可大大降低亞硝酸鹽的使用量,防止人們因大量食用醃肉製品而中毒,還可增加食品的營養成分;二是作為補鐵食品的功能因子,可將其製成保健食品,用於治療缺鐵性貧血引起的各種疾病。此外,由於醃肉色素的結構是卟啉化合物,所以它還可以用於生物製藥領域,它可以改造成以臨床為目的的一係列衍生物,如原卟啉二鈉、血卟啉等。
(二)醃肉色素的製取
醃肉色素的製取需要以血紅素為原料,其輔料為NaOH、抗壞血酸、亞硝酸鈉等。
1.工藝流程
2.工藝要點
①將血紅素配成水溶液,加入9倍血紅素溶液體積的NaOH溶液。
②加入抗壞血酸和亞硝酸鈉。亞硝酸鈉添加量的確定是根據亞硝酸鈉同血液中的血紅蛋白反應原理以及血液中血紅蛋白的含量及分子結構特點確定的。以豬血為原料製取醃肉色素,每100mL血液平均含有12g血紅蛋白,血紅蛋白是結合蛋白質,其蛋白質部分是珠蛋白,其輔基是血紅素。每個血紅蛋白分子結構中由一個珠蛋白和四個血紅素組成。血紅蛋白的相對分子質量為64450,其中每個血紅素相對分子質量為652,因此,每100mL血液中血紅素的含量大約為485.35mg,每100mL血液中所需亞硝酸鈉的量為1.028g。由於在預處理過程中已經將血液離心分離,濃縮為原來體積的一半左右,理論上應加血量2%左右的亞硝酸鈉。
③高溫加熱數分鍾即可,並在加熱過程中進行間歇攪拌。
④加熱後的料液要進行冰浴,達到室溫即可。
⑤用酸調解使溶液達到酸性。
⑥離心采用3000r/min,離心20min,棄上清液,取沉澱物。
⑦將沉澱物進行真空冷凍幹燥,即成醃肉色素成品。
3.醃肉色素的穩定性
對醃肉色素穩定性的研究結果表明,光照、氧化劑對醃肉色素有不良的影響,醃肉色素應盡量避光、真空保藏;Fe3+和Ca2+對色素的穩定性影響較大,其他離子的影響較小;溫度、pH對醃肉色素的影響不大。對醃肉色素溶解性的研究結果表明,pH在7.0左右有較高的溶解率。醃肉色素的最佳應用條件為,醃肉色素的添加量為0.05%,維生素E的添加量為0.05%。
(三)醃肉色素質量標準與檢驗方法
1.醃肉色素的質量標準
應符合GB 2768—2007《食品添加劑使用衛生標準》;亞硝酸鹽與硝酸鹽的含量測定應符合國家標準GB/T 5009.33—2008《食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽的測定》中“分光光度法亞硝酸鹽檢出限為1mg/kg,硝酸鹽檢出限為1.4mg/kg”的要求。
2.檢測方法
可通過紫外、可見分光光度計法對醃肉色素進行紫外光譜掃描。
(四)亞硝酸鹽的替代品
美國農業部和食品與藥物管理局專門對硝酸鹽和亞硝酸鹽的問題成立了委員會,委員會經研究指出抗壞血酸及其鈉鹽、α-生育酚能有效的降低在肉製品中形成的亞硝胺的數量。它們與人工合成色素結合使用,製品的感官和風味與使用亞硝酸鹽是一樣的,同樣能防止脂肪氧化,同樣具有抗肉毒活性。
通常認為能使醃肉發色的物質是在加熱時形成的醃肉色素,它不但能由肌紅蛋白轉變而成,也可由血紅蛋白製備。這是由血紅蛋白和肌紅蛋白分子結構的相似性決定的。所以,研究人員逐漸發現由動物血液中的血紅素製得的醃肉色素是一種良好的、安全的著色劑。並且,用此醃肉色素可使食品的色澤、營養、口感等性能更好。血紅蛋白是脊椎動物紅細胞內的呼吸蛋白,是由四條多肽鏈組成的。每條多肽鏈同一個血紅素相連。因此,用血紅蛋白與一氧化氮合成得到的色素,其穩定機理可能與多肽鏈對血紅素的保護作用有關。