CN1650748A

CN1650748A - 一种糖基化亚硝基血红蛋白色素及其制备和应用

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Publication number: CN1650748A
Application number: CNA200410103203XA
Authority: CN
Inventors: 夏文水; 杨锡洪
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Shanghai H&K Flavours and Fragrances Co Ltd
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2024-12-29
Also published as: CN1276728C

Abstract

一种糖基化亚硝基血红蛋白色素及其制备和应用，属于食品添加剂生产技术领域。本发明以畜禽血中的血红蛋白为原料与亚硝酸钠或一氧化氮反应制备亚硝基血红蛋白，再将糖类与亚硝基血红蛋白反应制备糖基化亚硝基血红蛋白色素溶液，可直接使用，或经喷雾干燥制成粉末状色素产品。该色素为多糖－蛋白共价结合物，其光、热稳定性和分散性显著提高。将该色素与抗氧化剂、防腐剂组成的腌制系统应用到肉制品加工中，可减少其中亚硝酸钠的残留量，且光照下肉制品的色泽稳定。还可作为食用色素用于其他食品的加工中。添加该色素的食品，色泽稳定、蛋白含量提高并增加了高效补铁成分血红素。本发明的应用可充分利用畜禽血资源，提供一种稳定性高的天然色素添加剂。

Description

一种糖基化亚硝基血红蛋白色素及其制备和应用

技术领域

本发明提供一种糖基化亚硝基血红蛋白色素及其制备和应用，涉及采用糖类处理亚硝基血红蛋白，生产稳定型红色素——糖基化亚硝基血红蛋白(Glycosylated Nitroso-hemoglobin)的方法，以及在肉制品、果蔬汁饮料、雪糕、冰淇淋、面包、糕点、果冻等进行调色食品加工中的应用，属于食品添加剂生产

技术领域。

背景技术

在肉制品加工中，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，因此亚硝酸盐在肉类腌制中是一种广泛使用和重要的发色剂。但亚硝酸盐是一种有毒物质(ADI0～0.06mg/kg)，在腌制发色过程中可转化为亚硝胺，而成为强烈的致癌物。为此，在肉制品生产中降低亚硝酸盐的用量，受到广泛的研究和重视。

畜禽血是肉类加工生产中的副产物，血红蛋白是其中主要的蛋白质成分。血红蛋白和肌红蛋白皆含有血红素，与亚硝酸钠或一氧化氮反应具有同样的发色效果，因此以全血或血红蛋白与亚硝酸钠或一氧化氮反应制备亚硝基血红蛋白，或直接由血红素与一氧化氮反应制备亚硝基血红素，可作为红色素添加到肉制品中，代替亚硝酸钠的发色作用。马美湖在《食品科学》2001，Vol.22，No.7中报道以猪血红蛋白为原料，与亚硝酸钠反应制备亚硝基血红蛋白并应用于香肠中，有效地降低了亚硝基的残留量。中国专利CN1124107A提供了一氧化氮与血红蛋白反应的优化条件，并通过微胶囊包埋提高了亚硝基血红蛋白的稳定性。此外，在《食品科学》2002，Vol.23，No.8中孔保华等也进行了相关的研究。Shahidi F.在《JOURNALOF FOOD SCIENCE》1991，Vol156，No.6中报道了制备亚硝基血红素后，将该色素与抗氧化剂、防腐剂等组成多元腌制系统，在肉制品加工中应用后取得较好的呈色效果。

在相关的已公开专利技术方面，有中国专利CN1124107A、CN1295807A等，报道了亚硝基血红蛋白、血红素和羧甲基纤维素(CMC)吸附的血红素作为红色素的研究。这些色素，在空气中及光照条件下很不稳定，易发生降解而使产品褪色，为提高色素的稳定性多采用喷雾干燥方法进行微胶囊包埋，但微胶囊包埋的色素为水不溶性，且光、热稳定性仍不理想。

蛋白质和多糖在控制条件下通过美拉德(Maillard)反应可发生一定程度的聚合，形成糖基化蛋白。《J.Agric.Food Chem.》1996，Vol.44中Shu Yu-Wei等和《FoodResearch International》2002，Vol.35中SongY.等的研究表明蛋白质经糖基化处理后，溶解性、抗氧化性、抗菌性以及热稳定性等性能都将明显提高。

通过糖基化处理亚硝基血红蛋白生成多糖—蛋白共价结合物，提高亚硝基血红蛋白色素的稳定性和分散性的方法国内外未见报道。

发明内容

(1)要解决的技术问题

亚硝基血红蛋白热稳定性较差，75℃加热即发生沉淀，不再溶于水。在空气中或光照条件下亚硝基血红蛋白色素和添加了该色素的肉制品色泽不稳定，很快褪色。微胶囊包埋后，稳定性提高不大，且为水不溶性，分散性较差，在水中形成悬浊液，其应用受到限制。

微胶囊包埋亚硝基血红蛋白仅是亚硝基血红蛋白和糖类的简单混合作用，而蛋白质的糖基化作用是蛋白质与糖类形成了共价结合，所形成的糖基化亚硝基血红蛋白色素的理化性状明显改变。糖基化反应是在一定的反应温度、时间、亚硝基血红蛋白与糖的比率和反应液的pH条件下进行的。使糖基化反应充分，同时减少亚硝基血红蛋白的变性程度和因蛋白加热条件下的褐变而影响糖基化亚硝基血红蛋白色素的收率和色泽。

糖基化亚硝基血红蛋白色素只有与抗氧化剂、防腐剂等组成腌制系统添加到肉制品加工中，才能有效替代亚硝酸钠的发色、抗氧化和防腐等的多功能作用。

(2)技术方案

糖基化亚硝基血红蛋白色素的制备方法，是由检疫合格的新鲜畜禽血制备的血红蛋白与亚硝酸钠或一氧化氮反应制备亚硝基血红蛋白；再与糖类混和，在低于蛋白质变性温度下加热，通过美拉德(Maillard)反应，进行糖基化反应制备糖基化亚硝基血红蛋白色素；糖基化反应条件是pH4～8，反应温度40～70℃，加热搅拌反应5～60min，反应液中亚硝基血红蛋白的浓度为5％～10％，糖的浓度为0.5％～1％，反应后将溶液过滤，除去不溶物，得到糖基化亚硝基血红蛋白色素溶液；将浓缩或不经浓缩的液体色素作为产品，也可以通过喷雾干燥或冻干得到粉末状产品。

血红蛋白的制备，将新鲜采集的猪、牛、羊、兔、鸡、鸭、鹅等畜禽血经离心分离或通过添加与血细胞表面电荷相反的胶体，自然沉降后得到红细胞，再采用溶胀法或冻融法或研磨法破壁，离心或过滤去除细胞壁碎片后得到血红蛋白液。

亚硝基血红蛋白的制备，向血红蛋白液中添加还原剂、发色剂后，调节pH5～9，在0～10℃条件下腌制8～48h制备亚硝基血红蛋白，或直接向添加还原剂和调节pH5～9的血红蛋白液中通入一氧化氮制备。

所用的还原剂可以是抗坏血酸、抗坏血酸钠、异抗坏血酸、异抗坏血酸钠、葡萄糖、烟酸、烟酰胺、生育酚、茶多酚，其用量为总量的0.1％～1.0％；所用的发色剂可以是硝酸钠、亚硝酸钠，其用量为总量的0.05％～0.5％。

以亚硝基血红蛋白为原料，进行糖基化反应制备糖基化亚硝基血红蛋白。将亚硝基血红蛋白液与糖液混和，使反应液中亚硝基血红蛋白的浓度为5％～10％，糖的浓度为0.5％～1％，用1mol/L HCl或1mol/L NaOH调整反应液pH为4～8，40～70℃搅拌加热反应5～60min，反应后过滤去除不溶物。将浓缩或不经浓缩的液体色素作为产品，也可以通过喷雾干燥或冷冻干燥得到粉末状产品；喷雾干燥后粉末状色素中糖类含量为8％～20％，低于微胶囊包埋亚硝基血红蛋白色素中作为壁材糖类的用量。

其中所用的糖是葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、糊精、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、卡拉胶、果胶、海藻酸钠、黄原胶、壳聚糖的一种或一种以上的糖混合溶液。

糖基化亚硝基血红蛋白色素中糖类与蛋白质为共价结合，在pH5.5、0.02mol/L的磷酸盐体系中色素经凝胶层析分离纯化后，在红外图谱中除含有亚硝基血红蛋白特征吸收外，在1000～1300nm^-1还有明显的糖类C-OH特征吸收，而在紫外吸收曲线中形成从530～580nm之间平缓微升的峰，明显地不同于亚硝基血红蛋白、微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白、亚硝基血红蛋白和糖类的混合液在540、575nm附近的特征紫外吸收。

制备的糖基化亚硝基血红蛋白色素产品的应用，色素的水溶性好，溶解后为深红色透明液，95℃加热仍稳定，可以用于肉制品、果蔬汁饮料、雪糕、冰淇淋、面包、糕点、果冻等进行调色的食品生产中。色素与抗氧化剂、防腐剂等组成腌制系统用于肉制品加工中，抗氧化剂是生育酚、或抗坏血酸钠、或异抗坏血酸钠、或茶多酚；防腐剂是尼生素、或游霉素、或山梨酸钾；建议添加量以原料肉质量百分计：液体色素为1％～5％(粉末状色素0.1％～0.5％)，抗氧化剂为0.01％～0.1％，防腐剂为0.01％～0.1％；用于果蔬汁饮料加工中的建议添加量以配方质量百分比计：液体色素为0.1％～1％(粉末状色素0.05％～0.5％)；用于冰淇淋加工中的建议添加量以配方质量百分比计：液体色素为1％～5％(粉末状色素0.1％～0.5％)；其他食品加工中的建议添加量以配方质量百分比计：液体色素为0.5％～5％(粉末状色素0.05％～0.5％)。

(3)本发明的有益效果

本发明制备的糖基化亚硝基血红蛋白色素比不经糖基化处理的亚硝基血红蛋白色素热稳定性明显提高，蛋白质热变性温度从74.13℃提高到97.69℃，95℃加热仍保持红色液状，并具有良好的分散性；光照稳定性有所改善，日光照射下5天微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白色素已经成为淡黄色，而糖基化色素仍保持浅红色；而且保藏稳定性明显提高，粉末状微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白产品常温下保存一年后540nm处吸光度降低了22％，而糖基化亚硝基血红蛋白仅降低了6％；粉末状糖基化色素中亚硝基血红蛋白含量达75％～85％，低浓度下即可达到理想的呈色效果，而微胶囊包埋的色素由于多糖作为壁材，使用量较大，因此色素使用的浓度高于糖基化的色素。从畜禽血的采集、分离，到色素的制备，工艺简单、生产成本低，易于工业化生产。

将制备的糖基化亚硝基血红蛋白色素与抗氧化剂、防腐剂等组成腌制系统，在肉制品加工中替代亚硝酸钠，液体色素按原料肉质量1％～5％(粉末产品按0.1％～0.5％)的比例添加到肉馅中，赋予肉制品稳定的色泽并且增加了1％～2％的出品率，持水力有所提高并改善了产品的质构。肉制品中亚硝基的含量仅为1～10mg/kg，达到在肉制品加工中减少亚硝酸盐残留量的目的。

亚硝基血红蛋白色素的稳定性差，微胶囊包埋后的色素是水不溶性的，即在水中形成悬浊液。由于其分散性差，所以仅限于在肉制品中应用，不能应用于饮料、果冻等其他调色食品中。而本发明产品糖基化亚硝基血红蛋白色素，因为水溶解性好，为透明红色液体，光照、加热条件下稳定，因此，在食品加工中用途广泛，不仅可以添加到肉制品中，还可用于果蔬汁饮料、蛋白类饮料、果冻、糕点、糖果中。

目前，肉类加工中畜禽血的利用率较低，既浪费了大量的优质蛋白质和高效补血的血红素，又污染了环境，增加企业的治污费用。因此，本发明的应用可充分利用畜禽血资源，提供一种稳定性高的天然色素添加剂。

附图说明

图1糖基化亚硝基血红蛋白和亚硝基血红蛋白的红外图谱。

图2糖基化亚硝基血红蛋白、亚硝基血红蛋白和微胶囊包埋亚硝基血红蛋白的紫外图谱。

图3糖基化亚硝基血红蛋白、亚硝基血红蛋白和微胶囊包埋亚硝基血红蛋白的差示扫描量热技术(DSC)图谱，a.亚硝基血红蛋白DSC曲线，b.糖基化亚硝基血红蛋白DSC曲线，c.微胶囊包埋亚硝基血红蛋白DSC曲线。

具体实施方式

实施例1

收集检疫合格的新鲜猪血，加入0.5％柠檬酸钠抗凝后，以3000r/min离心分离15min，弃去上层血清后加入等体积的生理盐水(0.9％NaCL)洗涤红血球，同样转速下再离心15min，收集红血球。加入等体积或三倍体积的蒸馏水，搅拌30min后溶胀破壁，释放出血红蛋白。

于血红蛋白液中添加0.1％异抗坏血酸钠、0.05％亚硝酸钠，调pH为5.9，于4℃下腌制24h，得到亚硝基血红蛋白液。

亚硝基血红蛋白与等体积的1％壳聚糖溶液(溶于1％醋酸溶液中)混和，反应液中亚硝基血红蛋白的浓度为5％，糖的浓度为0.5％，调节pH为4.5，再于50℃下加热20min，过滤后得到糖基化亚硝基血红蛋白色素，在pH5.5、0.02M的磷酸盐缓冲溶液中，凝胶分离纯化后的红外图谱显示糖类与亚硝基血红蛋白为共价结合；粉末状产品中糖的含量为9％。

通过将糖基化亚硝基血红蛋白和微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白在日光下曝晒，5天后微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白液成为淡黄色，而糖基化亚硝基血红蛋白液为浅红色，实验表明糖基化处理后的色素光照稳定性明显提高。

实施例2

所用的糖液是2％壳聚糖(溶于1％醋酸中)和2％葡萄糖的等体积混合液，亚硝基血红蛋白与混和糖液等体积混和，反应液中亚硝基血红蛋白的浓度为6％，糖的浓度为1％，调节pH为6.0，在70℃下加热5min，其余操作条件同实施例1，得到的粉末状色素中糖含量为18％；其紫外吸收不同于微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白、亚硝基血红蛋白与糖类的混合液。通过在85℃加热10min，糖基化亚硝基血红蛋白色素液仍为红色液体，而微胶囊包埋处理的色素已经变性沉淀，实验表明糖基化处理的色素热稳定性明显提高。

实施例3

将2体积的血红蛋白液与1体积的2％壳聚糖溶液混和，使反应液亚硝基血红蛋白的浓度为8％，糖的含量为0.7％，调pH为7.5，在40℃下加热50min，其余操作条件同实施例1，所得粉末状色素中糖含量为8％，低于微胶囊包埋的产品。

用差示扫描量热技术(DSC)测定，亚硝基血红蛋白的热变性温度为74.13℃，通过糖基化处理蛋白质，糖基化亚硝基血红蛋白的热变性温度从74.13℃提高到97.69℃，而微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白色素的热变性温度为79.19℃表明糖基化处理的亚硝基血红蛋白色素的热稳定性明显提高。

实施例4

将血红蛋白液调pH为6.1，加入0.1％的异抗坏血酸钠，通一氧化氮气制备亚硝基血红蛋白，其余条件同实施例1，将得到的糖基化亚硝基血红蛋白液喷雾干燥，色素产品的水溶性好，为深红色透明液，不同于微胶囊包埋的色素在水中不能溶解，只能形成悬浊液；由此扩大了糖基化亚硝基血红蛋白色素的使用范围，可以应用在肉制品、果蔬汁饮料、蛋白类饮料、果冻、糖果、糕点等加工中，赋予产品理想的色泽。

通过将常温保存一年后的糖基化亚硝基血红蛋白和亚硝基血红蛋白粉末状色素稀释相同的倍数，测定540nm处的吸光度，与新制备的两种色素比较，亚硝基血红蛋白的吸光度降低了22％；而糖基化亚硝基血红蛋白的吸光度仅降低了6％，结果表明糖基化处理后的色素更耐贮藏。

实施例5

将2.0g粉末状色素与0.5g异抗坏血酸钠和0.5g山梨酸钾混和，制成新的腌制系统替代亚硝酸盐的发色作用，在斩拌时添加到1kg原料肉制成的肉馅中，生产的灌肠产品色泽为暗红色，并且增加了出品率，持水力有所提高并改善了产品的质构。

将分别添加了糖基化亚硝基血红蛋白色素和微胶囊包埋亚硝基血红蛋白色素制备的灌肠切开后，在4℃和日光灯照射下保藏，添加微胶囊包埋亚硝基血红蛋白色素的产品7天后，色泽开始变淡，10天后发黄，而添加糖基化亚硝基血红蛋白色素的产品，保藏7天后色泽无明显变化，15天时色泽尚可，表明糖基化亚硝基血红蛋白色素在肉制品加工中应用后，产品的色泽稳定性提高。

实施例6

将制备的液体色素按1％～5％，或粉末状色素0.1％～0.5％(先加水溶解配成2％的溶液)，经过滤后添加到配料缸中，与其他原料混合，应用于冰淇淋的加工，提高了产品的膨胀度，增加了补血成分血红素并呈现理想的红色。

将冰激凌产品与等体积的蒸馏水混和，过滤后在400～600nm波长范围内进行紫外扫描，形成一个从530～580nm之间平缓微升的峰，明显地不同于亚硝基血红蛋白、微胶囊包埋的亚硝基血红蛋白、亚硝基血红蛋白和糖类的混合液在540、575nm附近的特征紫外吸收。

Claims

1.一种糖基化亚硝基血红蛋白色素，其特征是由检疫合格的新鲜畜禽血制备的血红蛋白与亚硝酸钠或一氧化氮反应制备亚硝基血红蛋白；再将亚硝基血红蛋白与糖类混合，在低于蛋白质变性温度下加热，通过美拉德反应而制得的色素。

2.根据权利要求1所述的色素，其特征是制备的色素形式可以是浓缩或不经浓缩的液体色素，或通过喷雾干燥或经冷冻干燥得到的粉末状色素，粉末状色素中糖类含量为8％～20％。

3.根据权利要求1所述的色素，其特征是糖基化亚硝基血红蛋白色素中糖类与蛋白质为共价结合，在pH5.5、0.02mol/L的磷酸盐体系中色素经凝胶层析分离纯化后，在红外图谱中除含有亚硝基血红蛋白特征吸收外，在1000～1300nm^-1还有明显的糖类C-OH特征吸收，而在紫外吸收曲线中形成从530～580nm之间平缓微升的峰。

4.权利要求1所述的糖基化亚硝基血红蛋白色素的制备方法，其特征是由检疫合格的新鲜畜禽血制备的血红蛋白与亚硝酸钠或一氧化氮反应制备亚硝基血红蛋白；再将亚硝基血红蛋白与糖类混合，在低于蛋白质变性温度下加热，通过美拉德反应制备糖基化亚硝基血红蛋白色素，反应液中亚硝基血红蛋白的浓度为5％～10％，糖的浓度为0.5％～1％，调整pH为4～8，在40～70℃温度下，加热搅拌反应5～60min，反应后将溶液过滤，除去不溶物，得到糖基化亚硝基血红蛋白色素溶液。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是糖基化所用的糖是葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、糊精、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、卡拉胶、果胶、海藻酸钠、黄原胶、壳聚糖的一种或一种以上的糖混合溶液。

6.如权利要求1所述色素的应用，其特征是在肉制品加工中糖基化亚硝基血红蛋白色素与抗氧化剂、防腐剂组成腌制系统，替代硝酸盐、亚硝酸盐的作用；其中抗氧化剂是生育酚、或抗坏血酸钠、或异抗坏血酸钠、或茶多酚；防腐剂是尼生素、或游霉素、或山梨酸钾；用于肉制品加工中的建议添加量以原料肉质量百分计：液体色素为1％～5％，或粉末状色素为0.1％～0.5％，抗氧化剂的用量为0.01％～0.1％，防腐剂的用量为0.01％～0.1％。

7.如权利要求1所述色素的应用，其特征是糖基化亚硝基血红蛋白色素溶于水，为深红色澄清透明液，用于果蔬汁饮料、雪糕、冰淇淋、面包、糕点、果冻进行调色的食品生产中，用于果蔬汁饮料加工中的建议添加量以配方中质量百分比计：液体色素为0.1％～1％，或粉末状色素为0.05％～0.5％；用于冰淇淋加工中的建议添加量以配方中质量百分比计：液体色素为1％～5％，或粉末状色素为0.1％～0.5％；其他食品加工中的建议添加量以配方中质量百分比计：液体色素为0.5％～5％，或粉末状色素为0.05％～0.5％。