肉及肉制品中色素成分的转化

鲜肉及肉制品的色泽变化主要是肉中自然色素其中主要是大量的肌红蛋白，另外还有少量的血红蛋白在加工和贮藏过程中发生各种变化所致。这是一个缓慢而复杂的生物化学变化过程。该过程受许多因素，如肉的pH、色素含量、氧化还原潜力、腌制剂的扩散、温度、水分等的影响。

肌色质

鲜肉的主要色素成分肌红蛋白，在不同的环境条件下，会以不同的氧化还原形式存在，即紫红色的脱氧肌红蛋白、鲜红色的氧合肌红蛋白和褐红色的高铁肌红蛋白，且它们之间会相互转化。在加工中，鲜肉未经腌制直接加热时，肌红蛋白中的球蛋白部分发生变性，结果失去了防止血红素氧化的作用，因此，血红素中的Fe2+被氧化为Fe3+，则生成黄褐色至灰色的变性高铁肌红蛋白，称为肌色质或高铁血色原。

Osborn等报道蒸煮牛肉中这种热诱导形成的高铁肌红蛋白可以在NADH-高铁肌红蛋白还原系统（即有存在的肌肉）体系中被还原，形成相似于氧合肌红蛋白的粉红色。Zhu等报道尽管变性色素还原是可能的，但是猪肉热诱导形成的高铁肌红蛋白可能是不可逆的。

血色质

鲜肉加入亚硝酸盐进行腌制时，由于血液循环停止，供氧不足，肌肉中的糖原通过酵解作用分解产生乳酸，以及微生物繁殖产酸等导致肌肉组织中的pH逐渐降低到5.5~6.4左右，在这样的条件下促进亚硝酸盐生成亚硝酸，亚硝酸在还原性物质作用下形成NO。反应生成的NO与肌肉中的肌红蛋白反应，首先生成亚硝基高铁肌红蛋白，亚硝基高铁肌红蛋白在有还原性物质存在时，再还原成亚硝基肌红蛋白，呈鲜艳的亮红色。亚硝基肌红蛋白经过加热，球蛋白变性，与血红素发生解离，由于一氧化氮与血红素很难解离，生成一氧化氮血色质，此时称为亚硝基血色原，呈相对比较稳定的粉红色。

肉食品加工中，利用这一原理来赋予肉制品以新鲜的颜色。不过粉红色的一氧化氮血色原只是相对稳定，在贮存过程中，由于光照、氧以及肉品内外环境因素的作用，亚硝基血色原可以被氧化成灰褐色的高铁血色原，以及使卟啉环分解，产品变黄、变绿，乃至褪成无色。加工腌制过程中，未和亚硝酸盐反应的那部分色素物质，加热后形成高铁血色原。贮存中与残留亚硝作用，也可向亚硝酞血色原转化。高铁血色原若被自由基等强氧化剂作用，也会进一步氧化，使卟啉环分解。

原料肉中肌红蛋白的结构

食品色素按化学结构可分为四吡咯衍生物或卟啉类衍生物、多酚类衍生物、异戊二烯衍生物、酮类衍生物、醌类衍生物、甜菜红类色素、有机酸类及有机酸性色素和其它色素共八大类。鲜肉的色素成分血红素色素属于四吡咯衍生物。吡咯色素的结构由4个吡咯环的α-碳原子以次甲基连成闭合的共轭体系——卟啉环，在色素中起发色基团的作用。环成平面型，其中央以2个共价键和2个配位键将1个金属元素连到卟啉环上各小环的原子上。不同吡咯色素上的金属元素不同，血红素上是Fe。

血红素色素是动物血液和肌肉中红色的主要来源。动物肌肉中血红素色素以肌红蛋白形式存在，血液中则以血红蛋白形式存在。在屠宰放血后的肌肉中，90%以上是肌红蛋白，肌红蛋白的数量直接决定了肉的颜色。肌红蛋白是一种金属蛋白，分子量约16700，含153个氨基酸残基，由一条珠蛋白多肽链和一个血红素辅基结合而成。分子多肽主链由长短不等的8段α-螺旋组成，分子中几乎80%的氨基酸残基都处于一螺旋区内。未形成α-螺旋的松散肽链则形成拐弯，将这8段连接起来，形成外圆中空的球状结构。由于亲水位基团的氨基酸残基几乎全部被包埋在分子内部，使内部呈一个疏水空穴，在这空穴中有一个血红素辅基。血红素辅基由一个铁离子和一个卟啉环组成。铁离子为二价，位于卟啉环中央，它有6个配位键，4个与卟啉环平面的氮原子结合，其中两个氮原子有三个价键，这两个氮原子的第三个价键与亚铁原子结合，生成共价键，而取得稳定构型。另外两个氮原子只有两个价键，与铁原子以配位键结合。铁的另外两个配位键与卟啉环平面垂直，当血红素辅基垂直插入肽链疏水空穴时，第五个配位键连在肽链的组氨酸残基上，另一个键可以和O2、H2O和NO等结合，这类化合物分子中存在有共轭双键，并形成闭合的共轭体系，因此有特殊的吸光性，能呈现各种颜色。末梢组氨酸通过影响疏水层的空间也会影响到肉色的变化。总的来说，血红素铁的价位和配体以及配体的空间位阻均是肉色变化的关键所在。