DE60301487T2 - Natürliche rote farbstoffe und diese enthaltende nahrungsmittel bzw. substanzen - Google Patents

Natürliche rote farbstoffe und diese enthaltende nahrungsmittel bzw. substanzen Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein natürliches rotes Pigment, das gegenüber Oxidation stabil ist und einen ausgezeichneten Farbton zeigt. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelmaterialien, die mit dem natürlichen roten Pigment gefärbt sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Fleischprodukte, Walfleischprodukte, Fischfleischprodukte und Fischpastenprodukte, wobei Häm-Pigment, das in ihren Rohfleischmaterialien vorliegt, in das oben beschriebene natürliche rote Pigment umgewandelt worden ist.
  • Stand der Technik
  • Beispiele für natürliche rote Pigmente, die für Nahrungsmittelprodukte verwendet werden können, beinhalten rotes Kohlpigment, das aus roten Kohlblättern extrahiert wird, rotes Gardenienpigment, das aus Gardenienfrüchten extrahiert wird, Cochinelle-Pigment, das aus Cochinelle-Insekten extrahiert wird, Paprikapigment, das aus Paprikafrüchten extrahiert wird, Rote-Beete-Pigment, das aus Rote-Beete extrahiert wird, Traubenschalenpigment, das aus Traubenschalten extrahiert wird, und Monascuspigment, das aus Mikroorganismen der Gattung Monascus extrahiert wird. Diese Pigmente zeigen ihre einzigarten Farbtöne, haben jedoch gemeinsame Nachteile. Das heißt, daß der Farbton nach dem pH-Wert variieren kann und einige Pigmente eine mangelnde Oxidationsstabilität zeigen.
  • Gleichermaßen ist Häm-Pigment als Grundgerüst für das rote Pigment in Fleisch und Walfleisch gegenüber Oxidation instabil und wird zum Beispiel durch Erhitzen leicht in die Met-Form umgewandelt. Das, und zwar das einzige Mittel zur Verhinderung einer Umwandlung des Häm-Pigmentes in die Met- Form durch Erhitzen besteht darin, Stickstoffmonoxid mit dem sechsten Koordinationsplatz des zentralen Häm-Eisenatoms zu verknüpfen, um so das Häm-Pigment zu nitrositieren. Zu diesem Zweck ist es erlaubt, in Fischprodukten und Walfischprodukten Farbfixative z.B. Natriumnitrit, zu verwenden, bei dem es sich um eine Stickstoffmonixidquelle handelt. Nitrositiertes Häm-Pigment ist gegenüber Oxidation stabil, sogar nachdem es erhitzt worden ist, und weist einen ausgezeichneten Farbton, ein ins Pink gehendes Rot, auf.
  • Nitrit ist jedoch eine Substanz, die eine sehr hohe Reaktivität aufweist, welche reduzierende Substanzen oxidiert und eine Nitrosierung, eine Diazotierung und eine Deaminierung bewirkt. Insbesondere Nitrosamine, die durch Reaktion von Nitrit mit sekundären Aminen gebildet werden, sind stark karzinogen. Daher wird die Verwendung von Nitrosamin in Frage gestellt.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein natürliches rotes Pigment bereitzustellen, das gegenüber Oxidation stabil ist und einen ausgezeichneten Farbton zeigt, und außerdem Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelmaterialien bereitstellt, die mit dem natürlichen roten Pigment gefärbt sind. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Fleischprodukte, Walfleischprodukte, Fischfleischprodukte und Fischpastenprodukte bereitzustellen, die gegenüber Oxidation stabil sind und einen ausgezeichneten Farbton zeigen, ohne dass es notwendig ist, Farbfixative, z.B. Nitrit, zu verwenden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass, wenn es sich bei dem Metallporphyrin-Anteil von Hämoglobin und Myoglobin um den Zinkprotoporphyrin-9-Komplex handelt, es möglich ist, ein natürliches rotes Pigment bereitzustellen, das gegenüber Oxidation stabil ist und einen ausgezeichneten Farbton zeigt, und außerdem Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelmaterialien bereitzustellen, die mit dem natürlichen roten Pigment gefärbt sind, und dass es möglich ist, Fleischprodukte, Walfleischprodukte, Fischfleischprodukte und Fischfleischpastenprodukte bereitzustellen, welche gegenüber Oxidation stabil sind und einen ausgezeichneten Farbton haben, ohne dass es notwendig ist, Farbfixative, wie z.B. Nitrit zu verwenden, und zwar durch Umwandlung von Häm-Pigment in diesen Produkten in das oben beschriebene natürliche rote Pigment.
  • Die Erfinder haben die vorliegende Erfindung auf der Basis dieser Erkenntnis gemacht.
  • Das natürliche rote Pigment nach der vorliegenden Erfindung hat die folgenden Eigenschaften:
    Das Absorptionsspektrum einer 0,1%-igen wässrigen Lösung des natürlichen roten Pigmentes im Wellenlängenbereich von 650 nm bis 350 nm zeigt Absorptionsspitzen bei zwei Wellenlängen von 587 nm und 549 nm im sichtbaren Bereich, und eine Absorptionsspitze bei einer Wellenlänge von 423 nm im Soret-Band. Das Absorptionsspektrum von Zinkprotoporphyrin-9-Komplex, das mit 2-Butanon, dem HCL zugefügt wurde, oder 75%-igem Aceton extrahiert wurde, zeigt Absorptionsspitzen bei zwei Wellenlängen von 584 nm und 543 nm im sichtbaren Bereich und einer Absorptionsspitze bei einer Wellenlänge von 417 nm im Soret-Band. Eine Massenspektrometeranalyse zeigt die Gegenwart einer Spitzen-Charakteristik des Zinkprotoporphyrin-9-Komplexes an der Position von m/e 624,20.
  • Die Struktur von natürlichem roten Pigment ist in 1 gezeigt. Zinkprotoporphyrin ist an der fünften Koordinationsstelle an Globin gebunden, so dass Zinkhämoglobin und Zinkmyoglobin gebildet werden. Zinkhämoglobin ist im T-Zustand (gespanntem) Zustand fixiert, unabhängig davon, ob es sich um die oxidierte oder die nicht oxidierte Form handelt. Es wurde daher bisher für die Studien der Wechselwirkung zwischen dem Elektronenzustand des zentralen Häm-Metallatoms und der Struktur des Proteinmoleküls zum Beispiel ein partiell Zink als Ligandenträger aufweisendes Hybridhämoglobin [Zn(II), Fe(II)] verwendet.
  • Die Idee Zinkhämoglobin und Zinkmyoglobin zu verwenden, um Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelmaterialien zu färben, findet sich im Stand der Technik jedoch nicht. Außerdem wurde die Tatsache, dass diese Pigmente einen extrem stabilen Farbton in Nahrungsmittelprodukten und Nahrungsmittelmaterialien beibehalten, zum ersten Mal in der vorliegenden Erfindung erkannt.
  • Der Anteil des natürlichen roten Pigmentes, welche erfindungsgemäß verwendet wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,05% bis 0,5% bezogen auf das Gewicht eines Nahrungsmittelproduktes oder Nahrungsmittelmaterials. Als Beispiel für die Zugabe des natürlichen roten Pigments zum Erhalt eines gewünschten Farbtons, wird bei Zugabe des Pigmentes in einer Menge von 0,1% der Farbton von Oxyhämoglobin und Oxymyoglobin von Schweinefleisch erhalten. Bei Zugabe des natürlichen roten Pigments in einer Menge von 0,3% wird der Farbton von Oxyhämoglobin und Oxymyoglobin von Rindfleisch erhalten.
  • Die Erfinder haben ebenfalls herausgefunden, dass das zentrale Eisenatom eines normalen Häm-Pigmentes, das in Fleisch, Walfleisch und Fischfleisch vorliegt, durch Zink ersetzt wird, indem die Produktionsbedingungen, die hinterher durchgeführt werden, gesteuert werden, und das Häm-Pigment nach dem Zinkaustausch extrem stabil gegenüber Oxidation und einer Veränderung des pH-Wertes ist und die gewünschte Farbe beibehalten kann. Wenn zum Beispiel Fleisch, Walfleisch oder Fischfleisch fünf Tage lang bei 38°C gehalten wird, wird das zentrale Eisenatom des Häm-Pigmentes durch Zink ersetzt. Die vorliegende Erfindung ist also die erste, die die Tatsache offenbart, dass ein Mechanismus, der das zentrale Eisenatom des Häm-Pigmentes unter bestimmten Bedingungen durch Zink ersetzt, auf natürliche Weise in den Muskeln von Fleisch, Walfleisch und Fischfleisch vorliegt.
  • Der Zink-Austausch in Fleisch, Walfleisch und Fischfleisch hängt vom pH-Wert ab. Im Falle einer Reaktion bei 38°C liegt der optimale pH-Wert bei 5,5. Da Zink für den Austausch notwendig ist, wird das in den Muskeln vorliegende Zink verwendet. Wenn jedoch speziell Zinkgluconat oder Zinkacetat verwendet werden, wird der Zinkaustausch begünstigt. Im vorliegenden Zustand, in dem im allgemeinen kein Zinkadditiv in Nahrungsmittelprodukten vorliegt, ist die Zugabe von Nahrungsmittelmaterialien, die eine große Menge an Zink enthalten, z.B. Austernfleischextrakt, wirkungsvoll. Ferner wird der Zinkaustausch in Fleisch, Walfleisch und Fischfleisch durch die Zugabe eines Phosphates begünstigt. Im Hinblick auf Nahrungsmitteladditive ist die Zugabe der folgenden Substanzen wirkungsvoll: Phosphorsäure, Trikaliumphosphat, Tricalciumphosphat, Diammoniumhydrogenphosphat, Ammoniumdihydrogenphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Calciummonohydrogenphosphat, Calciumdihydrogenphosphat, Dinatriumhydrogenphosphat, Natriumdihydrogenphosphat, Trinatriumphosphat, usw..
  • Mittlerweile haben die Erfinder ebenfalls herausgefunden, dass ein Zinkaustauschmechanismus auch im Herzen, der Leber usw. von Fleisch, Walfleisch und Fischfleisch existiert, und dieser eine Aktivität aufweist, die um ein Vielfaches höher als der der Muskeln ist. Die optimale Temperatur für die Reaktion ist in Leber besonders hoch. Wenn die Reaktion bei 55°C durchgeführt wird, ist der Zinkaustausch in drei Stunden abgeschlossen. In diesem Falle verschiebt sich der optimale pH-Wert für die Reaktion auf 6,0.
  • Die aktive Fraktion der Leber liegt in der Leber-Mikrosomfraktion vor. Beim Fraktionieren durch Ultrafiltration handelt es sich bei der aktiven Fraktion der Leber um eine Fraktion mit einem Molekulargewicht von nicht weniger als 200.000. Wenn die Mikrosomfraktion 30 Minuten lang auf 80°C aufgeheizt wird oder wenn dem Reaktionssystem Azid zugegeben wird, findet kein Zinkaustausch statt. Es wird angenommen, dass es sich bei dem aktiven Körper um ein Enzym handelt. Es ist gleichermaßen gut möglich, anstelle von Leber einen Mikroorganismus zu verwenden, der ein vergleichbares Enzym erzeugt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das die Bindungsstelle von Zinkprotoporphyrin-9-Komplex an einen Histidin-Rest im Globin zeigt. 2 ist ein Diagramm, das die Wirkung des pH-Wertes auf die Veränderung des Absorptionsspektrums von Zinkmyoglobin zeigt. 3 ist ein Diagramm, das das Absorptionsspektrum von Häm, welches aus einem Fleischhomogenat extrahiert wurde, und das eines Zinkprotoporphyrin-9-Reagenzes zeigt. 4 ist ein Diagramm, das das HPLC-Muster von Häm, das aus einem Fleischhomogenat extrahiert wurde, und das eines Zinkprotoporphyrin-9-Reagenzes zeigt.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Im folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung in Bezug auf Tabellen 1 und 2 und die beiliegenden Zeichnungen zur genaueren Erläuterung der Erfindung beschrieben.
  • Beispiel 1 (Lichtstabilität des Pigmentes)
  • Myoglobin (Untersuchungsprobe), dessen Metallporphyrinanteil durch Zinkprotoporphyrin-9-Komplex ersetzt wurde, Oxymyoglobin (Vergleichsprobe 1) und Nitrosomyoglobin (Vergleichsprobe 2), welches hergestellt wurde, indem Stickstoffmonoxidgas in Myoglobin des reduzierten Typs eingeblasen wird, werden jeweils in 0,02 M Phosphorsäure-Pufferlösung (pH-Wert 5,5) bei einer Konzentration von 0,1% gelöst und einer Untersuchung der Ausbleichung in einer Woche bei 10°C unter Fluoreszenzbeleuchtung bei 2.500 lux unterzogen. Der Grad der Ausbleichung wird als Veränderung der Absorption bei einer Wellenlänge von 423 nm (Tabelle 1) ausgedrückt.
  • [Tabelle 1] Tabelle 1 Veränderung der Absorption unter Fluoreszenzbelichtung
    Figure 00070001
  • Figure 00080001
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, sind die Vergleichsproben 1 und 2 am dritten Tag bzw. am vierten Tag fast vollständig ausgebleicht, wohingegen die Untersuchungsprobe mit einer extrem geringen Geschwindigkeit ausbleicht und sogar am siebten Tag noch einen roten Farbton beibehält.
  • Beispiel 2 (pH-Wert-Stabilität des Pigmentes)
  • Der pH-Wert jeder Lösung, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden, wird im pH-Bereich von 3,0 bis 10,0 mit 1 N-Salzsäure oder 1 N Natriumhydroxid eingestellt. Dann wird das Absorptionsspektrum jeder Lösung im Wellenlängenbereich von 650 nm bis 350 nm gemessen. 2 zeigt die Ergebnisse der Messung.
  • Wie in 2 gezeigt ist, war das Pigment der Untersuchungsprobe im pH-Bereich von 5,0 bis 10,0 stabil, und es wurde im wesentlichen keine Veränderung des Spektrums beobachtet. Im pH-Wert-Bereich von 3,0 bis 5,0 fiel das Pigment teilweise aus. Der Niederschlag behielt jedoch den roten Farbton bei. Gleichzeitig zeigten die Vergleichsproben 1 und 2 bei einem pH von nicht mehr als 5,0 einen deutlichen Niederschlag, auch wenn es in der Figur nicht dargestellt ist, und die Niederschläge hatten den Farbton von Met-Myoglobin, d.h. dunkles Braun.
  • Beispiel 3 (Wärmestabilität des Pigmentes)
  • Die Lösung der Untersuchungsprobe, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurde, wird 30 Minuten lang auf 70°C erwärmt. Die Erwärmung verursacht keine Veränderung des Absorptionsspektrum des 75%-igen Aceton-Extraktes. Sowohl die nicht erhitzte Lösung als auch die erhitzte Lösung zeigen Absorptionsspitzen, bei Wellenlängen von 584 nm, 543 nm und 417 nm, wie sie für Zinkprotoporphyrin-9-Komplex charakteristisch sind. Der Niederschlag, der in der erwärmten Lösung gebildet wird, behält ebenfalls den hellroten Farbton bei.
  • Beispiel 4 (Austausch des zentralen Häm-Eisenatoms in Myoglobin-Schweinefleisch durch Zink)
  • Fleisch der Schweinelende, von dem so weit wie möglich Fett und Bindegewebe entfernt wurde, wird zerkleinert.
  • Anschließend wird das zerkleinerte Fleisch mit einer 0,2 M Phosphorsäure-Pufferlösung (pH-Wert 5,5) homogenisiert und dann fünf Tage lang bei 37°C gehalten. Nach der Aufbewahrung wird Häm mit 75%-igem Aceton extrahiert und anschließend einer Absorptionsspektralanalyse im Wellenlängenbereich von 650 nm bis 350 nm unterzogen und ebenfalls einer HPLC-Analyse, um einen Vergleich mit einem Zinkprotoporphyrin-IX-Reagenz zu ziehen (erhältlich von Aldrich Chemical Company, Inc.). Die HPLC-Bedingungen waren wir folgt:
  • Figure 00090001
  • Die Ergebnisse der Messung sind in den 3 und 4 gezeigt. Sowohl sie Spitze im Absorptionsspektrum als auch die Spitze der HPLC-Eluierung von Häm, das aus dem Fleischhomogenat extrahiert wurde, stimmt mit jenen des Zinkprotoporphyrin-9-Reagenzes überein.
  • Beispiel 5 (Ausbleichuntersuchung an Fleichhomogenat)
  • Das Homogenat des Fleisches der Schweinelende, wie es in Beispiel 4 hergestellt wurde, wird in ein Polyethylengehäuse mit einer Breite von 20 mm gefüllt und in einem Bad 30 Minuten lang bei 70°C erwärmt. Anschließend wird das Fleischhomogenat in eine Dicke von 5 mm (Untersuchungsprobe) geschnitten. Eine Vergleichsprobe wird wie folgt hergestellt. Das Myoglobin in dem Fleischhomogenat wird nitrosiert, indem 200 ppm Natriumnitrit und 0,2% Natriumascorbat verwendet werden. Nachdem es auf die gleiche Weise wie oben erhitzt wurde, wird das Fleischhomogenat in eine Dicke von 5 mm (Vergleichsprobe) geschnitten. Die Untersuchung der Ausbleichung wird drei Tage lang bei 10°C unter Fluoreszenzbelichtung bei 2.500 lux durchgeführt. Die Veränderung des Farbtons während der Untersuchungsperiode wird mit einem Farbdifferenzmeßgerät (Color Tester, erhältlich von Suga Test Instruments) gemessen und als Hunter-"a"-Wert (Tabelle 2) ausgegeben.
  • [Tabelle 2] Tabelle 2 Veränderung des Hunter-"a"-Wertes unter Fluoreszenzbelichtung
    Figure 00100001
  • Wie in Tabelle 2 dargestellt ist, bleicht die Vergleichsprobe nach 36 vollständig Stunden aus, wohingegen die Untersuchungsprobe mit einer extrem geringen Geschwindigkeit ausbleicht und den roten Farbton sogar noch nach 72 Stunden beibehält.
  • Beispiel 6 (Herstellung einer hochkonzentrierten Zinkhämoglobinlösung)
  • Schweineherz, von dem so weit wie möglich Fett und Bindegewebe entfernt worden ist, wird zerkleinert. Anschließend wird das zerkleinerte Fleisch mit einer 0,2 M-Phosphorsäure-Pufferlösung (pH-Wert 5,5), welche 10% Schweinehämoglobin und 0,1% Zinkgluconat enthält, homogenisiert und anschließend 15 Stunden lang bei 37°C gehalten. Nach der Behandlung wird das Absorptionsspektrum durch das in Beispiel 4 gezeigte Verfahren gemessen. Es wurde bestätigt, dass das zentrale Häm-Eisenatom in dem zugefügten Schweinehämoglobin durch Zink ersetzt wurde.
  • Beispiel 7 (Zinkaustausch in Schweinemyoglobin durch Schweineleber)
  • Schweineleber wird mit 0,2 M-Phosphorsäure-Pufferlösung (pH-Wert 6,0) homogenisiert, welche in der doppelten Menge der Schweineleber zugegeben wurde. Anschließend wird die Schweineleber weiter mit 0,01% Zinkgluconat, zusammen mit Fleisch der Schweinelende, das in einer Menge zugegeben wurde, die der der Schweineleber entspricht, homogenisiert und anschließend drei Stunden lang bei 55°C gehalten. Nach der Behandlung wird das Absorptionsspektrum nach dem in Beispiel 4 gezeigten Verfahren gemessen. Es wurde bestätigt, daß das zentrale Häm-Eisenatom in Schweinemyoglobin in dem Reaktionssystem durch Zink ersetzt wurde. Nach der Behandlung wurde das Homogenat weitere 30 Minuten bei 75°C erhitzt. Es wurde bestätigt, dass das Homogenat nach dem Erwärmen einen ausgezeichneten Farbton von ins Pink gehende Rot aufweist.
  • Beispiel 8 (Herstellung eines neuen Fleischproduktes unter Verwendung der Mikrosomfraktion von Schweineleber)
  • Schweineleber wird mit einer Salzlake (die 5% Salz, 2 getrocknete Kräuter und 0,5% Gewürz; pH-Wert 7,0), die in der doppelten Menge der Schweineleber zugegeben wird, homogenisiert. Anschließend wird die Schweineleber in einer Zentrifuge bei 10.000 × g 20 Minuten lang behandelt. Die überstehende Zentrifugenlösung wird in das Fleisch der Schweinelende in einer Menge von 35% bezogen auf das Fleisch injiziert. Anschließend wird nach einem herkömmlichen Vorgang eine Lendenrolle hergestellt. Die Erwärmung wird in einem Bad in folgender Reihenfolge durchgeführt: zwei Stunden lang bei 50°C, zwei Stunden lang bei 55°C und eine Stunde lang bei 72°C. Die Erwärmung wird abgeschlossen, wenn die Temperatur im Mittelpunkt 68°C erreicht hat. Nachdem die Schweinelende über Nacht auf 2°C abgekühlt wurde, wird das Absorptionsspektrum mit den in Beispiel 4 gezeigten Verfahren gemessen. Es bestätigt sich, dass das zentrale Häm-Eisenatom in dem Myoglobin in der Lendenrolle durch Zink ersetzt wurde. Es bestätigt sich ebenfalls, dass die Lendenrolle einen ausgezeichneten Farbton von ins Pink gehendem Rot aufweist.
  • Wie oben angegeben, ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, ein natürliches rotes Pigment bereitzustellen, das gegenüber Oxidation stabil ist und einen ausgezeichneten Farbton bereitstellt, und ebenfalls Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelmaterialien bereitzustellen, die mit dem natürlichen roten Pigment gefärbt sind. Es ist ebenfalls möglich, Fleischprodukte, Walfleischprodukte, Fischfleischprodukte und Fischpastenprodukte bereitzustellen, die ge genüber Oxidation und pH-Wert-Veränderungen stabil sind und einen ausgezeichneten Farbton zeigen, und dass die Notwendigkeit besteht, ein Farbfixativ, z.B. Nitrit, zu verwenden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Nach der vorliegenden Erfindung wandeln sich Hämoglobin und Myoglobin, die in rohen Fleischmaterialien vorliegen, in ein natürliches rotes Pigment um. Infolgedessen ist die vorliegende Erfindung auf Fleischprodukte, Walfleischprodukte, Fischfleischprodukte und Fischpastenprodukte anwendbar.

Claims (3)

  1. Natürliches rotes Pigment, im wesentlichen bestehend aus Hämoglobin und Myoglobin, bei deren Metallporphyn-Anteil es sich um Zinkprotoporphyrin-IX-Komplex handelt.
  2. Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelmaterialien, welche mit einem natürlichen Pigment nach Anspruch 1 gefärbt sind.
  3. Fleischprodukte, Walfleischprodukte, Fischfleischprodukte und Fischpastenprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass Hämoglobin und Myoglobin, welche in Rohfleischmaterialien dieser Produkte vorliegen, sich in das natürliche rote Pigment nach Anspruch 1 umwandeln.
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