基本概況
發色劑 |
3HNO2=HNO3+2NO+H2O
NO會很快與肌紅蛋白(Mb)反應生成鮮艷的、亮紅色的亞硝基肌紅蛋白:
Mb+NO=MbNO
致癌
防腐作用
現在人們的生活水平也逐漸提高,各種熟肉製品的品種越來越多,消費量也就越來越大。熟肉製品中的各種香腸、臘腸、肉腸、火腿、蒜腸、午餐肉數不勝數。為了令熟肉製品的顏色鮮艷,在加工製作的同時也要加入發色劑。常用的發色劑就是硝酸鹽和亞硝酸鹽。由於這兩類物質對肉毒桿菌的繁殖有抑制作用,因而有一定的防腐作用。對生物有害
經常用於作為熟肉製品發色劑的亞硝酸鹽就是亞硝酸鈉。亞硝酸鈉對人的身體有害。農村養豬的農民將白菜幫子煮熟後如果不立馬餵豬,在鍋里燜上一段時間後再喂,就會令吃了白菜幫子的豬中毒。
原因
白菜當中舍有一定量的硝酸鈉,煮熟之後由於水中氧氣少,被硝酸還原菌還原成亞硝酸鈉,豬吃了含比較多亞硝酸鈉的白菜幫子就會發生中毒。媒體曾多次報導,建築工地上做飯的由於缺乏科學常識,不到正規商店購買食鹽,通過不正當渠道買了亞硝酸鈉當食鹽來,結果導致多次農民工中毒事件的發生。另外,亞硝酸鈉在人體內的特殊條件下還可能被還原成亞硝胺。
發色機理
原料肉的紅色是由肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)呈現的一種感官性狀。由於肉的部位不同和家畜品種的差異,其含量和比例也不一樣。一般來說,肌紅蛋白約占70%~90%,血紅蛋白約占10%~30%。由此可見,肌紅蛋白是使肉類呈色的主要成分。
鮮肉中的肌紅蛋白為還原型,呈暗紫色,很不穩定,易被氧化變色。還原型肌紅蛋白分子中二價鐵離子上的結合水被分子狀態的氧置換,形成氧合肌紅蛋白(MbO2),色澤鮮紅。此時的鐵仍為二價,因此這種結合不是氧化而稱氧合。當氧合肌紅蛋白在氧或氧化劑的存在下進一步將二價鐵氧化成三價鐵時,則生成褐色的高鐵肌紅蛋白。
為了使肉製品呈現鮮艷的紅色,在加工過程中常添加硝酸鹽與亞硝酸鹽。它們往往是肉類醃製時混合鹽的成分。硝酸鹽在亞硝酸菌的作用下還原成亞硝酸鹽,亞硝酸鹽在酸性條件下可生成亞硝酸。一般宰後成熟的肉因含乳酸,pH約為5.6~5.8,故不需外加酸即可生成亞硝酸,其反應為:
NaNO2+CH3CHOHCOOH→HNO2+CH3CHOHCOONa⑴
亞硝酸很不穩定,即使在常溫下,也可分解產生亞硝基(NO):
HNO2→H++NO-3+NO+H2O⑵
所生成的亞硝基很快與肌紅蛋白反應生成鮮艷的、亮紅色的亞硝基肌紅蛋白(MbNO2):
Mb+NO→MbNO⑶
亞硝基肌紅蛋白遇熱後放出巰基(-SH),生成較穩定的具有鮮紅色的亞硝基血色原。
由⑵式可知,亞硝酸分解生成NO時,也生成少量硝酸,而NO在空氣中還可被氧化成NO2,進而與水反應生成硝酸。
NO+O2→NO2⑷
NO2+H2O→HNO2+HNO3⑸
如式⑷、⑸所示,不僅亞硝基被氧化生成硝酸,而且還抑制了亞硝基肌紅蛋白的生成。硝酸有很強的氧化作用,即使肉中含有很強的還原性物質,也不能防止肌紅蛋白部分氧化成高鐵肌紅蛋白。因此,在使用硝酸鹽與亞硝酸鹽的同時,常用L-抗壞血酸及其鈉鹽等還原性物質來防止肌紅蛋白氧化,且可把氧化型的褐色高鐵肌紅蛋白還原為紅色的還原型肌紅蛋白,以助發色。此外,煙醯胺可與肌紅蛋白結合生成很穩定的煙醯胺肌紅蛋白,難以被氧化,故在肉類製品的醃製過程中添加適量的煙醯胺,可以防止肌紅蛋白在從亞硝酸到生成亞硝基期間的氧化變色。如果在肉製品的醃製過程中,同時使用L-抗壞血酸或異抗壞血酸及其鈉鹽與煙醯胺,則發色效果更好,並能保持長時間不褪色。
常用的發色劑及發色助劑
亞硝酸鈉
亞硝酸鈉為白色或微黃色結晶或顆粒狀粉末,無臭,味微鹹,易吸潮,易溶於水,微溶於乙醇,在空氣中可吸收氧而逐漸變為硝酸鈉。
本品是食品添加劑中急性毒性較強的物質之一,是一種劇藥(在藥物學中,根據毒性試驗結果,把毒性較強的物質稱為劇藥,如亞硝酸鈉、氫氧化鈉等;把毒性更強的稱為毒藥,如三氯化二砷等)。過量的亞硝酸鹽進入血液後,可使正常的血紅蛋白(二價鐵)變成高鐵血紅蛋白(三價鐵),失去攜氧的功能,導致組織缺氧。潛伏期僅為0.5~1小時,症狀為頭暈、噁心、嘔吐、全身無力、皮膚發紫,嚴重者會因呼吸衰竭而死。ADI(每日允許攝入量)為0~0.2mg/kg。我國規定:本品可用於肉類罐頭和肉製品,最大使用量為0.15mg/kg。殘留量以亞硝酸鈉計,肉類罐頭不得超過0.05mg/kg,肉製品不得超過0.03mg/kg。此外,還規定亞硝酸鹽可用於鹽水火腿,但應控制其殘留量為70ppm。
硝酸鈉
硝酸鈉的毒性作用主要是因為它在食物中、水或胃腸道,尤其是在嬰幼兒的胃腸道中,易被還原為亞硝酸鹽所致,其ADI為0~5mg/kg。我國規定:本品可用於肉製品,最大使用量為0.5g/kg,其殘留量控制同亞硝酸鈉。
亞硝酸鉀
亞硝酸鉀的毒性作用參照亞硝酸鈉,其ADI為0~0.2mg/kg。
硝酸鉀
硝酸鉀的毒性作用參照硝酸鈉,在硝酸鹽中,本品毒性較強,其ADI為0~5mg/kg。本品可代替硝酸鈉,用於肉類醃製,其最大用量同硝酸鈉。
抗壞血酸和煙醯胺
用亞硝酸鹽作為肉類的發色劑時,同時加入適量的L-抗壞血酸及其鈉鹽、煙醯胺作為發色助劑使用。抗壞血酸的使用量一般為原料肉的0.02%~0.05%,煙醯胺的用量為0.01%~0.02%,在醃製或斬拌時添加,也可把原料肉浸漬在這些物質的0.02%的水溶液中。
替代品問題
許多世紀以來,人們一直使用亞硝酸鹽來保存肉類。到19世紀末,才認識到亞硝酸鹽可使醃肉產生顏色。後來,人們發現亞硝酸鹽可抑制引起肉類變質的微生物生長,特別是對肉毒梭菌有很強的抑制作用。有些國家在沒有使用亞硝酸鹽之前,肉毒梭菌中毒率很高,使用後,肉毒梭菌中毒才得到了控制。亞硝酸鹽除抗菌作用外,還有抗氧化及增強風味的作用。儘管如此,由於亞硝酸鹽的安全性即致癌問題,使其套用越來越受到限制,全世界都在尋找理想的替代品。
目前人們使用的亞硝酸鹽替代品有兩類:一類是替代亞硝酸鹽的添加劑,Sweet(1991)報導,這種替代物由發色劑、抗氧化劑/多價螯合劑和抑菌劑組成,發色劑用的是赤鮮紅,抗氧化劑/多價螯合劑為磷酸鹽/多聚磷酸鹽,抑菌劑用的是對羥基苯甲酸和山梨酸及其鹽類;另一類是在常規亞硝酸鹽濃度下阻斷亞硝胺形成的添加劑,Mirrish等報導,抗壞血酸能與亞硝酸鹽作用以減少亞硝胺的形成。此外,山梨酸、山梨酸醇、鞣酸、沒食子酸等也可抑制亞硝胺的形成。
概述
硝酸是氧化劑,它能把NO氧化,因而抑制了亞硝基肌紅蛋白的生成。同時也使部分肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白。因此,在使用硝酸鹽和亞硝酸鹽的同時並用L-抗壞血酸、L-抗壞血酸鈉等還原性物質,可以防止肌紅蛋白的氧化,同時它們還可以把氧化型的褐色高鐵肌紅蛋白還原為紅色的還原型肌紅蛋白,以助發色。若L-抗壞血酸與煙醯胺並用,則發色效果更好,並保持長時間不褪色。亞硝酸鹽在肉製品中,對抑制微生物的繁殖有一定的作用,其效果受pH值的影響。尤其是對肉毒梭狀芽孢桿菌有抑制作用,此外,亞硝酸鹽對提高醃肉的風味也有一定的作用。但亞硝酸與蛋白質代謝的中間產物——仲胺反應生成亞硝胺,例如HNO2與二甲基(仲)胺反應生成二甲基亞硝胺,與胺也有同樣的反應。亞硝胺從動物試驗證明有很強的致癌性。雖然還沒有直接的論據證實由於食品中存在硝酸鹽、亞硝酸鹽及仲胺而引起人類致癌。但是從食品衛生的角度出發,應予以高度重視。在加工肉製品時應嚴格控制亞硝酸鹽及硝酸鹽的使用量(中國規定NaNO3的最大用量為0.5g/kg,NaNO2的用量為0.15g/kg,肉製品中的殘留量,以HNO2計不得超過0.03g/kg)。美國國際毒性研究中心的化學家發現,用微波爐燒醃肉,既能保留醃肉津津有味的特點,又無致癌的亞硝胺產生。其原因是微波爐中的醃肉溫度沒有達到亞硝酸鹽轉變成亞硝胺反應的最低溫度185℃。
食品運用
發色劑 |
亞硝酸鹽可與食物或胃中的仲胺類物質生成強致癌作用的亞硝胺。但由於亞硝酸鹽除發色作用外,還有抑菌和增強風味的作用,特別是可防止肉毒中毒,且目前尚無適當的替代物,權衡利弊,各國仍都許可使用,但都嚴格控制其使用範圍、使用量和殘留量。用亞硝酸鹽進行肉類加工的同時,加入適量維生素C、E可阻止亞硝胺的形成。
用於果、菜類製品的發色劑有硫酸亞鐵等。
肉製品運用
發色劑 |
亞硝酸鹽的安全性問題是肉製品生產企業應該特別注意的,亞硝酸鹽與氨基化合物(蛋白質分解產物)反應可產生致癌的N一亞硝基化合物,如亞硝胺。亞硝酸鹽發色的同時,還有抑菌、抗氧化及增強風味的作用,儘管如此,由於安全性問題使其套用越來越受到限制,國內外都尋找理想的替代品。在沒有理想的替代品之前,應把用量限制在最低水平,已使用的替代品有兩類:一類是替代亞硝酸鹽的添加劑,由發色劑、抗氧化劑,多價螯合劑和抑菌劑組成,發色劑用的是赤鮮紅,抗氧化劑,多價螯合劑用的是磷酸鹽,多聚磷酸鹽,抑菌劑為對羥基苯甲酸和山梨酸及其鹽類;另一類是在常規亞硝酸鹽濃度下阻斷亞硝胺形成的添加劑,抗壞血酸能與亞硝酸鹽作用而減少亞硝胺的形成。此外,山梨酸、山梨酸醇、鞣酸等也可抑制亞硝胺的形成。肉製品生產中還常常利用一些例如著色劑、營養強化劑、呈味劑等添加劑。隨著經濟發展和生活水平提高,肉製品的發展前景廣闊,因此,大力推廣各類食品添加劑在肉製品中的套用,使之色香味俱全,並能有效延長產品的保質期是中國肉製品研究開發人員的當務之急。
介紹幾種新型的肉製品發色劑及其在肉製品中的套用情況。
1、一氧化碳(CO)
一氧化碳 |
2、亞硝基血紅蛋白(HbNO)
亞硝基血紅蛋白(HbNO)作為一種醃肉色素,通常認為由亞硝酸鈉和血紅蛋白反應生成。有人向肉糜中添加血液蛋白,對由脂肪、蛋白質、血液和水組成的乳濁液均質,並且將亞硝酸鈉加入其中,得到了色澤令人滿意的產品。加拿大學者Shahidi和Rubin等人系統研究了以動物血液和亞硝酸鈉及一氧化氮為原料的亞硝基血紅蛋白醃肉色素,他們合成HbNO採用牛血中的血紅素為原料,先以SrCI2和CaCI2作反應助劑,採用乙酸鹽法和丙酮酸法從血液中製備高鐵血紅素,然後用亞硝酸鈉,在還原劑的存在下反應,或直接使用一氧化氮合成。但這樣合成的色素很不穩定,遇光和空氣易褪色,暴露在空氣中僅能保持一天。有研究報導直接利用亞硝酸鈉和血紅蛋白反應得到HbNO,這樣不僅避免了有機溶劑的大量使用、劇毒的NO操作危險性,而且易操作控制。合成的色素溶液需經噴霧乾燥製成粉末,由於HbNO對光熱不穩定,乾燥前需進行微膠囊化處理。ROBoyle分別對亞硝基血紅蛋白微膠囊化乾燥工藝進行了研究,並且套用到無硝火腿中。研究發現:最適的微膠囊壁材是β-環糊精、變性澱粉N-Lok和麥芽糊精,其中β-環糊精是必不可少的。幾種物質組成連續相,HbNO為分散相,二者混合後,在50000rpm高速均質機下均質,以氮氣作霧化氣體,進風溫度120℃-165℃,出口溫度92℃-135℃,餵料量4-7m1/min,經微膠囊化噴霧乾燥的HbNO著色劑化學性質並沒有改變。黃群等人還將HbNO套用於灌腸加工,對其用量與助色劑搭配、感官評價、降硝增鐵效果進行了研究,結果表明:HbNO用量6000mg/kg、抗壞血酸500mg/kg、煙醯胺300mg/kg效果最佳,產品感官與對照組無明顯差別,還發現亞硝基殘留僅為對照組的九分之一,Fe2+含量增加41%。
3、組氨酸
組氨酸 |
4、耐鹽性乳酸菌
乳酸菌在醃漬類食品中的作用是巨大的,肉類在添加耐鹽性乳酸菌醃製後,發現不僅可以大大提高貯藏性能,而且發色良好,還因為加入乳酸菌而改變了醃製肉製品的風味。發色的方法是將耐鹽性乳酸菌和pH調節劑一起添加,耐鹽乳酸菌的濃度通常是0.1%-2%,並以0.2%-1%最佳,pH調節劑以添加0.3%以上就可以使pH穩定,然後將肉製品在耐鹽性乳酸菌和pH調節劑的溶液進行浸漬處理,此方法對於即席烹調肉、香腸和其他袋裝肉製品都有很好的發色效果。有研究對維也納小香腸進行浸漬試驗,結果表明,在浸漬液中分別添加0.2%及0.4%糞鏈球菌乾燥菌體,經浸漬後取出風乾,然後封裝於無菌聚乙烯袋內進行常溫保藏,發現保藏後一周都沒有發現腐敗現象,且發色效果較好。
5、二亞硝基亞鐵血紅素(DNHF)
二亞硝基亞鐵血紅素(DNHF)是一種色素著色劑,通常認為是在加熱時由肌肉色素、肌紅蛋白和亞硝酸鹽形成,它是醃肉製品發色的物質。因此,如果事先製備好DNHF,然後將它添加到肉中,就可以使肉產生醃製肉的特徵性顏色。DNHF是從畜禽血液中血紅細胞提取出來的,它形成與肌紅蛋白相同的亞鐵(血紅素)基團,經過兩個步驟可獲得大量的高純度色素。在此醃製劑中加入三聚磷酸鈉(STPP)、抗壞血酸、特丁基對苯二酚、丁基烴基茴香醚(BHA)、糖等效果會更好。通過對維也納薰香腸經過DNHF醃製後表明,當用包膜封裝的9.25mgDNHF/kg肉,7.5mgTBHQ/kg肉和占整批重量0.3%的聚磷酸鈉(STPP)對加工香腸的肉進行醃製時,經對比發現,與50mg/kg亞硝酸鈉醃製後的製品沒有什麼差別。同樣的方法也適用於火腿製品的增色。
6、維生素
維生素 |
7、蘋果多酚
蘋果多酚是蘋果中所含多元酚類物質的通稱,主要包括原花青素、綠原酸、兒茶素、表兒茶素、根皮苷等。研究發現,蘋果多酚具有多種生理活性,同時蘋果多酚具有很強的抗氧化和抑菌能力,是一種優良的天然食品抗氧化劑與防腐劑。由於肉色澤的變化不僅與肌紅蛋白的化學狀態有關,肉中脂肪的氧化也與肉色密切相關。孫承鋒等研究了蘋果多酚對透氧保鮮膜包裝的鮮豬肉的色澤穩定性及脂肪氧化的影響。結果表明,蘋果多酚能明顯抑制肉中脂肪的氧化,並能提高鮮肉紅色的穩定性,單獨使用0.05%的蘋果多酚,有較好的護色效果。蘋果多酚與抗壞血酸或煙醯胺配合使用,抗氧化與護色效果明顯增強。0.05%蘋果多酚與0.05%煙醯胺配合使用可以使鮮肉在5士1℃條件下貯藏7d後,仍保持穩定的鮮紅色,同時TBA值為0.3mg/kg,揮發性鹽基氮(TVB-N)值為14.7mg/100g,得出蘋果多酚用在鮮肉護色中是可行的。
8、蛋黃粉
砂糖 |
9、其他
乳鐵蛋白是富含在初乳中的一種功能蛋白,因其晶體呈紅色,有學者稱之為“紅蛋白”。有人利用它能抑制鐵誘導的脂質過氧化過程所產生的硫代巴比妥酸和丙二醛的生成,具有很好的抗氧化作用,尤其與高氧氣調包裝結合使用護色效果更為顯著。還有研究發現,用生薑提取物、大蒜汁也對肉製品色澤穩定有很大貢獻,並能增加風味,延長貨架壽命。日本學者從濃縮的葡萄原汁中取一種名叫KP40的物質,添加到醃肉製品中也能防止肉退色變質。
以上這些新型肉製品發色劑,它們在給肉製品提供鮮艷色澤的同時,有的還具有抑菌、增加風味、延長貨架期等作用,它們能夠使肉製品色、香、味俱佳,而不用擔心象硝酸鹽和亞硝酸鹽發色劑所引起的安全問題。目前,越來越多的科研機構已經湧入到開發新型肉製品發色劑的研究洪流之中,並且已經取得了一些成果。儘管對這些新型發色劑還處於研究探索階段,相信在不遠的將來,人類最終能夠找到安全、經濟、健康的肉製品發色劑。
辨別常識
發色劑 |
然而,當亞硝酸鹽用量過大時,其殘留部分可使機體血紅蛋白的攜氧能力喪失,從而引起中毒。另外,亞硝酸鹽還可與仲胺結合,形成致癌的亞硝胺,所以應嚴格控制用量。目前,有的生產單位已改用抗壞血酸、異抗壞血酸、煙醯胺等作為發色劑,以減少亞硝酸鹽等發色劑的使用量,從而減少由亞硝酸鹽導致的毒性。
研究進展
發色劑 |
火鍋化學添加物質
火鍋底料中的有機磷等76種化學物質。 |