亞硝酸鹽新型替代物番茄紅素的研究進(jìn)展

王 健，丁曉雯,2,*，龍 悅，陳敬鑫

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400716；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716)

亞硝酸鹽新型替代物番茄紅素的研究進(jìn)展

王 健1，丁曉雯1,2,*，龍 悅1，陳敬鑫1

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400716；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400716)

亞硝酸鹽作為一種傳統(tǒng)發(fā)色劑廣泛應(yīng)用于肉制品中，由于其具有潛在的毒性，近年來(lái)各國(guó)科學(xué)家紛紛尋找安全、綠色的亞硝酸鹽替代物。本文對(duì)番茄紅素替代亞硝酸鹽的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并提出未來(lái)的發(fā)展方向，旨在為亞硝酸鹽新型替代物的研究提供一定的理論參考。

番茄紅素；番茄制品；亞硝酸鹽；替代物；肉制品

作為肉制品必須添加的一種傳統(tǒng)發(fā)色劑，亞硝酸鹽具有成本低、用量少、效果好等特點(diǎn)，但由于其潛在的安全性問(wèn)題，近幾年關(guān)于肉制品中亞硝酸鹽的使用一直爭(zhēng)議不斷，至今還沒(méi)有找到一種能完全替代亞硝酸鹽的物質(zhì)。因此，對(duì)其新型替代物的研究仍是各國(guó)科研工作的熱點(diǎn)。

肉制品的顏色是衡量其感官質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，也是消費(fèi)者選擇食品時(shí)首要考慮的因素[1]。通過(guò)添加天然色素替代亞硝酸鹽的發(fā)色作用形成腌臘肉典型色澤，可以降低亞硝酸鹽的用量和可能對(duì)健康的危害。番茄紅素(lycopene)來(lái)源于自然界的果蔬中，是類胡蘿卜素的一種，作為一種功能性天然色素，具有降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌防癌等多種保健功能。因此，將番茄紅素開(kāi)發(fā)成亞硝酸鹽的替代物，具有極大的開(kāi)發(fā)潛力和研究?jī)r(jià)值，在我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品生產(chǎn)等領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。本文綜述了番茄紅素替代亞硝酸鹽的最新研究進(jìn)展，為亞硝酸鹽新型替代物的研究提供一定的理論參考。

1 亞硝酸鹽的概述

1.1 亞硝酸鹽的作用及安全性

相對(duì)于蔬菜中天然存在的硝酸鹽和亞硝酸鹽，在肉制品中人為地添加亞硝酸鹽，主要作用是：1)發(fā)色劑，生成亞硝基肌紅蛋白，使腌肉具有典型的玫瑰紅色[2]；2)呈味劑，給予腌肉制品特有的風(fēng)味；3)防腐劑，抑制肉毒梭狀芽孢桿菌等腐敗菌和致病菌的生長(zhǎng)繁殖[3]；4)抗氧化劑，具有還原性，可延緩腌肉氧化酸敗[4]。

亞硝酸鹽本身具有急性毒性且毒性較強(qiáng)[5]。在肉中亞硝酸鹽可以與蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物仲胺類物質(zhì)反應(yīng)，生成亞硝胺[6]。亞硝胺具有致畸致癌性[7]，特別與腦瘤、胃腸道和胰腺癌變密切相關(guān)[8-9]。研究表明，在現(xiàn)行腌制肉中允許使用的亞硝酸鹽水平下，不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題[10]。

我國(guó)規(guī)定，腌臘肉制品、發(fā)酵肉制品中，亞硝酸鹽作為護(hù)色劑、防腐劑允許最大使用量為0.15g/kg，殘留量(以亞硝酸鈉計(jì))≤30mg/kg[11]。Yuan等[12]對(duì)中國(guó)東北地區(qū)642種不同的食物中亞硝酸鹽殘留量進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明，亞硝酸鹽殘留量在規(guī)定限量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，最高的是腌臘肉制品(14.3mg/kg)，其次是泡菜(4.1mg/kg)。

1.2 亞硝酸鹽在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用

盡管亞硝酸鹽具有一定的毒性，近幾年的研究卻發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽對(duì)某些疾病的治療具有一定的效果，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、保健等領(lǐng)域。Montenegro等[13]首次發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽對(duì)2K1C高血壓大鼠具有降血壓效果，可能是由于亞硝酸鹽抑制血管NADPH氧化酶活性而具有抗氧化性。Jung等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在超急性中風(fēng)階段，亞硝酸鹽治療腦溢血是有效的，可作為一種治療超急性中風(fēng)的備選方案。Sindler等[15]研究發(fā)現(xiàn)，短期亞硝酸鹽治療可改善衰老引起的血管內(nèi)皮功能紊亂和彈性大動(dòng)脈僵硬，減輕動(dòng)脈的氧化應(yīng)激和炎癥。因此，亞硝酸鹽作為一種新型的輔助治療藥物，具有廣闊的開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用價(jià)值。

2 亞硝酸鹽替代物的研究現(xiàn)狀

生產(chǎn)上已應(yīng)用的亞硝酸鹽替代物有兩類：一類是部分或完全替代亞硝酸鹽的添加劑，這類物質(zhì)相當(dāng)于亞硝酸鹽的某一作用，由發(fā)色劑(紅曲色素、甜菜紅、高粱紅、亞硝基血紅蛋白等)、抗氧化劑(VC、茶多酚、竹葉提取物等)、螯合劑和抑菌劑(乳酸菌及乳酸鏈球菌素、納他霉素、山梨酸鉀等)混合組成，例如紅曲米色素-山梨酸鉀腌制系統(tǒng)、抗壞血酸-葡萄糖系統(tǒng)、乳酸鏈球菌素系統(tǒng)、麥芽酚-有機(jī)鐵鹽系統(tǒng)等[16]；另一類是在常規(guī)亞硝酸鹽濃度下能夠阻斷亞硝胺形成的添加劑，例如VE、姜蒜汁等[17]。

雖然亞硝酸鹽對(duì)人體具有潛在的危害，但目前仍沒(méi)有一種產(chǎn)品能完全替代其在肉制品中的作用。由于至今沒(méi)有找到有效的抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的物質(zhì)，因此目前替代亞硝酸鹽的研究主要集中在發(fā)色方面，不能達(dá)到完全替代的目的[18]。

添加亞硝酸鹽使肉制品具有的色澤是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的[19]。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一種物質(zhì)具有與亞硝酸鹽相似的發(fā)色作用，但是可以通過(guò)物理著色使肉制品同樣呈現(xiàn)紅色。與合成著色劑相比，天然著色劑具有安全性較高、著色色調(diào)比較自然等優(yōu)點(diǎn)，在食品工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著人們對(duì)綠色、純天然食品的需求與日俱增，天然著色劑的開(kāi)發(fā)利用已成為亞硝酸鹽替代物的研究趨勢(shì)。

3 亞硝酸鹽新型替代物——番茄紅素

番茄紅素是一種天然的類胡蘿卜素，在自然界中主要存在于番茄、西瓜、紅柚、辣椒等果蔬中[20]。番茄紅素是由11個(gè)共軛雙鍵和2個(gè)非共軛雙鍵組成的直鏈型碳?xì)浠衔铮蝗苡谒?，溶于脂類，晶體呈深紅色，其呈色作用及抗氧化性與獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)[21]。

3.1 番茄紅素替代亞硝酸鹽的優(yōu)勢(shì)

番茄紅素作為一種功能性天然色素，與一般天然紅色素相比，除了具有安全性較高、著色色調(diào)比較自然等優(yōu)點(diǎn)外，還具有降血脂[22]、抗氧化[23]、提高免疫力[24]、抗癌防癌[25-26]等多種保健功能。既能滿足消費(fèi)者對(duì)功能食品的需求，又能降低亞硝酸鹽的危害，改善肉制品的品質(zhì)和安全性，因此同樣是天然紅色素，番茄紅素具有替代亞硝酸鹽的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在肉制品生產(chǎn)中具有廣闊的開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用前景。

3.2 富含番茄紅素的番茄制品在肉制品中的應(yīng)用

番茄紅素是近年來(lái)研究較多的功能性天然色素，由于穩(wěn)定性較差，其應(yīng)用受到了極大的限制。富含功能性添加劑番茄紅素的番茄制品，如番茄皮渣、番茄醬、番茄粉等，具有獨(dú)特的性質(zhì)且所含的番茄紅素比純品穩(wěn)定，因此國(guó)內(nèi)外科研工作者紛紛開(kāi)展深入研究，開(kāi)發(fā)富含番茄紅素的新產(chǎn)品。由于番茄制品呈酸性，將其代替亞硝酸鹽添加到肉制品中可以降低pH值，有利于減慢微生物的生長(zhǎng)，提高貯藏穩(wěn)定性，同時(shí)可以產(chǎn)生獨(dú)特的風(fēng)味和良好的色澤[27]，為亞硝酸鹽新型替代物的研究提供了可能性。

3.2.1 番茄皮渣

番茄皮渣是番茄加工的副產(chǎn)物，其中含有豐富的番茄紅素。利用番茄皮渣獲得番茄紅素大大降低了生產(chǎn)成本，最大限度的減少資源浪費(fèi)。Calvo等[28]研究通過(guò)直接添加富含番茄紅素的干番茄皮渣生產(chǎn)干發(fā)酵香腸。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)21d成熟期，雖然番茄紅素有少量損失，100g香腸中番茄紅素殘留量在0.26～0.58mg之間，但產(chǎn)品感觀、質(zhì)地和總體可接受性良好，表明番茄皮渣可替代亞硝酸鹽用于干發(fā)酵香腸的生產(chǎn)。García等[29]通過(guò)直接添加干番茄皮渣到牛肉漢堡的肉餅中制得一種富含番茄紅素的新產(chǎn)品，并研究干番茄皮渣不同的添加量對(duì)產(chǎn)品理化及感官性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，干番茄皮渣濃度越大，產(chǎn)品的感官可接受性及番茄紅素含量越高。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5%干番茄皮渣的產(chǎn)品總體可接受性較好，且番茄紅素含量為4.9mg/100g。Selgas等[30]通過(guò)添加不同含量的干番茄皮渣制備富含番茄紅素的漢堡包，并研究輻照及貯藏時(shí)間對(duì)漢堡包的理化及感官性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%番茄皮渣可有效改善輻照引起的肉制品不良變化，保證貯藏后產(chǎn)品色澤及風(fēng)味較好。

3.2.2 番茄粉

Kim等[31]研究番茄粉替代亞硝酸鹽對(duì)豬肉餡餅理化性質(zhì)及感官品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，添加番茄粉的豬肉餡餅色澤可接受性較好，進(jìn)一步證實(shí)番茄粉替代亞硝酸鹽的方法是可行的。Eyiler等[32]研究在法蘭克福香腸的加工過(guò)程中減少亞硝酸鹽用量、添加番茄粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加番茄粉可降低法蘭克福香腸的pH值，減緩氧化反應(yīng)(2g/100g番茄粉)，提高產(chǎn)品內(nèi)外色值及感觀可接受性。由于亞硝酸鹽用量減少，亞硝基肌紅蛋白含量降低，顏色變淺。Kim等[33]用番茄粉完全替代亞硝酸鹽制備低脂豬肉香腸，研究添加不同水平的番茄粉對(duì)香腸品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著番茄粉濃度的增加，香腸的亮度有所下降。冷藏30d后，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%番茄粉制得低脂豬肉香腸的可接受性最佳。

3.2.3 番茄汁及番茄醬

Yilmaz等[34]研究番茄汁對(duì)低脂烤腸中脂肪酸組成及品質(zhì)特性的影響。結(jié)果表明，采用番茄汁制備的低脂烤腸的pH值、總耗氧菌數(shù)、亞硝酸鹽含量均最低，且產(chǎn)品較穩(wěn)定。

Deda等[1]研究番茄醬和亞硝酸鹽不同添加量對(duì)法蘭克福香腸加工工藝及品質(zhì)特性的影響。結(jié)果表明，番茄醬含量越高，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的偏愛(ài)度越高。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%番茄醬的法蘭克福香腸口味及色澤最佳，可降低產(chǎn)品的pH值及亞硝酸鹽殘留，提高硫代巴比妥酸(TBARS)值，色澤變亮黃，使法蘭克福香腸中亞硝酸鹽的使用量由150mg/kg降低到100mg/kg，對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)沒(méi)有任何不良影響。劉國(guó)慶等[35]研究了紅曲紅色素和番茄醬部分替代亞硝酸鹽對(duì)法蘭克福腸發(fā)色與風(fēng)味的影響，結(jié)果表明，紅曲紅色素、番茄醬和亞硝酸鈉最佳配比為0.001%、10%、0.0005%。在最佳發(fā)色配比基礎(chǔ)上，研究添加不同還原糖對(duì)法蘭克福腸風(fēng)味的影響，確定葡萄糖最佳添加量為10%，所得產(chǎn)品硬度、內(nèi)聚性、咀嚼力等較好。

3.3 存在的問(wèn)題

番茄紅素具有特殊的不飽和結(jié)構(gòu)，含11個(gè)共軛雙鍵和2個(gè)非共軛雙鍵，因而穩(wěn)定性較差，極易發(fā)生降解和異構(gòu)化等一系列變化。通常情況下，由于基質(zhì)中的有關(guān)成分對(duì)番茄紅素有一定的保護(hù)作用，番茄紅素的純品不如其在基質(zhì)中穩(wěn)定。番茄紅素的純品性質(zhì)較活潑，易受環(huán)境因素影響而導(dǎo)致異構(gòu)化和氧化降解，番茄紅素的降解引起食品中營(yíng)養(yǎng)損失和顏色褪變等不良反應(yīng)，限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，因此如何改善番茄紅素的穩(wěn)定性是有效利用番茄紅素的前提和關(guān)鍵。

1)通過(guò)添加番茄制品獲得的番茄紅素性質(zhì)較穩(wěn)定，可以作為食品添加劑的良好來(lái)源。

2)通過(guò)改進(jìn)加工工藝，可有效提高番茄紅素的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Chen Jianchu等[36]研究加熱和光照處理對(duì)水溶性和油溶性食品基質(zhì)中番茄紅素穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，高溫和光照均能加速基質(zhì)中番茄紅素的異構(gòu)化和氧化降解。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)不斷改進(jìn)加工工藝參數(shù)，最大限度地提高番茄紅素的穩(wěn)定性。

3)通過(guò)添加抗氧化劑，如VC等[37]，在一定程度上增加番茄紅素的穩(wěn)定性，改善番茄紅素的性質(zhì)。Bou等[38]研究不同抗氧化劑對(duì)O/W型乳化液中番茄紅素降解的影響。結(jié)果表明，添加抗氧化劑，如沒(méi)食子酸丙酯(propyl gallate，PG)、沒(méi)食子酸(gallicacid，GA)、α-生育酚均能減緩番茄紅素的氧化降解，其中α-生育酚的效果最顯著。1mmol/L α-生育酚和10mmol/L GA協(xié)同使用比單一抗氧化劑效果更好，若添加VC到α-生育酚-GA體系則可加速番茄紅素的損失。因此，通過(guò)合理選擇抗氧化劑可顯著改善O/W型乳化液中番茄紅素的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語(yǔ)

亞硝酸鹽作為一種傳統(tǒng)發(fā)色劑廣泛應(yīng)用于肉制品的加工過(guò)程。雖然亞硝酸鹽具有其他添加劑無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如發(fā)色、抑菌、呈味、抗氧化作用，但是其安全性問(wèn)題也是不容忽視的。近年來(lái)隨著人們對(duì)“綠色食品”和“有機(jī)食品”的日益重視，如何改善肉制品的品質(zhì)和安全性，研究無(wú)硝、低硝肉制品的課題亟待解決。

番茄紅素是一種功能性的天然紅色素，不僅具有一般天然紅色素的優(yōu)點(diǎn)，還具有降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌防癌等多種保健功能，因此番茄紅素作為亞硝酸鹽新型替代物有極大的開(kāi)發(fā)潛力和研究?jī)r(jià)值。然而單一的番茄紅素?zé)o法完全替代亞硝酸鹽的作用，通過(guò)與其他抑菌劑、螯合劑、抗氧化劑的復(fù)配使用，在改善肉制品色澤的同時(shí)，達(dá)到抑菌、呈味、抗氧化的目的。目前多種食品添加劑的復(fù)配是尋找亞硝酸鹽替代物的研究方向。

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Research Progress on Lycopene as a Novel Substitute for Nitrite

WANG Jian1，DING Xiao-wen1,2,*，LONG Yue1，CHEN Jing-xin1
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China；2. Chongqing Key Laboratory of Agricultural Product Processing, Chongqing 400716, China)

Nitrite is widely used as a traditional color fixative in meat products. Because of its potential toxicity, scientists from various countries have been looking for safe and green alternatives to nitrite in recent years. The paper reviews the recent research progress on lycopene as a novel substitute for nitrite, and also predicts the future development trends in order to provide a theoretical reference for developing novel alternatives to nitrite.

lycopene；tomato products；nitrite；substitute；meat products

TS202.3

A

1002-6630(2012)03-0282-04

2011-09-22

王健(1987—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称钒踩c質(zhì)量控制。E-mail：wangjian871027@126.com

*通信作者：丁曉雯(1963—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)槭称钒踩c功能食品。E-mail：xiaowend2001@yahoo.com