肉制品中硝鹽替代物的研究進(jìn)展

何丹,黃本婷,王衛(wèi),王銳

(成都大學(xué)肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610106)

1 概述

硝鹽(硝酸鈉、硝酸鉀、亞硝酸鈉)是肉制品中應(yīng)用歷史最久、范圍最廣的添加劑之一，具有發(fā)色、抑菌防腐、抗氧化和增香等功能，即不僅是作為腌肉的發(fā)色劑使產(chǎn)品具有美觀鮮艷的色澤，還對(duì)肉毒桿菌及其他腐敗菌和致病菌有良好的抑制作用，此外還具有抑制脂肪氧化和增強(qiáng)腌制品風(fēng)味的作用，可顯著降低肉品安全風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)肉制品保質(zhì)期[1]。

硝鹽可能存在的隱患，源于其不當(dāng)添加導(dǎo)致在產(chǎn)品中的大量殘留，可和產(chǎn)品中的仲胺反應(yīng)生成具有強(qiáng)致癌性的亞硝胺，加大了對(duì)其安全性的質(zhì)疑。為此各國(guó)家和地區(qū)均對(duì)其使用非常嚴(yán)格謹(jǐn)慎，從安全角度對(duì)其添加量和范圍進(jìn)行了持續(xù)不斷的研究，而且從法律法規(guī)上對(duì)其使用量、使用范圍和產(chǎn)品中的殘留進(jìn)行了 強(qiáng)制性規(guī)定，尋找更為安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用，能替代硝鹽在肉制品發(fā)揮多種功能的添加劑的研究長(zhǎng)期以來(lái)從未停止過(guò)。本文以分析硝鹽的作用及危害為基礎(chǔ)，對(duì)硝鹽替代物的相關(guān)研究進(jìn)行了概要綜述，并對(duì)未來(lái)可能的研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望。

2 發(fā)色替代物研究進(jìn)展

應(yīng)用到肉制品中替代硝鹽發(fā)色作用的多為天然色素，主要的為如紅曲紅、焦糖色素、亞硝基血紅蛋白色素、番茄紅素、植物提取物等，但其機(jī)理是上色，而能否作為替代物的關(guān)鍵為其色度和穩(wěn)定性。

紅曲紅色素是最為常用的替代物之一，是紅曲霉以大米為原料經(jīng)深層發(fā)酵獲得的，具有色價(jià)高、光穩(wěn)定性強(qiáng)、色調(diào)純正、pH適用范圍廣、水溶性好等特點(diǎn)，同時(shí)還具備一定的防腐作用。該色素主要用于香腸、火腿、叉燒肉、肉禽罐頭等肉制品加工。鄭立紅等[2]用紅曲紅色素、辣椒紅、高粱紅3種色素部分代替亞硝酸鹽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究表明臘肉中紅曲紅色素的添加量為0.14 g/kg，亞硝酸鹽添加量為0.04 g/kg時(shí)，臘肉紅色穩(wěn)定、色澤效果最佳，滿足了消費(fèi)者的需求。Park等[3]用正己烷提取紅曲色素，研究發(fā)現(xiàn)紅曲色素對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除能力較強(qiáng)，紅曲紅具有抗氧化作用。

焦糖色素是以淀粉糖漿、蔗糖、木糖母液等為原料制得的一種具有甜香味及焦苦味的粉狀或液體膠狀物。該色素具有著色能力強(qiáng)，水溶性好，溶于水中呈紅褐色，安全無(wú)毒，性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，主要用于罐裝肉、燉肉和植物蛋白為原料的模擬肉[4]。除了上色以外，由于麥芽中含有麥芽酚類和吡嗪類等典型的增香化合物，以及焦糖色素是發(fā)生美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，這種產(chǎn)物中含有具有抗氧化作用的還原酮類，使得焦糖色素具有掩蓋異味和抗氧化的作用。

亞硝基血紅蛋白色素是以鮮血為原料制成，用于肌紅蛋白含量低的肉制品的著色，如雞肉、豬肉等。馬美湖等[5]將制得的亞硝基血紅蛋白加入到香腸中，實(shí)驗(yàn)表明產(chǎn)品的發(fā)色效果良好、風(fēng)味獨(dú)特、穩(wěn)定持久，亞硝酸根(NO2-)的殘留量?jī)H為1.75 mg/kg。鄭立紅等[6]將亞硝基血紅蛋白添加到香腸、雞肉火腿中，研究發(fā)現(xiàn)該色素的發(fā)色效果優(yōu)于紅曲紅色素，產(chǎn)品中亞硝酸根(NO2-)的殘留量均為痕量水平。

番茄紅素是天然的不含氧的類胡蘿卜素，著色自然、安全性好、抗氧化性強(qiáng)。但純品的番茄紅素不穩(wěn)定，限制了其使用，富含番茄紅素的番茄醬、番茄汁、番茄粉及番茄皮渣等番茄制品比純的番茄紅素穩(wěn)定，因此成為一種新型的亞硝酸鹽替代物[7]。Eyiler等[8]研究用番茄粉部分代替亞硝酸鹽生產(chǎn)法蘭克福香腸，在4 ℃下儲(chǔ)存60天，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入番茄粉不僅能夠使法蘭克福香腸的pH降低，而且添加2 g/100 g的番茄粉能夠延遲氧化反應(yīng)，提高消費(fèi)者的可接受性。

近年來(lái)，植物提取物替代硝鹽的發(fā)色作用受到關(guān)注，已經(jīng)有多種植物提取物實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，例如西班牙普羅素公司開發(fā)的T-10Plus系列產(chǎn)品(天然香辛料和水果提取物的混合物)、在美國(guó)普遍使用的芹菜汁粉類的產(chǎn)品[9]。研究與應(yīng)用均證實(shí)了發(fā)酵芹菜粉產(chǎn)品(FCPmlz、FCP504、FCP506等)以及迷迭香等多種植物提取物復(fù)合的T-10Plus等產(chǎn)品在風(fēng)干腸、培根等中替代硝鹽發(fā)色的顯著作用[10]。

3 抑菌防腐替代物研究進(jìn)展

應(yīng)用到肉制品中替代硝鹽抑菌防腐，延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期，包括乳酸鏈球菌素(Nisin)、天然植物提取物、乳酸菌和化學(xué)防腐劑等。

乳酸鏈球菌素(Nisin)是由乳酸鏈球菌合成的一種多肽抗菌素，能有效抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，如金黃色葡糖球菌、溶血性鏈球菌、單增李斯特菌、肉毒桿菌，是國(guó)際上公認(rèn)的天然防腐劑。研究表明[11]，在不影響色澤和防腐的情況下，添加Nisin可使亞硝酸鹽的含量由原來(lái)的150 mg/kg降到40 mg/kg。若添加0.2 g/kg Nisin, 則亞硝酸鹽的添加量減少到 0.04 g/kg，香腸中的菌落總數(shù)可降低到3200 cfu/g，抑菌效果明顯。

植物提取物替代硝鹽不僅體現(xiàn)在發(fā)色上，其抗菌性也受到特別關(guān)注，已被確定含天然抑菌的植物有生姜、辣椒、花椒、芹菜汁粉、迷迭香等。在Djeri等[12]的研究中，加入火雞肉0.20%芹菜汁粉末，顯示出極為出色的抗菌特性。吳傳茂等[13]研究了迷迭香提取物的抑菌應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示對(duì)食品中常見(jiàn)的污染菌有明顯的抑菌作用，且菌范圍較大，比苯甲酸抑菌效果更好，也更為安全。郭紅珍等[14]探究3種香辛料的提取液(姜、辣椒、花椒)對(duì)主要致病菌的抑菌能力，結(jié)果均顯示出較好的效果，而60%姜提取液抑制枯草桿菌和金黃色葡萄球菌，4.8%辣椒提取液抑制枯草芽孢桿菌，以及10% 花椒提取液抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的效果較高。

在肉制品中加入乳酸菌，主要是可改善肉的色澤和風(fēng)味，穩(wěn)定肉制品的色澤。乳酸菌能產(chǎn)生一些特殊的酶系，如分解有機(jī)酸的酶系，分解脂肪酸的酶系，分解亞硝胺的酶系，控制肉毒素的酶系，提高肉制品的安全性[15]。乳酸菌等微生物能抑制亞硝胺的形成是由于添加乳酸菌到肉制品中，微生物發(fā)酵糖類，能產(chǎn)生大量的乳酸，亞硝酸鹽在酸性的環(huán)境中，能夠分解成NO，NO又會(huì)與肌紅蛋白、血紅蛋白結(jié)合生成亞硝基肌紅蛋白、亞硝基血紅蛋白，減少肉制品中亞硝酸鹽的殘留量。

肉制品中替代硝鹽抑菌防腐作用的最常用的化學(xué)添加劑主要是山梨酸及其鉀鹽，其價(jià)格低廉，防腐性能好，毒性低。山梨酸能與微生物酶系統(tǒng)中的巰基結(jié)合，破壞微生物中的酶系，從而抑制微生物的增殖，達(dá)到防腐的目的，主要是抑制霉菌、酵母菌和好氣性微生物。研究表明，添加2600 mg/kg山梨酸鹽對(duì)肉毒梭菌的抑制效果和添加156 mg/kg亞硝酸鹽的效果相同，當(dāng)兩者聯(lián)用時(shí)，亞硝酸鹽濃度至少應(yīng)為40 mg/kg。將山梨酸、乳酸鏈球菌素、雙乙己酸及乳酸鈉復(fù)配使用，可以使低溫灌腸類肉制品在常溫下保存3個(gè)月以上[16]。

4 抗氧化替代物研究進(jìn)展

應(yīng)用到肉制品中發(fā)揮抗氧化作用的硝鹽替代物包括茶多酚、生育酚類以及葡萄籽提取物等天然植物提取物。

茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，無(wú)毒且抗氧化性能好。吳少雄等[17]將茶多酚添加到臘肉中，在30 ℃的貯藏條件下，添加0.1%的量即可阻止臘肉中酸價(jià)和氧化值的升高。任雙等[18]用茶多酚提取物部分替代亞硝酸鹽，結(jié)果顯示添加量在0.03%時(shí)的抗氧化活性較好，且可促進(jìn)亞硝酸鈉的發(fā)色。生育酚也稱維生素E(VE)，其組成為α、β、γ、δ-生育酚和α、β、γ、δ-生育三烯酚等[19]。研究表明，生育酚與植物取物和茶多酚等一樣，能夠延長(zhǎng)肉品油脂的誘導(dǎo)時(shí)間，呈現(xiàn)較好的抗氧化性[20]。

葡萄籽等天然植物提取物富含多酚類物質(zhì)，具有極強(qiáng)的抗氧化活性，如葡萄籽抗氧化效果是Vc和VE的30～50倍。Brannan[21]將葡萄籽添加到雞大腿肉產(chǎn)品中，結(jié)果表明可抑制TBARS的形成，有助于緩解NaCl的過(guò)氧化作用。Kulkarni等[22]將葡萄籽提取物作為抗氧化劑制作牛肉香腸，顯著抑制了硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS)在儲(chǔ)存期間的上升，較低濃度的添加量即可有效發(fā)揮抗氧化作用。Rababah等[23]將葡萄籽提取物加入到生、熟山羊肉中，結(jié)果也顯示能顯著阻止儲(chǔ)存期間產(chǎn)品脂肪的氧化。此外，香辛料提取物(如大蒜汁、姜汁、肉桂等)、植物類提取物(如松樹皮提取物、迷迭香、蘆薈、竹葉提取物等)都具有較好的抗氧化作用，有的還能抑菌或穩(wěn)定肉制品的色澤。

5 增味替代品研究進(jìn)展

用于肉制品替代硝鹽增味作用，除了常規(guī)的味精、I+G等外，還有酵母發(fā)酵物、麥芽酚和乙基麥芽酚以及美拉德反應(yīng)香精等。

谷氨酸鈉是味精的主要成分及增味成分；I+G又稱為核苷酸二鈉，是由5'-肌苷酸二鈉(IMP)和5'-鳥苷酸二鈉(GMP)按1∶1的比例混合而成，是一種新型的核苷酸類食品增味劑。趙燕華等[24]研究表明該類型增味劑復(fù)合使用可增加肉丸的肉質(zhì)感且穩(wěn)定性好，能保持42 h以上不產(chǎn)生不良?xì)馕?。王向?yáng)等[25]研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酸鈉和I+G的耐熱性和耐酸性較弱，因此在肉制品加工過(guò)程中要避免高溫及酸性環(huán)境。

酵母抽提物(YE)，是以新鮮高蛋白酵母為原料，通過(guò)生物技術(shù)，將酵母細(xì)胞中的蛋白質(zhì)核酸降解制成的一種天然性調(diào)味料，主要用于高低溫肉制品、中式香腸及醬鹵制品中等。李沛等[26]在火腿腸中加入酵母抽提物，發(fā)現(xiàn)0.6%酵母抽提物可以改善產(chǎn)品的品質(zhì)，以及代替75%香精和50%鮮味劑。李庫(kù)等[27]研究進(jìn)一步確定了酵母提取物的添加范圍及最適添加量，以及還能部分替代味精、I+G等調(diào)味調(diào)香料。

麥芽酚和乙基麥芽酚作為增味劑，帶有微甜味，可以修飾苦味、澀味，增加肉制品中的香甜氣味，增強(qiáng)乳脂質(zhì)的香滑口感，甚至還可以與鐵離子反應(yīng)變成紫紅色，起到發(fā)色的作用[28]。乙基麥芽酚是麥芽酚的同系物，少量添加就可達(dá)到增味作用，增味效果是麥芽酚的4～6倍，并且1份乙基麥芽酚可以代替24份香豆素[29]。除此之外，美拉德反應(yīng)香精也呈現(xiàn)良好增香性，利用美拉德反應(yīng)制成的各類香味料具有較好的增味作用[30]。

6 結(jié)語(yǔ)

硝鹽是國(guó)內(nèi)外肉制品中廣為使用的食品添加劑，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)色、抑菌、防腐、增香等作用，但過(guò)量或不當(dāng)添加使用，將存在中毒甚至致癌隱患，特別是對(duì)于小作坊式加工，因缺乏應(yīng)有的專業(yè)知識(shí)和必要的監(jiān)控手段，安全性難以確保。

有關(guān)硝鹽替代物的研究已涉及不同的添加物類型，以其特異的作用方式單獨(dú)和復(fù)合替代硝鹽的不同作用，如紅曲紅、焦糖色素、亞硝基血紅蛋白色素等替代發(fā)色作用，乳酸鏈球菌素(Nisin)、天然植物提取物、乳酸菌和化學(xué)防腐劑等替代抑菌防腐作用，茶多酚、生育酚及天然植物提取物替代抗氧化作用，以及I+G、麥芽酚等替代增味作用等，但至今還未能找到更為安全、更為廉價(jià)，而又能完全達(dá)到硝鹽多功能的替代添加劑。

不同的替代物在肉制品中可以替代硝鹽部分作用，但是可能因其各自的來(lái)源和提取方式的不同而各有所異，有的又因沒(méi)有經(jīng)過(guò)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)證明其安全性或穩(wěn)定性，尤其是添加替代物后的產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣現(xiàn)階段較為滯后。未來(lái)的研究可能繼續(xù)于綠色天然替代物的尋找，以及其安全性(如毒理性)、性質(zhì)穩(wěn)定性和交互效果的驗(yàn)證等，并從降低硝鹽使用量的產(chǎn)品開發(fā)開始，探尋使用替代物完全替代硝鹽的可能。