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色、香、味、形是人們評價食品感官質(zhì)量的重要因素。消費者通常通過食品色澤對食品品質(zhì)優(yōu)劣作初步判斷。此外,食品固有的正常色澤能刺激消費者的視覺,引起條件反射增進食欲,刺激消費者的購買欲。原料肉中的色素蛋白質(zhì)主要是肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)。一般情況下,肌紅蛋白約占70% ~90%,是表現(xiàn)肉顏色的主要成分。肌紅蛋白與氧氣的結(jié)合程度不同,可呈現(xiàn)出三種不同的顏色:新鮮肌肉呈紫紅色,其切面暴露于空氣中30~40min后,肌紅蛋白就與氧結(jié)合,變成比較穩(wěn)定的氧化肌紅蛋白,其顏色變?yōu)轷r紅色。這種顏色在氧氣供應(yīng)不足、氧分壓相對較低狀態(tài)下,氧合肌紅蛋白就容易脫氧合變成還原型肌紅蛋白,而后者又極易被氧化成褐色的變性肌紅蛋白。而肉自身存在的耗氧酶會消耗掉滲入肉中的氧氣使肉中的氧分壓降低,所以一般情況下肉在儲存中容易產(chǎn)生褐變。上述褐變除與肉的pH值、溫度、紫外線、氧分壓有關(guān)外,還與高鐵肌紅蛋白的還原活性有關(guān),隨肉品儲藏時間的延長,其還原活性降低,肉的褐變現(xiàn)象加重,使消費者錯誤地判斷其已發(fā)生質(zhì)變。因此在肉制品的生產(chǎn)過程中,需要使用適當(dāng)?shù)氖称诽砑觿└纳剖称返纳珴�。針對改善肉制品色澤的食品添加劑可分為發(fā)色劑、色素、護色劑。從發(fā)色劑的發(fā)色機理及影響因素、色素的顯色機理及影響因素、護色劑的選擇及護色機理來研討它們在改善肉制品色澤中的應(yīng)用。
1 發(fā)色劑
肉類制品常用的發(fā)色劑是硝酸鹽和亞硝酸鹽。硝酸鹽在肉中脫氮菌(或還原物質(zhì))的作用下,還原成亞硝酸鹽;然后亞硝酸鹽與肉中的乳酸產(chǎn)生復(fù)分解反應(yīng)而生成亞硝酸;亞硝酸很不穩(wěn)定容易分解產(chǎn)生氧化氮;氧化氮與肌肉纖維細胞中的肌紅蛋白結(jié)合而產(chǎn)生鮮紅色的亞硝基肌紅蛋白,使肉具有鮮艷的玫瑰紅色。
亞硝酸經(jīng)自身氧化反應(yīng),生成氧化氮和硝酸。而硝酸是氧化劑,會將生成的氧化氮氧化,抑制亞硝基肌紅蛋白和亞硝基血紅蛋白的生成,同時使部分肌紅蛋白氧化生成高鐵肌紅蛋白。因此,在使用發(fā)色劑發(fā)色的同時需要加入發(fā)色助劑提高、保持發(fā)色效果。
發(fā)色劑的中間物亞硝酸與蛋白質(zhì)中間產(chǎn)物仲胺反應(yīng)生成強致癌性物質(zhì)—亞硝胺。由于其對保持腌制肉制品的色、香、味有特殊作用,特別是可以抑制肉毒性芽孢桿菌,但是目前尚未有理想的替代物質(zhì)�，F(xiàn)在對硝酸鹽和亞硝酸鹽替代品的研究主要有亞硝基血紅蛋白著色劑[1],一氧化碳發(fā)色[2],組氨酸[3],蛋黃粉[2]。但是均未見其對抑制肉毒性芽孢桿菌的研究,都還是處在研究階段,未能得到廣泛應(yīng)用。我國從古代起就將紅曲用作食品保藏劑,其對微生物有一定抑制作用。目前其只是部分替代硝酸鹽和亞硝酸鹽,對其完全替代有待進一步研究。
對發(fā)色劑的用量各國都有嚴格的規(guī)定。一般來說,亞硝酸鹽使肉發(fā)色迅速,但呈色作用不穩(wěn)定,因此適用于生產(chǎn)過程短又不需長期保藏的制品;而硝酸鹽毒性小于亞硝酸鹽,使用量可以增大到肉重的0. 05% ~0. 10%,適用于生產(chǎn)過程長或需要長期保藏的制品。但是現(xiàn)在許多國家廣泛采用混合鹽料,如用于生產(chǎn)各種灌腸時混合鹽料的組成是:食鹽98%,硝酸鹽0. 83%,亞硝酸鹽0. 17%。發(fā)色劑的添加量應(yīng)根據(jù)肉制品中肉的含量作相應(yīng)添加:肉含量越高添加越多,肉含量低添加量也越少。
2 發(fā)色助劑
發(fā)色助劑主要有維生素C和異維生素C及其鈉鹽、煙酰胺、葡萄糖內(nèi)酯等。發(fā)色劑助色機理與硝酸鹽或亞硝酸鹽的發(fā)色過程緊密相連。如上所述主要是由于硝酸的氧化作用影響發(fā)色劑的發(fā)色效果。因此發(fā)色助劑的主要作用是消除硝酸的形成;把高價鐵離子還原為二價鐵離子;形成穩(wěn)定的呈色物質(zhì)。如,在維生素C的還原作用下,亞硝酸氧化只生成氧化氮,而沒有增強發(fā)色劑發(fā)色效果;防止氧化氮及二價鐵離子被氧所氧化;能使已氧化的高價鐵離子還原成二價鐵離子。腌制液中復(fù)合磷酸鹽會改變鹽水的pH值,影響維生素C的助色效果。因此再加入助色劑煙酰胺,形成穩(wěn)定的煙酰胺肌紅蛋白,使肉呈對光具有穩(wěn)定性的紅色。葡萄糖醛內(nèi)脂能緩慢水解生成葡萄糖酸,使火腿腌制時處酸性還原環(huán)境,促進亞硝酸鹽向亞硝酸轉(zhuǎn)化,呈色物質(zhì)生成。
3 色 素
當(dāng)物質(zhì)吸收可見區(qū)域波長的光時,該化合物便呈顏色�；衔镏�,隨著共軛雙鍵數(shù)目的增多,吸收光波長向可見區(qū)移動。因共軛體系越大,電子躍遷所需的能量越小,吸收光的波長越長,以致進入可見區(qū)域,使化合物變?yōu)橛猩��；衔镏杏行┗鶊F(如-OH、-OR、-NH3、-Cl、-Br等)接于共軛體系上時,可使共軛體系吸收光向可見區(qū)域移動,這些基團稱為助色團。生色團與助色團相互作用能引起化合物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。因此,色素的呈色與其結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系,結(jié)構(gòu)的形式與變化內(nèi)在決定著物質(zhì)的呈色與變色。當(dāng)色素加入食品中,由于受到堿、酸、光、金屬離子、熱、氧化等作用,使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)破壞原有共軛體系、改變共軛雙鍵的數(shù)目、形成或損失助色團等情況時,就會導(dǎo)致物質(zhì)吸收光的波長發(fā)生變化,如在可見區(qū)域移動則使物質(zhì)顏色變化;如移至遠紫外區(qū)則使物質(zhì)呈無色(即褪色)。
遇堿時莧菜紅變?yōu)榘导t色,胭脂紅變?yōu)楹稚Ｌ鸩思t在pH值4. 0~7. 0時水溶液呈紅色; pH值小于4. 0時水溶液由紅色變紫色; pH值大于7. 0時也由紅變紫; pH值大于10. 0時顏色迅速變黃。甜菜紅苷的耐光性隨溶液的pH值減小而降低;在中性區(qū)域和偏堿時耐光性較好。甜菜紅苷溶液經(jīng)紫外線照射120h,可完全褪色。金屬鹽對甜菜紅苷的穩(wěn)定性也有一定的影響,如Fe3+、Cu2+離子含量多時會引起甜菜紅苷褐變。氧和熱都能促進甜菜紅苷降解,降解速度隨氧量和溫度增高而加速。某些氯化物如漂白粉、次氯酸鈉等可使甜菜紅苷褪色。由于色素的穩(wěn)定性受環(huán)境因素一個或幾個的影響,必須考慮采用具有針對性的護色劑保護色素的穩(wěn)定性。肉制品中常用的色素有:紅曲紅、辣椒紅等。天然紅曲紅是紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物,其對蛋白質(zhì)的良好著色性能,以及耐熱、耐酸、耐堿性能,在肉類制品中得到了廣泛應(yīng)用。但是,紅曲紅在光照條件下,很容易因氧化而褪色,使肉制品(特別是低溫肉制品)在銷售過程中顏色褪成灰白色。且當(dāng)有Fe2+和Cu2+金屬離子存在時,褪色更快。因此對紅曲紅的護色側(cè)重于抗氧化分解和減弱金屬離子的促進作用。辣椒紅是從紅椒果實中萃取而得到的油樹脂。其主要成分為辣椒紅素和辣椒玉紅素,還含有胡蘿卜素、油酸和硬脂酸等對人體有益的物質(zhì)。作為天然紅色色素,色澤優(yōu)良,性質(zhì)穩(wěn)定,耐熱和耐酸堿性較好,對可見光穩(wěn)定,但在紫外線下易褪色[4]。其可用于畜禽肉加工制品、海產(chǎn)品和烤肉料汁中,為肉制品賦予良好的色澤。因此對辣椒紅的護色側(cè)重于抗氧化分解。
4 護色劑
由于色素的穩(wěn)定性是受到環(huán)境各種因素的作用,其作用很復(fù)雜。要達到一個很好保護顏色的作用,則必須綜合研究多種因素對某種色素的影響,再優(yōu)化選擇合適的護色劑。
選擇護色劑一般遵守以下幾條原則:
(1)作用對象色素的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)形式;
(2)對色素有影響的各種因子;
(3)針對性地選擇護色劑及考慮護色劑的加入對化合物呈色有沒有負面影響;
(4)了解各種護色劑之間的相互影響(增效或相悖作用)。
對于多價金屬離子的影響,可采用加入一些對金屬離子有絡(luò)合能力的鹽類如:磷酸鹽、多聚磷酸鹽,利用它們與金屬離子結(jié)合,從而使金屬離子對色素?zé)o(或減弱)作用,達到保護色素的目的。對于氧化作用的影響,可添加維生素E、維生素C、異維生素C及其鈉鹽。但一種護色劑,一般只有一種或兩種功能特性有利于保護色素,如多聚磷酸鹽可以抑制金屬離子與色素發(fā)生作用,卻不能抑制色素受熱、光、堿、氧化和還原作用。人工合成色素色彩鮮艷、性質(zhì)穩(wěn)定、著色力強、牢固度大,但毒性較大;天然色素食用安全,但著色穩(wěn)定性較差,一般應(yīng)用的色素是人工合成色素與天然色素復(fù)配增強著色效果。此外還要選擇多種護色劑共同作用,利用各護色劑協(xié)同互補性,使產(chǎn)品護色效果達到最理想效果。
于功明等通過對茶多酚、異抗壞血酸鈉、檸檬酸、植酸的研究以及他們不同濃度的各種組合在肉糜灌腸中進行應(yīng)用,通過一系列正交試驗得到一組最佳組合,即復(fù)合護色劑:茶多酚0. 03%、異抗壞血酸鈉0. 04%、檸檬酸0. 10%、植酸0. 01%。此組合因充分發(fā)揮了各種具有護色功能(茶多酚、異抗壞血酸鈉)和輔助護色功能(檸檬酸、植酸)的單體的協(xié)同增效作用,對低溫肉制品的護色具有十分好的效果,它可以使低溫肉制品在冷柜存儲24d后,外觀仍尚可,從而提升紅曲紅在肉制品中的價值[5]。黃宇峰等開發(fā)出一種特有的護色劑,適合于天然色素。研究結(jié)果表明:添加護色劑沒有改變色素的結(jié)構(gòu),護色劑具有很強的抗氧化作用,從而保護了色素的發(fā)色基團,降低了減色效應(yīng)。當(dāng)添加量在0. 0001%(m/v)pH值7時能大幅度的提高紅曲色素的光穩(wěn)定性[6]。
5 結(jié) 語
硝酸鹽與亞硝酸鹽的發(fā)色作用目前仍無法被完全替代,而紅曲紅有抑菌作用,本身又是色素,應(yīng)對其加強研究。但是由于其為天然色素,具有不穩(wěn)定性,可考慮與合成色素復(fù)配,有針對性的開發(fā)護色作用強的護色劑。
1 發(fā)色劑
肉類制品常用的發(fā)色劑是硝酸鹽和亞硝酸鹽。硝酸鹽在肉中脫氮菌(或還原物質(zhì))的作用下,還原成亞硝酸鹽;然后亞硝酸鹽與肉中的乳酸產(chǎn)生復(fù)分解反應(yīng)而生成亞硝酸;亞硝酸很不穩(wěn)定容易分解產(chǎn)生氧化氮;氧化氮與肌肉纖維細胞中的肌紅蛋白結(jié)合而產(chǎn)生鮮紅色的亞硝基肌紅蛋白,使肉具有鮮艷的玫瑰紅色。
亞硝酸經(jīng)自身氧化反應(yīng),生成氧化氮和硝酸。而硝酸是氧化劑,會將生成的氧化氮氧化,抑制亞硝基肌紅蛋白和亞硝基血紅蛋白的生成,同時使部分肌紅蛋白氧化生成高鐵肌紅蛋白。因此,在使用發(fā)色劑發(fā)色的同時需要加入發(fā)色助劑提高、保持發(fā)色效果。
發(fā)色劑的中間物亞硝酸與蛋白質(zhì)中間產(chǎn)物仲胺反應(yīng)生成強致癌性物質(zhì)—亞硝胺。由于其對保持腌制肉制品的色、香、味有特殊作用,特別是可以抑制肉毒性芽孢桿菌,但是目前尚未有理想的替代物質(zhì)�，F(xiàn)在對硝酸鹽和亞硝酸鹽替代品的研究主要有亞硝基血紅蛋白著色劑[1],一氧化碳發(fā)色[2],組氨酸[3],蛋黃粉[2]。但是均未見其對抑制肉毒性芽孢桿菌的研究,都還是處在研究階段,未能得到廣泛應(yīng)用。我國從古代起就將紅曲用作食品保藏劑,其對微生物有一定抑制作用。目前其只是部分替代硝酸鹽和亞硝酸鹽,對其完全替代有待進一步研究。
對發(fā)色劑的用量各國都有嚴格的規(guī)定。一般來說,亞硝酸鹽使肉發(fā)色迅速,但呈色作用不穩(wěn)定,因此適用于生產(chǎn)過程短又不需長期保藏的制品;而硝酸鹽毒性小于亞硝酸鹽,使用量可以增大到肉重的0. 05% ~0. 10%,適用于生產(chǎn)過程長或需要長期保藏的制品。但是現(xiàn)在許多國家廣泛采用混合鹽料,如用于生產(chǎn)各種灌腸時混合鹽料的組成是:食鹽98%,硝酸鹽0. 83%,亞硝酸鹽0. 17%。發(fā)色劑的添加量應(yīng)根據(jù)肉制品中肉的含量作相應(yīng)添加:肉含量越高添加越多,肉含量低添加量也越少。
2 發(fā)色助劑
發(fā)色助劑主要有維生素C和異維生素C及其鈉鹽、煙酰胺、葡萄糖內(nèi)酯等。發(fā)色劑助色機理與硝酸鹽或亞硝酸鹽的發(fā)色過程緊密相連。如上所述主要是由于硝酸的氧化作用影響發(fā)色劑的發(fā)色效果。因此發(fā)色助劑的主要作用是消除硝酸的形成;把高價鐵離子還原為二價鐵離子;形成穩(wěn)定的呈色物質(zhì)。如,在維生素C的還原作用下,亞硝酸氧化只生成氧化氮,而沒有增強發(fā)色劑發(fā)色效果;防止氧化氮及二價鐵離子被氧所氧化;能使已氧化的高價鐵離子還原成二價鐵離子。腌制液中復(fù)合磷酸鹽會改變鹽水的pH值,影響維生素C的助色效果。因此再加入助色劑煙酰胺,形成穩(wěn)定的煙酰胺肌紅蛋白,使肉呈對光具有穩(wěn)定性的紅色。葡萄糖醛內(nèi)脂能緩慢水解生成葡萄糖酸,使火腿腌制時處酸性還原環(huán)境,促進亞硝酸鹽向亞硝酸轉(zhuǎn)化,呈色物質(zhì)生成。
3 色 素
當(dāng)物質(zhì)吸收可見區(qū)域波長的光時,該化合物便呈顏色�；衔镏�,隨著共軛雙鍵數(shù)目的增多,吸收光波長向可見區(qū)移動。因共軛體系越大,電子躍遷所需的能量越小,吸收光的波長越長,以致進入可見區(qū)域,使化合物變?yōu)橛猩��；衔镏杏行┗鶊F(如-OH、-OR、-NH3、-Cl、-Br等)接于共軛體系上時,可使共軛體系吸收光向可見區(qū)域移動,這些基團稱為助色團。生色團與助色團相互作用能引起化合物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。因此,色素的呈色與其結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系,結(jié)構(gòu)的形式與變化內(nèi)在決定著物質(zhì)的呈色與變色。當(dāng)色素加入食品中,由于受到堿、酸、光、金屬離子、熱、氧化等作用,使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)破壞原有共軛體系、改變共軛雙鍵的數(shù)目、形成或損失助色團等情況時,就會導(dǎo)致物質(zhì)吸收光的波長發(fā)生變化,如在可見區(qū)域移動則使物質(zhì)顏色變化;如移至遠紫外區(qū)則使物質(zhì)呈無色(即褪色)。
遇堿時莧菜紅變?yōu)榘导t色,胭脂紅變?yōu)楹稚Ｌ鸩思t在pH值4. 0~7. 0時水溶液呈紅色; pH值小于4. 0時水溶液由紅色變紫色; pH值大于7. 0時也由紅變紫; pH值大于10. 0時顏色迅速變黃。甜菜紅苷的耐光性隨溶液的pH值減小而降低;在中性區(qū)域和偏堿時耐光性較好。甜菜紅苷溶液經(jīng)紫外線照射120h,可完全褪色。金屬鹽對甜菜紅苷的穩(wěn)定性也有一定的影響,如Fe3+、Cu2+離子含量多時會引起甜菜紅苷褐變。氧和熱都能促進甜菜紅苷降解,降解速度隨氧量和溫度增高而加速。某些氯化物如漂白粉、次氯酸鈉等可使甜菜紅苷褪色。由于色素的穩(wěn)定性受環(huán)境因素一個或幾個的影響,必須考慮采用具有針對性的護色劑保護色素的穩(wěn)定性。肉制品中常用的色素有:紅曲紅、辣椒紅等。天然紅曲紅是紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物,其對蛋白質(zhì)的良好著色性能,以及耐熱、耐酸、耐堿性能,在肉類制品中得到了廣泛應(yīng)用。但是,紅曲紅在光照條件下,很容易因氧化而褪色,使肉制品(特別是低溫肉制品)在銷售過程中顏色褪成灰白色。且當(dāng)有Fe2+和Cu2+金屬離子存在時,褪色更快。因此對紅曲紅的護色側(cè)重于抗氧化分解和減弱金屬離子的促進作用。辣椒紅是從紅椒果實中萃取而得到的油樹脂。其主要成分為辣椒紅素和辣椒玉紅素,還含有胡蘿卜素、油酸和硬脂酸等對人體有益的物質(zhì)。作為天然紅色色素,色澤優(yōu)良,性質(zhì)穩(wěn)定,耐熱和耐酸堿性較好,對可見光穩(wěn)定,但在紫外線下易褪色[4]。其可用于畜禽肉加工制品、海產(chǎn)品和烤肉料汁中,為肉制品賦予良好的色澤。因此對辣椒紅的護色側(cè)重于抗氧化分解。
4 護色劑
由于色素的穩(wěn)定性是受到環(huán)境各種因素的作用,其作用很復(fù)雜。要達到一個很好保護顏色的作用,則必須綜合研究多種因素對某種色素的影響,再優(yōu)化選擇合適的護色劑。
選擇護色劑一般遵守以下幾條原則:
(1)作用對象色素的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)形式;
(2)對色素有影響的各種因子;
(3)針對性地選擇護色劑及考慮護色劑的加入對化合物呈色有沒有負面影響;
(4)了解各種護色劑之間的相互影響(增效或相悖作用)。
對于多價金屬離子的影響,可采用加入一些對金屬離子有絡(luò)合能力的鹽類如:磷酸鹽、多聚磷酸鹽,利用它們與金屬離子結(jié)合,從而使金屬離子對色素?zé)o(或減弱)作用,達到保護色素的目的。對于氧化作用的影響,可添加維生素E、維生素C、異維生素C及其鈉鹽。但一種護色劑,一般只有一種或兩種功能特性有利于保護色素,如多聚磷酸鹽可以抑制金屬離子與色素發(fā)生作用,卻不能抑制色素受熱、光、堿、氧化和還原作用。人工合成色素色彩鮮艷、性質(zhì)穩(wěn)定、著色力強、牢固度大,但毒性較大;天然色素食用安全,但著色穩(wěn)定性較差,一般應(yīng)用的色素是人工合成色素與天然色素復(fù)配增強著色效果。此外還要選擇多種護色劑共同作用,利用各護色劑協(xié)同互補性,使產(chǎn)品護色效果達到最理想效果。
于功明等通過對茶多酚、異抗壞血酸鈉、檸檬酸、植酸的研究以及他們不同濃度的各種組合在肉糜灌腸中進行應(yīng)用,通過一系列正交試驗得到一組最佳組合,即復(fù)合護色劑:茶多酚0. 03%、異抗壞血酸鈉0. 04%、檸檬酸0. 10%、植酸0. 01%。此組合因充分發(fā)揮了各種具有護色功能(茶多酚、異抗壞血酸鈉)和輔助護色功能(檸檬酸、植酸)的單體的協(xié)同增效作用,對低溫肉制品的護色具有十分好的效果,它可以使低溫肉制品在冷柜存儲24d后,外觀仍尚可,從而提升紅曲紅在肉制品中的價值[5]。黃宇峰等開發(fā)出一種特有的護色劑,適合于天然色素。研究結(jié)果表明:添加護色劑沒有改變色素的結(jié)構(gòu),護色劑具有很強的抗氧化作用,從而保護了色素的發(fā)色基團,降低了減色效應(yīng)。當(dāng)添加量在0. 0001%(m/v)pH值7時能大幅度的提高紅曲色素的光穩(wěn)定性[6]。
5 結(jié) 語
硝酸鹽與亞硝酸鹽的發(fā)色作用目前仍無法被完全替代,而紅曲紅有抑菌作用,本身又是色素,應(yīng)對其加強研究。但是由于其為天然色素,具有不穩(wěn)定性,可考慮與合成色素復(fù)配,有針對性的開發(fā)護色作用強的護色劑。
