亚硝酸盐新型替代物番茄红素的研究进展

王 健，丁晓雯,2,*，龙 悦，陈敬鑫

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市农产品加工重点实验室，重庆 400716)

亚硝酸盐新型替代物番茄红素的研究进展

王 健1，丁晓雯1,2,*，龙 悦1，陈敬鑫1

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市农产品加工重点实验室，重庆 400716)

亚硝酸盐作为一种传统发色剂广泛应用于肉制品中，由于其具有潜在的毒性，近年来各国科学家纷纷寻找安全、绿色的亚硝酸盐替代物。本文对番茄红素替代亚硝酸盐的研究进展进行综述，并提出未来的发展方向，旨在为亚硝酸盐新型替代物的研究提供一定的理论参考。

番茄红素；番茄制品；亚硝酸盐；替代物；肉制品

作为肉制品必须添加的一种传统发色剂，亚硝酸盐具有成本低、用量少、效果好等特点，但由于其潜在的安全性问题，近几年关于肉制品中亚硝酸盐的使用一直争议不断，至今还没有找到一种能完全替代亚硝酸盐的物质。因此，对其新型替代物的研究仍是各国科研工作的热点。

肉制品的颜色是衡量其感官质量的重要指标之一，也是消费者选择食品时首要考虑的因素[1]。通过添加天然色素替代亚硝酸盐的发色作用形成腌腊肉典型色泽，可以降低亚硝酸盐的用量和可能对健康的危害。番茄红素(lycopene)来源于自然界的果蔬中，是类胡萝卜素的一种，作为一种功能性天然色素，具有降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌防癌等多种保健功能。因此，将番茄红素开发成亚硝酸盐的替代物，具有极大的开发潜力和研究价值，在我国传统发酵肉制品生产等领域有广阔的发展前景。本文综述了番茄红素替代亚硝酸盐的最新研究进展，为亚硝酸盐新型替代物的研究提供一定的理论参考。

1 亚硝酸盐的概述

1.1 亚硝酸盐的作用及安全性

相对于蔬菜中天然存在的硝酸盐和亚硝酸盐，在肉制品中人为地添加亚硝酸盐，主要作用是：1)发色剂，生成亚硝基肌红蛋白，使腌肉具有典型的玫瑰红色[2]；2)呈味剂，给予腌肉制品特有的风味；3)防腐剂，抑制肉毒梭状芽孢杆菌等腐败菌和致病菌的生长繁殖[3]；4)抗氧化剂，具有还原性，可延缓腌肉氧化酸败[4]。

亚硝酸盐本身具有急性毒性且毒性较强[5]。在肉中亚硝酸盐可以与蛋白质分解产物仲胺类物质反应，生成亚硝胺[6]。亚硝胺具有致畸致癌性[7]，特别与脑瘤、胃肠道和胰腺癌变密切相关[8-9]。研究表明，在现行腌制肉中允许使用的亚硝酸盐水平下，不会出现上述问题[10]。

我国规定，腌腊肉制品、发酵肉制品中，亚硝酸盐作为护色剂、防腐剂允许最大使用量为0.15g/kg，残留量(以亚硝酸钠计)≤30mg/kg[11]。Yuan等[12]对中国东北地区642种不同的食物中亚硝酸盐残留量进行调查。结果表明，亚硝酸盐残留量在规定限量标准以内，最高的是腌腊肉制品(14.3mg/kg)，其次是泡菜(4.1mg/kg)。

1.2 亚硝酸盐在医疗保健领域的应用

尽管亚硝酸盐具有一定的毒性，近几年的研究却发现，亚硝酸盐对某些疾病的治疗具有一定的效果，可广泛应用于医疗、保健等领域。Montenegro等[13]首次发现亚硝酸盐对2K1C高血压大鼠具有降血压效果，可能是由于亚硝酸盐抑制血管NADPH氧化酶活性而具有抗氧化性。Jung等[14]研究发现，在超急性中风阶段，亚硝酸盐治疗脑溢血是有效的，可作为一种治疗超急性中风的备选方案。Sindler等[15]研究发现，短期亚硝酸盐治疗可改善衰老引起的血管内皮功能紊乱和弹性大动脉僵硬，减轻动脉的氧化应激和炎症。因此，亚硝酸盐作为一种新型的辅助治疗药物，具有广阔的开发潜力和应用价值。

2 亚硝酸盐替代物的研究现状

生产上已应用的亚硝酸盐替代物有两类：一类是部分或完全替代亚硝酸盐的添加剂，这类物质相当于亚硝酸盐的某一作用，由发色剂(红曲色素、甜菜红、高粱红、亚硝基血红蛋白等)、抗氧化剂(VC、茶多酚、竹叶提取物等)、螯合剂和抑菌剂(乳酸菌及乳酸链球菌素、纳他霉素、山梨酸钾等)混合组成，例如红曲米色素-山梨酸钾腌制系统、抗坏血酸-葡萄糖系统、乳酸链球菌素系统、麦芽酚-有机铁盐系统等[16]；另一类是在常规亚硝酸盐浓度下能够阻断亚硝胺形成的添加剂，例如VE、姜蒜汁等[17]。

虽然亚硝酸盐对人体具有潜在的危害，但目前仍没有一种产品能完全替代其在肉制品中的作用。由于至今没有找到有效的抑制肉毒梭状芽孢杆菌的物质，因此目前替代亚硝酸盐的研究主要集中在发色方面，不能达到完全替代的目的[18]。

添加亚硝酸盐使肉制品具有的色泽是通过化学反应产生的[19]。目前没有发现一种物质具有与亚硝酸盐相似的发色作用，但是可以通过物理着色使肉制品同样呈现红色。与合成着色剂相比，天然着色剂具有安全性较高、着色色调比较自然等优点，在食品工业中的应用越来越广泛。随着人们对绿色、纯天然食品的需求与日俱增，天然着色剂的开发利用已成为亚硝酸盐替代物的研究趋势。

3 亚硝酸盐新型替代物——番茄红素

番茄红素是一种天然的类胡萝卜素，在自然界中主要存在于番茄、西瓜、红柚、辣椒等果蔬中[20]。番茄红素是由11个共轭双键和2个非共轭双键组成的直链型碳氢化合物，不溶于水，溶于脂类，晶体呈深红色，其呈色作用及抗氧化性与独特的分子结构有关[21]。

3.1 番茄红素替代亚硝酸盐的优势

番茄红素作为一种功能性天然色素，与一般天然红色素相比，除了具有安全性较高、着色色调比较自然等优点外，还具有降血脂[22]、抗氧化[23]、提高免疫力[24]、抗癌防癌[25-26]等多种保健功能。既能满足消费者对功能食品的需求，又能降低亚硝酸盐的危害，改善肉制品的品质和安全性，因此同样是天然红色素，番茄红素具有替代亚硝酸盐的独特优势，在肉制品生产中具有广阔的开发潜力和应用前景。

3.2 富含番茄红素的番茄制品在肉制品中的应用

番茄红素是近年来研究较多的功能性天然色素，由于稳定性较差，其应用受到了极大的限制。富含功能性添加剂番茄红素的番茄制品，如番茄皮渣、番茄酱、番茄粉等，具有独特的性质且所含的番茄红素比纯品稳定，因此国内外科研工作者纷纷开展深入研究，开发富含番茄红素的新产品。由于番茄制品呈酸性，将其代替亚硝酸盐添加到肉制品中可以降低pH值，有利于减慢微生物的生长，提高贮藏稳定性，同时可以产生独特的风味和良好的色泽[27]，为亚硝酸盐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产物，其中含有丰富的番茄红素。利用番茄皮渣获得番茄红素大大降低了生产成本，最大限度的减少资源浪费。Calvo等[28]研究通过直接添加富含番茄红素的干番茄皮渣生产干发酵香肠。结果发现，经21d成熟期，虽然番茄红素有少量损失，100g香肠中番茄红素残留量在0.26～0.58mg之间，但产品感观、质地和总体可接受性良好，表明番茄皮渣可替代亚硝酸盐用于干发酵香肠的生产。García等[29]通过直接添加干番茄皮渣到牛肉汉堡的肉饼中制得一种富含番茄红素的新产品，并研究干番茄皮渣不同的添加量对产品理化及感官性质的影响。结果表明，干番茄皮渣浓度越大，产品的感官可接受性及番茄红素含量越高。添加质量分数为4.5%干番茄皮渣的产品总体可接受性较好，且番茄红素含量为4.9mg/100g。Selgas等[30]通过添加不同含量的干番茄皮渣制备富含番茄红素的汉堡包，并研究辐照及贮藏时间对汉堡包的理化及感官性质的影响。结果表明，添加质量分数为6%番茄皮渣可有效改善辐照引起的肉制品不良变化，保证贮藏后产品色泽及风味较好。

3.2.2 番茄粉

Kim等[31]研究番茄粉替代亚硝酸盐对猪肉馅饼理化性质及感官品质的影响。结果表明，添加番茄粉的猪肉馅饼色泽可接受性较好，进一步证实番茄粉替代亚硝酸盐的方法是可行的。Eyiler等[32]研究在法兰克福香肠的加工过程中减少亚硝酸盐用量、添加番茄粉，结果发现添加番茄粉可降低法兰克福香肠的pH值，减缓氧化反应(2g/100g番茄粉)，提高产品内外色值及感观可接受性。由于亚硝酸盐用量减少，亚硝基肌红蛋白含量降低，颜色变浅。Kim等[33]用番茄粉完全替代亚硝酸盐制备低脂猪肉香肠，研究添加不同水平的番茄粉对香肠品质的影响。结果发现，随着番茄粉浓度的增加，香肠的亮度有所下降。冷藏30d后，添加质量分数为1.5%番茄粉制得低脂猪肉香肠的可接受性最佳。

3.2.3 番茄汁及番茄酱

Yilmaz等[34]研究番茄汁对低脂烤肠中脂肪酸组成及品质特性的影响。结果表明，采用番茄汁制备的低脂烤肠的pH值、总耗氧菌数、亚硝酸盐含量均最低，且产品较稳定。

Deda等[1]研究番茄酱和亚硝酸盐不同添加量对法兰克福香肠加工工艺及品质特性的影响。结果表明，番茄酱含量越高，消费者对产品的偏爱度越高。添加质量分数为12%番茄酱的法兰克福香肠口味及色泽最佳，可降低产品的pH值及亚硝酸盐残留，提高硫代巴比妥酸(TBARS)值，色泽变亮黄，使法兰克福香肠中亚硝酸盐的使用量由150mg/kg降低到100mg/kg，对产品的品质没有任何不良影响。刘国庆等[35]研究了红曲红色素和番茄酱部分替代亚硝酸盐对法兰克福肠发色与风味的影响，结果表明，红曲红色素、番茄酱和亚硝酸钠最佳配比为0.001%、10%、0.0005%。在最佳发色配比基础上，研究添加不同还原糖对法兰克福肠风味的影响，确定葡萄糖最佳添加量为10%，所得产品硬度、内聚性、咀嚼力等较好。

3.3 存在的问题

番茄红素具有特殊的不饱和结构，含11个共轭双键和2个非共轭双键，因而稳定性较差，极易发生降解和异构化等一系列变化。通常情况下，由于基质中的有关成分对番茄红素有一定的保护作用，番茄红素的纯品不如其在基质中稳定。番茄红素的纯品性质较活泼，易受环境因素影响而导致异构化和氧化降解，番茄红素的降解引起食品中营养损失和颜色褪变等不良反应，限制了其在实际生产中的应用，因此如何改善番茄红素的稳定性是有效利用番茄红素的前提和关键。

1)通过添加番茄制品获得的番茄红素性质较稳定，可以作为食品添加剂的良好来源。

2)通过改进加工工艺，可有效提高番茄红素的营养价值。Chen Jianchu等[36]研究加热和光照处理对水溶性和油溶性食品基质中番茄红素稳定性的影响。结果表明，高温和光照均能加速基质中番茄红素的异构化和氧化降解。因此，在实际生产中应不断改进加工工艺参数，最大限度地提高番茄红素的稳定性。

3)通过添加抗氧化剂，如VC等[37]，在一定程度上增加番茄红素的稳定性，改善番茄红素的性质。Bou等[38]研究不同抗氧化剂对O/W型乳化液中番茄红素降解的影响。结果表明，添加抗氧化剂，如没食子酸丙酯(propyl gallate，PG)、没食子酸(gallicacid，GA)、α-生育酚均能减缓番茄红素的氧化降解，其中α-生育酚的效果最显著。1mmol/L α-生育酚和10mmol/L GA协同使用比单一抗氧化剂效果更好，若添加VC到α-生育酚-GA体系则可加速番茄红素的损失。因此，通过合理选择抗氧化剂可显著改善O/W型乳化液中番茄红素的稳定性。

4 结 语

亚硝酸盐作为一种传统发色剂广泛应用于肉制品的加工过程。虽然亚硝酸盐具有其他添加剂无法比拟的优点，如发色、抑菌、呈味、抗氧化作用，但是其安全性问题也是不容忽视的。近年来随着人们对“绿色食品”和“有机食品”的日益重视，如何改善肉制品的品质和安全性，研究无硝、低硝肉制品的课题亟待解决。

番茄红素是一种功能性的天然红色素，不仅具有一般天然红色素的优点，还具有降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌防癌等多种保健功能，因此番茄红素作为亚硝酸盐新型替代物有极大的开发潜力和研究价值。然而单一的番茄红素无法完全替代亚硝酸盐的作用，通过与其他抑菌剂、螯合剂、抗氧化剂的复配使用，在改善肉制品色泽的同时，达到抑菌、呈味、抗氧化的目的。目前多种食品添加剂的复配是寻找亚硝酸盐替代物的研究方向。

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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，硕士研究生，研究方向为食品安全与质量控制。E-mail：wangjian871027@126.com

*通信作者：丁晓雯(1963—)，女，教授，博士，研究方向为食品安全与功能食品。E-mail：xiaowend2001@yahoo.com