食品添加剂在肉及肉制品中的应用

2018-06-06隋园园孟祥飞

现代食品 2018年3期

◎ 隋园园，赵敏，孟祥飞

（1.山东农业工程学院，山东济南 250000；2. 中国人民银行平原县支行，山东平原 253100）

食品工业从1995年起已经发展成为我国第一大产业，而食品添加剂是推动食品工业发展的一个重要因素，有人说“没有食品添加剂就没有现代食品工业”，可见食品添加剂在食品工业的发展中起着举足轻重的作用。我国是肉及肉制品生产和消费的大国，本文从防腐保鲜、色泽和质构等三个方面介绍食品添加剂在肉及肉制品中的应用。

1 用于肉及肉制品防腐保鲜的食品添加剂

肉及肉制品中蛋白质、脂类含量高，在加工、运输、贮藏及销售过程中，容易因为微生物浸染、发生氧化反应导致腐败变质，失去其食用价值。通过添加抗氧化剂和防腐剂对肉及肉制品进行防腐保鲜，是一种经济、有效且便捷的方法。

1.1 抗氧化剂

肉及肉制品中含有高浓度可氧化的脂质、金属离子、血红素以及氧化酶，因此对氧化非常敏感。脂类和蛋白质的氧化是引起肉及肉制品品质劣变的主要机制之一。脂类的部分氧化产物会诱导蛋白质的氧化。一般情况下，肌红蛋白与脂肪的氧化同时发生，而且两者可以相互加速各自的氧化进程，引起肉及肉制品色泽的改变，并产生酸败等不良风味。蛋白质氧化导致氨基酸被氧化修饰、肽链断裂、蛋白质分子之间交联，蛋白质变性，这使得肉及肉制品营养价值下降，蛋白质的功能性如凝胶性、乳化性和持水能力发生显著变化，口感劣化[1-2]。

我国允许在肉制品中使用的人工合成的抗氧化剂包括丁基羟基茴香醚（BHA）、二丁基羟基甲苯（BHT）、没食子酸丙酯（PG）及特丁基对苯二酚（TBHQ），它们只允许添加于腌腊肉制品类，且最大使用量均不能超过0.2 g/kg（没食子酸丙酯的最大使用量为0.1 g/kg）。化学合成抗氧化剂的安全性受到质疑，美国和欧洲各国等已禁止使用合成抗氧化剂[3]。天然抗氧化剂包括茶多酚、甘草抗氧化物、迷迭香提取物、植酸、植酸钠和竹叶抗氧化物，它们安全性高，而且许多品种具有一定的保健功能，应用范围相对较广，不但可以应用于预制肉制品中，还可以应用在一些熟肉制品中。这些天然来源的抗氧化剂，除了植酸和植酸钠外，它们的有效成分均是一些多酚化合物。

抗氧化剂的作用机理比较复杂，酚类抗氧化剂可以提供质子氢，将自由基转化为结构稳定的分子，从而阻断氧化的自由基连锁反应，防止食品氧化变质；植酸、植酸钠通过螯合金属离子，降低金属离子对氧化反应的催化活性。

目前，由于人工合成抗氧化剂的潜在危害，大部分的研究集中在应用天然抗氧化剂来抑制肉中脂质和蛋白质的氧化。谈文诗等[4]研究发现，迷迭香提取物、竹叶抗氧化物和壳聚糖降解产物可以较好地延缓冷藏时鸡肉肌原纤维的氧化。由于茶多酚分子结构中含有多个亲水性羟基，油溶性差，影响它在肉及肉制品中的抗氧化效果，申雷[5]采用硬脂酰氯对茶多酚改性，极大地提高了其在油脂中的溶解性，且经改性茶多酚-壳聚糖联合涂膜处理可有效抑制中式培根脂质的氧化。赵颖等[6]指出植酸钠、茶多酚单独使用时在提高低温肉制品保存期方面的效果并不明显，将D-异抗坏血酸、植酸钠、茶多酚和EDTA复配使用后可有效延缓低温肉制品中脂肪的氧化。林俊虹[7]通过研究发现两种添加抗氧化剂方式——卤制中加入和卤制后加入，后者的抗氧化效果要优于前者。

1.2 防腐剂

防腐剂在食品中的应用越来越普遍，即使在冷藏设备十分普及的欧美国家，近些年防腐剂的用量仍以每年3%的平均速度增长[8]。按其组成和来源可以分为化学防腐剂和生物防腐剂，见表1。

表1 我国允许在肉及肉制品中使用的防腐剂使用标准表

由于化学防腐剂成本低，人们习惯应用化学防腐剂来抑制微生物生长繁殖，但是化学合成防腐剂存在一些缺点，如山梨酸及其钾盐在酸性介质中才能充分发挥防腐作用，且其在安全性方面不如天然防腐剂，所以现在研究的热点是开发天然、抑菌效果好、使用方便、价格低廉的天然防腐剂。有些微生物菌株在生长代谢过程中会分泌抑菌物质，这些物质可以作为良好的天然防腐剂[9]。

乳酸链球菌素是由乳酸链球菌产生的一种多肽类物质，对蛋白水解酶敏感，因此食用后在消化道中很快被消化成氨基酸，且不改变肠道中的正常菌群，不会引起其他常用抗生素容易出现的抗药性，安全性很高。但是，它的抑菌谱较窄，对革兰氏阳性菌有强烈的抑制作用，对阴性菌、酵母菌和霉菌没有作用。纳他霉素是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂，对几乎所有的霉菌和酵母菌都有作用，抑菌作用比山梨酸强50倍左右，但对细菌和病毒无效。纳他霉素难溶于水和油脂，因此很难被消化吸收，口服对哺乳动物的毒性极低。ε-聚赖氨酸及其盐酸盐不但可以抑制革兰氏阳性菌及真菌，对部分革兰氏阴性菌也有很强的抑制作用，具有广谱抑菌性。其在肠道内可分解为赖氨酸，对人体无毒无害，是一种新型的营养型天然食品防腐剂[9-11]。在这几种防腐剂中，ε-聚赖氨酸盐酸盐应用范围最广，可以应用于所有种类的肉及肉制品中。

杨晓韬等[12]研究指出山梨酸钾、双乙酸钠、单辛酸甘油酯、乙二胺四乙酸二钠以及乳酸链球菌素、壳聚糖、ε-聚赖氨酸等7种食品添加剂对12株肉制品腐败菌都有一定的抑制效果，而对大多数供试菌，乳酸链球菌素、壳聚糖的抑菌效果要强于其他4种，且其最低抑菌质量浓度远远小于山梨酸钾，从而进一步证明了生物防腐剂比化学防腐剂更为有效。因为乳酸链球菌素与纳他霉素的抗菌谱互补，所以李清秀等[13]将其复配应用于鸡肉的保鲜，取得了较好的效果。郑俏然等[14]比较了乳酸链球菌素、纳他霉素和及ε-聚赖氨酸这3种防腐剂对调理猪肉的保鲜效果，得出乳酸链球菌素的保鲜效果较好，纳他霉素次之，而ε-聚赖氨酸的作用较弱。而对于牛肉的保鲜，同样是乳酸链球菌素的效果优于纳他霉素[15]。因不同的防腐剂抑菌机理不同，作用的对象也不同，将几种防腐剂复配使用，可以扩大抑菌范围，增强抑菌效果，同时可以降低防腐剂的使用量，因此通常将几种防腐剂复配使用。

2 用于改善肉及肉制品色泽的食品添加剂

色泽是肉及肉制品重要的感官性状，也是消费者判断肉及肉制品好坏的一个直观指标。肉的红色主要是由肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）呈现的。由于动物屠宰时血液被放出，因此肌红蛋白是表现肉颜色的主要成分。而肌红蛋白在加工、保藏的过程中不稳定，使肉从鲜红色变成暗红色甚至棕褐色，影响其感官品质，为了改善肉及肉制品的色泽，通常加入食品着色剂和护色剂。

2.1 着色剂

着色剂按来源和性质分为食品合成着色剂和食品天然着色剂。由于合成着色剂的安全性问题，我国对其在品种、质量、用途和用量上有严格的限制。目前，在肉及肉制品中允许使用的合成着色剂只有赤藓红、胭脂红和诱惑红以及它们各自的铝色淀3类。相较于天然着色剂，合成着色剂具有着色力强、色泽鲜艳、稳定性好、成本低等优点[9]。在肉及肉制品中允许使用的天然着色剂种类较多，包括红花黄、红曲黄色素、红曲米和红曲红、β-胡萝卜素、花生衣红、焦糖色（普通法）、辣椒橙、辣椒红、胭脂虫红、胭脂树橙及栀子黄。天然着色剂不仅安全性高，而且某些种类还有一定的生理功能，如β-胡萝卜素作为维生素A原，在人体内表现出维生素A的生理活性；红花黄有降压的作用；辣椒红具有抗氧化的作用[10]。

2.2 护色剂

不同于食品着色剂，护色剂本身不具有色泽，而是与肉及肉制品中的呈色物质主要是肌红蛋白作用，使之在加工保藏过程中不致被破坏，呈现良好色泽。护色剂包括硝酸钠、硝酸钾以及亚硝酸钠、亚硝酸钾，见表2。

表2 我国护色剂使用标准表

在对肉进行腌制处理时，硝酸盐在细菌的作用下还原成亚硝酸盐，肌红蛋白与亚硝酸盐的分解产物NO等发生反应，生成亚硝基肌红蛋白，它是未烹调腌肉中的最终产物，亚硝基肌红蛋白遇热后形成亚硝基血色原，这是加热腌肉的主要色素。在使用护色剂的同时，常加入L-抗坏血酸、L-抗坏血酸钠等还原性物质作为护色助剂，来防止肌红蛋白氧化，同时可以将褐色的高铁肌红蛋白还原为红色的肌红蛋白[16]。

硝酸盐、亚硝酸盐除了可以改善肉制品色泽外，还具有以下作用：①抑菌作用，特别是抑制肉毒梭状芽孢杆菌的增殖。②抑制脂肪氧化，延缓腌肉酸败。③形成腌肉风味。有研究者认为，如果腌制过程中不加硝酸盐、亚硝酸盐，腌制品仅带咸味而已。

显然，硝酸盐、亚硝酸盐对于腌肉制品的风味、色泽、微生物安全性、保藏性非常重要。但是，其本身存在一定的安全性问题：硝酸盐、亚硝酸盐在胃中与仲胺或叔胺反应形成亚硝胺，许多种亚硝胺具有强烈的致癌性；此外，一次大量摄入亚硝酸盐后，亚硝酸盐可与血液中血红蛋白反应生成高铁血红蛋白，使其失去携氧功能，严重时可窒息而死。亚硝酸钠是食品添加剂中毒性最大的物质。因此，研究者一直致力于研发低硝或无硝的肉制品，但迄今还没有找到硝酸盐、亚硝酸盐理想的替代物。我国对硝酸盐、亚硝酸盐的使用量、使用范围和残留量有严格的限制。

3 用于改善肉及肉制品质构的食品添加剂

质构是肉制品一项重要的感官品质。在瘦肉中，主要存在三种蛋白质：肌原纤维蛋白、肌浆蛋白和肌质蛋白，其中肌原纤维蛋白又称为盐溶性蛋白质，在加热及冷却后能形成三维网状凝胶结构，这种三维网络结构将水分和脂肪截留，使水分和脂肪处于相对比较稳定的状态，从而影响了产品的质构特性以及保水性和出品率。肌肉蛋白质热诱导凝胶特性一直是肉制品加工领域的研究热点[17-18]。

3.1 增稠剂

增稠剂都是水溶性高分子，也称水溶胶或食品胶。除明胶、酪蛋白酸钠等的化学本质是蛋白质外，大多数增稠剂都是多糖类化合物。增稠剂在肉制品中的作用有以下几个方面[19-21]：①提高保水性。一方面增稠剂本身是亲水高分子，分子结构中有许多可以与水以氢键或静电相互作用结合的位点，使肉制品中的游离水转变为结合水；另一方面，增稠剂可以与肉中蛋白质相互作用，有助于形成稳定的三维网状结构，通过物理作用截留大量的水。凝胶结构形成的过程中，在蛋白质聚集之前，亲水胶体可能会促进肌球蛋白和肌动蛋白链的展开，有助于形成良好的凝胶结构，使肉制品的保水能力得到提高。肉制品保水性的提高意味着出品率提高，同时使得肉制品有弹性且柔嫩多汁。②乳化作用。一方面，增稠剂溶于水后可以使体系黏度增加，从而使分散的脂肪颗粒不容易聚集；另一方面，增稠剂通过改善盐溶性蛋白热诱导凝胶的流变特性，有助于脂肪球颗粒镶嵌在蛋白凝胶三维网络结构中；此外，很多增稠剂具有表面活性，可以覆盖在脂肪颗粒表面形成膜层，从而提高乳化体系的稳定性，且亲水胶体和非肉蛋白具有协同增效作用。③改善淀粉糊化和老化特性。淀粉作为配料经常添加到肉制品中，而淀粉非常容易发生老化现象，导致肉制品发硬，口感变劣。亲水性大分子可与淀粉竞争水分子、干扰淀粉分子平行靠拢，从而可以抑制淀粉的老化。④风味结合功能。碳水化合物是一类很好的风味固定剂，能有效地保留挥发性风味成分。例如，β-环状糊精可以将非极性的风味成分包埋，降低其挥发性，使食品的香味持久。⑤提高保藏性。亲水性大分子通过将部分游离水转变为结合水，从而降低水分活度，有利于产品的储存；增稠剂可以在肉制品表面形成一层保护性薄膜，保护其不受氧气、微生物的作用。⑥改善肉制品的切片性，增加肉制品的弹性，赋予产品良好的口感。我国允许应用在肉及肉制品中的增稠剂，见表3。

表3 我国允许应用在肉及肉制品中的增稠剂分类表

3.2 水分保持剂

可以应用在肉制品中的水分保持剂包括磷酸盐类，如正磷酸盐、焦磷酸盐和多聚磷酸盐等；非磷酸盐类的水分保持剂有甘油、聚葡萄糖以及乳酸钠（钾）等。见表4。

表4 我国允许应用在肉及肉制品中的水分保持剂使用标准表

磷酸盐改善肉制品品质的作用机理如下[22]：①螯合金属离子。对金属离子起到封闭作用，防止金属离子对肉制品色泽、氧化作用的影响；此外，磷酸盐与肌肉蛋白质结合的金属离子形成络合物，使得蛋白质的极性基团游离，由于极性基团之间的排斥力增大，蛋白质网状结构膨胀，网眼增大，因而持水性提高。②调节pH。不同磷酸盐的pH不同，通过调节肉制品的pH，使肉中蛋白质偏离其等电点，从而提高蛋白质的持水性。③增加肉的离子强度。离子强度会影响肌原纤维蛋白的溶解性。在工业生产中常用食盐来提取盐溶蛋白，磷酸盐能增强食盐的作用进而降低食盐用量。④解离肌动球蛋白。肌球蛋白是形成凝胶必不可少的成分，而磷酸盐可以将肌动球蛋白解离为肌球蛋白和肌动蛋白。不同的磷酸盐作用机理不同，因此通常将几种磷酸盐复配使用。目前，肉制品中常用的磷酸盐有三聚磷酸钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠，王纪辉等[23]研究了这3种磷酸盐对猪肉丸质构的影响，发现随着这3种磷酸盐添加量的增加，肉丸的硬度和内聚性逐渐减小。李龙祥等[24]研究发现随着复合磷酸盐添加量的增加，调理重组牛肉制品的黏结强度、pH值、出品率等指标均升高，解冻损失降低，且复合磷酸盐使得结合水和不易流动水与肌肉蛋白结合更紧密。虽然磷酸盐具有增强肉制品保水性，提高肉的嫩度和出品率，有利于肉制品营养价值的保持等作用，但是过量添加会产生令人不愉快的金属涩味，导致产品风味恶化，组织粗糙，且肉制品pH太高会造成脂肪分解，色泽劣变。对于人类健康而言，短期内大量摄入磷酸盐可能会导致腹痛与腹泻，长期过量摄入会导致机体的钙磷比失衡。除了在加工过程中人为添加外，原料肉本身也含有一定量的磷酸盐，但目前国家只对磷酸盐在肉制品中的添加量作了严格的限制，而没有对肉制品中的磷酸盐残留量作一定的限制[25]。

非磷酸盐类的水分保持剂中，聚葡萄糖属于一种功能性膳食纤维，具有酸热稳定性好，食用安全且具有一定的生理功能，如低血糖反应和低胰岛素需求、促进肠道益生菌增殖等[26]。王黎明等[27]研究发现聚葡萄糖可以提高猪肉的持水能力和感官品质。

3.3 乳化剂

乳化剂是一类表面活性剂，分子中具有亲水基团和疏水基团，分别处于分子的两端。它能吸附在极性不同的两相界面上，降低界面张力，使得多相体系中各组分相互融合，形成稳定、均匀的体系。在肉制品中添加乳化剂，可以防止出水出油现象，提高产品的嫩度，改善质构。

乳化剂按来源可分为天然的和人工合成的，如磷脂、酪蛋白酸钠等属于天然乳化剂，蔗糖脂肪酸酯、硬脂酰乳酸钙属于人工合成的乳化剂。乳化剂在肉及肉制品中的应用有：①在重组肉制品的生产中作为黏结剂。尚祖萍[28]利用复合乳化黏结剂1.2%（酪蛋白酸钠、大豆分离蛋白∶单硬脂酸甘油酯∶谷氨酰胺转移酶=2∶4∶1）来生产重组牛肉，对牛肉分割过程中产生的碎肉进行组合，不仅提高了碎肉的利用率，而且在后期加热、涮制过程中仍然能保持完整形状、不松散。②保水作用。柳艳霞等[29]用玉米变性淀粉和蔗糖脂肪酸酯配制成保水剂，采用浸泡的方法处理冷却肉，使其在鲜肉的表面形成一层淀粉膜，利用其对水的阻隔作用，降低了肌肉的贮存损失。③在肉糜类制品中防止脂肪离析。马世民等[30]通过实验证实单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、改性大豆磷脂和硬脂酰乳酸钠这四种乳化剂均可提高中式香肠制品的保油率。④与淀粉的络合作用。一些乳化剂分子结构中含有线性的脂肪酸长链，可与直链淀粉形成络合物，使直链淀粉难以结晶析出，因此乳化剂可以防止肉制品中淀粉的老化。⑤润滑作用。乳化剂可以降低肠制品对包装物的黏结力，有利于肠衣的剥离。

4 结语

食品添加剂对于肉及肉制品的防腐保鲜、改善色泽和质构、提高质量和档次等方面发挥着越来越重要的作用。虽然由于人们对“违法添加的非食用物质”与食品添加剂的认知存在着误区，扩大了食品添加剂所产生的负面作用，但是只要科学合理地按照国家有关法律法规使用食品添加剂便是有益无害的。食品生产者应在达到预期工艺目的的前提下尽可能降低食品添加剂的使用量，同时重视开发天然、营养、功能性的食品添加剂，采用高新技术生产食品添加剂来提高食品添加剂本身的质量，发挥食品添加剂的积极作用[10]。

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