浅析常见食品护色剂的护色机理

王瑞军

（黑龙江生物科技职业学院，黑龙江 哈尔滨150000）

1 食品护色剂的定义及作用

1.1 护色剂的定义

食品护色剂亦称呈色剂系，指可以维持食品本来的色泽，而其本身无色的一类[1]。它不同于着色剂、发色剂等制剂。食用护色剂，就是指能使用于食品加工中，在国标范围内安全、卫生的食品用护色剂。例如，为了使肉制品（如红肠、腊肠等）保持较鲜艳的红色，常添加硝酸盐和亚硝酸盐；在茄子等果蔬上使用硫酸亚铁，可与茄子中的色素结合，茄子的表面就会呈现鲜亮的青绿色。

1.2 护色剂的作用

①抑菌作用。对肉毒梭状芽孢杆菌有特殊抑制作用，亚硝酸盐对微生物的增殖有一定的抑制作用。硝酸钠、亚硝酸钠在肉制品中除了护色作用外，还具有增强肉制品风味和抑菌作用，特别对肉毒梭菌抑菌效果更好[2]。有些国家在没有使用亚硝酸盐之前，肉毒梭菌中毒率很高，使用护色剂后肉毒梭菌中毒得到控制。②增味作用。对于使用了亚硝酸盐的火腿，亚硝酸盐对腌肉制品的风味有明显增强作用。③具有抗氧化作用。亚硝酸盐具有较强的抗氧化能力，能抑制脂肪的氧化。④防止果蔬发生酶促褐变。

2 常见护色剂的护色机理

2.1 肉制品护色剂的护色机理

肉制品中使用的护色剂一般泛指硝酸盐和亚硝酸盐类。

2.1.1 原料肉的颜色和色变化学

肉类颜色主要取决于2种色素蛋白，肌红蛋白（Mb）和血红蛋白（Hb）。对一块放血完全的原料肉而言，一般来说，肌红蛋白所含血红素占剩余血红素的70%～90%，而血红蛋白只占10%～30%，因此肌红蛋白是最主要的使肉类着色的色素蛋白。

肌红蛋白是由1条多肽链与1个血红素结合而成的色素蛋白质。血红蛋白是由4条多肽链与4个血红素结合而成的蛋白质。动物体组织中的血红蛋白和肌红蛋白都有类似的携氧功能，可与氧结合而达到传输氧气供机体代谢所需的作用。

当血红素的铁处于还原状态时为二价，处于氧化状态时为三价。新鲜肉肌红蛋白（Mb）的血红素的铁处于二价还原型，呈暗紫红色，其表面和空气接触时易与分子氧相结合，而形成氧合肌红蛋白（MbO2），呈鲜红色，此时其中的铁仍为二价。当肌红蛋白中铁被氧化成三价铁时，即形成高铁肌红蛋白（MMb+），其中血红素的铁变成氧化态，则呈现褐色，继而变为绿色或黄色。血红素中的氧化态铁在还原剂作用下，还可被还原为二价铁，这时高铁肌红蛋白转变为还原型肌红蛋白，这一过程是可逆的。

2.1.2 食品护色剂的发色机理

肉的颜色是由于存在着2种色素即肌肉中的肌红蛋白和血液中的血红蛋白。它们都是球蛋白，由蛋白质和血红素构成。血红素是高等动物血液、肌肉中的红色色素。一般来说，动物肉中的肌红蛋白占70～80%，血红蛋白占20～30%，肌红蛋白是表现肉颜色的主要成分。肌红蛋白在新鲜肉中存在着3种状态，即肌红蛋白、氧合肌红蛋白和高铁肌红蛋白，它们能相互转化，并且其色泽也随之变化。

肌红蛋白→氧合肌红蛋白→高铁肌红蛋白→褐色→鲜红色→紫红色。

在肉腌制过程中需添加还原性物质（护色助剂）防止氧化作用。肌肉组织中自身就有的还原物质，主要是由含烟酰胺的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH2）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯（NADPH2）表现出来的。此外，肌肉蛋白质内存在的有还原作用的巯基对MMb+也起还原作用。

上述熟肉色的发色过程进行得比较缓慢，而盐渍生肉烟熏或水煮加热时，发色过程进行得很快，这是因为蛋白质在加热时发生热变性，具有还原能力的巯基处在蛋白质分子的外表上，由于它的还原作用而加速发色作用。

2.2 果蔬制品护色剂的护色机理

果蔬在加工过程中颜色发生变化主要是由于化学成分发生变化而造成的褐变现象，从而影响了果蔬产品的感官品质。褐变现象分为酶促褐变和非酶褐变[3]。酶促褐变是指果蔬中含有的酚类物质、酪氨酸等在多酚氧化酶和过氧化物酶等氧化酶的催化作用下发生氧化反应，并且生成物进一步聚合成黑色素，使果蔬产品失去原有风味和色泽，通常使用异抗坏血酸及其钠盐进行护色。

（1）葡萄糖酸亚铁。葡萄糖酸亚铁的分子式为C12H22O14Fe·2H2O，相对分子质量为482.18（二水物）。①性状与性能，葡萄糖酸亚铁为黄灰色或浅绿黄色细粉或颗粒，稍有类似焦糖的气味。1 g葡萄糖酸亚铁约溶于10 mL温水，几乎不溶于乙醇。5%的葡萄糖酸亚铁溶液对石蕊呈酸性。②毒性，葡萄糖酸亚铁的大鼠口服LD50为2 237 mg/kg体重。ADI为0.8 mg/kg体重（铁暂定每日最大容许摄入量。JECFA，2006）。一般公认安全。③应用，葡萄糖酸亚铁可作为护色剂，按我国食品安全国家标准《食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）规定，其使用范围和最大使用量（以铁计，g/kg）为腌渍的蔬菜（仅限橄榄）0.15 g/kg。

同时，铁还可以取代叶绿素分子中的镁原子，增强其对光和热的稳定性。

（2）D-异抗坏血酸钠。D-异抗坏血酸钠别名赤藓糖酸钠、异维C钠、阿拉伯糖型抗坏血酸钠。分子式为C6H7NaO6·H2O，相对分子质量为216.12。①性状与性能，D-异抗坏血酸钠为白色结晶性粉末或颗粒，无臭、味咸、易溶于水，水溶液易被空气氧化。微量的金属离子、热、光均可加速其氧化。②毒性，D-异抗坏血酸钠的大鼠经口LD50为15 g/kg体重，小鼠经口LD50为9.4 g/kg体重。ADI无须规定。③应用，D-异抗坏血酸钠可作为护色剂和抗氧化剂，其使用范围和最大使用量（以抗坏血酸计，g/kg）为按我国食品安全国家标准《食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）规定：浓缩果蔬汁（浆）按生产需要适量使用；葡萄酒0.15 g/kg。

3 食品护色剂的安全性问题及解决措施

3.1 护色剂的安全性问题

亚硝酸盐的毒性是食品添加剂中的一个有很大争议的问题。因为在生命活动中的蛋白质代谢产物中有仲胺存在，广泛地存在于动物及高蛋白食品中，如二甲胺与亚硝酸作用生成的二甲基亚硝胺对家畜有致命的毒性。曾发生过使用拌有硝酸盐腌制过的鱼做饲料，致使家禽死亡的案例[4]。

3.2 解决措施

通过添加亚硝酸盐的替代物，据报道，抗坏血酸和茶多酚对低温肉制品的护色均有较好的效果，而植酸在单独使用时，效果不显著。由抗坏血酸、茶多酚、复合磷酸盐、柠檬酸复配而成的复合护色剂因充分发挥了各种具有护色和辅助护色功能的单体协同增效作用，对低温肉制品护色具有明显效果，可以使低温肉制品在冷柜存放达20 d。利用血红蛋白与组氨酸粗提液制备红色素，再通过与多糖反应，生成糖基化血红蛋白-组氨酸色素，该物质可提高产品的光、热稳定性[5-6]。由铁2.36 g/kg、糖类15%、蛋白质81.5%组成的新型无硝色素可以赋予肉制品理想的红色，且色泽稳定，再与防腐剂、抗氧化剂等组成复合添加剂，可以完全替代亚硝酸盐在肉制品加工中的多种功能，实现无硝生产。