淺析常見食品護(hù)色劑的護(hù)色機(jī)理

王瑞軍

（黑龍江生物科技職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150000）

1 食品護(hù)色劑的定義及作用

1.1 護(hù)色劑的定義

食品護(hù)色劑亦稱呈色劑系，指可以維持食品本來的色澤，而其本身無色的一類[1]。它不同于著色劑、發(fā)色劑等制劑。食用護(hù)色劑，就是指能使用于食品加工中，在國標(biāo)范圍內(nèi)安全、衛(wèi)生的食品用護(hù)色劑。例如，為了使肉制品（如紅腸、臘腸等）保持較鮮艷的紅色，常添加硝酸鹽和亞硝酸鹽；在茄子等果蔬上使用硫酸亞鐵，可與茄子中的色素結(jié)合，茄子的表面就會(huì)呈現(xiàn)鮮亮的青綠色。

1.2 護(hù)色劑的作用

①抑菌作用。對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌有特殊抑制作用，亞硝酸鹽對(duì)微生物的增殖有一定的抑制作用。硝酸鈉、亞硝酸鈉在肉制品中除了護(hù)色作用外，還具有增強(qiáng)肉制品風(fēng)味和抑菌作用，特別對(duì)肉毒梭菌抑菌效果更好[2]。有些國家在沒有使用亞硝酸鹽之前，肉毒梭菌中毒率很高，使用護(hù)色劑后肉毒梭菌中毒得到控制。②增味作用。對(duì)于使用了亞硝酸鹽的火腿，亞硝酸鹽對(duì)腌肉制品的風(fēng)味有明顯增強(qiáng)作用。③具有抗氧化作用。亞硝酸鹽具有較強(qiáng)的抗氧化能力，能抑制脂肪的氧化。④防止果蔬發(fā)生酶促褐變。

2 常見護(hù)色劑的護(hù)色機(jī)理

2.1 肉制品護(hù)色劑的護(hù)色機(jī)理

肉制品中使用的護(hù)色劑一般泛指硝酸鹽和亞硝酸鹽類。

2.1.1 原料肉的顏色和色變化學(xué)

肉類顏色主要取決于2種色素蛋白，肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）。對(duì)一塊放血完全的原料肉而言，一般來說，肌紅蛋白所含血紅素占剩余血紅素的70%～90%，而血紅蛋白只占10%～30%，因此肌紅蛋白是最主要的使肉類著色的色素蛋白。

肌紅蛋白是由1條多肽鏈與1個(gè)血紅素結(jié)合而成的色素蛋白質(zhì)。血紅蛋白是由4條多肽鏈與4個(gè)血紅素結(jié)合而成的蛋白質(zhì)。動(dòng)物體組織中的血紅蛋白和肌紅蛋白都有類似的攜氧功能，可與氧結(jié)合而達(dá)到傳輸氧氣供機(jī)體代謝所需的作用。

當(dāng)血紅素的鐵處于還原狀態(tài)時(shí)為二價(jià)，處于氧化狀態(tài)時(shí)為三價(jià)。新鮮肉肌紅蛋白（Mb）的血紅素的鐵處于二價(jià)還原型，呈暗紫紅色，其表面和空氣接觸時(shí)易與分子氧相結(jié)合，而形成氧合肌紅蛋白（MbO2），呈鮮紅色，此時(shí)其中的鐵仍為二價(jià)。當(dāng)肌紅蛋白中鐵被氧化成三價(jià)鐵時(shí)，即形成高鐵肌紅蛋白（MMb+），其中血紅素的鐵變成氧化態(tài)，則呈現(xiàn)褐色，繼而變?yōu)榫G色或黃色。血紅素中的氧化態(tài)鐵在還原劑作用下，還可被還原為二價(jià)鐵，這時(shí)高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型肌紅蛋白，這一過程是可逆的。

2.1.2 食品護(hù)色劑的發(fā)色機(jī)理

肉的顏色是由于存在著2種色素即肌肉中的肌紅蛋白和血液中的血紅蛋白。它們都是球蛋白，由蛋白質(zhì)和血紅素構(gòu)成。血紅素是高等動(dòng)物血液、肌肉中的紅色色素。一般來說，動(dòng)物肉中的肌紅蛋白占70～80%，血紅蛋白占20～30%，肌紅蛋白是表現(xiàn)肉顏色的主要成分。肌紅蛋白在新鮮肉中存在著3種狀態(tài)，即肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白，它們能相互轉(zhuǎn)化，并且其色澤也隨之變化。

肌紅蛋白→氧合肌紅蛋白→高鐵肌紅蛋白→褐色→鮮紅色→紫紅色。

在肉腌制過程中需添加還原性物質(zhì)（護(hù)色助劑）防止氧化作用。肌肉組織中自身就有的還原物質(zhì)，主要是由含煙酰胺的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH2）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯（NADPH2）表現(xiàn)出來的。此外，肌肉蛋白質(zhì)內(nèi)存在的有還原作用的巰基對(duì)MMb+也起還原作用。

上述熟肉色的發(fā)色過程進(jìn)行得比較緩慢，而鹽漬生肉煙熏或水煮加熱時(shí)，發(fā)色過程進(jìn)行得很快，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在加熱時(shí)發(fā)生熱變性，具有還原能力的巰基處在蛋白質(zhì)分子的外表上，由于它的還原作用而加速發(fā)色作用。

2.2 果蔬制品護(hù)色劑的護(hù)色機(jī)理

果蔬在加工過程中顏色發(fā)生變化主要是由于化學(xué)成分發(fā)生變化而造成的褐變現(xiàn)象，從而影響了果蔬產(chǎn)品的感官品質(zhì)。褐變現(xiàn)象分為酶促褐變和非酶褐變[3]。酶促褐變是指果蔬中含有的酚類物質(zhì)、酪氨酸等在多酚氧化酶和過氧化物酶等氧化酶的催化作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，并且生成物進(jìn)一步聚合成黑色素，使果蔬產(chǎn)品失去原有風(fēng)味和色澤，通常使用異抗壞血酸及其鈉鹽進(jìn)行護(hù)色。

（1）葡萄糖酸亞鐵。葡萄糖酸亞鐵的分子式為C12H22O14Fe·2H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為482.18（二水物）。①性狀與性能，葡萄糖酸亞鐵為黃灰色或淺綠黃色細(xì)粉或顆粒，稍有類似焦糖的氣味。1 g葡萄糖酸亞鐵約溶于10 mL溫水，幾乎不溶于乙醇。5%的葡萄糖酸亞鐵溶液對(duì)石蕊呈酸性。②毒性，葡萄糖酸亞鐵的大鼠口服LD50為2 237 mg/kg體重。ADI為0.8 mg/kg體重（鐵暫定每日最大容許攝入量。JECFA，2006）。一般公認(rèn)安全。③應(yīng)用，葡萄糖酸亞鐵可作為護(hù)色劑，按我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）規(guī)定，其使用范圍和最大使用量（以鐵計(jì)，g/kg）為腌漬的蔬菜（僅限橄欖）0.15 g/kg。

同時(shí)，鐵還可以取代葉綠素分子中的鎂原子，增強(qiáng)其對(duì)光和熱的穩(wěn)定性。

（2）D-異抗壞血酸鈉。D-異抗壞血酸鈉別名赤蘚糖酸鈉、異維C鈉、阿拉伯糖型抗壞血酸鈉。分子式為C6H7NaO6·H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為216.12。①性狀與性能，D-異抗壞血酸鈉為白色結(jié)晶性粉末或顆粒，無臭、味咸、易溶于水，水溶液易被空氣氧化。微量的金屬離子、熱、光均可加速其氧化。②毒性，D-異抗壞血酸鈉的大鼠經(jīng)口LD50為15 g/kg體重，小鼠經(jīng)口LD50為9.4 g/kg體重。ADI無須規(guī)定。③應(yīng)用，D-異抗壞血酸鈉可作為護(hù)色劑和抗氧化劑，其使用范圍和最大使用量（以抗壞血酸計(jì)，g/kg）為按我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）規(guī)定：濃縮果蔬汁（漿）按生產(chǎn)需要適量使用；葡萄酒0.15 g/kg。

3 食品護(hù)色劑的安全性問題及解決措施

3.1 護(hù)色劑的安全性問題

亞硝酸鹽的毒性是食品添加劑中的一個(gè)有很大爭議的問題。因?yàn)樵谏顒?dòng)中的蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物中有仲胺存在，廣泛地存在于動(dòng)物及高蛋白食品中，如二甲胺與亞硝酸作用生成的二甲基亞硝胺對(duì)家畜有致命的毒性。曾發(fā)生過使用拌有硝酸鹽腌制過的魚做飼料，致使家禽死亡的案例[4]。

3.2 解決措施

通過添加亞硝酸鹽的替代物，據(jù)報(bào)道，抗壞血酸和茶多酚對(duì)低溫肉制品的護(hù)色均有較好的效果，而植酸在單獨(dú)使用時(shí)，效果不顯著。由抗壞血酸、茶多酚、復(fù)合磷酸鹽、檸檬酸復(fù)配而成的復(fù)合護(hù)色劑因充分發(fā)揮了各種具有護(hù)色和輔助護(hù)色功能的單體協(xié)同增效作用，對(duì)低溫肉制品護(hù)色具有明顯效果，可以使低溫肉制品在冷柜存放達(dá)20 d。利用血紅蛋白與組氨酸粗提液制備紅色素，再通過與多糖反應(yīng)，生成糖基化血紅蛋白-組氨酸色素，該物質(zhì)可提高產(chǎn)品的光、熱穩(wěn)定性[5-6]。由鐵2.36 g/kg、糖類15%、蛋白質(zhì)81.5%組成的新型無硝色素可以賦予肉制品理想的紅色，且色澤穩(wěn)定，再與防腐劑、抗氧化劑等組成復(fù)合添加劑，可以完全替代亞硝酸鹽在肉制品加工中的多種功能，實(shí)現(xiàn)無硝生產(chǎn)。