色、香、味、形是人们评价食品感官质量的重要因素。消费者通常通过食品色泽对食品品质优劣作初步判断。此外,食品固有的正常色泽能刺激消费者的视觉,引起条件反射增进食欲,刺激消费者的购买欲。原料肉中的色素蛋白质主要是肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)。一般情况下,肌红蛋白约占70% ~90%,是表现肉颜色的主要成分。肌红蛋白与氧气的结合程度不同,可呈现出三种不同的颜色:新鲜肌肉呈紫红色,其切面暴露于空气中30~40min后,肌红蛋白就与氧结合,变成比较稳定的氧化肌红蛋白,其颜色变为鲜红色。这种颜色在氧气供应不足、氧分压相对较低状态下,氧合肌红蛋白就容易脱氧合变成还原型肌红蛋白,而后者又极易被氧化成褐色的变性肌红蛋白。而肉自身存在的耗氧酶会消耗掉渗入肉中的氧气使肉中的氧分压降低,所以一般情况下肉在储存中容易产生褐变。上述褐变除与肉的pH值、温度、紫外线、氧分压有关外,还与高铁肌红蛋白的还原活性有关,随肉品储藏时间的延长,其还原活性降低,肉的褐变现象加重,使消费者错误地判断其已发生质变。因此在肉制品的生产过程中,需要使用适当的食品添加剂改善食品的色泽。针对改善肉制品色泽的食品添加剂可分为发色剂、色素、护色剂。从发色剂的发色机理及影响因素、色素的显色机理及影响因素、护色剂的选择及护色机理来研讨它们在改善肉制品色泽中的应用。
1 发色剂
肉类制品常用的发色剂是硝酸盐和亚硝酸盐。硝酸盐在肉中脱氮菌(或还原物质)的作用下,还原成亚硝酸盐;然后亚硝酸盐与肉中的乳酸产生复分解反应而生成亚硝酸;亚硝酸很不稳定容易分解产生氧化氮;氧化氮与肌肉纤维细胞中的肌红蛋白结合而产生鲜红色的亚硝基肌红蛋白,使肉具有鲜艳的玫瑰红色。
亚硝酸经自身氧化反应,生成氧化氮和硝酸。而硝酸是氧化剂,会将生成的氧化氮氧化,抑制亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白的生成,同时使部分肌红蛋白氧化生成高铁肌红蛋白。因此,在使用发色剂发色的同时需要加入发色助剂提高、保持发色效果。
发色剂的中间物亚硝酸与蛋白质中间产物仲胺反应生成强致癌性物质—亚硝胺。由于其对保持腌制肉制品的色、香、味有特殊作用,特别是可以抑制肉毒性芽孢杆菌,但是目前尚未有理想的替代物质。现在对硝酸盐和亚硝酸盐替代品的研究主要有亚硝基血红蛋白着色剂[1],一氧化碳发色[2],组氨酸[3],蛋黄粉[2]。但是均未见其对抑制肉毒性芽孢杆菌的研究,都还是处在研究阶段,未能得到广泛应用。我国从古代起就将红曲用作食品保藏剂,其对微生物有一定抑制作用。目前其只是部分替代硝酸盐和亚硝酸盐,对其完全替代有待进一步研究。
对发色剂的用量各国都有严格的规定。一般来说,亚硝酸盐使肉发色迅速,但呈色作用不稳定,因此适用于生产过程短又不需长期保藏的制品;而硝酸盐毒性小于亚硝酸盐,使用量可以增大到肉重的0. 05% ~0. 10%,适用于生产过程长或需要长期保藏的制品。但是现在许多国家广泛采用混合盐料,如用于生产各种灌肠时混合盐料的组成是:食盐98%,硝酸盐0. 83%,亚硝酸盐0. 17%。发色剂的添加量应根据肉制品中肉的含量作相应添加:肉含量越高添加越多,肉含量低添加量也越少。
2 发色助剂
发色助剂主要有维生素C和异维生素C及其钠盐、烟酰胺、葡萄糖内酯等。发色剂助色机理与硝酸盐或亚硝酸盐的发色过程紧密相连。如上所述主要是由于硝酸的氧化作用影响发色剂的发色效果。因此发色助剂的主要作用是消除硝酸的形成;把高价铁离子还原为二价铁离子;形成稳定的呈色物质。如,在维生素C的还原作用下,亚硝酸氧化只生成氧化氮,而没有增强发色剂发色效果;防止氧化氮及二价铁离子被氧所氧化;能使已氧化的高价铁离子还原成二价铁离子。腌制液中复合磷酸盐会改变盐水的pH值,影响维生素C的助色效果。因此再加入助色剂烟酰胺,形成稳定的烟酰胺肌红蛋白,使肉呈对光具有稳定性的红色。葡萄糖醛内脂能缓慢水解生成葡萄糖酸,使火腿腌制时处酸性还原环境,促进亚硝酸盐向亚硝酸转化,呈色物质生成。
3 色 素
当物质吸收可见区域波长的光时,该化合物便呈颜色。化合物中,随着共轭双键数目的增多,吸收光波长向可见区移动。因共轭体系越大,电子跃迁所需的能量越小,吸收光的波长越长,以致进入可见区域,使化合物变为有色。化合物中有些基团(如-OH、-OR、-NH3、-Cl、-Br等)接于共轭体系上时,可使共轭体系吸收光向可见区域移动,这些基团称为助色团。生色团与助色团相互作用能引起化合物分子结构发生改变。因此,色素的呈色与其结构有着密切的关系,结构的形式与变化内在决定着物质的呈色与变色。当色素加入食品中,由于受到碱、酸、光、金属离子、热、氧化等作用,使其结构发生变化。当破坏原有共轭体系、改变共轭双键的数目、形成或损失助色团等情况时,就会导致物质吸收光的波长发生变化,如在可见区域移动则使物质颜色变化;如移至远紫外区则使物质呈无色(即褪色)。
遇碱时苋菜红变为暗红色,胭脂红变为褐色。甜菜红在pH值4. 0~7. 0时水溶液呈红色; pH值小于4. 0时水溶液由红色变紫色; pH值大于7. 0时也由红变紫; pH值大于10. 0时颜色迅速变黄。甜菜红苷的耐光性随溶液的pH值减小而降低;在中性区域和偏碱时耐光性较好。甜菜红苷溶液经紫外线照射120h,可完全褪色。金属盐对甜菜红苷的稳定性也有一定的影响,如Fe3+、Cu2+离子含量多时会引起甜菜红苷褐变。氧和热都能促进甜菜红苷降解,降解速度随氧量和温度增高而加速。某些氯化物如漂白粉、次氯酸钠等可使甜菜红苷褪色。由于色素的稳定性受环境因素一个或几个的影响,必须考虑采用具有针对性的护色剂保护色素的稳定性。肉制品中常用的色素有:红曲红、辣椒红等。天然红曲红是红曲霉发酵产生的次生代谢产物,其对蛋白质的良好着色性能,以及耐热、耐酸、耐碱性能,在肉类制品中得到了广泛应用。但是,红曲红在光照条件下,很容易因氧化而褪色,使肉制品(特别是低温肉制品)在销售过程中颜色褪成灰白色。且当有Fe2+和Cu2+金属离子存在时,褪色更快。因此对红曲红的护色侧重于抗氧化分解和减弱金属离子的促进作用。辣椒红是从红椒果实中萃取而得到的油树脂。其主要成分为辣椒红素和辣椒玉红素,还含有胡萝卜素、油酸和硬脂酸等对人体有益的物质。作为天然红色色素,色泽优良,性质稳定,耐热和耐酸碱性较好,对可见光稳定,但在紫外线下易褪色[4]。其可用于畜禽肉加工制品、海产品和烤肉料汁中,为肉制品赋予良好的色泽。因此对辣椒红的护色侧重于抗氧化分解。
4 护色剂
由于色素的稳定性是受到环境各种因素的作用,其作用很复杂。要达到一个很好保护颜色的作用,则必须综合研究多种因素对某种色素的影响,再优化选择合适的护色剂。
选择护色剂一般遵守以下几条原则:
(1)作用对象色素的性质与结构形式;
(2)对色素有影响的各种因子;
(3)针对性地选择护色剂及考虑护色剂的加入对化合物呈色有没有负面影响;
(4)了解各种护色剂之间的相互影响(增效或相悖作用)。
对于多价金属离子的影响,可采用加入一些对金属离子有络合能力的盐类如:磷酸盐、多聚磷酸盐,利用它们与金属离子结合,从而使金属离子对色素无(或减弱)作用,达到保护色素的目的。对于氧化作用的影响,可添加维生素E、维生素C、异维生素C及其钠盐。但一种护色剂,一般只有一种或两种功能特性有利于保护色素,如多聚磷酸盐可以抑制金属离子与色素发生作用,却不能抑制色素受热、光、碱、氧化和还原作用。人工合成色素色彩鲜艳、性质稳定、着色力强、牢固度大,但毒性较大;天然色素食用安全,但着色稳定性较差,一般应用的色素是人工合成色素与天然色素复配增强着色效果。此外还要选择多种护色剂共同作用,利用各护色剂协同互补性,使产品护色效果达到最理想效果。
于功明等通过对茶多酚、异抗坏血酸钠、柠檬酸、植酸的研究以及他们不同浓度的各种组合在肉糜灌肠中进行应用,通过一系列正交试验得到一组最佳组合,即复合护色剂:茶多酚0. 03%、异抗坏血酸钠0. 04%、柠檬酸0. 10%、植酸0. 01%。此组合因充分发挥了各种具有护色功能(茶多酚、异抗坏血酸钠)和辅助护色功能(柠檬酸、植酸)的单体的协同增效作用,对低温肉制品的护色具有十分好的效果,它可以使低温肉制品在冷柜存储24d后,外观仍尚可,从而提升红曲红在肉制品中的价值[5]。黄宇峰等开发出一种特有的护色剂,适合于天然色素。研究结果表明:添加护色剂没有改变色素的结构,护色剂具有很强的抗氧化作用,从而保护了色素的发色基团,降低了减色效应。当添加量在0. 0001%(m/v)pH值7时能大幅度的提高红曲色素的光稳定性[6]。
5 结 语
硝酸盐与亚硝酸盐的发色作用目前仍无法被完全替代,而红曲红有抑菌作用,本身又是色素,应对其加强研究。但是由于其为天然色素,具有不稳定性,可考虑与合成色素复配,有针对性的开发护色作用强的护色剂。
