亞硝酸鹽新型替代物番茄紅素的研究進展

王 健，丁曉雯,2,*，龍 悅，陳敬鑫

(1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.重慶市農產品加工重點實驗室，重慶 400716)

亞硝酸鹽新型替代物番茄紅素的研究進展

王 健1，丁曉雯1,2,*，龍 悅1，陳敬鑫1

(1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.重慶市農產品加工重點實驗室，重慶 400716)

亞硝酸鹽作為一種傳統發色劑廣泛應用于肉制品中，由于其具有潛在的毒性，近年來各國科學家紛紛尋找安全、綠色的亞硝酸鹽替代物。本文對番茄紅素替代亞硝酸鹽的研究進展進行綜述，并提出未來的發展方向，旨在為亞硝酸鹽新型替代物的研究提供一定的理論參考。

番茄紅素；番茄制品；亞硝酸鹽；替代物；肉制品

作為肉制品必須添加的一種傳統發色劑，亞硝酸鹽具有成本低、用量少、效果好等特點，但由于其潛在的安全性問題，近幾年關于肉制品中亞硝酸鹽的使用一直爭議不斷，至今還沒有找到一種能完全替代亞硝酸鹽的物質。因此，對其新型替代物的研究仍是各國科研工作的熱點。

肉制品的顏色是衡量其感官質量的重要指標之一，也是消費者選擇食品時首要考慮的因素[1]。通過添加天然色素替代亞硝酸鹽的發色作用形成腌臘肉典型色澤，可以降低亞硝酸鹽的用量和可能對健康的危害。番茄紅素(lycopene)來源于自然界的果蔬中，是類胡蘿卜素的一種，作為一種功能性天然色素，具有降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌防癌等多種保健功能。因此，將番茄紅素開發成亞硝酸鹽的替代物，具有極大的開發潛力和研究價值，在我國傳統發酵肉制品生產等領域有廣闊的發展前景。本文綜述了番茄紅素替代亞硝酸鹽的最新研究進展，為亞硝酸鹽新型替代物的研究提供一定的理論參考。

1 亞硝酸鹽的概述

1.1 亞硝酸鹽的作用及安全性

相對于蔬菜中天然存在的硝酸鹽和亞硝酸鹽，在肉制品中人為地添加亞硝酸鹽，主要作用是：1)發色劑，生成亞硝基肌紅蛋白，使腌肉具有典型的玫瑰紅色[2]；2)呈味劑，給予腌肉制品特有的風味；3)防腐劑，抑制肉毒梭狀芽孢桿菌等腐敗菌和致病菌的生長繁殖[3]；4)抗氧化劑，具有還原性，可延緩腌肉氧化酸敗[4]。

亞硝酸鹽本身具有急性毒性且毒性較強[5]。在肉中亞硝酸鹽可以與蛋白質分解產物仲胺類物質反應，生成亞硝胺[6]。亞硝胺具有致畸致癌性[7]，特別與腦瘤、胃腸道和胰腺癌變密切相關[8-9]。研究表明，在現行腌制肉中允許使用的亞硝酸鹽水平下，不會出現上述問題[10]。

我國規定，腌臘肉制品、發酵肉制品中，亞硝酸鹽作為護色劑、防腐劑允許最大使用量為0.15g/kg，殘留量(以亞硝酸鈉計)≤30mg/kg[11]。Yuan等[12]對中國東北地區642種不同的食物中亞硝酸鹽殘留量進行調查。結果表明，亞硝酸鹽殘留量在規定限量標準以內，最高的是腌臘肉制品(14.3mg/kg)，其次是泡菜(4.1mg/kg)。

1.2 亞硝酸鹽在醫療保健領域的應用

盡管亞硝酸鹽具有一定的毒性，近幾年的研究卻發現，亞硝酸鹽對某些疾病的治療具有一定的效果，可廣泛應用于醫療、保健等領域。Montenegro等[13]首次發現亞硝酸鹽對2K1C高血壓大鼠具有降血壓效果，可能是由于亞硝酸鹽抑制血管NADPH氧化酶活性而具有抗氧化性。Jung等[14]研究發現，在超急性中風階段，亞硝酸鹽治療腦溢血是有效的，可作為一種治療超急性中風的備選方案。Sindler等[15]研究發現，短期亞硝酸鹽治療可改善衰老引起的血管內皮功能紊亂和彈性大動脈僵硬，減輕動脈的氧化應激和炎癥。因此，亞硝酸鹽作為一種新型的輔助治療藥物，具有廣闊的開發潛力和應用價值。

2 亞硝酸鹽替代物的研究現狀

生產上已應用的亞硝酸鹽替代物有兩類：一類是部分或完全替代亞硝酸鹽的添加劑，這類物質相當于亞硝酸鹽的某一作用，由發色劑(紅曲色素、甜菜紅、高粱紅、亞硝基血紅蛋白等)、抗氧化劑(VC、茶多酚、竹葉提取物等)、螯合劑和抑菌劑(乳酸菌及乳酸鏈球菌素、納他霉素、山梨酸鉀等)混合組成，例如紅曲米色素-山梨酸鉀腌制系統、抗壞血酸-葡萄糖系統、乳酸鏈球菌素系統、麥芽酚-有機鐵鹽系統等[16]；另一類是在常規亞硝酸鹽濃度下能夠阻斷亞硝胺形成的添加劑，例如VE、姜蒜汁等[17]。

雖然亞硝酸鹽對人體具有潛在的危害，但目前仍沒有一種產品能完全替代其在肉制品中的作用。由于至今沒有找到有效的抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的物質，因此目前替代亞硝酸鹽的研究主要集中在發色方面，不能達到完全替代的目的[18]。

添加亞硝酸鹽使肉制品具有的色澤是通過化學反應產生的[19]。目前沒有發現一種物質具有與亞硝酸鹽相似的發色作用，但是可以通過物理著色使肉制品同樣呈現紅色。與合成著色劑相比，天然著色劑具有安全性較高、著色色調比較自然等優點，在食品工業中的應用越來越廣泛。隨著人們對綠色、純天然食品的需求與日俱增，天然著色劑的開發利用已成為亞硝酸鹽替代物的研究趨勢。

3 亞硝酸鹽新型替代物——番茄紅素

番茄紅素是一種天然的類胡蘿卜素，在自然界中主要存在于番茄、西瓜、紅柚、辣椒等果蔬中[20]。番茄紅素是由11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵組成的直鏈型碳氫化合物，不溶于水，溶于脂類，晶體呈深紅色，其呈色作用及抗氧化性與獨特的分子結構有關[21]。

3.1 番茄紅素替代亞硝酸鹽的優勢

番茄紅素作為一種功能性天然色素，與一般天然紅色素相比，除了具有安全性較高、著色色調比較自然等優點外，還具有降血脂[22]、抗氧化[23]、提高免疫力[24]、抗癌防癌[25-26]等多種保健功能。既能滿足消費者對功能食品的需求，又能降低亞硝酸鹽的危害，改善肉制品的品質和安全性，因此同樣是天然紅色素，番茄紅素具有替代亞硝酸鹽的獨特優勢，在肉制品生產中具有廣闊的開發潛力和應用前景。

3.2 富含番茄紅素的番茄制品在肉制品中的應用

番茄紅素是近年來研究較多的功能性天然色素，由于穩定性較差，其應用受到了極大的限制。富含功能性添加劑番茄紅素的番茄制品，如番茄皮渣、番茄醬、番茄粉等，具有獨特的性質且所含的番茄紅素比純品穩定，因此國內外科研工作者紛紛開展深入研究，開發富含番茄紅素的新產品。由于番茄制品呈酸性，將其代替亞硝酸鹽添加到肉制品中可以降低pH值，有利于減慢微生物的生長，提高貯藏穩定性，同時可以產生獨特的風味和良好的色澤[27]，為亞硝酸鹽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產物，其中含有豐富的番茄紅素。利用番茄皮渣獲得番茄紅素大大降低了生產成本，最大限度的減少資源浪費。Calvo等[28]研究通過直接添加富含番茄紅素的干番茄皮渣生產干發酵香腸。結果發現，經21d成熟期，雖然番茄紅素有少量損失，100g香腸中番茄紅素殘留量在0.26～0.58mg之間，但產品感觀、質地和總體可接受性良好，表明番茄皮渣可替代亞硝酸鹽用于干發酵香腸的生產。García等[29]通過直接添加干番茄皮渣到牛肉漢堡的肉餅中制得一種富含番茄紅素的新產品，并研究干番茄皮渣不同的添加量對產品理化及感官性質的影響。結果表明，干番茄皮渣濃度越大，產品的感官可接受性及番茄紅素含量越高。添加質量分數為4.5%干番茄皮渣的產品總體可接受性較好，且番茄紅素含量為4.9mg/100g。Selgas等[30]通過添加不同含量的干番茄皮渣制備富含番茄紅素的漢堡包，并研究輻照及貯藏時間對漢堡包的理化及感官性質的影響。結果表明，添加質量分數為6%番茄皮渣可有效改善輻照引起的肉制品不良變化，保證貯藏后產品色澤及風味較好。

3.2.2 番茄粉

Kim等[31]研究番茄粉替代亞硝酸鹽對豬肉餡餅理化性質及感官品質的影響。結果表明，添加番茄粉的豬肉餡餅色澤可接受性較好，進一步證實番茄粉替代亞硝酸鹽的方法是可行的。Eyiler等[32]研究在法蘭克福香腸的加工過程中減少亞硝酸鹽用量、添加番茄粉，結果發現添加番茄粉可降低法蘭克福香腸的pH值，減緩氧化反應(2g/100g番茄粉)，提高產品內外色值及感觀可接受性。由于亞硝酸鹽用量減少，亞硝基肌紅蛋白含量降低，顏色變淺。Kim等[33]用番茄粉完全替代亞硝酸鹽制備低脂豬肉香腸，研究添加不同水平的番茄粉對香腸品質的影響。結果發現，隨著番茄粉濃度的增加，香腸的亮度有所下降。冷藏30d后，添加質量分數為1.5%番茄粉制得低脂豬肉香腸的可接受性最佳。

3.2.3 番茄汁及番茄醬

Yilmaz等[34]研究番茄汁對低脂烤腸中脂肪酸組成及品質特性的影響。結果表明，采用番茄汁制備的低脂烤腸的pH值、總耗氧菌數、亞硝酸鹽含量均最低，且產品較穩定。

Deda等[1]研究番茄醬和亞硝酸鹽不同添加量對法蘭克福香腸加工工藝及品質特性的影響。結果表明，番茄醬含量越高，消費者對產品的偏愛度越高。添加質量分數為12%番茄醬的法蘭克福香腸口味及色澤最佳，可降低產品的pH值及亞硝酸鹽殘留，提高硫代巴比妥酸(TBARS)值，色澤變亮黃，使法蘭克福香腸中亞硝酸鹽的使用量由150mg/kg降低到100mg/kg，對產品的品質沒有任何不良影響。劉國慶等[35]研究了紅曲紅色素和番茄醬部分替代亞硝酸鹽對法蘭克福腸發色與風味的影響，結果表明，紅曲紅色素、番茄醬和亞硝酸鈉最佳配比為0.001%、10%、0.0005%。在最佳發色配比基礎上，研究添加不同還原糖對法蘭克福腸風味的影響，確定葡萄糖最佳添加量為10%，所得產品硬度、內聚性、咀嚼力等較好。

3.3 存在的問題

番茄紅素具有特殊的不飽和結構，含11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵，因而穩定性較差，極易發生降解和異構化等一系列變化。通常情況下，由于基質中的有關成分對番茄紅素有一定的保護作用，番茄紅素的純品不如其在基質中穩定。番茄紅素的純品性質較活潑，易受環境因素影響而導致異構化和氧化降解，番茄紅素的降解引起食品中營養損失和顏色褪變等不良反應，限制了其在實際生產中的應用，因此如何改善番茄紅素的穩定性是有效利用番茄紅素的前提和關鍵。

1)通過添加番茄制品獲得的番茄紅素性質較穩定，可以作為食品添加劑的良好來源。

2)通過改進加工工藝，可有效提高番茄紅素的營養價值。Chen Jianchu等[36]研究加熱和光照處理對水溶性和油溶性食品基質中番茄紅素穩定性的影響。結果表明，高溫和光照均能加速基質中番茄紅素的異構化和氧化降解。因此，在實際生產中應不斷改進加工工藝參數，最大限度地提高番茄紅素的穩定性。

3)通過添加抗氧化劑，如VC等[37]，在一定程度上增加番茄紅素的穩定性，改善番茄紅素的性質。Bou等[38]研究不同抗氧化劑對O/W型乳化液中番茄紅素降解的影響。結果表明，添加抗氧化劑，如沒食子酸丙酯(propyl gallate，PG)、沒食子酸(gallicacid，GA)、α-生育酚均能減緩番茄紅素的氧化降解，其中α-生育酚的效果最顯著。1mmol/L α-生育酚和10mmol/L GA協同使用比單一抗氧化劑效果更好，若添加VC到α-生育酚-GA體系則可加速番茄紅素的損失。因此，通過合理選擇抗氧化劑可顯著改善O/W型乳化液中番茄紅素的穩定性。

4 結 語

亞硝酸鹽作為一種傳統發色劑廣泛應用于肉制品的加工過程。雖然亞硝酸鹽具有其他添加劑無法比擬的優點，如發色、抑菌、呈味、抗氧化作用，但是其安全性問題也是不容忽視的。近年來隨著人們對“綠色食品”和“有機食品”的日益重視，如何改善肉制品的品質和安全性，研究無硝、低硝肉制品的課題亟待解決。

番茄紅素是一種功能性的天然紅色素，不僅具有一般天然紅色素的優點，還具有降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌防癌等多種保健功能，因此番茄紅素作為亞硝酸鹽新型替代物有極大的開發潛力和研究價值。然而單一的番茄紅素無法完全替代亞硝酸鹽的作用，通過與其他抑菌劑、螯合劑、抗氧化劑的復配使用，在改善肉制品色澤的同時，達到抑菌、呈味、抗氧化的目的。目前多種食品添加劑的復配是尋找亞硝酸鹽替代物的研究方向。

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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，碩士研究生，研究方向為食品安全與質量控制。E-mail：wangjian871027@126.com

*通信作者：丁曉雯(1963—)，女，教授，博士，研究方向為食品安全與功能食品。E-mail：xiaowend2001@yahoo.com