淺析常見食品護色劑的護色機理

王瑞軍

（黑龍江生物科技職業學院，黑龍江 哈爾濱150000）

1 食品護色劑的定義及作用

1.1 護色劑的定義

食品護色劑亦稱呈色劑系，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、發色劑等制劑。食用護色劑，就是指能使用于食品加工中，在國標范圍內安全、衛生的食品用護色劑。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合，茄子的表面就會呈現鮮亮的青綠色。

1.2 護色劑的作用

①抑菌作用。對肉毒梭狀芽孢桿菌有特殊抑制作用，亞硝酸鹽對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色作用外，還具有增強肉制品風味和抑菌作用，特別對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，使用護色劑后肉毒梭菌中毒得到控制。②增味作用。對于使用了亞硝酸鹽的火腿，亞硝酸鹽對腌肉制品的風味有明顯增強作用。③具有抗氧化作用。亞硝酸鹽具有較強的抗氧化能力，能抑制脂肪的氧化。④防止果蔬發生酶促褐變。

2 常見護色劑的護色機理

2.1 肉制品護色劑的護色機理

肉制品中使用的護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

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個血紅素結合而成的色素蛋白質。血紅蛋白是由4條多肽鏈與4個血紅素結合而成的蛋白質。動物體組織中的血紅蛋白和肌紅蛋白都有類似的攜氧功能，可與氧結合而達到傳輸氧氣供機體代謝所需的作用。

當血紅素的鐵處于還原狀態時為二價，處于氧化狀態時為三價。新鮮肉肌紅蛋白（Mb）的血紅素的鐵處于二價還原型，呈暗紫紅色，其表面和空氣接觸時易與分子氧相結合，而形成氧合肌紅蛋白（MbO2），呈鮮紅色，此時其中的鐵仍為二價。當肌紅蛋白中鐵被氧化成三價鐵時，即形成高鐵肌紅蛋白（MMb+），其中血紅素的鐵變成氧化態，則呈現褐色，繼而變為綠色或黃色。血紅素中的氧化態鐵在還原劑作用下，還可被還原為二價鐵，這時高鐵肌紅蛋白轉變為還原型肌紅蛋白，這一過程是可逆的。

2.1.2 食品護色劑的發色機理

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，由蛋白質和血紅素構成。血紅素是高等動物血液、肌肉中的紅色色素。一般來說，動物肉中的肌紅蛋白占70～80%，血紅蛋白占20～30%，肌紅蛋白是表現肉顏色的主要成分。肌紅蛋白在新鮮肉中存在著3種狀態，即肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白，它們能相互轉化，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（護色助劑）防止氧化作用。肌肉組織中自身就有的還原物質，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）表現出來的。此外，肌肉蛋白質內存在的有還原作用的巰基對MMb+也起還原作用。

上述熟肉色的發色過程進行得比較緩慢，而鹽漬生肉煙熏或水煮加熱時，發色過程進行得很快，這是因為蛋白質在加熱時發生熱變性，具有還原能力的巰基處在蛋白質分子的外表上，由于它的還原作用而加速發色作用。

2.2 果蔬制品護色劑的護色機理

果蔬在加工過程中顏色發生變化主要是由于化學成分發生變化而造成的褐變現象，從而影響了果蔬產品的感官品質。褐變現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、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生氧化反應，并且生成物進一步聚合成黑色素，使果蔬產品失去原有風味和色澤，通常使用異抗壞血酸及其鈉鹽進行護色。

（1）葡萄糖酸亞鐵。葡萄糖酸亞鐵的分子式為C12H22O14Fe·2H2O，相對分子質量為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）。一般公認安全。③應用，葡萄糖酸亞鐵可作為護色劑，按我國食品安全國家標準《食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）規定，其使用范圍和最大使用量（以鐵計，g/kg）為腌漬的蔬菜（僅限橄欖）0.15 g/kg。

同時，鐵還可以取代葉綠素分子中的鎂原子，增強其對光和熱的穩定性。

（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，相對分子質量為216.12。①性狀與性能，D-異抗壞血酸鈉為白色結晶性粉末或顆粒，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口LD50為15 g/kg體重，小鼠經口LD50為9.4 g/kg體重。ADI無須規定。③應用，D-異抗壞血酸鈉可作為護色劑和抗氧化劑，其使用范圍和最大使用量（以抗壞血酸計，g/kg）為按我國食品安全國家標準《食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）規定：濃縮果蔬汁（漿）按生產需要適量使用；葡萄酒0.15 g/kg。

3 食品護色劑的安全性問題及解決措施

3.1 護色劑的安全性問題

亞硝酸鹽的毒性是食品添加劑中的一個有很大爭議的問題。因為在生命活動中的蛋白質代謝產物中有仲胺存在，廣泛地存在于動物及高蛋白食品中，如二甲胺與亞硝酸作用生成的二甲基亞硝胺對家畜有致命的毒性。曾發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，據報道，抗壞血酸和茶多酚對低溫肉制品的護色均有較好的效果，而植酸在單獨使用時，效果不顯著。由抗壞血酸、茶多酚、復合磷酸鹽、檸檬酸復配而成的復合護色劑因充分發揮了各種具有護色和輔助護色功能的單體協同增效作用，對低溫肉制品護色具有明顯效果，可以使低溫肉制品在冷柜存放達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，生成糖基化血紅蛋白-組氨酸色素，該物質可提高產品的光、熱穩定性[5-6]。由鐵2.36 g/kg、糖類15%、蛋白質81.5%組成的新型無硝色素可以賦予肉制品理想的紅色，且色澤穩定，再與防腐劑、抗氧化劑等組成復合添加劑，可以完全替代亞硝酸鹽在肉制品加工中的多種功能，實現無硝生產。