猪肉助色剂的研究及配方优化

焦文娟,张立彦,熊 玲

(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640)

猪肉助色剂的研究及配方优化

焦文娟,张立彦*,熊 玲

(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640)

研究不同异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚添加量对猪肉色差、发色率、肌红蛋白存在形式比例及亚硝酸钠残留量的影响,并通过正交交互分析方法来确定减少亚硝酸钠用量的最佳发色配方。结果表明,亚硝酸钠的添加量为100mg/kg时,最佳助色剂配方为:异抗坏血酸钠400mg/kg、烟酰胺500mg/kg、茶多酚300mg/kg。在此条件下,a*为12.78,发色率为56.67%,经过腌制,猪肉在感官上表现为鲜艳的玫瑰红色,发色均匀,且在保藏期间长期不退色。

猪肉,亚硝酸钠,发色助剂,异抗坏血酸钠,烟酰胺,茶多酚

亚硝酸盐是肉制品加工过程中最常用的传统发色剂,它不仅可以使肉制品呈现鲜艳的红色,而且可以抑制肉制品中的腐败菌及致病菌,另外还具有抗氧化作用,可延长肉制品的货架期[1]。但是,亚硝酸盐的安全性问题一直困扰着人类[2]。因此,寻求安全可靠、经济实用、能够完全替代或部分替代亚硝酸盐的肉制品发色剂已成为许多学者的研究热点。异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚是肉制品加工过程中常用的发色助剂[3-5],对肉制品发色稳定性和降低亚硝酸残留量有明显的积极作用[5]。

据此,本文探讨了异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚等发色助剂对猪肉色差变化、发色率、肌红蛋白存在形式比例及亚硝酸钠残留量的影响。最后,通过应用正交交互分析方法来讨论这些发色助剂之间的交互作用对猪肉色泽及发色率的影响,确定最佳发色配方,降低肉制品中亚硝酸盐含量,从而为安全生产健康低硝的肉制品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜猪肉 广州华润万家超市;亚硝酸钠、茶多酚 天津市华苑产业区鑫茂科技园,分析纯;异抗坏血酸钠、烟酰胺 Sigma公司,分析纯;盐酸 广东光华化学厂有限公司,分析纯;丙酮 天津市星月化工有限公司,分析纯。

手提式不锈钢蒸汽消毒器LDZX-30FA 江阴顶江机械设备有限公司;色彩色差计CR-400 日本柯尼卡美能达公司;紫外可见分光光度计Model 752型 上海现科分光仪器有限公司;绞肉机MJ-250BP02A 美的股份有限公司;真空泵MZ2C Germany公司;数显高速分散均质机FJ200-S 上海标本模型厂制造。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 猪肘经过剔骨、拔毛、去皮等预处理之后,分割质量约为(100±5)g的肉块。将经过预处理的肉样分成三组,在添加100mg/kg亚硝酸钠的基础上,分别向各组添加不同含量的异抗坏血酸钠、烟酰胺和茶多酚于配制好的腌制液中在真空泵中进行真空腌制(真空度0.1MPa,腌制时间6h)。

1.2.2 色差测定 采用CR-400便携式色差仪以标准白色样板作为对照进行再样品色差测定,分别记录L*(白度值)、a*(红度值)、b*(黄度值)。在肉面约10cm2内重复5次,取平均值。

1.2.3 发色率测定 采用Hornsey的方法[6]测定猪肉的发色率。

1.2.4 亚硝酸盐残留量测定 采用《GB/T5009.33-2008食品中亚硝酸盐和硝酸盐的测定》中的分光光度法[7]进行测定。

1.2.5 肌红蛋白含量测定 参考krazywicki的方法[8]。

1.2.6 单因素实验 每组在添加100mg/kg亚硝酸钠的基础上,分别添加异抗坏血酸钠(0、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%),烟酰胺(0、0.01%、0.02%、0.03%、0.05%),茶多酚(0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%)。

1.2.7 正交优化实验 在单因素实验基础上,采用正交方法,选取异抗坏血酸钠、茶多酚、烟酰胺为实验因素,分别以A、B、C表示,以红度值a*、发色率为测定指标,选择L18(37)正交交互表进行实验,研究异抗坏血酸钠、茶多酚、烟酰胺及其之间的交互作用对猪肉色泽的影响并确定猪肉发色工艺的最佳配比。实验因素和水平见表1。

表1 正交实验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.8 数据分析 采用Excel 2007对数据进行处理、作图,利用正交设计助手和SPSS19.0软件进行正交实验设计和方差分析。

2 结果与讨论

2.1 异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚对猪肉色差的影响

由图1a可知,随着异抗坏血酸钠含量的不断增大,L*值(p<0.05)、b*值(p>0.05)呈现先上升后下降的趋势,而a*(p<0.05)呈现相反的趋势。异抗坏血酸钠是还原剂,能将亚硝酸钠还原为亚硝酸,进而产生的NO将三价铁的氧化型肌红蛋白还原成二价铁的氧合及还原型肌红蛋白。由图1b可知,随着烟酰胺含量的不断增大,L*值及b*值逐渐增大,a*值逐渐减小,与异抗坏血酸钠的作用效果相同。但与异抗坏血酸钠相比,从红度值a*而言,单独使用烟酰胺的发色效果要比单独使用异抗坏血酸钠时差很多(图2)。另外,大量文献[9]表明烟酰胺与异抗坏血酸钠之间存在显著的协同作用。因此在实际生产中,常常将异抗坏血酸钠与烟酰胺联用,更好地发挥作用。由图1c可知,随着茶多酚浓度的增加,L*值变化显著(p<0.05),曲线呈先减小后增大的趋势;b*值变化不显著(p>0.05);红度值a*变化显著(p<0.05),在0～0.03%的浓度范围内,逐渐增大,而当茶多酚浓度超过0.03%时,a*值逐渐降低,可能是由于在一定浓度范围内,茶多酚对腌制猪肉具有较强的抗氧化性[10],能够在贮藏过程中保持肉色,达到护色的目的。

图1 异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚对猪肉色差的影响Fig.1 Effect of sodium erythorbate,nicotinamide, tea polyphenol contents on the color of pork

2.2 异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚对猪肉发色率的影响

由图2a可知,随着异抗坏血酸钠添加量的增大,发色率不断增大。当异抗坏血酸钠的加量从0.02%增加到0.04%时,发色率急剧升高。异抗坏血酸钠能够充分抑制肌红蛋白的氧化,并且促进亚硝基肌红蛋白的生成,最大限度地发挥其作用,这与冯媛媛[11]、刁雪洋[12]等人的研究结果一致。由图2b可知,在0～0.03%的浓度范围内,发色率随烟酰胺浓度的增大而增大,而浓度超过0.03%时,发色率趋于稳定,数据分析可知发色率受烟酰胺浓度的影响显著(p<0.05)。由图2c可知,随着茶多酚含量的不断增大,猪肉发色率(p<0.05)先增大后减小。造成的原因可能是在低浓度(0～0.03%)范围内,茶多酚能很好抑制猪肉中碱性含氮挥发性物质产生,能够降低亚硝酸盐转为亚硝胺的反应速率,促使整个化学变化朝亚硝酸盐形成亚硝基的反应方向进行[13],因而增加了本身猪肉的发色率;另一方面,由于茶多酚本身容易被氧化而产生具有较强氧化性能的物质和新的自由基[14],当添加量过多时,茶多酚的作用反而减弱。

图2 异抗坏血酸钠、烟酰胺、 茶多酚对猪肉发色率的影响Fig.2 Effect of sodium erythorbate,nicotinamide, tea polyphenol contents on chromogenic rate of pork

2.3 异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚添加量对亚硝酸残留量的影响

国标(GB2760-2011)规定肉制品中的亚硝酸盐残留量不得高于30mg/kg。由图3a可知,随着异抗坏血酸钠加量增加,亚硝酸钠残留量呈先降低后增大的趋势,当加量为0.04%时达到最小值。由图3b可知,随着烟酰胺加量增加,亚硝酸钠残留量呈降低的趋势,不同于异抗坏血酸钠。茶多酚对亚硝酸钠残留量的作用与异抗坏血酸钠类似。随着茶多酚加量增加,亚硝酸钠残留量呈先降低后增大的趋势,当加量为0.03%时达到最小值。杜伟等[15]研究也发现在猪肉加工过程中添加茶多酚不仅可以护色,而且可以减少亚硝酸盐的使用量及残留量。

图3 异抗坏血酸钠、烟酰胺、 茶多酚对亚硝酸残留量的影响Fig.3 Effect of sodium erythorbate,nicotinamide, tea polyphenol contents on nitrite residue contents of pork

图4 异抗坏血酸钠、烟酰胺、 茶多酚对肌红蛋白含量的影响Fig.4 Effect of sodium erythorbate,nicotinamide, tea polyphenol contents on myoglobin content of pork

2.4 异抗坏血酸钠、烟酰胺、茶多酚对肌红蛋白含量的影响

由图4a可知,异抗坏血酸钠在0～0.04%浓度范围内,脱氧肌红蛋白及高铁肌红蛋白含量均逐渐减少,而氧合肌红蛋白比例则显著升高(p<0.05);而当异抗坏血酸钠加量超过0.04%时,三种肌红蛋白含量均呈平衡态势,这与发色率、a*、b*值表现一致。由图4b可知,不同加量的烟酰胺对三种肌红蛋白比例的变化影响不大(p>0.05),高铁肌红蛋白及脱氧肌红蛋白稍有下降,而氧合肌红蛋白含量在0.05%浓度时略微升高,低于0.05%浓度时几乎没有变化。与未添加烟酰胺相比,添加烟酰胺后肌红蛋白总量明显降低,尤其表现为氧合肌红蛋白含量的减少,这可能是因为烟酰胺与部分肌红蛋白结合生成烟酰胺肌红蛋白,从而减少了脱氧肌红蛋白被氧化成氧合肌红蛋白的机率;而高浓度时氧合肌红蛋白含量略微增大,正是由于高浓度的烟酰胺抑制了其与肌红蛋白的结合,使得更多的肌红蛋白与氧反应生成氧合肌红蛋白,这与发色率的变化趋势是一致的。图4c显示,随着茶多酚的浓度增加,高铁肌红蛋白与脱氧肌红蛋白的比例均逐渐减少,在0.03%浓度时达到最低值,与发色率的变化趋势相同;氧合肌红蛋白所占比例则没有显著变化(p>0.05),大体处于稳定相近状态。研究者发现茶多酚对鸵鸟肉[16]及牛肉[17]也具有护色的效果。

表2 L18(37)正交实验方案及结果Table 2 Orthogonal experiment design and results of L18(37)

2.5 正交交互优化实验结果与方差分析

由表3可知,异抗坏血酸钠(A)、茶多酚(C)两个因子对a*值具有极显著影响(p<0.01),烟酰胺(B)对a*值有显著影响(p<0.05),AB、BC之间的交互作用对a*值也有显著影响(p<0.05);而A、B、C三个因子对发色率的影响均达到了极显著水平(p<0.01),AB、AC间的交互作用对发色率的影响达到显著水平(p<0.05)。

为了得到一个对a*值、发色率均为最优的发色组合,必须对同一因素在不同水平时进行显著性检验。因此,采用新复极差检验法(SSR)对不同因素进行显著性检验,结果见表4。

表3 正交实验方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal test

表4 同一因素不同水平下的显著性检验(α=0.05)Table 4 Different levels of the same factor’s test(α=0.05)

注:同行不同水平进行比较,相同字母表示没有显著差异,不同字母表示有显著差异,平行样为三次。

从表中可知,对异抗坏血酸钠(A)而言,无论是a*值还是发色率,水平1与水平2之间均有显著差异,水平1与水平3之间有显著差异,而水平2与水平3差异不显著,因此异抗坏血酸钠的最佳水平为A2;烟酰胺各水平间对a*值均不显著,水平3对发色率显著,因此最佳水平为B3;对于茶多酚,水平1与水平2对a*、发色率均有显著差异,水平2与水平3对a*差异显著,对发色率差异不显著,而水平1与水平3对a*差异不显著,因而选择茶多酚最佳水平为C2。

综上分析,在亚硝酸钠为100mg/kg的添加量基础上,获得最佳助色剂组合为A2B3C2,即异抗坏血酸钠400mg/kg、烟酰胺500mg/kg、茶多酚300mg/kg。在此条件下对腌制猪肉进行验证实验,分别测定a*值及发色率,得到a*为12.78,发色率为56.67%,猪肉在感官上表现为鲜艳的玫瑰红色,发色均匀,且在保藏期间长期不退色,说明实验结果稳定可行。表明异抗坏血酸钠、烟酰胺及茶多酚等发色助剂联合使用可以充分发挥其协同作用,大幅改善猪肉的发色效果,并且有效降低亚硝酸盐的使用量。

3 结论

从单因素实验可知,异抗坏血酸钠,茶多酚,烟酰胺发色助剂,能够显著促进猪肉的发色效果,具有很好的助色作用,单独使用烟酰胺的发色效果较差。随着三者的添加量不断的增大,猪肉的发色率先增大后趋于稳定,说明发色助剂的发色效果具有一定限度。L*、a*、b*值以及肌红蛋白含量也随着三者的添加量的不同而具有显著变化。通过正交实验优化,得到替代亚硝酸钠发色的最佳配方为:异抗坏血酸钠400mg/kg、烟酰胺500mg/kg、茶多酚300mg/kg。在此条件下,a*为12.78,发色率为56.67%,猪肉呈鲜艳的玫瑰红色,颜色稳定持久。与单独添加相比,说明异抗坏血酸钠,茶多酚,烟酰胺发色助剂联合使用可以充分发挥其协同作用,大幅改善猪肉的发色效果,且减少亚硝酸钠的使用量。

[1]Karl-Otto Honikel,The Use and Control of Nitrate and Nitrite for the Processing of Meat Products[J]. Meat Science,2008,78:68-76.

[2]钟耀广,南庆贤.亚硝酸盐的发色机理及安全性问题[J].肉类工业,2001(5):47-48.

[3]郭玉华,李钰金.发色剂及发色助剂在肉制品加工中的应用[J].肉类工业,2008(10):60-66.

[4]邢必亮,徐幸莲. 降低腌肉亚硝酸铵含量的复合抗氧化剂眼界[J].食品科学,2011(1):104-107.

[5]范文教,王文睿,张永奎,等. 茶多酚对香肠发色效果影响的研究[J].食品工业科技,2012(19):288-291.

[6]Hornsey HC .The color of cooked cured pork I-Estimation of the nitric oxide-Haem pigments[J].Journal of Science of Food and Agriculture,1956,7:534-540.

[7]GB/T5009.33-2008.食品中亚硝酸盐和硝酸盐的测定[S]

[8]Krzywicki K. Assessment of relative content of myoglobin,oxymyoglobin and metmylglobin at the surface of beef[J]. Meat Sci,1979,3:1-10.

[9]刘辰麒,王锡昌,丁卓平,等. 正交交互实验法讨论发色助剂对于降低亚硝酸盐残留量的效果[J].食品科学,2007(7):215-218.

[10]张健凯,李永乾,李玲,等. 茶多酚和维生素C对腌制猪肉亚硝酸盐残留量和脂肪氧化的影响[J].食品工业科技,2013(15):335-338.

[11]冯媛媛.驴肉在腌制过程中发色和保水性的研究[D].保定:河北农业大学,2012.

[12]刁雪洋,李洪军,贺稚飞,等. 猪肉脯加工中色泽变化及影响因素的研究[J].食品工业科技,2009(2):74-79.

[13]杨华,马俪珍,王永辉.茶多酚和柚子皮等复配对阻断西式火腿中N-亚硝基化合物合成的效果研究[J].肉类工业,2006(5):22-27.

[14]周玮婧,陈亚雄. 茶多酚对腌制猪肉护色效果的影响[J].食品科技,2011(11):117-119.

[15]杜伟,张振中,郭海英,等. 降低火腿肠中亚硝酸钠含量的研究[J].肉类研究,2003(4):6-9.

[16]李小平,陈锦屏,张富新,等. 茶多酚对鸵鸟肉脂肪氧化及色泽稳定性的影响[J].肉类研究,2011(3):187-190.

[17]SZ Tang,SY Ou,XS Huang,etal. Effects of added Tea Catechins on colour stability and lipid oxidation in minced beef patties held under aerobic and modified atmospheric packaging conditions[J]. Journal of Food Engineering,2006,77:248-253.

Research and formula optimization of pork color auxiliary

JIAO Wen-juan,ZHANG Li-yan*,XIONG-Ling

(College of Light Industry and Food Science,South China University of Fechnology,Guangzhou 510640,China)

The effects of different content of sodium erythorbate,nicotinamide,tea polyphenol on color difference,coloring ratio,myoglobin existence form and proportion,sodium nitrite residues were studied. In order to decrease the mount of sodium nitrite,the optimum chromogenic agents formula were determined by orthogonal interaction analysis method. The results showed that:the optimum additions of sodium erythorbate,nicotinamide,tea polyphenol was 400,300,500mg/kg respectively with sodium nitrite addition of 100mg/kg. The a*and coloring ratio of cured pork under the optimum chromogenic formula were up to12.78 and 56.67%,and the pork exhibited a bright rosy appearance and uniform color,which was maintained for a long time during storage.

pork;sodium nitrite;color auxiliary;sodium erythorbate;nicotinamide;tea polyphenol

2014-06-03

焦文娟(1988-)，女，硕士研究生，研究方向：食品加工与保藏。

*通讯作者:张立彦(1974-)，女，博士，副教授，研究方向：食品加工与保藏。

广东省农业领域科技计划项目(2013B020312003)。

TS202

A

1002-0306(2015)01-0280-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.01.050