乳化肉糜制品中降低磷酸盐的加工技术新策略研究进展

赵宏蕾，常婧瑶，陈佳新，王 浩，刘 慧，孔保华，刘 骞

（东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

乳化肉糜制品是由畜禽肌肉组织、脂肪组织经过低温高速斩拌后，再经过灌制、加热等工序而制成，在加工过程中往往要加入保水剂，以提升产品的持水、持油能力和感官特性，保水剂的加入能极大限度地保持肉制品的营养成分和其柔嫩多汁的口感，因此深受广大消费者的青睐[1-2]。磷酸盐是目前广泛应用于乳化肉糜制品中的保水剂，其能够增加蛋白质分子间的静电斥力，使分子之间结构疏松，从而提高产品持水能力，减少脂质氧化，并起到改善肉质的作用[3-4]。磷酸盐对人体健康也起到至关重要的作用，其参与多种代谢途径，如刺激神经肌肉、调节维生素代谢、维持钙的内环境稳定等[5]。GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中规定[6]，肉制品中磷酸盐的最大添加量为5 g/kg，通常健康成年人每日摄入磷的最大限量为40 mg/kg[7]，而人体每日摄入乳化肉糜制品的量是否超过磷的最大摄入量由人的体质量决定，若一成年人体质量为60 kg，则其每日摄入乳化肉糜制品的量不宜超过480 g，否则将会达到人体中磷的最大摄入量。有证据表明，磷酸盐摄入量过多会危害消费者的健康[8-9]，短时间内可能会造成腹痛和腹泻，长期大量摄入磷酸盐会影响机体的钙磷代谢，严重者将患有高磷血症等疾病[10]。此外，磷酸盐摄入量过多可导致甲状旁腺功能亢进、代谢性骨病和心血管钙化，可能使患者的死亡风险增加20%～40%[11-12]。因此，为了向消费者提供更加健康的乳化肉糜制品，降低磷酸盐在该类产品中的含量逐渐成为研究热点[13]。

近年来，消费者逐渐重视绿色、环保、营养的食品理念，热衷于追求添加剂较少的食品，其与“清洁标签”的理念一致[14]，极大程度地为食品领域的可持续发展提供机会。因此，开发“清洁标签”产品逐渐受到肉类产业的重视。基于此，研究人员开发了大量磷酸盐替代物应用于乳化肉糜制品加工中，提高了产品质构特性并改善了产品品质[15]。另外，有研究结果表明，新型加工技术（如超高压处理、超声波处理等）也会降低肉制品中磷酸盐含量，在一定程度上延缓不饱和脂肪酸的氧化、抑制蛋白质氧化变性，生产出的肉制品更受消费者青睐[16]。本文全面综述了磷酸盐提高乳化肉糜制品品质的作用机制，以及降低该类产品中磷酸盐含量的新策略，为研发满足人类健康需求的乳化肉糜制品提供理论指导。

1 磷酸盐在乳化肉糜制品中的作用

1.1 磷酸盐的种类

食品级磷酸盐可根据其化学结构不同，分为正磷酸盐和缩聚磷酸盐。目前，主要应用于肉制品的正磷酸盐包括正磷酸钠盐、正磷酸钙盐和正磷酸钾盐，而其中以正磷酸钠盐的应用最为广泛，具体包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠和磷酸三钠等[17]。焦磷酸盐、聚磷酸盐和偏磷酸盐在化学结构上均属于缩聚磷酸盐的范畴，其由正磷酸盐受热聚合而成。短链缩聚磷酸盐多用于乳化肉糜制品的加工，能够使烹饪后的蛋白质凝结成适度且紧密的网状结构[16]。GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中规定，食品中允许使用的磷酸及磷酸盐种类共19 种[6]，复配型磷酸盐品种则更多，三聚磷酸钠通常与六偏磷酸钠、焦磷酸钠等复配混合，用于乳化肉糜制品的加工，其能使肉类蛋白质形成均匀、稳定的网状结构，从而保持肉制品良好的品质与柔嫩多汁的口感[18-19]（表1）。

表1 乳化肉糜制品中常用磷酸盐的种类[20]Table 1 Classification of phosphates used in emulsified meat products[20]

续表1

1.2 磷酸盐的作用

磷酸盐可作为乳化肉糜制品的保水剂，会使肌原纤维蛋白的pH值偏离其等电点，因此肉制品中使用的大多数磷酸盐都是碱性的[20-21]，肌原纤维蛋白pH值远离等电点导致蛋白质之间的静电排斥力增强，蛋白质主肽链遭到破坏，结构松弛，水进入蛋白质之间的空隙，从而提高肉制品的持水能力。

磷酸盐具有螯合特性，通过其阴离子基团螯合肌动球蛋白复合物中的金属离子（如Ca2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+）而形成稳定的环状结合物[22]，进而弱化肌动球蛋白中肌球蛋白与肌动蛋白之间的连接作用，导致肌球蛋白与肌动蛋白自由体的形成[23]，增加肉类蛋白质的溶解性，使肉制品柔嫩多汁、富有弹性，同时提高肉制品的持水能力。此外，磷酸盐与金属离子螯合对延缓不饱和脂肪酸氧化有积极作用，可有效抑制肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白，抑制产品的变色、酸败，还可保持蛋白质二级结构的稳定性，使蛋白质抗氧化变性的能力更强[24]。

磷酸盐还可以与氯化钠发生协同作用以提高产品品质。氯化钠在水溶液中能解离成Na+和Cl-，Cl-对肌原纤维蛋白中正电荷的吸引力极强，而磷酸盐基团所带的负电荷会使蛋白质的疏水基团暴露出来[25]，二者发生协同作用会增加肉的离子强度，肌原纤维蛋白的溶出量也会随之增加，进而增加肌原纤维蛋白在盐水体系中的溶解性[26]。此外，磷酸盐和氯化钠在肉制品加工中的协同作用可导致肌球蛋白亲水性末端与水结合，加热后的蛋白质会发生α-螺旋解旋和β-折叠形成等结构变化，这些结构变化可增强凝胶体系的凝胶结构和乳化稳定性，从而减少蒸煮损失率[27]。

2 乳化肉糜制品中降低磷酸盐含量的加工技术新策略

随着各国生活水平的提高，消费者对“清洁标签”的重视程度逐渐提高，清洁标签就是在产品标签上尽可能少地出现E编码（欧盟为各种食品添加剂而编订的食物标签）[28]，保持产品标签配料栏中食品的天然属性，而磷酸盐作为乳化肉糜制品中重要的保水剂和改良剂，降低其在肉制品中含量最直接的方法就是添加磷酸盐替代物或应用新型加工技术，在降低磷酸盐含量的同时保持其产品品质。图1总结了降低乳化肉糜制品中磷酸盐含量的加工技术新策略，通过对产品持水能力、乳化稳定性、感官和质构等特性进行分析，简要讨论各种新策略的作用机制以及作用效果，为研发满足消费者健康需求的乳化肉糜制品提供理论指导[20]。

图1 降低乳化肉糜制品中磷酸盐含量的加工技术新策略[20]Fig.1 Novel strategies for reducing the contents of phosphates in emulsified meat products[20]

2.1 磷酸盐替代物

近年来，为迎合消费者的需求，国内外学者正在积极寻求能够作为磷酸盐天然替代物的清洁标签配料，在保持肉制品的持水能力以及品质特性的基础上，降低肉制品加工中磷酸盐的使用量，进而开发“清洁标签”食品。目前，寻找到的磷酸盐天然替代物主要有多糖、植物蛋白和菌菇提取物等。

2.1.1 多糖

多糖是存在于动物、植物和微生物中的生物大分子，由单糖通过糖苷键连接而成[29]。多糖与蛋白质分子的氨基之间能产生较强的静电相互作用，使蛋白质结构松弛，水分进入蛋白质分子之间的空隙，显著改善肉制品的持水能力[30]。此外，多糖具有长链和多羟基结构，其与水分子结合后形成的肌原纤维蛋白网状凝胶能截留大量的水，使肉糜具有很好的持水能力和稳定性[31]。Câmara等[32]将斯勒奇亚籽多糖作为清洁标签配料，部分替代磷酸盐应用到博洛尼亚香肠中，对成品的乳化稳定性、脂质氧化和感官特性进行了研究，结果表明添加质量分数2%的斯勒奇亚籽多糖能增强产品的弹性和内聚力，并提高博洛尼亚香肠的乳化稳定性，使产品磷酸盐质量分数降低至0.25%，起到替代产品中50%磷酸盐的效果。Chattopadhyay等[33]将壳聚糖凝胶添加到磷酸盐质量分数为0.25%的鱼糜香肠中，研究壳聚糖凝胶对鱼糜香肠的乳化稳定性、pH值、蒸煮损失率和持水能力的影响，发现与对照样品相比，添加壳聚糖凝胶可显著提高鱼糜香肠的持水能力，降低蒸煮损失率，但添加壳聚糖凝胶对产品内聚性影响较小，导致产品弹性降低，其对产品质地的影响还需要进一步的研究。此外，有关添加植物纤维来制备新型健康肉制品的研究也引起了极大的关注[34]。刘俊雅[35]将竹笋膳食纤维添加到磷酸盐质量分数为0.3%的猪肉糜中，研究其对产品凝胶特性和保水性的影响，结果表明，与未添加竹笋膳食纤维的样品相比，添加质量分数2%的竹笋膳食纤维可以显著降低猪肉糜的蒸煮损失率，并能增强猪肉中盐溶性蛋白的持水能力，故竹笋膳食纤维有望在降低磷酸盐含量的相关研发中拥有广阔的前景。Powell等[36]用柑橘纤维替代磷酸盐添加到无磷博洛尼亚香肠中，发现添加质量分数0.75%柑橘纤维的产品具有与传统香肠非常相似的质构、颜色和感官特性等，且不会引起过强的氧化，尽管煮熟后的产品多汁性有所降低，但产品外观、风味和可接受性均在理想范围内。从技术角度来看，使用不同植物来源的植物纤维来降低肉制品中磷酸盐的含量是一种很有前景的方法，但纤维添加量超过一定浓度时，纤维颗粒的聚结就会导致更大的脂质粒产生，造成肉糜乳化稳定性降低。总之，以多糖替代磷酸盐应用于肉制品中，在控制其用量的基础上，不仅可以使产品获得良好的感官属性，还可以改善产品的功能特性，其对降低乳化肉糜制品中磷酸盐含量具有积极意义。

2.1.2 植物蛋白

在肉制品加工过程中，植物蛋白具有持水、乳化以及质构改良等功能，其与肌肉蛋白疏水缔合，加强了氢键和二硫键之间的相互作用，导致盐溶性蛋白构象改变、α-螺旋部分解旋和β-折叠形成，肌原纤维蛋白凝胶网络结构变得更连续、更均匀，促进了肌原纤维蛋白凝胶的持水能力[37-38]。因此植物蛋白在肉制品中得以广泛应用，极大地满足了消费者对产品口感的需求[39]。常见的能够添加到肉制品中的植物蛋白有大豆分离蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白等。Youssef等[40]将低胶凝大豆分离蛋白添加到磷酸盐质量分数为0.25%的肉糜中，通过研究肉糜的乳化稳定性、质地和感官特性，发现添加质量分数13%～14%大豆分离蛋白时能够产生更稳定的肉糜，产品的乳化稳定性更高，但添加大豆蛋白的产品颜色更淡，亮度明显降低，可能会影响消费者对产品的接受度。杨琪等[41]将花生蛋白应用到牦牛肉糜中，通过评定产品的微观结构、脂质氧化、持水能力以及质构特性，发现当花生蛋白质量分数为3%～7%时，肉糜的硬度和咀嚼性与花生蛋白添加量成正比，其能够提高牦牛肉糜的亮度和红度，显著改善牦牛肉糜的色泽，有望将花生蛋白作为清洁标签配料生产更健康的乳化肉糜制品。Sanjeewa等[42]将鹰嘴豆蛋白应用于无磷博洛尼亚香肠中，发现添加质量分数2.5%和5%鹰嘴豆蛋白可以减少产品的蒸煮损失率，产品的风味和口感与传统香肠相似，但产品硬度有所下降，其对产品品质的影响还需要更多的研究。此外，Min等[43]研究了微生物转谷氨酰胺酶和大豆分离蛋白对无磷肉糜营养、持水能力和质构特性的影响，结果表明添加微生物转谷氨酰胺酶能增加肉糜的硬度、黏结性和弹性等质构特性，但降低了肉糜的出品率；添加大豆分离蛋白不会影响肉糜的质构特性，而且能够显著增加产品的出品率，两者协同作用能够提高产品的持水能力和总体可接受度。虽然各种功能性蛋白质添加剂在肉类工业中的应用仍在增加，但添加这些蛋白质会涉及到过敏源，应谨慎对待[44]，还需进一步探究其对乳化肉糜制品中降低磷酸盐含量。

2.1.3 菌菇提取物

菌菇中含有较高的营养成分，并含有酚类化合物和黄酮类化合物，这些抗氧化剂显示出强还原能力、高自由基清除活性和抑制酸败的作用，通过其抗氧化作用抑制肉的变色，并改善其感官特性和物理化学性质[45]。此外，菌菇含有相对较高的碱性氨基酸（如组氨酸和精氨酸），可以提高肉糜的pH值，增加肉蛋白的净负电荷，螯合肉蛋白中的金属离子，增强肉糜持水能力并减少脂肪的渗出。赖氨酸也可以提高肌球蛋白活性巯基的含量，并可通过与肌球蛋白相互作用提高肌球蛋白的溶解度[46-47]，有利于蛋白形成均匀、致密的三维网状凝胶结构，从而显著提高肉制品的持水能力，但菌菇中游离氨基酸含量对肉制品的鲜味、甜味和苦味有一定的影响，与苦味相关的游离氨基酸（如亮氨酸、色氨酸等）含量较高会对感官特性产生负面影响[48]，影响产品的口感。考虑到菌菇具有抗氧化活性，且能够提高肉糜的pH值，它们可以作为天然的磷酸盐替代物应用于肉制品中。Choe等[49]将金针菇粉作为磷酸盐的替代物应用于无磷乳化肠中，通过测定pH值、脂质氧化指标、质构和感官特性来评估其在乳化肠中的潜在用途，结果表明，添加超过质量分数1.0%的金针菇粉可以抑制香肠的脂肪渗出，并且能提高香肠的pH值，抑制香肠的脂质氧化，但与含磷酸盐的香肠相比，含有金针菇粉的香肠硬度有所降低，产品整体接受度会受到轻微影响。Kurt等[50]将双孢菇粉添加到肉糜中，通过评估肉糜内部结构的变化以揭示其对肉糜乳化稳定性的影响，结果表明，添加质量分数2%蘑菇粉能够吸附更多的蛋白质，从而产生良好有序的蛋白网状结构，此时肉糜质地性能得到最大改善，但还需进一步研究其对产品风味和口感的影响。总之，以菌菇提取物替代磷酸盐对肉制品的感官属性以及功能特性都具有积极意义，可以作为肉制品中磷酸盐天然替代物来满足人们对健康的追求。

2.2 新型加工技术

近年来，消费者更倾向于绿色、环保、营养的食品理念，导致肉制品加工技术正向创新型非热加工技术转变，如超高压处理和超声波处理等。这些新型加工技术在保持乳化肉糜制品原有品质的前提下，能降低该类产品中磷酸盐的含量，是一种同样有效的降低磷酸盐含量的加工技术新策略。

2.2.1 超高压处理

如今肉类工业越来越多地采用超高压处理来加工肉制品，不仅可以提高产品的保水性和嫩度，有效灭菌并延长产品货架期，同时也对肉类的风味和营养成分的影响很小[51]。超高压处理会影响蛋白质的二级结构，α-螺旋部分解旋且β-折叠相应形成[52]，蛋白质内部疏水基和巯基暴露于表面，提高肌原纤维蛋白的溶解度，从而改善肌原纤维蛋白凝胶体系的凝胶强度，进而提高肉制品的持水能力[53]。O’Flynn等[54]利用超高压处理加工乳化肠，通过对产品出品率、质构特征和感官评分等指标的分析，发现与未经处理的乳化肠相比，150 MPa超高压处理5 min的产品理化特性更好，可将磷酸盐质量分数降低至0.25%，且对产品的硬度、咀嚼性、质地和总体可接受性未产生显著影响，但是300 MPa超高压处理对成品感官特性有负面影响，产品的总体接受度也有所降低。Zheng Haibo等[55]研究超高压处理和热处理协同作用对磷酸盐质量分数为0.3%的鸡肉肠外观、质地、持水能力以及微观结构的影响，发现两者协同作用可以通过破坏肌原纤维结构，提高蛋白质的溶解度来改善鸡肉肠的品质，在75 ℃、200 MPa处理肉糜30 min时，得到较高持水能力且质地良好的产品。此外，白云等[56]研究超高压处理对乳化肠蒸煮损失率、质地和感官特性的影响，结果表明与未经超高压处理的产品相比，随着压力的升高，添加质量分数0.2%磷酸盐的产品蒸煮损失率更低，脂肪颗粒更小，网络结构较为致密，在200 MPa超高压处理9 min下的乳化肠食用品质最好，但当压力升至300 MPa时，乳化肠品质急剧降低，脂质和蛋白质氧化加快。总之，超高压处理乳化肉糜制品时需严格控制超高压的强度，以达到降低磷酸盐含量但不损失肉制品原有品质的效果，而且超高压食品具有营养物质损失较少、安全卫生的特点，在肉制品加工贮藏过程中具有很好的应用前景。未来应通过更深入的研究，将其与磷酸盐天然替代物相结合，以期生产出创新型乳化肉糜制品。

2.2.2 超声波处理

超声波处理作为一种创新型技术，在肉制品加工中的应用逐年增多[57]。低强度超声波通常用于改善肉制品的质地、味道和柔软度[58]，而且其具有强大的穿透力和空化效应，可以在短时间内促进组织结构的快速破坏，引起物理、化学和生物学变化[59]，并可通过改变振幅以拉伸和收缩肌丝，使肌原纤维和肌节之间产生明显的间隙和空洞[60]，导致肌原纤维膨胀并增强持水能力[61]。此外，短时间超声引起的压力和机械剪切使肉中肌动球蛋白解聚，此时肌动球蛋白的ATP酶活性降低，会影响肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用，使肌动球蛋白解聚成肌动蛋白和肌球蛋白，进而增强肉制品持水能力[59]。Cichoski等[62]应用不同的超声波操作模式于肉糜中，评估肉糜的蒸煮损失率、乳化稳定性、脂质氧化和蛋白质氧化程度，结果发现，在5.5 min、25 kHz频率和60%振幅的超声波处理中，正常操作模式的肉糜具有更好的乳化稳定性、良好的黏结性和咀嚼性，且未增加产品脂质和蛋白质的氧化程度。Li Ke等[63]研究超声波处理对鸡肉糜凝胶强度和持水能力的影响，结果表明，应用20 kHz频率、60%振幅和750 W超声处理的产品质地良好，显著提升了肉糜pH值和持水能力，而且对产品的氧化未产生影响，这些结果证实了该新型加工技术降低磷酸盐含量的可行性。此外，Pinton等[64]研究超声波处理对乳化肠质地、持水能力、感官特性和蒸煮损失率的影响，结果表明，在正常模式下，应用25 kHz频率、60%振幅和230 W功率超声处理18 min的产品会抑制脂质氧化，且肉糜蒸煮损失率和乳化稳定性与未超声处理的样品相比较高，可以有效弥补由磷酸盐添加量减少50%引起的大多数感官缺陷，并将产品中磷酸盐的添加量降低至0.25%。总之，超声波处理有望成为乳化肉糜制品中降低磷酸盐含量的研究热点，但是超声波处理产生的空化现象也会带来部分负面影响，这种空化作用使肉糜内部产生气泡，气泡坍塌时会释放大量能量，导致肉糜温度升高[65-66]，因此在乳化肉糜制品的加工过程中，需控制肉糜温度达到一个肌原纤维蛋白不变性的状态，这在超声波技术降低磷酸盐含量方面必然又是一个新的突破。理论上，天然磷酸盐替代物和新型加工技术相结合可以达到降低磷酸盐含量的效果，但是相关的研究较少，需进一步优化两者相结合以降低磷酸盐含量。

3 结 语

磷酸盐作为乳化肉糜制品中重要的保水剂和改良剂，在改善产品质地、口感和风味等方面有重要的作用，但随着人们消费观念和健康意识的提高，消费者对过量磷酸盐的摄入持谨慎态度，磷酸盐摄入量过多会增加肾脏负担、提高心脑血管疾病的发病率，因此在目前的食品市场上，含有较少添加剂或用天然物质替代添加剂的“清洁标签”食品越来越受欢迎。近年来，降低磷酸盐在乳化肉糜制品中的含量逐渐成为研究热点，其中关于添加磷酸盐天然替代物方面的研究已取得了一系列重要进展，虽然其能明显增强肉制品的持水能力，改善肉制品的嫩度和风味，但也存在一些问题，如多糖不能对提高乳化稳定性、质构特性和持水能力等所有指标起作用，而大豆蛋白等植物蛋白是潜在的过敏源，可能会危害消费者的健康。在新型加工技术降低产品中磷酸盐含量的研发中，这些加工技术可在一定程度上延缓产品的变色，并提高产品的持水能力，但会对肉制品的品质产生负面影响，对肉制品色泽、风味、口感等因素的研究也需要进一步深入和完善。在未来的研究中，将超高压和超声波等新技术与磷酸盐天然替代物相结合可能会产生良好的协同效果，但还需进一步开发其潜在的应用价值。