第五章 食品发色剂与漂白剂[单元目标与要求]：了解食品发色剂和漂白剂的分类和定义，熟悉食品发色剂和漂白剂的作用机理，掌握食品发色剂和漂白剂的特性与使用中注意的问题在食品的加工过程中，为了改善和保护食品的色泽，除了使用食用色素对食品进行着色外，有时为了改善食品的感官性状及提高其商品性能，还需要使用某些发色剂或漂白剂护色剂(color fixative)也称发色剂或助色剂，是为增色或调色、加深颜色而加入的物质护色剂本身没有颜色，但当加入食品后与其中组织成分结合而产生新鲜红色，以达到改善色泽、调整感官指标的效果护色剂主要用于肉及肉制品范围的加工使用主要使用的物质成分为硝酸盐和亚硝酸盐，此类物质具有一定毒性，尤其可与胺类物质生成强致癌物亚硝胺由于此类添加剂在食品中使用具有防腐作用，尤其在抑制肉毒梭状芽孢杆菌的繁殖、防止肉毒中毒方面有独特的效果，因此被保留使用但在使用范围及其用量方面应需要有严格的管理措施和监督机制漂白剂(Bleaching agent)是为使食品中的有色物质发生分解或转变为无色物质，免于产生褐变所加入的添加剂具有漂白、增白、防褐变的作用食品漂白剂分为氧化型漂白及还原型漂白两类氧化型漂白剂是通过本身的氧化作用使着色物质被破坏，从而达到漂白的目的。
氧化漂白剂除过氧化苯甲酰、过氧化氢在面粉等部分原料食品中使用外，而更多使用的是还原型漂白剂，并且大都属于亚硫酸及其盐类物质它们是通过其中的二氧化硫成分的还原作用，可使果蔬中的许多色素分解而退色(对花色素苷作用明显，类胡萝卜素次之，而叶绿素则几乎不退色)，漂白剂除可改善食品色泽外，还具有抑菌等多种作用，故广泛在加工食品、半成品以及原料的漂白与贮藏等方面使用1 发色剂与发色助剂 在动物类食品的加工过程中添加适量的化学物质与食品中的某些成分发生作用，而使制品呈现良好的色泽，这种物质称之为发色剂(colour fixative)或称呈色剂 发色剂一般泛指硝酸盐和亚硝酸盐类物质，硝酸盐和亚硝酸盐本身并无着色能力，但当其应用于动物类食品后，腌制过程中其产生的一氧化氮能使肌红蛋白或血红蛋白形成亚硝基肌红蛋白或亚硝基血红蛋白，从而使肉制品保持稳定的鲜红色发色助剂是指本身并无发色功能，但与发色剂配合使用可以明显提高发色效果，同时并可降低发色剂的用量而提高其安全性的一类物质抗坏血酸和异抗血酸及其钠盐是良好的助发色剂关于他们的助发色机理已在前面发色机理中提及，主要是通过它们的还原性而实现的有报道麦芽酚可以与肌红蛋白中的铁原子结合，从而防止肌红蛋白的降解，在美国有用0.1%麦芽酚和0.04%的葡萄糖酸亚铁代替硝酸盐作为发色剂，在罐装肉中取得较好的效果。
另外也有用烟酰胺的，烟酰胺也有促进发色的作用目前已经知道，肌红蛋白能与烟酰胺结合生成很稳定的烟酰胺肌红蛋白，难于被氧化，所以在肉类制品的腌制过程中添加适量的烟酰胺，可以防止肌红蛋白在从亚硝酸到生成亚硝基期间的氧化变色如果在肉类腌制过程中同时使用Ｌ-抗坏血酸与烟酰胺，则发色效果更好，并能长时间保持色泽的稳定1．1 食品发色剂的发色机理 要了解肉制品的发色机理，首先必须了解肉类的化学性质1．1．1 肌红蛋白和血红蛋白肉类在人类生活中占据着举足轻重的地位，而肉类的色素含量和色泽则影响了它的可接受性肉类颜色的化学其实就是血红色素的化学，确切地说主要是一种色素即肌红蛋白的化学原料肉的红色是由肌红蛋白(Mb)及血红蛋白(Hb)所呈现的一种感官性状由于肉的部位不同及家畜禽品种的差异，其含量比例也不一样对一块放血完全的原料肉而言，一般地说肌红蛋白所含血色素占剩余血色素的70%—90%，而血红蛋白只占10%—30%由此可见肌红蛋白是惟一的数量大到足以使肌肉着色的色素新鲜肉中还原型的肌红蛋白稍呈暗的紫红色，它在光谱的绿色部分(即550nm)有最大吸收还原型的肌红蛋白很不稳定，极易被氧化开始还原型肌红蛋白分子中Fe2+上的结合水，被分子状态的氧置换形成氧合肌红蛋白(Mb02)，此时配位体未被氧化，仍为2价，呈现鲜红色。
若继续氧化，肌红蛋白中的铁离子由2价被氧化成3价，变成高铁肌红蛋白(MMb+)，色泽变褐(棕色)若仍继续氧化，则变成氧化卟啉，呈现绿色或黄色高铁肌红蛋白在还原剂存在的前提下，也可被还原成还原型肌红蛋白由于肌红蛋白、氧合肌红蛋白与高铁肌红蛋白连续地相互转换，新鲜肉类的色泽是动态和可逆的所以，在氧存在下，紫色的肌红蛋白可氧合成氧合肌红蛋白，并产生人们熟悉的新鲜肉类的“红润”，肌红蛋白也可氧化成高铁肌红蛋白而产生令人嫌弃的肉类所具有的棕色需要记住，棕色的高铁肌红蛋白是已氧化的Fe3+所形成的色素另外，在新鲜肉中固有的还原性物质又不断地把高铁肌红蛋白还原成肌红蛋白(图5-1)1．1．2 显色机理 由于新鲜肉色泽的不稳定性，同时新鲜肉在加工中颜色还会发生很大的变化，为了使肉制品呈现鲜艳的红色，在加工过程中多添加硝酸盐或亚硝酸盐硝酸盐和亚硝酸盐在肉类腌制过程中往往是以混合盐的形式添加，硝酸盐在细菌(亚硝酸菌)的作用下可以还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐在一定的酸性条件下会生成亚硝酸一般动物类宰杀直至成熟后的肉，因肌肉中含有一定量的乳酸，pH值为5.6—5.8，所以一般无需另外加酸即可最终生成亚硝酸，其反应式如下：亚硝酸很不稳定，即使在常温下也可分解产生亚硝基(N0)分解产生的亚硝基会很快地与肌红蛋白反应生成鲜艳的、亮红色的亚硝基肌红蛋白(MbNO)其反应式为亚硝基肌红蛋白遇热后，释放出巯基(一SH)变成了具有鲜红色的亚硝基血色原。
由(2)式可知亚硝酸分解生成的N0在含水体系中并有氧气存在的前提下最终亦能形成少量的硝酸，其反应式为少量的硝酸，不仅可使亚硝基氧化，抑制了亚硝基肌红蛋白的生成，同时由于硝酸具有很强的氧化作用，即使肉类中含有类似于巯基(一SH)的还原性物质，也无法阻止部分肌红蛋白被氧化成高铁肌红蛋白因而在使用硝酸盐与亚硝酸盐类的同时常使用L-抗血酸、L—抗坏血酸钠、异抗坏血酸等还原性物质来防止肌红蛋白的氧化，同时它们还可以把氧化型的褐色高铁肌红蛋白还原为红色的还原型肌红蛋白，进而再与亚硝基结合以助发色肉的腌制是肉色素化学的一个重要方面由于大多数肉制品是经腌制处理后再行加工的，由此可见这个过程的重要性通常将腌制肉的发色团或色素的形成分为如下两个过程：①生物化学反应，它把亚硝酸还原成一氧化氮，也把血色素中的铁还原成亚铁形式；②珠蛋白的热变性，只有当肉制品的品温加热到60℃或更高温度时，变性才能发生，并可能引起其他蛋白与血红素的共沉淀尽管对肉或肉制品中这种反应的完整机制尚不完全清楚，但已确定最终产物是亚硝酰基肌红蛋白(如不受热)或变性珠蛋白亚硝酰基血色原(如受热)1．2 常用的食品发色剂与发色助剂食品发色剂的应用在我国已有悠久的历史，古代劳动人民在腌制肉类食品时就使用了硝石(硝酸钾)，这一处理的应用，对肉制品的生产发展起了一定的作用。
常用的食品发色剂主要有亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钾1．2．1 亚硝酸钠亚硝酸钠(sodiumnitrite)，分子式NaN02，相对分子质量69.00是食品加工中最常用的发色剂性状与性能：亚硝酸钠为无色或微带黄色结晶，有咸味，易潮解，水溶液呈碱性反应亚硝酸盐类物质在肉制品中除了作为发色作用外，对抑制微生物的增殖有着特殊的作用其最终作用的有效成分显然是亚硝酸盐研究表明：亚硝酸盐(150～200mg／kg)可显著抑制罐装碎肉和腌肉中梭状芽孢杆菌的生长，尤其是肉毒梭状芽孢杆菌pH值在5.0—5.5时，亚硝酸盐比其在较高的pH值(6.5以上)时能更有效地抑制肉毒梭状芽孢杆菌，亚硝酸盐抗微生物的机制迄今为止仍不十分清楚，但有人认为在缺氧条件下，亚硝酸与巯基作用生成了微生物不能代谢的化合物在水中含有0.1%—1%的亚硝酸盐可以看到其明显的作用亚硝酸盐与食盐并用其抑菌作用增强亚硝酸盐对肉毒梭状芽孢杆菌的特殊抑制作用，也是使用亚硝酸盐的重要理由然而对于肉毒梭状芽孢杆菌并不构成威胁的那些保藏食品，似乎是没有理由添加硝酸盐和亚硝酸盐的亚硝酸盐另一个应用是能够增强腌肉制品的风味，研究结果和感官评定也表明亚硝酸盐主要通过抗氧作用对腌肉风味产生影响。
有人对某些香肠制品进行的试验，结果使用亚硝酸盐的香肠比不使用亚硝酸盐的香肠风味有明显的增强毒性：小鼠经口LD50为0.2g／kg人中毒量为0.3-0.5g，致死量3gFAO／WHO(1985)规定，ADI值为0—5mg／kg(以亚硝酸钠计的亚硝酸盐总量)亚硝酸钠在众多食品添加剂中是急性且毒性较强的物质之一当人体大量摄取亚硝酸盐(一次性摄人0.3g以上)进入血液后，可使正常的血红蛋白(Pe2+)变成正铁血红蛋白(Fe3+)，便使血红蛋白失去携氧的功能，导致组织缺氧，在0.5—1h内，产生头晕、呕吐、全身乏力、心悸、皮肤发紫、严重时呼吸困难、血压下降甚至于昏迷、抽搐而衰竭死亡由于本品的外观、口味均与食盐相似，所以必须防止误用而引起中毒使用：我国食品添加剂使用卫生标准(GB2760---86)对发色剂的使用标准规定，亚硝酸钠的使用范围为肉类制品、肉类罐头，其最大使用量为0.15g／kg，残留量以亚硝酸钠计,肉类罐头不得超过0.05g／kg，肉制品不得超过0.03g／kg，净肉制盐水火腿为0.07g／kg1．2．2 硝酸钠硝酸钠(sodiuln nitrate)，分子式NaN03，相对分子质量为85.00。
硝酸钠在肉制品中受细菌作用，发生还原转变成亚硝酸钠，在酸性条件下与肉中的肌红蛋白作用而发色 毒性：大鼠经口LD50为1.1-2.0g／kgFAO／WHO(1985)规定，ADI值为0-5mg／kg(以硝酸钠计的硝酸盐总量)，硝酸盐的毒性作用主要是它在食物中、在水中或在胃肠道内，尤其是在婴幼儿的胃肠道内被还原成亚硝酸盐所致使用：其使用情况参照亚硝酸钠1．2．3 亚硝酸钾亚硝酸钾（KNO2）为白色或微黄色晶体或棒状体，极易溶于水，微溶于乙醇，有吸湿性亚硝酸钾的毒性作用参照亚硝酸钠，其暂定ADI为0～0.2 mg／kgCCFA建议本品可用于午餐肉，碎猪肉、猪脊肉、火腿和成牛肉罐头，最大用量同亚硝酸钠1．2．4 硝酸钾 硝酸钾(potassium nitrate)，又名土硝、硝石、盐硝或火硝，分子式KN03，相对分子质量101.10其可代替硝酸钠，作为混合盐的成分之一，用于肉类腌制毒性及使用：大鼠经口LD50为3.2g／kgFAO／WHO(1985)规定，ADI值为0-5mg／kg(以硝酸钠计的硝酸盐总量)，在硝酸盐中，硝酸钾的毒性较强，此外其所含的钾离子对人体心脏有影响其使用情况参照亚硝酸钠。
1．2．5 抗坏血酸及其钠盐、烟酰胺L—抗坏血酸及其钠盐是最常用的发色助剂，当其与品质改良剂磷酸盐同时使用时，在使用得当时不仅能提高肉制品的品质，而且发色效果也好这是由于磷酸盐能螯合金属离子，有防止抗坏血酸被氧化的功能但须注意的是为提高肉的持水性而加入的磷酸盐，由于有的是偏碱性的，会造成pH值向中性偏移，而往往使发色效果不好，前面已经提及发色剂发色的最适pH值为5.5左右也有将抗坏血酸与柠檬酸或其钠盐混合使用的，由于柠檬酸是良好的金属离子螯合剂，所以可使抗坏血酸的助发色作用增强也有人认为柠檬酸本身有发色作用，但也有理论认为由于柠檬酸的加入改变了肉制品的pH值环境，从而提高了亚硝酸盐的发色效果，从这种意义上来讲，柠檬酸本身就是一种发色助剂例如表5-1为1种复配型的发色助剂的组成情况表5-1 1种复配型的发色助剂的组成情况种 类性状组成比例发色助剂粉末烟酰胺5，L—抗坏血酸钠30，DL—丙氨酸20，无水焦磷酸钠。