随着生活水平的提高,人们对肉制品的消费需求越来越旺盛,可支配收入的提高推动了高品质肉制品需求的增长,同时生活节奏的加快也让方便快捷的熟肉制品受到更多人的青睐[1]。肉制品品质是评价其商品价值与消费者接受度的重要指标,主要包括色泽、风味、嫩度、多汁性以及营养成分等关键评价指标[2]。熟肉制品加工过程中,为了改善食用品质、提高出品率和延长保质期,食品添加剂的使用已成为一种常规手段。
磷酸盐是目前国内外使用最广泛的食品保水剂之一,因其良好的保水能力、pH值调节能力和对肌肉蛋白质结构的影响,被广泛应用于各类肉制品[3]。然而随着食品安全监管的日益强化,磷酸盐在食品中的使用正面临越来越多的限制[4]。多项研究表明,磷酸盐摄入过量可能对人体健康造成不良影响[5]。但由于现有非磷类保水剂在保水效果和成本方面存在一定局限,目前磷酸盐仍是实际生产中保水剂的最优选择。磷酸盐在提升肉制品保水性的同时,对风味物质具有稀释效应,并可能通过改变蛋白质结构,影响其对风味物质的吸附与释放,影响产品整体风味特征,但其具体作用机制尚缺乏深入研究。此外,磷酸盐本身所具有的苦涩味也可能对肉制品的整体风味产生不良影响。目前关于磷酸盐对风味物质作用机制的研究仍不充分,相关影响尚未形成统一认知。随着肉制品消费量的不断增加,以及人们对食品健康的关注日益加深,磷酸盐保水剂的使用逐渐成为影响肉制品品质的重要因素。
肉制品的保水性是指肉制品在加工和贮藏过程中保持自身水分或结合外界水分的能力。保水性直接影响肉制品的质地、嫩度、风味和多汁性,是衡量肉制品品质的重要指标之一[6]。
影响保水性的因素包括肌肉蛋白的结构、pH值、离子强度以及加工条件等[7]。肉制品的保水性可通过滴水损失或蒸煮损失直观反映,也可利用低场核磁共振技术,检测肉制品中水分横向弛豫时间T2的变化情况。横向弛豫时间T2反映了横向磁化衰退的快慢,T2数值越大,表明样品中水分的自由度越高,T2变化范围大,对外界因素响应灵敏。根据横向弛豫时间峰图上峰值的大小差异,可以确定样品内部水分的状态,从而快速准确地检测肉中水分[8]。
肉中水分主要以3 种方式存在:结合水、不易流动水、自由水[9]。结合水与蛋白质结合紧密,不易损失。不易流动的水是肉中水分的主要存在形式,与肉的保水性密切相关,约占肉中总水分含量的80%,存在于细胞间隙中或肌纤维内,被蛋白质网络束缚,受肌肉组织微环境的影响较大。自由水主要存在于肌肉细胞间隙中,并未与蛋白质结合,流动性高易损失[10]。利用低场核磁共振检测T2弛豫时间通常会出现多个峰,其中在0~10、10~100、100~1 000 ms范围内的3 个峰,分别代表结合水、不易流动的水以及自由水[11]。
肉制品的保水性与企业的经济效益密切相关。若保水性差,水分大量流失,不仅会导致成品率下降、企业利润减少,还可能影响产品的外观质量,使表面干燥、颜色发白,给人以不新鲜的印象,进而影响产品销售。因此,在生产过程中,企业常通过添加磷酸盐保水剂等手段,提高产品的保水性和出品率,以保障经济效益并维持产品品质的稳定性(表1)。
表1 磷酸盐对肉制品品质的影响
Table 1 Effects of phosphates on the quality of meat products
品质指标主要作用机理参考文献保水性提高体系pH值,螯合金属离子,提高蛋白质溶解度,增强结合水能力,进而减少水分流失,提高出品率[12]质构提升体系离子强度,促进可溶性肌原纤维蛋白的溶出,提高pH值,增加蛋白质所带负电荷,改变其空间结构,从而改善嫩度和弹性[13]色泽螯合金属离子,减少金属离子参与脂质和肌红蛋白的氧化反应,延缓色泽褪变;改善保水性,减少表面失水,避免表面发白[14]风味特性水分含量增加,间接导致风味物质被稀释;磷酸盐本身所具有金属味、涩味;干扰风味生成相关的化学反应;改变蛋白质结构,影响风味物质的吸附和释放[15]
可根据其结构中共用氧原子连接的磷原子数目对磷酸盐进行分类(表2)。一般而言,磷酸盐包括以下几类:仅含一个磷酸分子的正磷酸盐或单磷酸盐;由两个磷酸分子组成的二磷酸盐或焦磷酸盐;包含3 个磷酸分子的三磷酸盐;以及含有3 个以上磷酸分子的多磷酸盐[16]。根据其分子结构的不同,多磷酸盐还可进一步分为环状磷酸盐或偏磷酸盐、链状磷酸盐,以及同时具有环状和链状结构的超支链型磷酸盐,这些结构特征在一定程度上决定了磷酸盐的化学性质与功能[17]。目前我国已批准使用焦磷酸二氢二钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸三钾、磷酸三钠、多聚磷酸钠等多种磷酸盐食品添加剂[12]。在食品加工中所使用的磷酸盐,通常是与钠离子或钾离子结合形成的各种磷酸盐类。这些磷酸盐不仅能显著提高产品的保水性和乳化性,还具有维持色泽、延缓氧化、抑制微生物生长等多种功能,是提升食品质和延长货架期的重要添加剂。
表2 食品中允许添加的磷酸盐及其功能
Table 2 Phosphates permitted for use in food and their functions
注:INS号.食品添加剂国际编码系统(international numbering system for additives),是一套供国际采用识别食品添加剂的系统,其由国际食品法典委员会制定。
常用名称分子式功能使用范围INS号[21]磷酸H3PO4酸度的调节剂可乐等碳酸饮料、果酱、果冻、糖果338焦磷酸二氢二钠Na2H2P2O7膨松剂、水分保持剂、螯合剂烘焙食品、肉制品450(i)焦磷酸钠Na4P2O7水分保持剂、pH值调节剂、乳化剂、螯合剂肉制品、乳制品、速冻水产品450(iii)磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2膨松剂、酸度调节剂、钙强化剂烘焙食品341(i)磷酸二氢钾KH2PO4酸度调节剂、缓冲剂、钾源营养强化剂运动饮料、肉制品340(i)磷酸氢二铵(NH4)2HPO4膨松剂烘焙食品、啤酒342(ii)磷酸氢二钾K2HPO4pH值调节剂、缓冲剂、乳化剂肉制品、乳制品、饮料340(ii)磷酸氢钙CaHPO4膨松剂、营养补充剂烘焙食品、婴幼儿食品341(ii)磷酸三钙Ca3(PO4)2分散剂、钙强化剂、pH值调节剂奶粉、咖啡粉等粉状食品341(iii)磷酸三钾K3PO4乳化剂、缓冲剂、螯合剂豆制品、肉制品、饮料340(iii)磷酸三钠Na3PO4乳化剂、缓冲剂、清洗剂奶酪、乳制品、饮料339(iii)三聚磷酸钠Na5P3O10保水剂、螯合剂、pH值缓冲剂肉制品、水产品、方便面451(i)磷酸二氢钠NaH2PO4pH值调节剂、缓冲剂、乳化剂烘焙食品、肉制品、奶酪339(i)磷酸氢二钠Na2HPO4缓冲剂、乳化剂、pH值调节剂乳制品、肉制品、饮料339(ii)焦磷酸四钾K4P2O7螯合剂、分散剂、pH值缓冲剂乳制品、肉制品、速冻海鲜450(v)焦磷酸一氢三钠Na3HP2O7保水剂、膨松剂烘焙食品、肉制品450(ii)聚偏磷酸钾(KPO3)n保水剂、螯合剂、分散剂、乳化剂水产品、冰淇淋452(ii)酸式焦磷酸钙CaH2P2O7膨松剂烘焙食品450(vii)
其中肉制品加工中使用最多的是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠[18]。三聚磷酸钠通常与六偏磷酸钠、焦磷酸钠混合后用于火腿、培根、法兰克福香肠、博洛尼亚香肠、预煮早餐香肠、熟食肉等肉制品的腌制[19]。根据产品需求、配方以及加工工艺的不同,通常会使用不同组成和比例的磷酸盐,具有较高溶解性的长链磷酸盐可用于火腿腌制液的制备,而短链磷酸盐可用于香肠等乳化产品的制备[20]。
在肉制品中适量添加保水剂可提升产品持水性,改善产品形态、风味与色泽,提高产品稳定性。磷酸盐是肉制品加工过程中最常用的保水剂,其添加不仅能够有效提高保水性、减少水分损失,还能改善嫩度、保持产品新鲜度与品质,从而更好满足加工工艺的需求。
磷酸盐的保水作用机制可归结为以下4 点:1)不同磷酸盐呈现不同酸碱特性,通过调节肉制品pH值,使其远离肌肉蛋白质等电点,使得蛋白质表面负电荷增加,蛋白质之间静电斥力增大,结构变得疏松,有更多空间容纳水[22];2)磷酸盐中的焦磷酸盐能特异性地与肌球蛋白结合,促使肌动球蛋白解离为肌球蛋白和肌动蛋白,其中肌球蛋白是与水结合的重要成分,进而提高保水性[23];3)磷酸盐作为强电解质,加入肉制品体系后会解离出大量带电离子,从而显著提高体系的离子强度。在适当范围内,提高离子强度可以有效屏蔽肌球蛋白与肌动蛋白之间的静电吸引力,促进肌动球蛋白解离为肌球蛋白和肌动蛋白,使蛋白质结构更加松散,提高其溶解度并暴露出更多亲水性位点。结构松弛的蛋白质更易形成三维网状空间结构,能够吸附和包埋更多水分,从而增强其对水分的结合和保持能力。此外,体系中离子强度的提高还增强了蛋白质与水分子之间的静电与极性相互作用,进一步促进水分在蛋白质表面的吸附与结合[24];4)磷酸盐中的磷酸根离子能够螯合肉中金属离子,尤其是Ca2+、Mg2+,释放蛋白质羧基,使蛋白质表面负电荷密度增加,肌原纤维蛋白之间静电斥力增大,蛋白质结构松弛,吸水力增加。同时破坏肌球蛋白与肌动蛋白之间的离子交联,释放肌球蛋白,使保水性显著提升[25]。
不同磷酸盐分子式和结构不同,其在肉制品中的保水作用效果和原理也有所不同,且单一磷酸盐保水效果不稳定。在实际生产中常利用六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠三者的混合制剂作为保水剂以提高肉制品的持水力[26]。王鹏等[27]使用比例为2∶2∶1(三聚磷酸钠∶焦磷酸钠∶六偏磷酸钠)的复合磷酸盐保水剂添加到乳化肠中,发现随着复合磷酸盐使用量的增加乳化肠产率也增加,但当用量大于4%时,产率增加趋势放缓。我国明确规定磷酸盐作为保水剂在食品中的添加量应小于5 g/kg(以
计)[21],当磷酸盐添加量大于0.4%时,会导致肉制品产生金属涩味,组织结构变粗糙,食用品质下降。人在短时间内大量摄入磷酸盐可能会导致腹痛与腹泻,长期过量摄入会造成体内钙磷比例失衡,影响钙的吸收,引发部分特殊体质人群产生疾病[28]。
风味是肉制品的重要食用品质之一,也是肉制品品质的重要评价指标,直接决定着肉制品的商品价值。生肉风味清淡,主要是金属味和血腥味,在热加工过程中,肉中风味前体物质通过一系列复杂的化合反应产生大量挥发性风味化合物和非挥发性滋味物质,风味是这些化合物通过与人体嗅觉和味觉受体结合,引发一系列生理反应而产生的感知结果[29]。这些化合物具有微量性、多样性、复杂性等特点,化合物的种类和含量对肉的特征风味形成起到决定性作用,其中挥发性物质主要影响肉制品的香气,而非挥发性成分主要影响肉制品的滋味[30]。肉制品风味的形成受到原料肉的品种、性别、加工方式以及加工前的处理等多种因素的影响,这些因素会影响原料肉中风味前体物质的组成和含量,以及加工过程中风味物质形成反应的进程[31]。
肉中风味前体物质可分为水溶性风味前体物和脂质两大类,水溶性风味前体物质主要包括游离氨基酸、核糖、小肽、有机酸和硫胺素等物质,脂质主要是指肉中脂肪和脂溶性物质,这些物质通过美拉德反应、脂质氧化反应、脂质氧化产物与美拉德反应产物的相互作用以及硫胺素降解反应生成挥发性风味化合物。水溶性风味前体物质主要源于宰前动物体自身合成和宰后肌肉糖原酵解、蛋白质水解和脂质水解,受到多种因素影响[32]。同时水溶性风味前体物质中氨基酸也是重要的滋味物质,不同种类的氨基酸可呈现甜味、鲜味、苦味或者酸味,例如甘氨酸和丙氨酸具有甜味;谷氨酸和天冬氨酸呈现鲜味;亮氨酸和缬氨酸等则呈苦味[33]。磷酸盐处理会使得体系pH值改变,离子强度提高,影响ATP降解途径和呈味核苷酸的生成,同时磷酸盐能提高肌原纤维蛋白在水中的溶解度,使蛋白质更易降解,间接促进游离氨基酸和小肽的释放。脂质在肉制品风味形成中发挥重要作用,肉中大量挥发性有机化合物来自脂质的氧化反应,油酸、亚油酸等多种脂肪酸在氧化作用下生成多种烃、醛、醇、酮和酯类等风味物质[31]。磷酸盐能够螯合金属离子,通过影响脂质氧化过程间接改变风味物质的生成。
挥发性风味化合物主要通过美拉德反应、脂质氧化反应、美拉德反应与脂质氧化产物的相互作用、硫胺素降解以及蛋白质与氨基酸的降解生成。
美拉德反应是肉类加工过程中发生的一系列复杂的非酶促褐变反应,其核心机制是肉中还原糖与游离氨基化合物之间的相互作用。该反应可生成多种挥发性风味化合物,包括吡嗪类、烷基吡嗪、烷基吡啶、吡咯、呋喃、噻唑和噻吩等,这些化合物共同赋予肉制品浓郁、独特的风味特征,是形成熟肉香气的关键途径之一[34]。
脂质是生成挥发性风味化合物的关键前体物质,脂质氧化是肉制品风味形成过程中最重要的反应之一[35]。在加热条件下,磷脂和甘油三酯首先分解释放多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸;这些脂肪酸在加热、金属离子作用下生成自由基;自由基迅速与氧气结合生成过氧自由基,后者夺取其他脂质分子的氢形成氢过氧化物和新的自由基,使反应持续传播;不稳定的氢过氧化物进一步分解为醛类、酮类和内酯类等挥发性化合物[36]。产生的风味化合物种类和比例高度依赖于起始脂肪酸的类型、形成的氢过氧化物异构体及其分解途径的稳定性[37]。脂质氧化产生大量挥发性化合物,它们构成了熟肉最主要的香气成分。虽然其中多数化合物的香气阈值较高,在低浓度时贡献不如美拉德反应的产物显著,但这些特定的醛类赋予了肉制品独特的香气,对整体肉香的形成至关重要[38-40]。
由于脂质氧化与美拉德反应均可生成大量物理和化学性质相似的挥发性化合物,二者在反应过程中常发生相互作用。美拉德反应中间体(如氨基化合物、糖降解产物)可与脂质氧化产物(如醛类、酮类)进一步反应,生成更为复杂的杂环化合物和含硫芳香物质,显著丰富香气层次[37]。同时,脂质氧化过程中产生的自由基和氧化性物质也可能调节美拉德反应的速率与路径。两者的协同作用在肉制品风味形成中具有关键意义。
硫胺素是一种不耐热的水溶性维生素,广泛存在于肌肉组织中,尤其是在猪肉中含量较高,被认为是其独特风味形成的重要因素之一。在肉制品加工过程中硫胺素受热分解,产生一系列含硫的挥发性化合物,这些化合物既可以直接参与肉制品风味的形成,也可以与氨基酸或美拉德反应中间产物进一步反应生成风味物质[41]。
蛋白质与氨基酸的降解也是肉制品风味产生的过程之一,其反应机制是氨基酸在参与美拉德反应的同时,在高温下发生脱羧、脱氨反应,生成胺类、醛类、苯类化合物。一些氨基酸如半胱氨酸和胱氨酸可以促进噻唑及其衍生物的形成,从而产生一系列肉味风味物质[42]。
磷酸盐能够通过调节体系pH值、改变蛋白质的溶解度、增加保水性而影响水分活度,这些作用能直接或间接影响美拉德反应进度、硫胺素以及蛋白质的降解,改变风味物质的生成[43];此外磷酸盐具有抗氧化潜力,它能够螯合金属离子并参与去除引发脂质氧化的催化剂,减少脂肪酸的氧化,在一定程度上延长肉制品的货架期,但也会减少风味物质的生成[44]。
滋味由酸、甜、苦、咸、鲜构成,肉制品中滋味物质主要包括游离氨基酸、呈味核苷酸、呈味肽、有机酸、无机盐等水溶性小分子物质。滋味物质与口腔中味觉受体的相互作用决定了人们对肉制品滋味的感知,是赋予肉制品独特风味的关键物质,但不同滋味物质间存在复杂的相互作用,单纯通过定量分析和味觉特性研究并不能反映出滋味物质对肉制品风味的贡献。目前,常采用味觉活性值和等效鲜味浓度衡量滋味物质在肉制品风味形成中的作用[45]。滋味物质主要通过蛋白质分解、核苷酸降解、有机酸生成和矿物质释放等途径形成,肉中的蛋白质在酶的作用下可以水解产生多肽和游离氨基酸,不同氨基酸可呈现鲜味、甜味或苦味等感官特征[46];核苷酸同样在酶的作用下会转化为IMP、AMP和GMP,可直接赋予鲜味,也可与鲜味氨基酸产生协同作用[47];有机酸(如乳酸、琥珀酸)除赋予酸味外,还影响pH值,促进酶解反应,进一步生成滋味物质;矿物盐类离子如K+、Na+、Ca2+不仅提供咸味,还能调节其他滋味强度,是构成肉制品滋味的重要成分[48]。磷酸盐可以通过影响蛋白质的分解、核苷酸的降解以及螯合金属离子,从而间接改变滋味物质的生成。同时,部分磷酸盐自身具有一定咸味,但其咸度弱于氯化钠,适量添加可增强风味,过量使用则会带来苦味、金属味,对整体风味产生负面影响[49]。
磷酸盐作为肉制品加工过程中使用最为广泛的食品添加剂,在食品加工领域具有多重功能属性,它既是保水剂又是质构改良剂,在提升肉制品加工性能的同时,对产品风味也存在影响。Wang Wanqi等[15]研究发现磷酸盐对调理牛肉的品质和整体风味特征有改善作用,利用磷酸盐腌料对牛肉进行处理,发现其对牛肉熟化过程中的脂肪氧化产生了抑制效果,同时提高了总游离氨基酸的含量,但会导致某些关键挥发性化合物的含量减少,尤其是与脂肪氧化有关的化合物。
Gadekar等[50]通过使用焦磷酸四钾、焦磷酸四钠及其混合物对重组山羊肉处理,发现焦磷酸四钾和焦磷酸四钠显著促进了山羊肉样品中水溶性和盐溶性蛋白质的提取。磷酸盐能够通过影响肉中肌原纤维蛋白溶解度和水分保持能力,促进内源性蛋白酶的释放和蛋白质的酶促裂解,从而减少烹调过程中风味前体物质(如氨基酸、核苷酸和脂质)的流失,有助于保留原料肉的内源性风味物质,为风味化合物的生成提供更丰富的前体基础[51]。
Ali等[52]研究发现利用磷酸盐腌制鸡胸肉后冷藏再进行解冻处理,与对照组相比鸡肉中的硫代巴比妥酸值显著降低,这表明磷酸盐处理有效抑制了脂质氧化过程,减少了氧化酸败过程中二次氧化产物(如丙二醛)的生成,从而在一定程度上延缓了肉品品质的劣变。肉中脂肪酸在高温条件下会发生氧化,生成多种挥发性风味化合物。根据氧化程度的不同,这些化合物可以增强或降低肉制品风味。其中,亚油酸(C18:2n-6)和花生四烯酸(C20:4n-6)是两种易氧化的不饱和脂肪酸,其降解产物如己醛和1-辛烯-3-醇等,常被视为导致肉制品异味的关键成分,可能引起“腥膻”或“油哈味”等不良风味[53]。磷酸盐具有一定的抗氧化性,能够螯合金属离子,降低酶活性,抑制脂质氧化反应的发生;通过降低脂质氧化速率,磷酸盐减少了氧化过程中产生的醛类、酮类等挥发性化合物的含量,从而减轻肉制品中的异味,增加肉制品的货架稳定性[54-55]。
美拉德反应受pH值、温度和湿度的影响,这些条件决定了反应生成的风味化合物种类、产量[56]。不同种类的磷酸盐由于所含氢离子数量不同,既可呈酸性,也可呈碱性。磷酸盐能够通过调节肉制品体系的pH值,改变美拉德反应环境,从而间接影响反应生成的挥发性风味化合物的种类与生成量。例如,较高的pH值可提高美拉德反应速率,生成更多的吡嗪、呋喃等挥发性化合物,赋予肉制品更加浓郁的香气[57]。
虽然磷酸盐可以通过改善保水性和质构,增强肉制品的多汁感和口感,还可通过影响风味物质的生成,进一步改变整体感官体验,但过量使用磷酸盐可能导致肉制品的风味过于“化学化”,或者引入轻微的金属味,影响消费者的感官评价[58]。
肉制品中添加磷酸盐会改变肉制品的pH值、离子强度以及蛋白质的结构。Hu Yunpeng等[59]通过不同浓度的六偏磷酸钠、焦磷酸钠和三聚磷酸钠处理牛肉,发现磷酸盐可显著提升肌原纤维蛋白在水相中的溶解性与表面疏水性,增强肌原纤维蛋白凝胶的结构复杂性,降低其平均粗糙度,并引起其微观结构的改变。
挥发性风味物质的释放受其与其他组分结合趋势以及食品微观结构的影响。其中,风味物质与蛋白质之间的相互作用在肉制品风味形成中起着关键作用。尽管蛋白质本身不具备气味,但可通过疏水作用、静电作用以及氢键等相互作用吸附风味化合物,从而影响肉制品的感官品质。风味物质对蛋白质的亲和力受蛋白质构象和氨基酸组成影响,并受温度、pH值、离子强度及其他食品成分的调控[60]。蛋白质的空间结构、表面疏水性及凝胶特性的变化,会在不同程度上调节风味物质的结合与释放,进而改变整体风味的平衡与呈现效果[61]。Wang Kun等[62]通过研究盐对3 种酮类风味物质与豌豆蛋白结合趋势的影响发现,在0.05 mol/L和0.1 mol/L NaCl浓度条件下,风味保留度略有下降,之后随着NaCl浓度在实验范围内增加,风味物质与3 种酮类的结合程度均有所增加。而CaCl2则是在较低浓度时促进酮类的结合,但随着CaCl2浓度增加呈现先下降后增加的趋势。通过改变所添加盐的类型和浓度可以改变风味物质与蛋白质的结合程度,添加更高浓度的盐溶液可以稳定蛋白质的疏水结构,从而进一步增强蛋白质与风味物质的疏水缔合。
目前磷酸盐仍是肉制品加工过程中最常用的添加剂之一,但过量使用所带来的潜在健康风险和对风味的影响,也引发越来越多的关注。未来对于磷酸盐的研究应聚焦于通过优化肉制品加工方式增强磷酸盐作用效果,寻找磷酸盐的替代物,实现在产品质构和保水性提升的同时,减少磷酸盐的用量。
通过优化肉制品加工工艺,可以在降低磷酸盐用量的同时,保持甚至提升产品品质。例如,利用超声波处理破坏肌肉纤维结构,增加蛋白质的溶解度,从而促进磷酸盐在肉类体系中的渗透与分布[63];机器滚揉通过物理作用增强原料肉吸附水和结合水的能力,实现用较少的磷酸盐显著提升保水性和改善质构的效果[64];高压处理则能够改变蛋白质的高级结构,暴露更多的反应位点,进一步提高磷酸盐与肌肉蛋白的结合效率[65]。通过这些工艺技术的综合应用,可以有效改善肉制品的质构和保水性,减少对高水平磷酸盐添加的依赖,为实现清洁标签和健康化加工提供可行路径。
除了提升加工工艺,还可通过寻找磷酸盐替代物减少其用量,磷酸盐替代物的来源多种多样,主要有多糖类物质、植物提取物、无机化合物等。多糖类物质能够通过形成稳定的凝胶网络结构,提高肉制品的保水性和质构稳定性[66];植物提取物不仅具有一定的抗氧化能力,还可改善风味稳定性,延缓脂质氧化[67];无机化合物可通过调节pH值和螯合金属离子,发挥保水和抗氧化作用。这些替代物的应用为减少磷酸盐用量提供了可行途径,但在保水性能与成本控制方面仍难以完全取代磷酸盐。有研究发现氯化钠和磷酸盐在肉制品加工中有协同作用。当二者配合使用时,磷酸盐能够显著促进肌原纤维蛋白的溶解和溶出,增强蛋白质与水分的结合能力,从而进一步提升肉制品的持水性[68]。未来应当进一步探索磷酸盐和其他保水剂的复配比例,筛选出更加高效、低添加的组合,以实现保水性、质构和风味的多重优化,满足清洁标签和健康化加工的需求。
关于磷酸盐作为食品添加剂对肉制品品质的影响,大多围绕保水性和质构开展研究,作用机制较为明确。然而,在工业化生产中也发现了磷酸盐添加对肉制品风味的不利影响,但是相关影响机制研究较少,作用机理尚不明确。肉制品风味形成与风味前体物质的种类和含量、挥发性风味物质和非挥发性滋味物质的产量和种类密切相关,而这些物质的生成需要经过复杂的化学反应。磷酸盐添加会影响肉制品体系的pH值、离子强度和蛋白质结构,这些理化性质的改变也同样会对风味物质的生成过程产生影响。后续可探究这些变化对美拉德反应和脂质氧化反应等风味物质产生途径的影响,以及从磷酸盐添加引起的蛋白质结构变化对风味物质的吸附和释放行为的改变等角度,进一步揭示磷酸盐添加对肉制品风味的影响机制,从而为工业化生产中同步提升肉制品质构和风味提供参考。同时对于过量使用磷酸盐所带来的潜在健康风险,未来应聚焦优化加工工艺,寻找合适的替代物,探索磷酸盐和替代物的最佳复配比例,实现降低磷酸盐依赖的同时,肉制品品质与营养安全协同提升。
[1] 邢通, 王成赞, 张林, 等. 鸡肉风味物质的影响因素及其营养调控研究进展[J]. 动物营养学报, 2021, 33(6): 3028-3035. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2021.06.004.
[2] 徐玉婷, 董华发, 曾晓房, 等. 肉品品质评定方法研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2017, 8(6): 1967-1972.
[3] 王道营, 诸永志, 徐为民, 等. 复合磷酸盐在肉品加工中的应用[J]. 农村新技术, 2009(6): 21-23. DOI:10.3969/j.issn.1002-3542.2009.06.018.
[4] 乔晓玲, 张迎阳. 肉类工业面临新的磷酸盐问题[J]. 肉类研究, 2004,18(4): 36-38.
[5] 李红伟, 尤文辉, 张俊杰, 等. 磷酸盐对肉制品持水力影响的研究[J]. 食品科技, 2003, 28(12): 39-41. DOI:10.3969/j.issn.1005-9989.2003.12.013.
[6] 李苗云, 张秋会, 柳艳霞, 等. 不同磷酸盐对肉品保水性的影响[J].河南农业大学学报, 2008, 42(4): 439-442. DOI:10.16445/j.cnki.1000-2340.2008.04.003.
[7] 刘晓芳, 姜鹏飞, 杜晓平, 等. 离子强度对南极磷虾肉保水性及其肌原纤维蛋白特性的影响[J]. 食品工业科技, 2025, 46(6): 64-74.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2024030388.
[8] 陈玲, 胡文涛, 王伟, 等. 低场核磁共振在肉及肉制品品质检测中的研究进展[J]. 食品工业, 2024, 45(7): 240-243.
[9] 夏天兰, 刘登勇, 徐幸莲, 等. 低场核磁共振技术在肉与肉制品水分测定及其相关品质特性中的应用[J]. 食品科学, 2011, 32(21): 253-256.
[10] 张昕. 不同解冻工艺对鸡胸肉品质的影响[D]. 南京: 南京农业大学, 2017. DOI:10.7666/d.Y3540136.
[11] HAN Z Y, ZHANG J L, ZHENG J Y, et al. The study of protein conformation and hydration characteristics of meat batters at various phase transition temperatures combined with low-field nuclear magnetic resonance and Fourier transform infrared spectroscopy[J]. Food Chemistry, 2019, 280: 263-269. DOI:10.1016/j.foodchem.2018.12.071.
[12] 郭祉含, 王嵬, 贾志慧, 等. 磷酸盐保水机理及其对水产品保水作用的研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2020, 11(3): 708-714.DOI:10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.2020.03.009.
[13] 黄钰, 常海军, 胡渝, 等. 复合磷酸盐和谷氨酰胺转氨酶对猪肉糜品质特性影响[J/OL]. 重庆工商大学学报(自然科学版), 2025: 1-10.(2025-05-07). https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=YZZK20250418001&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ.
[14] FERNÁNDEZ-LÓPEZ J, SAYAS-BARBERÁ E, PÉREZ-ALVAREZ J A,et al. Effect of sodium chloride, sodium tripolyphosphate and pH on color properties of pork meat[J]. Color Research & Application, 2004,29(1): 67-74. DOI:10.1002/col.10215.
[15] WANG W Q, ZENG M M, CHEN Q M, et al. Influence of phosphate marinades on the quality and flavor characteristics of prepared beef[J].Molecules, 2025, 30(1): 202. DOI:10.3390/molecules30010202.
[16] THANGAVELU K P, KERRY J P, TIWARI B K, et al. Novel processing technologies and ingredient strategies for the reduction of phosphate additives in processed meat[J]. Trends in Food Science &Technology, 2019, 94: 43-53. DOI:10.1016/j.tifs.2019.10.001.
[17] MOLINA R E, BOHRER B M, MEJIA S M V. Phosphate alternatives for meat processing and challenges for the industry: a critical review[J]. Food Research International, 2023, 166: 112624.DOI:10.1016/j.foodres.2023.112624.
[18] 林勉, 刘通讯, 赵谋明. 磷酸盐在食品工业中的应用[J]. 食品工业,1999, 20(3): 25-26.
[19] LAMPILA L E. Applications and functions of food-grade phosphates[J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 2013,1301(1): 37-44. DOI:10.1111/nyas.12230.
[20] LONG N H B S. Use of phosphates in meat products[J]. African Journal of Biotechnology, 2011, 10(86): 19874-19882. DOI:10.5897/ajbx11.023.
[21] 国家卫生健康委员会, 国家市场监督管理总局. 食品添加剂使用标准: GB 2760—2024[S]. 北京: 中国标准出版社, 2024.
[22] 王令建, 张亚佳, 孟庆阳, 等. 食品中磷酸盐的分布及使用研究进展[J]. 肉类工业, 2019(10): 43-46. DOI:10.3969/j.issn.1008-5467.2019.10.012.
[23] FLORES L M, SUMNER S S, PETERS D L, et al. Evaluation of a phosphate to control pathogen growth in fresh and processed meat products[J]. Journal of Food Protection, 1996, 59(4): 356-359.DOI:10.4315/0362-028X-59.4.356.
[24] LI C P, ENOMOTO H, HAYASHI Y, et al. Recent advances in phosphorylation of food proteins: a review[J]. LWT-Food Science and Technology, 2010, 43(9): 1295-1300. DOI:10.1016/j.lwt.2010.03.016.
[25] 赵宏蕾, 常婧瑶, 陈佳新, 等. 乳化肉糜制品中降低磷酸盐的加工技术新策略研究进展[J]. 食品科学, 2021, 42(7): 329-335.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200323-348.
[26] 赵改名, 孟子晴, 祝超智, 等. 不同复合磷酸盐添加量下牛肉糜理化特性研究[J]. 农业机械学报, 2020, 51(9): 337-343. DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2020.09.038.
[27] 王鹏, 徐幸莲, 周光宏, 等. 磷酸盐对乳化肠贮藏期间保水及质构性质的影响[J]. 食品工业科技, 2007, 28(6): 96-99. DOI:10.3969/j.issn.1002-0306.2007.06.028.
[28] TAKEDA E, YAMAMOTO H, YAMANAKA-OKUMURA H, et al.Increasing dietary phosphorus intake from food additives: potential for negative impact on bone health[J]. Advances in Nutrition, 2014, 5(1):92-97. DOI:10.3945/an.113.004002.
[29] 崔小燕, 苟钟勇, 蒋守群, 等. 鸡肉风味的形成机制与调控研究进展[J].动物营养学报, 2019, 31(2): 500-508. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2019.02.002.
[30] 刁小琴, 孙薇婷, 徐筱君, 等. 肉制品风味物质分析及其在加工中变化的研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2021, 12(8): 2991-2999.DOI:10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.2021.08.005.
[31] 闫茜, 王欣然, 李成, 等. 禽肉及其制品中风味物质及形成途径研究进展[J]. 肉类研究, 2024, 38(8): 72-78. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240508-104.
[32] AASLYNG M D, MEINERT L. Meat flavour in pork and beef-from animal to meal[J]. Meat Science, 2017, 132: 112-117. DOI:10.1016/j.meatsci.2017.04.012.
[33] 李敬, 杨媛媛, 赵青余, 等. 肉风味前体物质与风味品质的关系研究进展[J]. 中国畜牧杂志, 2019, 55(11): 1-7. DOI:10.19556/j.0258-7033.20190330-05.
[34] SUN A, WU W, SOLADOYE O P, et al. Maillard reaction of food-derived peptides as a potential route to generate meat flavor compounds: a review[J]. Food Research International, 2022, 151:110823. DOI:10.1016/j.foodres.2021.110823.
[35] ZHAO B, ZHOU H M, ZHANG S L, et al. Changes of protein oxidation, lipid oxidation and lipolysis in Chinese dry sausage with different sodium chloride curing salt content[J]. Food Science and Human Wellness, 2020, 9(4): 328-337. DOI:10.1016/j.fshw.2020.04.013.
[36] CHEN J N, ZHANG Y Y, HUANG X H, et al. Integrated volatolomics and metabolomics analysis reveals the characteristic flavor formation in Chouguiyu, a traditional fermented mandarin fish of China[J]. Food Chemistry, 2023, 418: 135874. DOI:10.1016/j.foodchem.2023.135874.
[37] DIEZ-SIMON C, MUMM R, HALL R D. Mass spectrometry-based metabolomics of volatiles as a new tool for understanding aroma and flavour chemistry in processed food products[J]. Metabolomics, 2019,15(3): 41. DOI:10.1007/s11306-019-1493-6.
[38] VAN BA H, RYU K S, LAN N T K, et al. Influence of particular breed on meat quality parameters, sensory characteristics, and volatile components[J]. Food Science and Biotechnology, 2013, 22(3): 651-658. DOI:10.1007/s10068-013-0127-4.
[39] RESCONI V C, ESCUDERO A, CAMPO M M. The development of aromas in ruminant meat[J]. Molecules, 2013, 18(6): 6748-6781.DOI:10.3390/molecules18066748.
[40] 吴娜, 王锡昌, 陶宁萍, 等. 动物源食品中脂质氧化降解对香气物质形成的作用[J]. 中国食品学报, 2016, 16(7): 209-215. DOI:10.16429/j.1009-7848.2016.07.028.
[41] XU C H, YIN Z Z. Unraveling the flavor profiles of chicken meat:classes, biosynthesis, influencing factors in flavor development, and sensory evaluation[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2024, 23(4): e13391. DOI:10.1111/1541-4337.13391.
[42] MA X Y, YU M, LIU Z C, et al. Effect of amino acids and their derivatives on meat quality of finishing pigs[J]. Journal of Food Science and Technology, 2020, 57(2): 404-412. DOI:10.1007/s13197-019-04077-x.
[43] CAO C A, YUAN D X, LI X, et al. Reduction of phosphate content in frankfurters by up to 50% using micronized cold-pressed sesame seed cake[J]. Meat Science, 2022, 185: 108708. DOI:10.1016/j.meatsci.2021.108708.
[44] CHENG J H, OCKERMAN H W. Effects of anka rice, nitrite, and phosphate on warmed-over flavor and palatability characteristics in roast beef[J]. Meat Science, 1998, 49(1): 65-78. DOI:10.1016/S0309-1740(97)00111-3.
[45] YOU Z R, BAI Y L, BO D D, et al. A review of taste-active compounds in meat: identification, influencing factors, and taste transduction mechanism[J]. Journal of Food Science, 2024, 89(12):8128-8155. DOI:10.1111/1750-3841.17480.
[46] 陈敬敬, 师希雄, 范小宁, 等. 陇西腊肉加工过程中蛋白质降解规律的研究[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(1): 204-210. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.033641.
[47] 冯珍泉, 郝武斌, 袁军, 等. 鲜味物质对鸡汤鲜味及风味的影响[J]. 中国食品添加剂, 2016(10): 97-101. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2016.10.008.
[48] 姚丽丽, 董玉珊, 韩蒙蒙, 等. 肉制品中滋味物质释放、感知与呈味机制的研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2025, 51(11): 406-415.DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041013.
[49] GLORIEUX S, GOEMAERE O, STEEN L, et al. Phosphate reduction in emulsified meat products: impact of phosphate type and dosage on quality characteristics[J]. Food Technology and Biotechnology, 2017,55(3): 390-397. DOI:10.17113/ftb.55.03.17.5089.
[50] GADEKAR Y P, SHARMA B D, SHINDE A K, et al. Effect of different phosphates on quality of goat meat and restructured goat meat product[J]. Agricultural Research, 2014, 3(4): 370-376. DOI:10.1007/s40003-014-0129-3.
[51] 赵宏蕾, 辛莹, 刘美月, 等. 柠檬酸钠协同碳酸氢钠替代磷酸盐对法兰克福香肠品质的影响[J]. 食品工业科技, 2022, 43(10): 94-103.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2021080228.
[52] ALI M, AUNG S H, ABEYRATHNE E D N S, et al. Quality enhancement of frozen chicken meat marinated with phosphate alternatives[J]. Food Science of Animal Resources, 2023, 43(2): 245-268. DOI:10.5851/kosfa.2022.e72.
[53] PARK M K, CHOI Y S. Effective strategies for understanding meat flavor: a review[J]. Food Science of Animal Resources, 2025, 45(1):165-184. DOI:10.5851/kosfa.2024.e124.
[54] SICKLER M L, CLAUS J R, MARRIOTT N G, et al. Reduction in lipid oxidation by incorporation of encapsulated sodium tripolyphosphate in ground Turkey[J]. Meat Science, 2013, 95(2): 376-380. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.04.024.
[55] KILIÇ B, ŞIMŞEK A, CLAUS J R, et al. Impact of added encapsulated phosphate level on lipid oxidation inhibition during the storage of cooked ground meat[J]. Journal of Food Science, 2016, 81(2):C359-C368. DOI:10.1111/1750-3841.13205.
[56] STAROWICZ M, ZIELIŃSKI H. How Maillard reaction influences sensorial properties (color, flavor and texture) of food products?[J].Food Reviews International, 2019, 35(8): 707-725. DOI:10.1080/87559129.2019.1600538.
[57] 冯美琴, 曾晓庆, 孙健, 等. 基于美拉德反应分析加工过程中酱牛肉风味物质变化[J]. 食品科学, 2024, 45(24): 139-149. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240430-292.
[58] 刘敬轩. 碳酸氢钠替代复合磷酸盐对混合肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响及其胡萝卜复合牛肉丸的开发研究[D]. 长春: 吉林大学,2024. DOI:10.27162/d.cnki.gjlin.2024.002057.
[59] HU Y P, ZHANG L, YI Y W, et al. Effects of sodium hexametaphosphate, sodium tripolyphosphate and sodium pyrophosphate on the ultrastructure of beef myofibrillar proteins investigated with atomic force microscopy[J]. Food Chemistry, 2021,338: 128146. DOI:10.1016/j.foodchem.2020.128146.
[60] XUE C, YOU J, ZHANG H M, et al. Capacity of myofibrillar protein to adsorb characteristic fishy-odor compounds: effects of concentration,temperature, ionic strength, pH and yeast glucan addition[J]. Food Chemistry, 2021, 363: 130304. DOI:10.1016/j.foodchem.2021.130304.
[61] ZHANG J, KANG D C, ZHANG W G, et al. Recent advantage of interactions of protein-flavor in foods: perspective of theoretical models, protein properties and extrinsic factors[J]. Trends in Food Science & Technology, 2021, 111: 405-425. DOI:10.1016/j.tifs.2021.02.060.
[62] WANG K, ARNTFIELD S D. Effect of salts and pH on selected ketone flavours binding to salt-extracted pea proteins: the role of non-covalent forces[J]. Food Research International, 2015, 77: 1-9. DOI:10.1016/j.foodres.2015.03.017.
[63] CICHOSKI A J, SILVA M S, LEÃES Y S V, et al. Ultrasound: a promising technology to improve the technological quality of meat emulsions[J]. Meat Science, 2019, 148: 150-155. DOI:10.1016/j.meatsci.2018.10.009.
[64] STEEN L, NEYRINCK E, DE MEY E, et al. Impact of raw ham quality and tumbling time on the technological properties of polyphosphate-free cooked ham[J]. Meat Science, 2020, 164: 108093.DOI:10.1016/j.meatsci.2020.108093.
[65] LEE H, CHOE J, YONG H I, et al. Combination of sea tangle powder and high-pressure treatment as an alternative to phosphate in emulsiontype sausage[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2018,42(9): e13712. DOI:10.1111/jfpp.13712.
[66] RESCONI V C, KEENAN D F, GOUGH S, et al. Response surface methodology analysis of rice starch and fructo-oligosaccharides as substitutes for phosphate and dextrose in whole muscle cooked hams[J]. LWT-Food Science and Technology, 2015, 64(2): 946-958.DOI:10.1016/j.lwt.2015.06.053.
[67] CÂMARA A K F I, VIDAL V A S, SANTOS M, et al. Reducing phosphate in emulsified meat products by adding chia (Salvia hispanica L.) mucilage in powder or gel format: a clean label technological strategy[J]. Meat Science, 2020, 163: 108085.DOI:10.1016/j.meatsci.2020.108085.
[68] VIDAL V A S, PAGLARINI C S, DOS SANTOS J R, et al. Reducing phosphate in low sodium and low-cost meat emulsions: a healthier approach[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2021, 45(6):e15528. DOI:10.1111/jfpp.15528.
Research Progress on the Effects of Phosphates on the Water-Holding Capacity and Flavor of Meat Products
杨乾松, 邢通, 张林, 等. 磷酸盐添加对肉制品保水性和风味影响的研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(23): 359-366.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250731-253. http://www.spkx.net.cn
YANG Qiansong, XING Tong, ZHANG Lin, et al. Research progress on the effects of phosphates on the water-holding capacity and flavor of meat products[J]. Food Science, 2025, 46(23): 359-366. (in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250731-253. http://www.spkx.net.cn