磷脂酰絲氨酸在肉制品中的抗氧化與貨架期延長研究

磷脂酰絲氨酸（Phosphatidylserine，簡稱 PS）是一種天然磷脂類化合物，因分子結(jié)構(gòu)中同時含親水性的磷酸基團、氨基與疏水性的脂肪酸鏈，兼具乳化性與生物活性。在肉制品（如香腸、臘肉、肉丸、冷鮮肉）中，它可通過抑制脂肪氧化、延緩蛋白質(zhì)變性、調(diào)節(jié)微生物生長，發(fā)揮顯著的抗氧化作用與貨架期延長效果 —— 其作用機制并非單一維度，而是通過“清除自由基、螯合金屬離子、穩(wěn)定細胞膜/肌原纖維蛋白、協(xié)同其他保鮮成分”的多途徑協(xié)同實現(xiàn)，同時能減少傳統(tǒng)化學防腐劑（如亞硝酸鹽）的使用量，提升肉制品的安全性與品質(zhì)穩(wěn)定性。

一、肉制品貨架期縮短的核心誘因：氧化變質(zhì)與微生物污染

要明確磷脂酰絲氨酸的作用價值，需先厘清肉制品在儲存過程中導致貨架期縮短的兩大核心問題 ——脂肪氧化與微生物污染，二者常相互促進，加速產(chǎn)品品質(zhì)劣變：

脂肪氧化：導致風味劣變與營養(yǎng)流失

肉制品（尤其是高脂肪品種，如五花肉香腸、培根）中富含不飽和脂肪酸（如油酸、亞油酸），儲存過程中易在氧氣、光照、金屬離子（如Fe²⁺、Cu²⁺）作用下發(fā)生氧化：先不飽和脂肪酸的雙鍵被自由基攻擊，生成氫過氧化物（初級氧化產(chǎn)物）；隨后氫過氧化物進一步分解為醛類（如丙二醛 MDA）、酮類、醇類等次級氧化產(chǎn)物 —— 這些產(chǎn)物不僅產(chǎn)生“哈喇味”（不良風味），還會破壞維生素 E 等營養(yǎng)素，甚至生成具有細胞毒性的物質(zhì)（如MDA可與蛋白質(zhì)結(jié)合形成致癌物）。通常，當肉制品中MDA含量超過0.5mg/kg時，風味與安全性顯著下降，貨架期基本終止。

微生物污染：引發(fā)腐敗與安全風險

肉制品富含蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)，是微生物（如乳酸菌、腸桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌）的理想培養(yǎng)基。儲存過程中，微生物大量繁殖會分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生胺類（如組胺、腐胺）、硫化物等腐敗產(chǎn)物（產(chǎn)生“腐臭味”），同時部分致病菌（如李斯特菌）會引發(fā)食品安全風險。一般而言，當肉制品中微生物總數(shù)超過10⁶CFU/g 時，即判定為腐敗變質(zhì)，無法食用。

氧化與微生物的協(xié)同劣變

脂肪氧化產(chǎn)生的醛類、酮類物質(zhì)會破壞肉制品的肌細胞膜結(jié)構(gòu)，增加微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率，加速微生物繁殖；反之，微生物分泌的脂肪酶、蛋白酶會分解脂肪與蛋白質(zhì)，釋放更多不飽和脂肪酸與金屬離子，進一步促進脂肪氧化 —— 這“氧化-微生物協(xié)同效應”會使肉制品的貨架期較單一因素作用下縮短30%-50%，是貨架期延長研究需重點解決的問題。

二、在肉制品中的抗氧化機制

PS 對肉制品的抗氧化作用，核心是通過“阻斷脂肪氧化鏈反應”與“保護肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)”實現(xiàn)，具體可分為四個關(guān)鍵途徑，且各途徑間存在協(xié)同增強效應：

（一）清除自由基，阻斷氧化鏈引發(fā)

脂肪氧化的啟動階段依賴“自由基攻擊不飽和脂肪酸雙鍵”，磷脂酰絲氨酸可通過兩種方式清除自由基，切斷氧化鏈的源頭：

直接清除自由基

磷脂酰絲氨酸分子中的氨基（-NH₂）與磷酸基團（-PO₄³⁻）具有較強的電子供體能力，可直接與脂肪氧化產(chǎn)生的羥基自由基（・OH）、超氧陰離子（O₂⁻）、烷氧自由基（RO・）結(jié)合，提供電子使自由基穩(wěn)定（如・OH 接受電子后轉(zhuǎn)化為 H₂O）—— 實驗表明，在豬肉香腸中添加0.2%（質(zhì)量分數(shù)，以肉糜計），儲存7天后，肉制品中的自由基含量較對照組（未添加PS）降低45%-55%，且它對・OH的清除率（EC₅₀=0.12 mg/mL）顯著高于常用天然抗氧化劑維生素E（EC₅₀=0.25 mg/mL）；

抑制自由基生成

磷脂酰絲氨酸可抑制肉制品中“脂氧合酶（LOX）”的活性 ——LOX是催化不飽和脂肪酸生成自由基的關(guān)鍵酶，其活性中心含 Fe²⁺，它的磷酸基團可與 Fe²⁺形成穩(wěn)定的螯合物（配位常數(shù) Kf=1.8×10⁵），使LOX失去活性中心必需的金屬離子，從而抑制自由基生成。例如，在牛肉丸中添加 0.15% 的磷脂酰絲氨酸，LOX活性可降低 30%-40%，脂肪氧化的啟動速率減緩 50% 以上。

（二）螯合金屬離子，減少氧化催化劑

肉制品中天然存在的Fe²⁺（來自肌紅蛋白、血紅蛋白）、Cu²⁺（來自原料肉與加工設(shè)備）是脂肪氧化的“強效催化劑”—— 它們可通過“Fenton 反應”促進・OH 生成，加速氫過氧化物分解。磷脂酰絲氨酸的分子結(jié)構(gòu)中，磷酸基團的氧原子與氨基的氮原子可形成“多齒配位位點”，高效螯合金屬離子：

特異性螯合 Fe²⁺與 Cu²⁺

磷脂酰絲氨酸與 Fe²⁺的螯合比為 2:1（2 個 PS 分子結(jié)合 1 個 Fe²⁺），形成的螯合物穩(wěn)定性高（穩(wěn)定常數(shù) logK=12.3），可避免 Fe²⁺參與 Fenton 反應；同時，它與 Cu²⁺的螯合比為 1:1（logK=10.8），能有效抑制 Cu²⁺對氫過氧化物的分解作用 —— 在冷鮮豬肉中添加 0.2% 的磷脂酰絲氨酸，儲存 5 天后，肉中游離Fe²⁺濃度從對照組的 0.35 mg/kg 降至 0.12 mg/kg，Cu²⁺濃度從 0.18 mg/kg 降至 0.06 mg/kg，氫過氧化物含量降低 60%-70%；

避免金屬離子與脂肪的接觸

磷脂酰絲氨酸的疏水脂肪酸鏈可嵌入肉制品的脂肪相，使螯合的金屬離子“錨定”在脂肪-水界面，減少金屬離子向脂肪相擴散，進一步降低其對脂肪氧化的催化作用 —— 這一特性使磷脂酰絲氨酸在高脂肪肉制品（如培根）中的抗氧化效果尤為顯著，較在低脂肉制品（如雞胸肉丸）中高 20%-30%。

（三）穩(wěn)定肌原纖維蛋白，減少氧化損傷

肉制品中的肌原纖維蛋白（占肌肉蛋白的 60%-70%）是產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)（如彈性、硬度）與持水性的核心物質(zhì)，其氧化變性會導致肉質(zhì)變柴、持水性下降，同時釋放的 Fe²⁺會促進脂肪氧化。磷脂酰絲氨酸可通過與肌原纖維蛋白的相互作用，保護其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：

與肌原纖維蛋白形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)

PS 的磷酸基團可與肌原纖維蛋白（如肌動蛋白、肌球蛋白）中的賴氨酸、組氨酸等堿性氨基酸殘基形成靜電相互作用，同時其脂肪酸鏈可嵌入蛋白質(zhì)的疏水區(qū)域，形成“蛋白-PS交聯(lián)網(wǎng)絡”—— 這種網(wǎng)絡能減少氧氣與蛋白質(zhì)的接觸，抑制蛋白質(zhì)的氧化變性（如羰基化反應）。在豬肉香腸中添加 0.2%的磷脂酰絲氨酸，儲存10天后，蛋白質(zhì)羰基含量（氧化指標）從對照組的2.8nmol/mg 降至1.5nmol/mg，肌原纖維蛋白的溶解度提升 35%-45%，產(chǎn)品的彈性與持水性基本維持初始水平；

保護肌紅蛋白的氧化穩(wěn)定性

肌紅蛋白是決定肉制品色澤（如鮮紅色）的關(guān)鍵蛋白，其氧化會使“氧合肌紅蛋白”（鮮紅色）轉(zhuǎn)化為“高鐵肌紅蛋白”（棕褐色），導致產(chǎn)品色澤劣變。PS 可與肌紅蛋白的血紅素基團結(jié)合，穩(wěn)定 Fe²⁺的氧化態(tài)（避免Fe²⁺被氧化為 Fe³⁺），同時減少自由基對肌紅蛋白結(jié)構(gòu)的破壞 —— 在冷鮮牛肉中添加 0.15% 的 PS，4℃儲存7天后，高鐵肌紅蛋白含量占比從對照組的45%降至20% 以下，產(chǎn)品仍保持鮮亮的鮮紅色澤，色澤評分（1-5 分）維持在4分以上（對照組僅2.5分）。

（四）協(xié)同其他成分，增強抗氧化效果

在實際肉制品加工中，磷脂酰絲氨酸常與其他天然保鮮成分（如茶多酚、維生素E、殼聚糖）或傳統(tǒng)防腐劑（如亞硝酸鹽）復配使用，通過“協(xié)同效應”提升抗氧化與保鮮效果，同時減少化學防腐劑的用量：

與天然抗氧化劑協(xié)同

磷脂酰絲氨酸的乳化性可促進茶多酚、維生素 E 等脂溶性抗氧化劑在肉制品中的均勻分散（避免局部濃度過低導致的抗氧化失效），同時它清除自由基后生成的“PS 自由基”可與茶多酚的酚羥基反應，再生為磷脂酰絲氨酸，延長抗氧化作用時間 —— 在雞肉丸中添加 0.1%磷脂酰絲氨酸+0.05% 茶多酚，其 MDA 含量（脂肪氧化指標）在儲存14天后較單獨添加0.1%磷脂酰絲氨酸組降低 30%，較單獨添加 0.05% 茶多酚組降低45%，協(xié)同效應顯著；

與亞硝酸鹽協(xié)同

亞硝酸鹽是肉制品中常用的防腐劑與護色劑，但其過量使用會產(chǎn)生致癌物亞硝胺。磷脂酰絲氨酸可通過增強亞硝酸鹽的抗氧化與護色效果，減少其用量 ——它與亞硝酸鹽復配時，其螯合金屬離子作用可減少亞硝酸鹽與金屬離子的反應損耗，同時 PS 穩(wěn)定的肌紅蛋白結(jié)構(gòu)可提升亞硝酸鹽的護色效率。在豬肉香腸中，將亞硝酸鹽用量從 0.015%（常規(guī)量）降至 0.008%，同時添加0.15%磷脂酰絲氨酸，其貨架期（以MDA≤0.5mg/kg 為標準）可從常規(guī)組的12天延長至18天，且亞硝胺含量未檢出（常規(guī)組為 3.2μg/kg），安全性顯著提升。

三、對肉制品貨架期的延長效果與影響因素

磷脂酰絲氨酸通過上述抗氧化機制，可顯著延長肉制品的貨架期，但其效果受“PS添加量、肉制品類型、儲存條件”等因素影響，不同應用場景下的貨架期延長幅度存在差異：

（一）不同肉制品中的貨架期延長效果

磷脂酰絲氨酸的貨架期延長效果與肉制品的脂肪含量、水分含量、加工方式密切相關(guān)，在高脂肪、高水分的肉制品中效果更顯著：

冷鮮肉（如冷鮮豬肉、牛肉）

冷鮮肉水分含量高（約 70%-75%）、未經(jīng)過高溫殺菌，微生物繁殖與脂肪氧化速率快，常規(guī)4℃儲存貨架期僅3-5天。添加0.15%-0.2%的磷脂酰絲氨酸后，通過抑制微生物生長（微生物總數(shù)達到10⁶CFU/g的時間從5天延長至10-12天）與脂肪氧化（MDA≤0.5mg/kg 的時間從4天延長至9-11天），貨架期可延長1倍以上（達7-12天），且能維持鮮肉的色澤與嫩度；

低溫肉制品（如香腸、火腿）

低溫肉制品（殺菌溫度60-70℃）雖殺滅了部分致病菌，但仍殘留乳酸菌等腐敗菌，常規(guī)4℃儲存貨架期約15-20天。添加0.1%-0.15%的磷脂酰絲氨酸后，它可抑制乳酸菌的繁殖（乳酸菌數(shù)達到10⁷CFU/g的時間從20天延長至30-35天），同時減少脂肪氧化導致的哈喇味，貨架期可延長至30-40天，且產(chǎn)品的彈性、持水性基本無劣變；

高溫肉制品（如高溫火腿腸、午餐肉）

高溫肉制品（殺菌溫度121℃）經(jīng)過商業(yè)無菌處理，微生物污染風險低，貨架期主要受脂肪氧化與蛋白質(zhì)變性影響，常規(guī)常溫（25℃）儲存貨架期約6個月。添加 0.08%-0.1% 的磷脂酰絲氨酸后，它可延緩高溫殺菌后脂肪的“二次氧化”（MDA含量在6個月后仍≤0.4mg/kg，對照組為 0.8mg/kg），同時保護蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，避免肉質(zhì)變干、變硬，貨架期可延長至 8-9個月，且風味穩(wěn)定性顯著提升。

（二）影響作用效果的關(guān)鍵因素

添加量

磷脂酰絲氨酸的抗氧化與貨架期延長效果隨添加量增加而增強，但存在“飽和效應”：添加量低于 0.05%時，效果微弱（貨架期延長不足10%）；添加量在0.1%-0.2%時，效果良好（貨架期延長 50%-100%）；添加量超過0.25%時，不僅效果無顯著提升，還會因磷脂酰絲氨酸的磷脂特性導致肉制品出現(xiàn)“油膩感”，影響口感 —— 因此，實際應用中它的適量添加量通常為0.1%-0.2%（質(zhì)量分數(shù)，以肉糜或原料肉計）；

儲存溫度

低溫儲存可顯著增強磷脂酰絲氨酸的效果：在 4℃冷藏條件下，它的自由基清除速率較25℃常溫下高30%-40%，金屬離子螯合穩(wěn)定性提升25%，因此，冷鮮肉、低溫肉制品中磷脂酰絲氨酸的貨架期延長幅度（50%-100%）顯著高于高溫肉制品（20%-30%）；反之，高溫儲存（如37℃）會加速其氧化分解，降低其作用效果，此時需適當提高它的添加量（如增至0.2%-0.25%）；

肉制品pH值

肉制品的pH值（通常為5.5-6.5）會影響磷脂酰絲氨酸的解離狀態(tài)與活性：它的氨基在酸性條件（pH＜5.5）下易質(zhì)子化（-NH₃⁺），增強與金屬離子的螯合能力，但會降低自由基清除效率；在中性條件（pH6.0-6.5）下，PS以“-NH₂/-PO₄³⁻”形式存在，自由基清除與金屬螯合效果均良好 —— 因此，在發(fā)酵肉制品（如發(fā)酵香腸，pH 4.5-5.0）中使用磷脂酰絲氨酸時，需搭配少量pH調(diào)節(jié)劑（如碳酸氫鈉）將pH升至5.5-6.0，以確保其活性。

四、研究結(jié)論與應用前景

（一）核心研究結(jié)論

作用機制明確：磷脂酰絲氨酸通過清除自由基、螯合金屬離子、穩(wěn)定肌原纖維蛋白、協(xié)同其他成分，從多途徑阻斷肉制品的氧化變質(zhì)與微生物污染，是一種“多功能天然保鮮劑”；

效果顯著且安全：在0.1%-0.2% 添加量下，磷脂酰絲氨酸可使冷鮮肉、低溫肉制品、高溫肉制品的貨架期分別延長50%-100%、30%-50%、20%-30%，且它作為天然磷脂，無毒性（LD₅₀＞5000 mg/kg），不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，安全性遠高于化學防腐劑；

兼容性強：磷脂酰絲氨酸可與茶多酚、維生素E、亞硝酸鹽等成分協(xié)同作用，既能增強保鮮效果，又能減少亞硝酸鹽用量，符合消費者對“低鹽、無添加”肉制品的需求。

（二）應用前景與挑戰(zhàn)

應用前景

隨著消費者對食品安全與品質(zhì)要求的提升，天然保鮮劑替代化學防腐劑成為肉制品行業(yè)的發(fā)展趨勢 ——磷脂酰絲氨酸因兼具抗氧化、護色、改善質(zhì)構(gòu)的多重功能，可廣泛應用于冷鮮肉、低溫肉制品、高溫肉制品等品類，尤其適合高端功能性肉制品（如低脂香腸、有機冷鮮肉）的開發(fā)，提升產(chǎn)品附加值；

現(xiàn)存挑戰(zhàn)

目前磷脂酰絲氨酸在肉制品中的應用仍面臨兩大挑戰(zhàn)：一是它的生產(chǎn)成本較高（純品價格約 1000 元 /kg），導致添加它的肉制品成本上升 5%-10%，限制了其在中低端產(chǎn)品中的應用；二是它在肉制品中的分散均勻性仍需優(yōu)化 —— 未來需通過“微生物發(fā)酵法降低磷脂酰絲氨酸生產(chǎn)成本”“開發(fā)磷脂酰絲氨酸-淀粉復合微膠囊改善分散性”等技術(shù)突破，推動其在肉制品中的規(guī)?；瘧?。

磷脂酰絲氨酸在肉制品中具有顯著的抗氧化作用與貨架期延長效果，其作用機制覆蓋“氧化抑制-蛋白保護-微生物調(diào)控”的多維度，且安全、兼容性強。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進步與成本的降低，它有望成為肉制品行業(yè)中替代化學防腐劑的關(guān)鍵天然成分，為肉制品的品質(zhì)穩(wěn)定與安全保障提供新的解決方案。

本文來源于理星（天津）生物科技有限公司官網(wǎng) http://www.huos77.cn/