生豬屠宰前違規(guī)使用卡拉膠的檢測研究進(jìn)展

鄭 煒，王君瑋，趙思俊

（1.中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心動物產(chǎn)品安全監(jiān)測室 農(nóng)業(yè)部畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室，山東青島　266032；2.北京物資學(xué)院，北京　101149）

生豬屠宰前違規(guī)使用卡拉膠的檢測研究進(jìn)展

鄭 煒1，2，王君瑋1，趙思俊1

（1.中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心動物產(chǎn)品安全監(jiān)測室 農(nóng)業(yè)部畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室，山東青島266032；2.北京物資學(xué)院，北京101149）

卡拉膠是一種提取自紅藻類海草的親水性膠體，具有強(qiáng)大的保水性，被用于生豬屠宰前使用，以增加機(jī)體含水量形成“注膠肉”。本文分析了卡拉膠在生豬屠宰過程中的違法使用及其危害，綜述了近紅外光譜法、熒光光譜法、低場核磁共振技術(shù)等檢測注膠后肉品中卡拉膠成分的技術(shù)進(jìn)展。

卡拉膠；注膠肉；食品安全；動物源性產(chǎn)品

卡拉膠（Carrageen）是從紅藻類海草中提取出的一種親水性膠體，又名角叉菜膠、鹿角菜膠、石花菜膠、愛爾蘭苔菜膠，1844年首次從海藻中分離出來。其化學(xué)組成是由半乳糖及脫水半乳糖組成的多糖類硫酸酯的鈣鉀鈉銨鹽，外觀呈灰白色或淡黃色粉末，無臭，能與蛋白質(zhì)形成均一的凝膠［1］。根據(jù)硫酸酯結(jié)合形態(tài)的不同，可將卡拉膠分為7種主要類型：κ-型、ι-型、λ-型、γ-型、ν-型、ξ-型、μ-型。

卡拉膠最顯著的特性就是其具有強(qiáng)大的保水性。由于其結(jié)構(gòu)中含有大量氫鍵極易與水分子結(jié)合，以及分子上的硫酸基可以直接與蛋白質(zhì)分子中的氨基結(jié)合，或者通過鈣離子等二價陽離子與蛋白質(zhì)分子上的羧基結(jié)合形成絡(luò)合物［2-4］。在二者共同作用下，卡拉膠復(fù)合物巨大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對自由水有很強(qiáng)的束縛作用，可保持自身重量的10～20倍的水分，但隨著卡拉膠添加量的增加，并不能進(jìn)一步提高肉制品的持水性［5-6］。由于卡拉膠具有較強(qiáng)的增稠和持水性能，往往被不法分子作為粘稠劑、保水劑用于生豬、牛、羊宰前使用，以增加動物機(jī)體含水量，獲取非法收益。以下對卡拉膠在生豬屠宰中的違法使用及其危害進(jìn)行闡述，并綜述卡拉膠檢測方法的最新研究進(jìn)展。

1　卡拉膠的違規(guī)使用及其危害

卡拉膠屬于安全、無毒、無副作用的天然食品添加劑［7］。由于卡拉膠具有良好的保水性及其與蛋白質(zhì)的相容性和交互作用，使用后不僅可改善肉制品的硬度和彈性，賦予產(chǎn)品良好的口感和可切片性，而且可以提高產(chǎn)品的出品率。此外，用作被膜劑覆蓋于肉品表面形成保護(hù)性薄膜，還可起到保質(zhì)、保鮮、保香或上光等作用［8］。但是如果將卡拉膠用于生豬屠宰環(huán)節(jié)以增加豬肉產(chǎn)量，則不僅會改變?nèi)馄方M成，還會增加致病微生物污染的風(fēng)險，嚴(yán)重影響肉品質(zhì)量安全。

在生豬屠宰環(huán)節(jié)違法使用卡拉膠主要表現(xiàn)在停止喂水前給活豬灌膠的方式。為改善“賣相”，不法商販往往在灌注的膠水中摻雜防腐劑、血水、工業(yè)色素等物質(zhì)。在沒有食品級卡拉膠的情況下，甚至使用工業(yè)級卡拉膠、瓊脂、黃原膠等化工原料替代，其中重金屬的含量超標(biāo)，將大大增加灌注肉的危害風(fēng)險。長期食用注膠肉，過量的膠質(zhì)成分不僅妨礙人體對鐵、鈣等營養(yǎng)元素的吸收，導(dǎo)致貧血、骨質(zhì)疏松等疾患，而且還可引起智力發(fā)育損害及行為改變，嚴(yán)重者可出現(xiàn)神經(jīng)功能紊亂。此外，卡拉膠易在高溫、酸性環(huán)境下發(fā)生降解，可能引發(fā)胃腸道潰瘍、血栓、炎癥等病變，嚴(yán)重者還可能出現(xiàn)腫瘤或胃腸道癌癥等惡性后果。

2　卡拉膠的檢測方法

我國在2001年發(fā)布了《畜禽肉水分限量》（GB18394-2001）國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，豬肉水分含量要求低于77%。但截至目前尚沒有“注膠肉”檢測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范［9］。然而，由于注膠肉危害廣泛，生豬屠宰中違禁添加案例頻發(fā)，注膠肉的檢測技術(shù)也取得了較快進(jìn)展。

2.1近紅外光譜法

近紅外光譜技術(shù)70年代就已廣泛應(yīng)用于卡拉膠的分析分離和提純等，近幾年逐漸應(yīng)用于卡拉膠的檢測中。Fernadez J P等［10］將FT-MIR紅外分析與PLS（Partial least regression）新型分析方法用于工業(yè)混合卡拉膠的定量測定，避免了常規(guī)測定方法所需的復(fù)雜繁瑣的樣品預(yù)處理過程。在室溫條件下即可測量溶液狀態(tài)的卡拉膠樣品。楊紅菊［2］等人對近紅外光譜快速判別注膠肉的研究中表示，采用此方法不需要復(fù)雜的前處理技術(shù)，掃描分辨率8cm-1，掃描譜區(qū)7 500-12 000cm-1，用一階導(dǎo)數(shù)對光譜進(jìn)行預(yù)處理，采用因子化法建立的定性判別模型能很好的對注膠肉進(jìn)行判別分析。楊志敏［11］在研究中采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合偏最小二乘法建立摻卡拉膠肉中卡拉膠含量的定標(biāo)模型。孟一等［12］通過采用近紅外光譜結(jié)合主成分分析和判別分析法建立了注水肉、注膠肉和正常肉的定性判別模型。注水肉中注水量的多少對判別準(zhǔn)確率產(chǎn)生影響，當(dāng)注水量為1.25%～20%時，三種肉的總體判別準(zhǔn)確率為94.23%；當(dāng)注水量為3.75%～20%時，判別準(zhǔn)確率提高至96.96%。模型對所有預(yù)測集樣品的總體判別準(zhǔn)確率為94.92%。表明NIR結(jié)合PCA法、判別分析法判別注水肉、注膠肉和正常肉具有可行性。采用偏最小二乘法結(jié)合PCA分別建立了注水量和注膠量的定量分析模型，經(jīng)驗證，兩種模型對預(yù)測集樣品的預(yù)測均方差分別為4.01%和3.87%，預(yù)測值與實測值間的相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.9042和0.9128。表明兩種模型的預(yù)測性能良好。由此可見，目前國內(nèi)研究中采用最多的檢測“注膠肉”的技術(shù)是近紅外光譜技術(shù)，此法不需要復(fù)雜的前處理技術(shù)，檢驗快速，具有一定的準(zhǔn)確性。

2.2熒光光譜法

黃奇峰等［13］在卡拉膠的熒光光譜特性及其質(zhì)量濃度預(yù)測的研究中發(fā)現(xiàn)，卡拉膠溶液樣品在390 nm處存在一個激發(fā)峰，分別在485 nm、620 nm、660 nm處存在熒光峰，其中660 nm峰較強(qiáng)、485 nm峰較寬且紅移。隨質(zhì)量濃度的增加，卡拉膠溶液熒光光譜強(qiáng)度增強(qiáng)，通過主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，對卡拉膠質(zhì)量濃度的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)90%以上，當(dāng)質(zhì)量濃度高于120μg/mL時，準(zhǔn)確率達(dá)98%以上。孔凡標(biāo)等［1］采用熒光光譜法定性檢測了橙汁中是否含有卡拉膠，但由于橙汁成分復(fù)雜，定量檢測還需要進(jìn)一步的研究。上述研究表明卡拉膠為熒光物質(zhì)，用熒光光譜法檢測“注膠肉”是一種有一定發(fā)展空間的研究方法。

2.3 低場核磁共振技術(shù)

核磁共振技術(shù)于20世紀(jì)70年代開始用于卡拉膠的研究分析?？ɡz具有規(guī)律性的重復(fù)二糖結(jié)構(gòu)，其中所含的兩單元組結(jié)構(gòu)G-D、G-DA圖譜易于識讀，這是應(yīng)用該技術(shù)分析的重要基礎(chǔ)。早在20世紀(jì)80年代就已發(fā)表了κ、ι型卡拉膠的1H/13C-NMR圖譜。十多年后，λ卡拉膠的圖譜公布于眾［14］。吳藝影等［15］在基于低場核磁共振技術(shù)的注膠肉快速檢測研究中，以正常豬肉及注射不同種類膠（黃原膠、卡拉膠、明膠、瓊脂）的注膠肉為對象，利用低場核磁共振并結(jié)合主成分分析法分析處理的檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)肉品中的水分存在狀態(tài)及分布結(jié)果，對豬肉進(jìn)行快速檢測。發(fā)現(xiàn)正常肉與注膠肉之間、各類注膠肉及不同注膠量之間在主成分得分圖上具有很好的區(qū)分效果。用低場核磁共振技術(shù)結(jié)合PCA法，不僅可以區(qū)分正常肉與注膠肉，還能區(qū)分不同種類膠以及同種膠不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)和注射膠水后不同時間的豬肉。

2.4其他分析方法

2000年，Quemener等［16］把甲基化與反相HPLC相結(jié)合，對復(fù)雜的食品體系中成膠型卡拉膠（κ、ι型）進(jìn)行定量分析。實驗分為三步：（1）樣品勻質(zhì)、冷凍干燥；（2）卡拉膠溫和條件下甲基化；（3）HPLC分析釋放出的3，6-內(nèi)醚半乳糖二甲基乙?；a(chǎn)物。該方法的優(yōu)點是卡拉膠的分析不受存在的其它水溶性膠體如果膠、褐藻膠等的影響，因而適用于酸奶、牛奶等復(fù)雜產(chǎn)品體系中添加的卡拉膠定量分析。

以上檢測技術(shù)分別在不同側(cè)面實現(xiàn)了對卡拉膠的成分檢測，但方法各有其局限性。近年來，隨著色譜技術(shù)、生物痕量分析技術(shù)的發(fā)展，新的更敏感的卡拉膠檢測技術(shù)出現(xiàn)為人類認(rèn)知卡拉膠、科學(xué)使用卡拉膠提供了更有效的技術(shù)手段［17-18］。但隨著不同組成的卡拉膠在不同屠宰動物中的違法使用，也亟需研究更為敏感、準(zhǔn)確、可靠的檢測方法用于肉品或動物組織中卡拉膠的痕量檢測，以保障肉品的質(zhì)量安全。

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［2］楊紅菊，姜艷彬，侯東軍，等.注膠肉的近紅外光譜快速判別分析［J］.肉類研究，2008，11：62-64.

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［4］胡國華.食品添加劑在禽畜及水產(chǎn)品種的應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：54-56.

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［6］楊玉玲，姜攀，賈繼榮，等.雞肉肌原纖維蛋白與卡拉膠混合凝膠質(zhì)構(gòu)特性的研究［J］.食品發(fā)酵工業(yè)，2008，34（6）：16-19.

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［8］朱峰，吳厚玖.食品膠在肉制品加工中的應(yīng)用［J］.肉類工業(yè)，2007，11：12-14.

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［12］孟一，張玉華，許麗丹，等.近紅外光譜技術(shù)對豬肉注水、注膠的快速檢測［J］.食品科學(xué)，2014，35（8）：299-303.

［13］黃奇峰，高淑梅，陳國慶，等.卡拉膠的熒光光譜特性及其質(zhì)量濃度預(yù)測［J］.江南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，11（5）：592-596.

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［16］Quemener B，Marot C，Mouillet L，et al. Quantitative analysisof hdrocolloids in food systems by methanolysis coupled to reverse HPLC. Part 1. Gelling carrageenans ［J］. Food Hydrocolloids，2000，14：9-17.

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［18］莊恢文，周雪松，張多敏，等.快速分析卡拉膠與結(jié)冷膠對高鈣奶的穩(wěn)定性影響［J］.中國食品添加劑，2015，3：146-151.

（責(zé)任編輯：白雅娟）

Advances in Research of Detection Techniques for Carrageen Illegally Used in the Pre-slaughtering Pigs

Zheng Wei1，2，Wang Junwei1，Zhao Sijun1
（1. MOA Laboratory of Animal Product Quality and Safety Risk Assessment，China Animal Health and Epidemiology Center，Qingdao，Shandong 266032；2. Beijing Wuzi University，Beijing 101149）

Carrageen is a lyophilic colloid extracted from red algae of sea-plant. Due to its high water retention，carrageen is frequently used in pre-slaughtering pigs to increase the body water concentration， resulting in "glue injection meat". The illegal use of carrageenan in pig slaughtering and its harm to human health were analyzed in this paper. Moreover， advances in research of detection techniques for carrageenan was reviewed， including near infrared spectroscopy， fl uorescence spectroscopy， low fi eld nuclear magnetic resonance technology， and the combination of methylation and reversed phase high performance liquid chromatography technology.

carrageen；glue injection meat；food safety；animal origin product

S859.84

A

1005-944X（2015）09-0069-03

國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估專項（2015）（GJFP201500803）

王君瑋