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第二节
多聚磷酸盐的水解与残留

成年人体内的磷含量大约在600~700g。人体生长、能量代谢、遗传转录、细胞信号传递等生命活动都离不开磷的参与。磷的摄入量过低或过高都会对健康产生不利影响。

一、肌肉中的多聚磷酸酶

(一)焦磷酸酶

目前已从不同肌肉组织中分离得到焦磷酸酶。这些同工酶的酶学特性有所差异。焦磷酸酶的酶学性质决定了焦磷酸盐在肉中水解速率和作用效果。1969年日本学者Nakamura 等首次从兔骨骼肌中提取焦磷酸酶粗酶液,发现有酸性焦磷酸酶和中性焦磷酸酶之分,经差速离心后,酸性焦磷酸酶存在于沉淀中,而中性焦磷酸酶是水溶性的,二者的最适pH值分别为5.2和7.4,并且发现Mg 2+ 可以激活和稳定中性焦磷酸酶的活性,但对酸性焦磷酸酶没有作用,然而Nakamura 等没有将焦磷酸酶进行分离纯化。

靳红果纯化了猪背最长肌焦磷酸酶,并得出其分子量约为72kU,分别将焦磷酸钠(TSPP)、三聚磷酸钠(STPP)、六偏磷酸钠(SHMP)作为酶活反应体系中的底物,然后测定酶活性。以TSPP水解量最大,STPP仅有少量发生分解,SHMP没有水解,可见该焦磷酸酶的底物专一性很强,对添加到体系中的TSPP有很强的水解作用。该酶的最适温度为50℃,最适pH值为 7.5。Mg 2+ 对酶有激活作用,Na + 和K + 均能抑制酶活性,且前者的抑制作用更强烈。

近年来,国内关于焦磷酸酶的纯化及酶学特性研究较多。姚蕊等(2007)通过NaCl溶液提取、硫酸铵分级分离、DEAE-纤维素离子交换柱层析步骤纯化了鸡胸大肌焦磷酸酶,并进行酶学特性研究,发现该酶最适pH值和最适温度分别为7.4 和 40℃,对焦磷酸钠有较强的底物专一性,低浓度的Mg 2+ 是该酶的激活剂,Ca 2+ 、EDTA-Na 2 和高浓度的Mg 2+ 均抑制该酶活性。孙珍珍等(2010)纯化了牛肉半腱肌中的焦磷酸酶,研究发现该酶的分子量为72kU,反应初速度时间范围为0~25min,最适pH值和最适温度分别为6.8和47℃,Mg 2+ 对酶有激活作用,Ca 2+ 、EDTA-Na 2 和 EDTA-Na 4 对酶有抑制作用。由此可见,不同的物种之间的肌肉焦磷酸酶的生化特性存在一定差异,这将直接导致焦磷酸钠在不同物种的肌肉中水解情况不同。

(二)三聚磷酸酶

三聚磷酸酶可以将三聚磷酸钠水解成焦磷酸盐和正磷酸盐,之后焦磷酸盐进一步水解。过去很长一段时间的研究都集中在只是推测或者测定肌肉组织中三聚磷酸酶的活性,目前刚刚证实三聚磷酸酶就是肌球蛋白。早期关于三聚磷酸酶的研究多集中于活性测定及其存在的部位方面。Sutton(1973)发现三聚磷酸钠在牛肉和鳕鱼肉中发生酶促水解,推测该酶可能是肌球蛋白ATP(三磷酸腺苷)酶(myosin-ATPase)。Neraal和Hamm(1977)测定了牛肉匀浆物中三聚磷酸酶的活性,并发现TPPase 主要存在于肌原纤维蛋白中,最适pH值为 5.6,Mg 2+ 和低浓度的EDTA可以使牛肉匀浆物中三聚磷酸酶的活性增加,酶活性在2% NaCl存在的条件下会随着底物浓度的增加而升高,然而焦磷酸盐和Ca 2+ 对酶活性有抑制作用。Yamazaki等(2010)研究发现牛肉快慢肌肌球蛋白S1亚基有水解三聚磷酸钠的酶活性以及ATPase 活性,且焦磷酸钠会抑制肌球蛋白S1亚基的三聚磷酸酶的活性。

靳红果等(2011)从兔腰大肌中分离纯化出TPPase,并且首次验明,肌球蛋白就是肌肉三聚磷酸酶,进而对其酶学特性进行研究。从图2-3看出,以STPP作为底物时,酶活力最强。TSPP和DSPP(焦磷酸二氢二钠)仅有少量水解。该酶对ATP的水解活性略高于TSPP和DSPP。这主要是肌球蛋白头部本身具有ATPase活性。兔腰大肌三聚磷酸酶的最适pH值为6.0左右。最适温度为35℃。Mg 2+ 和Ca 2+ 是三聚磷酸酶的激活剂,在Mg 2+ 浓度为3mmol/L左右有最佳激活效果,Ca 2+ 浓度在0~6mmol/L范围内时,三聚磷酸酶活性随Ca 2+ 浓度的增加而增加(图2-4)。EDTA-Na 4 和KIO 3 对三聚磷酸酶具有抑制作用(图2-5)。

图2-3 三聚磷酸酶底物专一性

图2-4 Mg 2+ 和Ca 2+ 对兔腰大肌TPPase活性的影响

图2-5 EDTA-Na 4 等对兔腰大肌TPPase活性的影响

目前,国内已有报道分别从不同物种肌肉中分离纯化了三聚磷酸酶,并研究其酶学特性。孙珍珍纯化了牛肉半腱肌TPPase,分子量为225kU,初级反应时间0~25min,最适pH5.8,最适温度为28℃,低浓度的Mg 2+ 对酶有较强的激活作用,高浓度的Mg 2+ 对TPPase活性有维持作用。Ca 2+ 浓度在0~1mmol/L时,酶活性随着Ca 2+ 浓度的升高活性下降迅速,当Ca 2+ 浓度高于8mmol/L时,活性几乎不受影响。EDTA-Na 2 和EDTA-Na 4 对酶活性均有抑制作用。

二、多聚磷酸钠的水解

(一)多聚磷酸钠在肌肉中的水解

自 20世纪70年代起,有很多研究报道了多聚磷酸钠在不同物种肌肉中的水解变化。1973 年,Sutton采用化学方法比较了三聚磷酸钠在鳕鱼肉和牛肉中的水解差异,发现在鳕鱼肉中三聚磷酸钠的一级和二级水解水解速率近似相等( k 1 k 2 ),而在牛肉中一级水解速率大于二级水解速率( k 1 > k 2 )。1990年,Matsunaga等采用一种高效液相色谱法检测水产品中的多聚磷酸钠,研究发现三聚磷酸钠在含有 NaCl的鱼糜中被水解成焦磷酸盐和正磷酸盐,而焦磷酸盐无法在漂洗后的鱼糜中被水解。2001年 Li 等利用 31 P核磁共振(NMR)技术探讨了焦磷酸二氢二钠(DSPP)、焦磷酸钠(TSPP)、焦磷酸钾(TKPP)、三聚磷酸钠(STPP)和六偏磷酸钠(SHMP)等在滚揉腌制的整块鸡胸肉中的水解变化情况。结果表明,TSPP和TKPP在1.25h内水解完成,STPP水解完成需要3.25h,DSPP在6h内水解完成,SHMP由于缺少水解酶的作用,水解得非常缓慢。

1.焦磷酸钠在肌肉中的水解

徐萌等采用离子色谱法同时检测焦磷酸钠、三聚磷酸钠和混合磷酸盐(TSPP:STPP:SHMP=3∶4∶3)在牛背最长肌中的水解情况,讨论其水解的差异,实现了用离子色谱法监测多聚磷酸盐的动态变化(表2-6、图2-6)。

表2-6 TSPP在牛背最长肌中的水解过程中各组分的含量

注:同列不同字母表示差异显著( P <0.05)。

从表2-6中可以看出,在牛背最长肌+TSPP处理组中,在0.1 h时TSPP的浓度为0.1482 g/L,Pi(磷酸盐)浓度为0.0692g/L。在0.1~3.5h内,TSPP不断水解,其浓度不断降低,而Pi的浓度持续增加。0.1~0.8h内,TSPP的水解速率为0.0311g/(L·h),而0.8~3.5h内,TSPP的水解速率为0.0044g/(L·h),表明TSPP的水解速率随着时间的增加不断降低。在接下来的4.5h内,TSPP的浓度只减少了0.0034g/L,表明TSPP已经酶促水解结束,少量的TSPP可能是发生了非酶促水解。

在图2-6的离子色谱图中,不仅有Pi和TSPP峰,还出现了其余的杂峰,分析原因可能是牛背最长肌中还存在别的磷酸根离子,如二磷酸腺苷(ADP)、三磷酸腺苷(ATP)、单磷酸腺苷(AMP)、6-磷酸葡萄糖(G-6-P)及6-磷酸果糖(F-6-P)等,然而这些杂峰因为在肉中的含量较少,且保留时间与Pi、TSPP和STPP不一致,因此,这些杂峰的影响忽略不计。

图2-6 TSPP在牛背最长肌中水解的动态变化

注:a、b、c和d分别代表0.1h、0.8h、3.5h和8 h。

此外,还有关于焦磷酸钠在猪背最长肌、鱼背侧肌等肌肉中的水解情况。在猪背最长肌中,TSPP的质量浓度在2h内随着时间的延长呈下降趋势,在0.8h内的水解速率为0.0133g/(L·h),在2h时,TSPP仍有0.0826g/L的剩余,而在10h时TSPP的质量浓度低于检测限(TSPP的含量低于0.05g/L),Pi的质量浓度随着时间的延长持续增加。在鱼背侧肌中,TSPP的质量浓度随着时间的延长不断降低,在0.8h内的水解速率为0.0229g/(L·h)。PP(焦磷酸盐)与Pi的质量浓度在2~10h内几乎没有变化,表明TSPP在2h时已经水解结束。在鸡胸大肌中,0.1h内TSPP的水解速率最快,在0.1~0.4h期间水解速率有所下降,在0.4h内的水解速率为0.0925g/(L·h),在0.4~0.8h期间,TSPP的水解速率继续下降,在0.8h内的水解速率为0.0512g/(L·h)。Pi的质量浓度随着时间延长不断增加。由上述可知,TSPP在肌肉中的水解情况存在差异。TSPP在鸡胸大肌中水解最快,在鱼背侧肌和猪背最长肌中水解较慢。

2.三聚磷酸钠在肌肉中的水解

STPP在0.1 h的浓度为0.1436 g/L,此时,TSPP的浓度未检出,Pi的浓度为0.0717g/L。在0.1~8h内,STPP峰面积不断降低,表明STPP不断水解,在0.1~3.5h内,STPP的水解速率为0.0183g/(L·h)。在3.5~8h内,STPP的水解速率为0.0074g/(L·h),表明STPP的水解速率随着时间的延长不断降低。TSPP的浓度在3.5~8h内增加了0.0237g/L,Pi的浓度增加了0.0768g/L。在24h时STPP未检出,离子色谱图中STPP峰面积很小,表明STPP几乎被完全水解。而此时,Pi的浓度增加至0.2163g/L(表2-7、图2-7)。

表2-7 STPP在牛背最长肌中的水解过程中各组分的含量

注:同列不同字母表示差异显著( P <0.05);n.a.表示浓度低于0.01g/L。

图2-7 STPP在牛背最长肌中水解的动态变化

注:a、b、c和d分别代表0.1h、3.5h、8h和24h。

此外,还有关于三聚磷酸钠在猪背最长肌、鱼背侧肌等肌肉中的水解情况研究。STPP在猪背最长肌中水解很快,在3.5h时已经低于检测限,而在3.5h内,随着反应时间的延长,STPP的含量降低,PP和Pi的含量均增加,表明STPP可以转化为TSPP和Pi;STPP在猪背最长肌中8h内就能被水解完全。在鱼背侧肌中,STPP的质量浓度随着时间延长不断降低,而Pi的质量浓度不断增高。PP的质量浓度在0、3.5h及8h时均低于检测限,在24h时,PP的含量高于0.05g/L,这是由于STPP继续水解生成的PP不能再发生酶促水解,因此,STPP在8h内没有反应完全,其水解速率为0.0059g/(L·h)。在鸡胸大肌中STPP的质量浓度随着时间延长不断降低,在8h内的水解速率为0.0085g/(L·h),而在24h时低于检测限。PP的质量浓度一直低于检测限,Pi的质量浓度随着时间延长不断增加,在24h时达到0.2142g/L,与STPP猪背最长肌中水解完毕时生成的Pi质量浓度一致(0.2140g/L),表明STPP在24h内反应完毕。综上可知,STPP在猪背最长肌中的水解速率最快,8h内水解完毕,STPP在鸡胸大肌中24h才水解完成。

3.混合磷酸盐在肌肉中的水解

从表2-8可以看出,STPP在0.1h时的浓度为0.0805g/L,在接下来的3.4h内水解了0.0335g/L,在8h和24h均未检出,表明STPP在8h内已经完全水解。TSPP的浓度在3.5h与0.1h时相比,略有下降,而在8h时增加至0.1023g/L,在24h时TSPP的浓度略有下降,表明TSPP的酶促水解在3.5~8h内基本水解完毕,在8~24h时TSPP浓度再次降低,可能是由于TSPP的自身水解。Pi的浓度在0.1~8h内,增加了0.1511g/L,而8~24h内,Pi的浓度仅增加了0.0020g/L(表2-8、图2-8)。

表2-8 磷酸盐混合物在牛背最长肌中的水解过程中各组分的含量

注:同列不同字母表示差异显著( P <0.05);n.a.表示浓度低于0.01g/L。

图2-8 磷酸盐混合物在牛背最长肌中水解的动态变化

注:a、b、c和d分别代表0.1h、3.5h、8 h和24h。

此外,还有关于焦磷酸钠在猪背最长肌、鱼背侧肌等肌肉中的水解的研究。混合磷酸盐在猪背最长肌中水解较快,在8h和24h时PP和STPP的含量均低于检测限,Pi的质量浓度也基本保持一致,这说明混合磷酸盐在8h时已经水解完毕,这与单一的STPP在猪背最长肌中的水解情况相同。在鱼背侧肌+混合磷酸盐处理组中,STPP在3.5h时的质量浓度为0.0552g/L,在8h和24h均低于检测限。PP的质量浓度在0~3.5h时从0.0648g/L降至0.0624g/L,表明PP的生成速率慢于其水解速率。而与3.5h相比,8h时PP的质量浓度升高(0.0635g/L),表明PP不再发生酶促水解进而被累积。在24h时,PP的质量浓度再次下降至0.0549g/L,这可能是由于PP发生了非酶促水解。另外,在鱼背侧肌+混合磷酸盐处理组,STPP的水解速率为0.0035g/(L·h),慢于单一添加STPP[0.0059g/(L·h)],这是由于混合磷酸盐中的TSPP抑制了STPP的水解。在鸡胸大肌中,STPP的质量浓度在3.5、8h和24h时均低于检测限,PP的质量浓度随时间的延长不断减少,在24h时其质量浓度也低于检测限;而Pi的质量浓度随时间的延长不断增加,在24h时Pi的质量浓度与猪背最长肌+混合磷酸盐处理组中反应完全时Pi的质量浓度一致,说明了鸡胸大肌+混合磷酸盐处理组中混合磷酸盐在24h时反应完全,这与鸡胸大肌+STPP处理组中的水解情况相同。由混合磷酸盐在猪背最长肌、鱼背侧肌和鸡胸大肌中水解实验结果可知,混合磷酸盐在猪背最长肌中8h内水解完毕,水解速率最快。混合磷酸盐在鸡胸大肌中24h内水解完毕,其中STPP在3.5h内反应速率高于0.0043g/(L·h)(以8h时STPP的质量浓度为0.05g/L计算)。而在鱼背侧肌+混合磷酸盐中处理组中,STPP在3.5h内反应速率为0.0034g/(L·h),PP在24h内反应的量也最少(24h时PP的质量浓度为0.0549g/L),表明混合磷酸盐在鱼背侧肌中水解最慢。因此,在白鲢鱼背侧肌中TSPP或STPP的添加量要少于在猪背最长肌和鸡胸大肌中,以免TSPP或STPP大量残留。在猪背最长肌和鸡胸大肌中,可以通过抑制猪背最长肌和鸡胸大肌中多聚磷酸盐的酶活性,使混合磷酸盐的水解速率变慢,提高多聚磷酸盐的作用效果。此外,由于鸡胸大肌PPase活性高于猪背最长肌PPase,TPPase活性低于猪背最长肌TPPase,因此,在鸡胸大肌中添加相同质量的混合磷酸盐时,其中的TSPP/STPP应该小于猪背最长肌。

(二)多聚磷酸盐在纯化的肌肉内源酶系统中的水解

31 P NMR技术能同时检测正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐的分子形态变化,除了用于检测肉及肉制品中的磷酸盐之外,还应用于观测磷酸盐在肌肉中的水解情况。采用 31 P NMR技术可以研究焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠及其混合物在纯化白鲢鱼背侧肌焦磷酸酶或/和三聚磷酸酶作用下的水解变化和分子形式的变化。

1.TSPP在PPase作用下的水解

由表2-9和图2-9可知,在PPase+TSPP反应体系中,PP可以较快地被PPase水解生成Pi。反应0.1h时,在核磁共振图谱上观测到了一个较小的Pi峰,Pi的相对含量仅为1.16%,这说明已有部分的PP被水解成Pi。当反应时间从0.1h延长到4h时,Pi的含量增加了85.19%,反应8h后,PP峰没有检出,图谱上仅能观测到Pi峰。整个反应过程中,PP的水解速率为12.51%/h。

表2-9 PPase+TSPP水解体系中Pi和PP的相对含量

图2-9 PPase+TSPP水解体系的核磁共振图谱

2.STPP在TPPase作用下的水解

TPP(三聚磷酸盐)的相对含量用TPP 和TPP (分别表示两端的磷核和中间的磷核)相对含量的总和表示。如表2-10和图2-10所示,STPP在只有TPPase存在的条件下水解较为缓慢。反应0.1h时,核磁图谱中未检出Pi峰。在0.1h到48h的反应时间内,TPP被水解了74.41%,在反应48h后,TPP的相对含量仍剩余24.44%。整个水解过程中,TPP的含量不断减少,而Pi和PP的含量不断增加,PP的累积是由于体系中没有水解PP的PPase。

表2-10 TPPase+STPP水解体系中Pi、PP、TPP的相对含量

图2-10 TPPase+STPP水解体

3.STPP在PPase和TPPase共同作用下的水解

STPP的整体水解过程可以分为两级反应,一级反应为TPP被TPPase水解为PP和Pi,二级反应为生成的PP在PPase的作用下水解为Pi。在PPase+TPPase+STPP水解反应体系中(表2-11),TPP的水解速度快于TPPase+STPP体系。从图2-11中可以看出,反应0.1 h即观测到水解产物Pi峰,此时生成的Pi含量为0.89%。在0.1 h到48 h的反应时间内,TPP的含量减少了98.80%,在反应48h后,TPP仅剩余1.14%,此时核磁图谱中已经观测不到TPP 峰。相比于TPPase+STPP体系而言,PPase+TPPase+STPP体系中由于PPase的存在,TPP的一级水解反应产物PP会被PPase继续水解,这会使PP对TPPase的抑制作用减弱,从而促进TPP继续发生水解。

表2-11 PPase+TPPase+STPP水解体系中Pi、PP、TPP的相对含量

图2-11 PPase+TPPase+

此外,在反应过程中,中间产物PP的含量从4.49%不断累积到55.91%,表明该水解体系的一级反应速率( k 1 )快于二级反应速率( k 2 )。Sutton研究发现,三聚磷酸钠在牛排肉中的水解也是一级水解速率远大于二级水解速率,而在鳕鱼肉中,一级反应速率与二级反应速率几乎相等。靳红果研究发现,在猪肉纯化酶体系中,TPP的二级水解速率( k 2 )远远快于一级水解速率( k 1 ),反应过程中,PP一旦生成就立即被PPase水解。这可能是在不同物种肌肉中两种多聚磷酸酶的活性差异造成的。

4.磷酸盐混合物在PPase作用下的水解

磷酸盐混合物中,HMP的相对含量用HMP 和HMP (分别表示短链或支链一端的磷核和环状聚合链内部的磷核)相对含量的总和表示。从表2-12和图2-12中可以看出,在PPase的作用下,磷酸盐混合物中只有TSPP被大量水解,而STPP和SHMP的含量变化不大。在0.1~8h的反应时间内,PP的水解速率为2.18%/h,与反应生成物Pi 的生成速率2.94%/h接近。反应8h时,PP含量减少了77.77%,HMP 含量减少了20.84%,而TPP只减少了5.95%。HMP的降解可能是由于其中的短链磷酸盐在酶的作用下发生水解,而HMP的聚合链则没有相应的水解酶。此外,STPP和HMP的部分降解也可能是由于非酶促降解。与PPase+TSPP水解体系中PP被完全水解相比,8h后磷酸盐混合物体系中仍残留22.24%的PP。这可能是由于HMP的pH值偏酸性,对PPase活性有一定的抑制作用,进而减缓了PP的水解。

表2-12 PPase+磷酸盐混合物水解体系中Pi、PP、TPP、HMP的相对含量

图2-12 PPase+磷酸盐混合物水解体系的核磁共振图谱

5.磷酸盐混合物在TPPase作用下的水解

在TPPase+磷酸盐混合物体系中(表2-13和图2-13),磷酸盐水解缓慢,0.1h时没有检测到Pi峰。在0.1~48h的水解时间范围内,Pi 和 PP的生成速率分别为0.53%/h和0.59%/h,TPP的减少速率为1.06%/h,而HMP的含量变化不大。在TPPase+STPP体系中,从0.1~48h,TPP含量减少了74.41%,而在TPPase+磷酸盐混合物体系中TPP的含量减少了66.46%,这是由于后者体系中添加的和水解生成的PP共同对TPPase酶活产生抑制作用,使得TPP水解变慢。

表2-13 TPPase+磷酸盐混合物水解体系中Pi、PP、TPP、HMP的相对含量

图2-13 TPPase+磷酸盐混合物水解体系的核磁共振图谱

6.磷酸盐混合物在PPase和TPPase共同作用下的水解

如表2-14和图2-14所示,在PPase+TPPase+磷酸盐混合物体系中,48h后TPP仅剩余2.95%,TPP的水解快于TPPase+STPP体系。然而,与PPase+TPPase+STPP体系比较发现,混和磷酸盐比单一STPP的水解要慢。在0.1~48h的反应时间内,PPase+TPPase+磷酸盐混合物体系中TPP的相对含量减少了95.82%,PPase+TPPase+STPP体系中,TPP的相对含量减少了98.80%。由于Pi是PP和TPP水解的终产物,因此,Pi的生成速率能够反映整个水解进程。在磷酸盐混合物体系中,Pi的生成速率为0.76%/h,而在STPP体系中,Pi的生成速率为0.88%/h。这一结果进一步说明磷酸盐混合物中的TSPP和STPP的水解要慢于单一的TSPP和STPP。其原因是由于混和磷酸盐中添加和派生的PP抑制TPPase的活性,体系中稍低的pH值环境抑制了PPase的活性。

表2-14 PPase+TPPase+磷酸盐混合物水解体系中Pi、PP、TPP、HMP的相对含量

图2-14 PPase+TPPase+磷酸盐混合物水解

白鲢鱼背侧肌PPase水解PP的速度快于TPPase水解TPP的速度。当反应体系中同时存在PPase和TPPase时,由于PP被PPase水解,减弱了对TPPase活性的抑制作用,TPP的水解速度快于TPPase+STPP反应体系。在PPase+ TPPase +STPP体系中PP不断累积,说明TPP水解的一级反应速率大于二级反应速率。在PPase或(和)TPPase的作用下,混合磷酸盐中PP和TPP的水解要慢于单一磷酸盐,这是由于混合磷酸盐中PP对TPPase活性的抑制作用以及HMP使体系pH值降低对PPase的抑制作用。

此外,在牛背最长肌多聚磷酸酶系统中,当TSPP加入到STPP+TPPase处理组中时,STPP的反应速率变慢,TSPP能够抑制TPPase活性。TPPase加入到TSPP+PPase处理中时,TSPP的反应速率减慢,TPPase对PPase活性有抑制作用。TSPP、STPP和磷酸盐混合物在多聚磷酸酶中的反应速率均比在牛背最长肌中慢。孙珍珍(2010)利用 31 P 核磁共振技术研究了牛肉半腱肌纯化酶体系中TSPP、STPP、HMP及复合物在不同时间下的存在形式及含量的变化,发现在焦磷酸酶和三聚磷酸酶浓度相同时STPP水解的一级反应速率快于二级水解速率。TSPP 和HMP的添加会抑制STPP 的水解,使得磷酸盐混合物的水解慢于单一磷酸钠的水解。靳红果(2011)研究了几种多聚磷酸钠在纯化猪背最长肌多聚磷酸酶中的水解过程,结果发现,TSPP的水解速度快于STPP,多聚磷酸钠以混合物形式添加时其各组分的总体水解速率比单一添加的磷酸钠的水解速率慢。

三、多聚磷酸钠水解机制

多聚磷酸钠水解机制见图2-15。在肉中,焦磷酸钠、三聚磷酸钠在肌肉中均发生水解;肌球蛋白三聚磷酸酶把添加的三聚磷酸钠水解为焦磷酸盐和正磷酸盐。派生的和添加的焦磷酸盐将肌动球蛋白解离为肌球蛋白和肌动蛋白,同时被焦磷酸酶水解为正磷酸盐。不断生成的和添加的焦磷酸盐反馈抑制肌球蛋白三聚磷酸酶的水解活性,而肌球蛋白三聚磷酸酶则又抑制焦磷酸酶的水解活性。六偏磷酸钠在肉中是比较稳定的,没有产生焦磷酸盐,其部分降解可能发生于其中的短链磷酸盐,而对其聚合链,则没有相应的水解酶的活性。以混合物的形式添加时,多聚磷酸盐的总体水解速率会变慢。对多聚磷酸盐在肉中水解机制的正确理解,不仅能阐明多聚磷酸盐混合物比单一磷酸盐使用效果好的原因,而且也有助于开发高性能的多聚磷酸盐混合物。一般地,高性能的多聚磷酸盐混合物的添加量在不超过0.3%的情况下即可使肉制品获得良好的工艺特性。

图2-15 多聚磷酸钠水解机制

四、磷酸盐残留与健康

磷酸盐作为食品添加剂使用的安全性是人们非常关心的问题。联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO,1970)推荐,成年人每天允许摄入量为1.4~1.5g P 2 O 5 ,美国则推荐成年人每天的磷摄入量不低于1.8g。

(一)我国肉及肉制品中的磷含量

肌肉中的磷和钾比较丰富。一般原料肉中磷含量为1.2~3.1g/kg,内脏磷含量大多为2.3~3.7g/kg。调查研究显示,我国市场上,有些原料肉的磷含量高达3~8g/kg,熟火腿、西式灌肠、酱卤肉制品、腌腊肉制品和酱卤副产品等磷含量分别为3.6~10.4g/kg、3.2~8.4g/kg、3.1~7.2g/kg、3.6~10.4g/kg和5.9~16.1g/kg。欧盟规定,肉制品中多聚磷酸盐最大使用量5g/kg。我国规定(GB2760—2014),焦磷酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠最大使用量为5g/kg,可单独使用或混合使用,最大使用量以磷酸根 计。到目前为止,世界各国未规定原料肉和加工肉制品中的磷残留限量。

(二)高磷饮食对健康的风险

高磷饮食会对肾脏的过滤作用产生应激,血清磷水平提高,会结合血清中的钙,导致血清中钙水平的降低,从而触发甲状旁腺激素分泌,进一步促进骨骼系统的钙动员。长此以往的持续性骨吸收会导致骨质疏松症。与此同时,循环系统中过多的钙和磷可能会沉积在软组织里,引起异常钙化,骨骼和血管的这些病理变化与慢性肾病患者的死亡率有关。持续高磷饮食引起的这些非传染性疾病包括肾功能损失、横纹肌溶解症、肿瘤溶解综合征、骨质疏松症、血管钙化、过早老化、心血管病等(Razzaque,2016)。Jin等(2009)研究显示,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT通路是高磷饮食诱导的试验型肺癌的生物化学机制之一。综上所述,磷酸盐的残留量问题关乎公众健康问题,应当引起人们的高度重视。 E/IWxqwoYJCKSlYZYYJD33YM26mUGnInmJ4cwHYFvjJjmqbKlbI07Gsv3k6YpB/e

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