肉制品中亞硝胺控制的研究進(jìn)展

楊慧娟， 譚蘆蘭， 唐宏剛， 肖朝耿， 葉夢迪， 諶 迪， 盧文靜， 陳黎洪

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食品科學(xué)研究所， 浙江 杭州 320021)

目前，亞硝胺(nitrosamine)是已知的最具危害性的化合物之一，是世界公認(rèn)的強(qiáng)致癌物之一，長期或一次大量攝入會引發(fā)腫瘤。亞硝胺急性中毒表現(xiàn)在一次或多次攝入含過量亞硝胺的食物之后，出現(xiàn)肝臟受損、血小板破壞和嚴(yán)重的全身中毒。以二甲基亞硝胺(nitrosodimethylamine，NDMA)的動物急性毒性試驗(yàn)為例，大鼠的半數(shù)致死量(LD50)為 24～40 mg/kg。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，如果兒童一次攝入NDMA 300 mg、成人攝入1 200 mg，則可導(dǎo)致死亡[1]。長期食用含亞硝胺類化合物的食品，會發(fā)生以肝硬化為主的慢性中毒。亞硝胺還可通過血胎屏障傳遞給嬰兒，對下一代產(chǎn)生危害。

1 亞硝胺的形成機(jī)理及危害

1.1 形成機(jī)理

研究發(fā)現(xiàn)亞硝胺化合物主要是由二級胺在酸性條件下與亞硝酸經(jīng)亞硝基化生成，亞硝化機(jī)理見圖1。

圖1 亞硝胺的形成機(jī)理Fig.1 Formation mechanism of nitrosamines

1.2 危害

國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer, IARC)在1978年評估了亞硝胺的致癌性，認(rèn)為亞硝基二乙胺(diethylnitrosamine,NDEA)、NDMA是致癌性很強(qiáng)的物質(zhì)，亞硝基吡咯烷(nitrosopyrrolidine, NPYR)、亞硝基哌啶(nitrosopiperidine, NPIP)和亞硝基二丁胺(nitrosodibutylamine, NDBA)等被列為一般致癌性物質(zhì)[2]，一些亞硝胺類化合物的急性毒性及限量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 一些亞硝胺類化合物的急性毒性及限量標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Acute toxicity of some nitrosamines and limit standard in food

2 肉制品中影響亞硝胺形成的因素

2.1 pH值的影響

亞硝酸鹽不能直接與胺類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在H+存在的條件下，亞硝酸鹽與H+反應(yīng)生成亞硝酸，進(jìn)而分解產(chǎn)生N2O3后，才能與胺類物質(zhì)反應(yīng)生成亞硝胺。而pH值過低又會抑制硝酸鹽還原菌的活性，使人體攝入的硝酸鹽幾乎不能轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽。同時胺類物質(zhì)在高濃度的H+條件下發(fā)生質(zhì)子化，影響亞硝胺的合成。當(dāng)pH值過高時，亞硝酸鹽的轉(zhuǎn)化受到抑制，亞硝胺的合成也會受到阻斷。尹立輝等[3]研究發(fā)現(xiàn)pH值對NDMA影響顯著，NDMA的濃度在pH值較低時呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，并在pH值為3.0時達(dá)到最大值52.2 μg/mL，然后迅速下降，在pH值為5.0時，NDMA濃度降幅高達(dá)96.4%。

2.2 溫度的影響

亞硝胺的合成速率與溫度有顯著關(guān)系。在孫敬[4]對蒸煮火腿中亞硝胺形成的影響因素的研究中發(fā)現(xiàn)，在蒸煮過程中較低的溫度范圍(50～60 ℃)內(nèi)NDEA 形成量小于1 μg/kg，并且與NaNO2添加量無關(guān)。當(dāng)溫度高于60 ℃，NDEA的形成量隨溫度的升高表現(xiàn)出顯著升高的趨勢，并且與NaNO2的添加量密切相關(guān)。Yurchenko等[5]研究表明加熱過程中揮發(fā)性亞硝胺含量會顯著增加，當(dāng)肉制品經(jīng)油炸處理后 NDMA和NPYR含量明顯上升。這可能與加熱過程中蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的二級胺增加有關(guān)。

2.3 食品添加劑的影響

在肉制品加工中，常用的對亞硝胺形成有影響的添加劑主要有硝酸鹽及亞硝酸鹽、多聚磷酸鈉、抗壞血酸鈉及蔗糖等。肉制品在加工過程中，為了獲得風(fēng)味、色澤及良好的保藏性能，往往加入硝酸鹽和亞硝酸鹽等添加劑。研究表明，亞硝酸鹽添加量的提高會導(dǎo)致對應(yīng)的亞硝胺的生成量顯著升高。但由于目前沒有較好的替代品，硝酸鹽與亞硝酸鹽仍允許限量使用。研究發(fā)現(xiàn)抗壞血酸、維生素E、山梨酸、沒食子酸、單寧酸、植物多酚等天然成分對亞硝胺的形成具有明顯的阻斷作用[6]。

2.4 組織成分的影響

動物性食品中的蛋白質(zhì)在采用油煎、油炸等加工方式時會產(chǎn)生大量的胺類物質(zhì)，當(dāng)魚肉、禽肉腐敗變質(zhì)時，蛋白質(zhì)也會分解產(chǎn)生大量胺類物質(zhì)，為亞硝酸的亞硝基化提供豐富的前體物。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪氧化產(chǎn)生的丙二醛以及游離脂肪酸釋放的自由基能促進(jìn)亞硝胺的形成。高媛媛等[7]研究了添加脂肪的種類和比例對炸魚丸品質(zhì)及亞硝胺含量的影響中發(fā)現(xiàn)，低加油量(φ≤10%)，有利于降低硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS值)和亞硝酸鹽殘留量。

2.5 微生物的影響

實(shí)驗(yàn)表明，腸桿菌屬和厭氧芽孢桿菌屬細(xì)菌具有合成亞硝胺的能力，而一些細(xì)菌能夠促進(jìn)亞硝胺的形成。青霉菌及根霉菌屬在亞硝胺的合成反應(yīng)中具有生物催化作用，硝酸鹽還原菌能使人體攝入的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽從而促進(jìn)亞硝胺的合成。某些特定的細(xì)菌還能促使蛋白質(zhì)降解，產(chǎn)生一種促進(jìn)亞硝基化反應(yīng)的酶并形成穩(wěn)定反應(yīng)的酸性環(huán)境[8]。

3 亞硝胺控制的研究現(xiàn)狀

針對肉制品中亞硝胺含量的控制，目前主要是從抑制亞硝胺的形成、促進(jìn)亞硝胺的分解以及減少亞硝胺及其前體物的攝入等幾個方面進(jìn)行研究[9]，見表2。其中關(guān)于添加天然外源性物質(zhì)從而阻斷N-亞硝胺的形成的研究較多。

表2 控制肉制品中亞硝胺形成的措施Tab.2 Measures of control of nitrosamines in meat products

3.1 減少亞硝胺前體物的攝入

3.1.1 控制亞硝酸鹽的用量

硝酸鹽和亞硝酸鹽多用做腌制肉制品的發(fā)色劑及防腐劑，起到發(fā)色、抑菌、賦予食品特殊風(fēng)味及抗氧化的作用。目前尚未找到較優(yōu)質(zhì)的替代物，故仍允許限量使用。對于亞硝酸鹽的控制除了應(yīng)嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)的添加及殘留量外，還應(yīng)致力于能部分替代亞硝酸鹽功能的替代物的研究。

解萬翠等[10]在關(guān)于安全發(fā)色劑的研究中，以豬血細(xì)胞為原料，制備出一種安全、穩(wěn)定、賦色效果良好的發(fā)色劑——亞硝基血紅蛋白，可減少亞硝酸鈉的使用量。王柏琴等[11]研究了紅曲色素、乳酸鏈球菌和山梨酸鉀3種物質(zhì)對肉毒梭狀芽孢桿菌的抑制作用，并與亞硝酸鈉的抑制作用進(jìn)行對比，結(jié)果表明其抑制作用效果較亞硝酸鈉好, 故可作為亞硝酸鹽的替代物，減少亞硝酸鹽的使用量。

3.1.2 生物胺的控制

采用外源添加生物胺的方法，探究生物胺對發(fā)酵香腸中NDEA的形成及亞硝酸鹽殘留量的影響。結(jié)果表明，腐胺、尸胺可使得亞硝酸鹽殘留的減少，說明這2種生物胺可能參與了亞硝基化反應(yīng)，形成了不同種類的亞硝胺[12]。在肉制品中，氨基酸脫羧酶對氨基酸進(jìn)行脫羧作用生成生物胺，故可通過控制產(chǎn)酶微生物的生長繁殖來實(shí)現(xiàn)對生物胺含量的控制[13]。在加工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制原料的新鮮度及加工的環(huán)境衛(wèi)生、優(yōu)化溫度、pH值、滲透壓、水分活度等條件并添加對生物胺形成具有抑制作用的菌種及添加劑。此外，研究證明，真空包裝、高壓、輻照、冷凍等技術(shù)對生物胺的含量也有降低作用。

3.2 亞硝胺形成的阻斷

應(yīng)用阻斷劑阻斷亞硝胺形成是控制肉制品中亞硝胺含量的重要措施，國內(nèi)外學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量研究，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的阻斷劑包括維生素類、黃酮類、酚類、醌類、巰基類、香辛料類等[14]。孫欽秀等[15]研究維生素E對哈爾濱風(fēng)干腸中亞硝胺的影響中發(fā)現(xiàn)，添加維生素E的風(fēng)干腸中的NDEA、NPIP、NDPA、NDBA含量較對照組顯著降低，證明維生素E對亞硝胺的形成具有顯著抑制作用。王永麗[16]研究發(fā)現(xiàn)，植物多酚可以降低亞硝酸鹽的含量，抑制亞硝基化，控制NDMA的形成。在干腌培根的加工及儲藏過程中，茶多酚處理的樣品較對照組NDMA下降56.3%。對于臘腸中亞硝胺的形成及香辛料對其阻斷作用中發(fā)現(xiàn)，八角和丁香的阻斷效果與添加量呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢，在加入φ為5%的八角萃取液時，對NDMA生成的抑制效應(yīng)高達(dá)93%。邢必亮等[17]在利用維生素E、維生素C、茶多酚等物質(zhì)降低腌肉中NDMA的研究中同樣印證了維生素及酚類對亞硝胺的阻斷作用。

3.3 亞硝胺分解的促進(jìn)

3.3.1輻照降解

輻照對亞硝胺具有一定的降解作用[18-19]。胡繼繁等[20]研究發(fā)現(xiàn)，蝦皮經(jīng)60Co照射10和20 kGy后，NDMA含量由54.6 kg/mg分別降至8.8 kg/mg和1.9 kg/mg，抑制效應(yīng)分別達(dá)83.9%和96.6%。目前輻照技術(shù)較多運(yùn)用于食品的冷殺菌，而較少運(yùn)用于亞硝胺的降解，其降解機(jī)理尚未清楚，因此利用輻照技術(shù)降低亞硝胺還有待研究。

3.3.2生物降解

利用生物降解肉制品中的亞硝胺是目前的研究熱點(diǎn)。劉法佳[21]針對傳統(tǒng)咸魚篩選出植物乳桿菌、腸膜串珠菌、戊糖片球菌等3種菌株，可將亞硝胺的前體物亞硝酸鹽的降解率在72 h后分別達(dá)到96.2%、91.2%和85.6%，對亞硝胺的形成有明顯抑制作用。李木子[22]探討了彎曲乳桿菌在整個發(fā)酵期間對風(fēng)干腸中亞硝胺的降解作用，研究發(fā)現(xiàn)彎曲乳桿菌能有效降低 NDEA、NDPA、亞硝基二苯胺(nitrosodiphenylamine, NdpHA)和 NPIP 的含量，且對NDPA的降解效果最好，在發(fā)酵9D后與對照組相比，NDPA降低了21.48%。

4 展 望

目前對肉制品中亞硝胺的控制已經(jīng)進(jìn)行了一定的研究，主要從阻來源、促去路2方面進(jìn)行。阻來源主要包括減少前提物的攝入及應(yīng)用阻斷劑阻斷亞硝胺合成2方面。促去路包括輻照降解和生物降解兩種。目前研究主要集中在應(yīng)用植物中天然成分阻斷亞硝胺的合成，而對亞硝胺分解的促進(jìn)研究較少。輻照降解及微生物降解較天然阻斷劑而言成本更為低廉，可以加強(qiáng)此方面的研究。此外，還可以利用多種方法相結(jié)合來減少亞硝胺含量。