發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽調(diào)控措施研究進展

寧家文，趙銀峰，王 蜀，張佳敏，吉莉莉，任春萍，唐 春

（1. 成都大學食品與生物工程學院，四川 成都 610106；2. 四川高金實業(yè)集團股份有限公司，四川 遂寧 629018）

0 引言

肉的發(fā)酵自古以來就被用來延長肉類保存期，最早的記錄可以追溯到公元前1500 年。肉類發(fā)酵是肉類加工的一種方式，但產(chǎn)生是偶然的，而非人們刻意的追求[1]。發(fā)酵肉制品是以畜禽肉為原料添加食鹽、香辛料等調(diào)味品，在自然或人工條件下經(jīng)特定微生物和酶的作用，加工制成的一類產(chǎn)品，其共同特點是加工時間長，且干燥后質(zhì)量損失較大[2]，但營養(yǎng)價值較高、風味較好。目前，世界上發(fā)酵肉制品主要為火腿、培根和香腸三大類。我國著名的傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品有金華火腿、宣威火腿、牛干巴、廣式香腸和川式臘肉等[3]。

然而，在發(fā)酵肉制品加工過程中不可避免地會加入或產(chǎn)生亞硝酸鹽，使肉制品呈現(xiàn)良好的色澤[4]，產(chǎn)生特殊的風味，起到抗氧化、抑制肉毒梭狀芽孢桿菌[5]等作用。但亞硝酸鹽又是一種強大的氧化劑，過量后會導致低血壓，并通過高鐵血紅蛋白的形成限制氧在體內(nèi)的運輸和輸送[6]。雖然絕大多數(shù)食用的亞硝酸鹽來自天然蔬菜和水果，而不是食品添加劑，但消費者對含有這些化合物在規(guī)定含量內(nèi)的肉制品依舊保持著觀望態(tài)度。多年來，人們一直在擔心亞硝酸鹽的癌癥風險，因有可能轉(zhuǎn)化為具有致癌作用的亞硝胺[7]。因此，必須對產(chǎn)品中的亞硝酸鹽含量進行有效控制。研究對發(fā)酵肉制品加工過程中亞硝酸鹽的調(diào)控措施進行了綜述。

1 發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽的來源和危害

亞硝酸鹽來源可分為合成亞硝酸鹽和天然亞硝酸鹽。合成亞硝酸鹽由于其穩(wěn)定性、均勻性和價格低廉而廣泛應用于工業(yè)。在現(xiàn)代衛(wèi)生安全和健康理念下，消費者更傾向于選擇減少亞硝酸鹽使用或使用它的替代產(chǎn)品[8]。研究人員常常將添加亞硝酸鈉的常規(guī)產(chǎn)品作為對照，研究天然植物提取物替代亞硝酸鈉對產(chǎn)品特性的影響[9]。天然亞硝酸鹽是天然物質(zhì)，其安全性高，被消費者接受的能力強，是近年的研究熱點之一。例如，預轉(zhuǎn)化芹菜粉是肉制品工業(yè)中常用的一種天然亞硝酸鹽來源，含有西芹汁粉的香腸和火腿與含有亞硝酸鈉的肉制品具有相似的品質(zhì)特性。一旦亞硝酸鹽被添加到配方中，與肉制品接觸，參與發(fā)酵作用，就開始逐漸消失，沒有與肌紅蛋白反應的亞硝酸鹽就成為了亞硝酸鹽[10]。殘留量過高的亞硝酸鹽會引發(fā)中毒，使血管壁平滑肌松弛，引起血管擴張，癥狀比較輕的病人會出現(xiàn)面部潮紅、頭部脹痛，并有波動感、眼睛發(fā)黑、心悸等，嚴重的病人會出現(xiàn)血壓下降、心律失常、休克。研究發(fā)現(xiàn)，二級胺在酸性條件下與亞硝酸經(jīng)亞硝基化生成世界公認的強致癌物之一的亞硝胺化合物，長期或一次大量攝入會引發(fā)腫瘤和亞硝胺急性中毒。

2 發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽的調(diào)控措施

2.1 控制加工條件

2.1.1 控制食鹽添加量

食鹽可以增強肉制品的保水能力，從而促進理想凝膠質(zhì)地的形成，也可通過控制生化反應和酶促反應來促進香氣和風味的產(chǎn)生。此外，高濃度食鹽能夠降低水分活度，提高環(huán)境的滲透壓來抑制微生物的生長繁殖。湯興宇等人[11]以不同食鹽添加量（0，1%，3%，5%，7%） 的發(fā)酵肉為研究對象，測定發(fā)酵肉亞硝酸鹽殘留量，結(jié)果表明，發(fā)酵初期（0～5 d），食鹽添加量0，1%和5%發(fā)酵肉中的亞硝酸鹽殘留量顯著降低（p＜0.05），食鹽添加量7%發(fā)酵肉中的亞硝酸鹽殘留量顯著升高（p＜0.05），這是因為在發(fā)酵初期，亞硝酸鹽主要起到發(fā)色和抑菌作用。發(fā)酵后期（10～15 d），亞硝酸鹽殘留量明顯降低，將食鹽添加量控制在3%是較為合理。由此可見，高鹽可能導致發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽殘留增加，適當降低食鹽添加量對亞硝酸鹽殘留控制有重要作用。

2.1.2 控制發(fā)酵溫度

發(fā)酵溫度越高，微生物的繁殖速度越快，有益菌產(chǎn)酸越多，對雜菌抑制越大，對亞硝酸鹽的降解能力加強，亞硝酸鹽的擴散會受到溫度的影響，亞硝酸鹽的平均含量隨著溫度的升高而增加[12]。賈仁勇等人[13]研究了香腸中亞硝酸鹽的殘留量與溫度的關系，隨溫度的升高、貯藏時間的延長，亞硝酸鹽含量減小。但溫度過高也會增快硝化還原菌的繁殖速率[14]，發(fā)酵溫度控制為4～6 ℃時，亞硝酸鹽殘留量與10 ℃相比降低了2～6 mg/kg。由此可知，低溫發(fā)酵有利于發(fā)酵肉中亞硝酸鹽的控制。

2.1.3 控制發(fā)酵時間

發(fā)酵時間會影響肉制品品質(zhì)和安全性，發(fā)酵時間過短，無法形成良好風味，菌種降解亞硝酸鹽不足；發(fā)酵時間過長，乳酸含量過高，酸味隨之過重。研究人員添加2 種不同來源的亞硝酸鹽（純NaNO2或富硝酸鹽蔬菜濃縮物） 在3 種不同的發(fā)酵時間（6，12，24 h） 下對香腸中亞硝酸鹽含量的影響，結(jié)果表明，發(fā)酵時間越長，香腸中2 種不同來源的亞硝酸鹽殘留量都會隨之降低[15]。姚巧云[16]以胡蘿卜為原料，研究了胡蘿卜汁在加工貯藏過程中亞硝酸鹽的變化，試驗發(fā)現(xiàn)，胡蘿卜汁中亞硝酸鹽含量卻會隨著貯藏時間的延長呈增加趨勢。因此，控制發(fā)酵時間是控制亞硝酸鹽含量的重要措施之一。

2.1.4 控制原料肉的品質(zhì)

不同種類的肉制品選擇的產(chǎn)品配方、加工工藝、亞硝酸鈉添加量完全一致的情況下，在發(fā)酵后的亞硝酸鹽殘留量卻是不同的，這是因為不同種類的肉中的肌紅蛋白和血紅蛋白的含量是不完全相同的，比如豬肉和牛肉通常被稱為紅肉，肌肉呈紅色， 這是由于肉中存在肌紅蛋白與血紅蛋白， 紅肉中肌紅蛋白含量高， 參與亞硝酸鹽反應生成較多的亞硝基肌紅蛋白。雞肉通常稱為白肉，肌紅蛋白含量較少、肉質(zhì)蛋白高[17]，發(fā)生降解的亞硝酸鹽也就較少。有研究者對來自不同地區(qū)的生牛肉中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量進行檢測，結(jié)果表明，同一種類不同部位的肉制品中的亞硝酸鹽含量也會有所不同，腰大肌的肉亞硝酸鹽含量最高，半腱肌的肉亞硝酸鹽含量最低[18]。

2.1.5 控制加工方法

多數(shù)研究表明，微波或高壓等常規(guī)物理加工可以降低發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽含量，但近年來某些發(fā)達國家已對更多的物理加工方式進行了研究。

冷等離子體是一種電離氣體，在大氣或低壓條件下獲得，其中包含生物活性物種的混合物，如正離子和負離子、電子、光子和自由基[19]。先前的研究報道，冷等離子體處理液體可能導致亞硝酸鹽的產(chǎn)生，這是由等離子體- 水相互作用引起的。Jung S等人[20]研究了直接冷等離子體處理對肉末混合過程的影響，結(jié)果表明，經(jīng)30 min 處理后，肉中亞硝酸鹽含量逐漸升高。

超聲被認為是一種非熱的新興技術，在食品工業(yè)中具有巨大的潛力和廣泛的應用前景。美國使用的聲波頻率是高于人類可聽極限，其在食品加工領域的應用頻率可能在20～100 kHz[21]。因為超聲波增加了液-固系統(tǒng)中的傳質(zhì)過程，所以研究人員將其作為減少肉制品中鹽和硝酸鹽含量的一種辦法。

2.2 添加亞硝酸鹽清除物

2.2.1 添加天然植物

天然物質(zhì)的添加在發(fā)酵肉制品的制作中具有重要的地位。具有助發(fā)酵和抑制發(fā)酵肉制品腐敗及酸敗、部分替代食鹽等作用[22]。目前，大多選擇添加天然物質(zhì)來干擾亞硝化反應[23]。王瑩[24]研究了茶山海棠葉在用自然沖泡和磨碎浸提2 種傳統(tǒng)方式在模擬胃酸條件下清除亞硝酸鹽的能力，結(jié)果表明，2 種茶湯都有較好的清除亞硝基的能力，茶水比在1∶50 下，對亞硝基的清除作用隨茶湯質(zhì)量濃度的增加而增大。也有研究人員將蘆薈汁加入腌制品中，通過蘆薈凝膠的吸附作用來降低產(chǎn)品中亞硝酸鹽的殘留量。通過復配的方式添加天然物質(zhì)也是一種更好的思路，孫學穎等人[25]將沙蔥和孜然復配加入發(fā)酵香腸中，在經(jīng)過成熟過程后，加入沙蔥和孜然的亞硝酸鹽殘留量為5.66 mg/kg，顯著低于空白組。

2.2.2 添加植物提取物

采用適當?shù)娜軇┗蚍椒?，以植物為原料提取或加工的物質(zhì)，此類物質(zhì)能夠減少肉制品成分中亞硝酸鹽的添加量，從而使其達到可接受的值，并防止已知的有害影響，一些替代化合物和技術已經(jīng)證明在不改變其特定特性的情況下[26]，能夠有效降低亞硝酸鹽殘留量。在制作時，加入姜[27]、蘋果[28]和地膽草[29]等提取物對產(chǎn)品中的亞硝酸鹽均具有良好的清除作用。研究人員從蘋果幼果中提取多酚[30]，制作檸檬果皮精油[31]，在模擬酸性條件下多酚中的咖啡酸具備良好的亞硝酸鹽清除能力，且各極性部位的總酚含量與清除亞硝酸鹽的能力呈顯著正相關[32]。

2.2.3 添加微生物

已有很多學者分離出對亞硝酸鹽具有良好降解能力的菌株，添加微生物發(fā)酵劑顯然可在一定程度上降低亞硝酸鹽[33]，乳酸菌對于產(chǎn)品的發(fā)色、風味及亞硝酸鹽等都有積極的作用[34]。賀莉莉[35]研究了3 株乳酸菌（嗜酸乳桿菌、副干酪乳桿菌、植物乳桿菌）對不同濃度亞硝酸鹽的降解效果，發(fā)現(xiàn)每株乳酸菌對亞硝酸鹽的降解率均在74%以上。一些菌株可以產(chǎn)生具有降解作用的亞硝酸鹽還原酶，中毒的小鼠同時灌喂亞硝酸鹽還原酶液能夠有效緩解其中毒癥狀，延長其存活時間，其酶量越大，小鼠存活時間越長，解毒效果越好[36]。利用人工接種的方式可以有效減少發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽的含量，如發(fā)酵蔬菜中分離出來的植物乳桿菌DMDL 9010[37]，具有較高的亞硝酸鹽降解能力，且添加天然微生物發(fā)酵劑對發(fā)酵香腸的色澤有更顯著的改善[38]。

2.3 亞硝酸鹽替代物

自20 世紀報道二甲基亞硝胺會引起肝癌以來，研究人員便一直在尋找亞硝酸鹽的替代物。迄今為止，仍未尋找或開發(fā)出一種能完全替代亞硝酸鹽的物質(zhì)。

亞硝酸鹽在肉制品中的作用主要是發(fā)色、促進風味形成、抗氧化、抑菌的作用。因此，目前的替代物研究主要是針對亞硝酸鹽的某一項作用進行替代。例如，紅曲紅色素常常作為替代硝鹽發(fā)色的物質(zhì)，不僅具有色價高、光穩(wěn)定性強、色調(diào)純正、pH值適用范圍廣、水溶性好等特點，同時還具備一定的防腐、抗氧化作用。乳酸鏈球菌素是一種多肽抗菌素，能對肉毒桿菌、單增李斯特菌等革蘭氏陽性菌有明顯的抑制作用，可作為替代亞硝酸鹽抑菌作用的物質(zhì)，除此之外還有研究表明[39]，在制作中式香腸時添加600 mg/kg 乳酸鏈球菌素及40 mg/kg 添加亞硝酸鈉的組與添加90 mg/kg 亞硝酸鹽的組相比，品質(zhì)差異不明顯，這表明乳酸鏈球菌素還具有替代亞硝酸鹽，從而降低其用量的作用。在防腐劑能力方面，一般是以茶多酚、維C 為主，但維C 性質(zhì)并不穩(wěn)定，完全應用于工業(yè)生產(chǎn)仍有局限性，而茶多酚不但是一種天然的抗氧化物質(zhì)，而且還具有明顯的保健功能。在風味方面，除了常作為替代物的味精外，還有酵母發(fā)酵物、麥芽酚和乙基麥芽酚以及美拉德反應香精等。

3 結(jié)語

發(fā)酵肉制品具備營養(yǎng)豐富、風味獨特、保質(zhì)期長等特點?？刂瓢l(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽可以提高產(chǎn)品安全性，符合消費者需求。通過在發(fā)酵肉制品制作過程中控制食鹽質(zhì)量分數(shù)（3%）、發(fā)酵溫度（4～6 ℃）、發(fā)酵時間（12～24 h）、添加亞硝酸鹽清除物質(zhì)、使用亞硝酸鹽替代物等方法控制亞硝酸鹽含量。當前我國發(fā)酵肉類加工以作坊式、現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)式為主，標準化程度不高，應加強生產(chǎn)過程中的各項管理，將加工方式標準化。通過不斷地吸取國外先進的技術工藝，控制發(fā)酵肉制品中的亞硝酸鹽含量，合理使用亞硝酸鹽，減少人們對發(fā)酵肉制品的偏見，使亞硝酸鹽在生活中發(fā)揮更大作用，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)，滿足人們安全、健康、美味和營養(yǎng)豐富的發(fā)酵肉制品的需求。