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传统肉制品加工过程中亚硝酸盐的控制技术 ——东北农业大学食品学院孔保华教授专访 编者按 亚硝酸盐因其具有良好的发色、抗氧化、抑菌等作用而被广泛应用于肉制品加工中，然而亚硝酸盐在肉制品中能够形成致癌性的亚硝胺类物质，致使肉制品的食用安全性降低。随着人们健康意识越来越强，传统肉制品加工过程中亚硝酸含量问题也被高度重视。目前，许多学者开始研究低亚硝酸盐肉制品的加工方式、肉制品中亚硝酸盐的控制方法等。在此研究领域，东北农业大学食品学院的孔保华教授取得了丰硕成果，本刊记者就传统肉制品加工过程中亚硝酸盐的控制技术对孔保华教授进行了专访。  Part.1 记者：肉制品中的亚硝酸盐问题一直是消费者关心的问题，您在这方面有较多的研究，请您谈谈传统肉制品中硝酸盐的来源、作用及其对肉制品品质、风味的影响？ 孔保华教授：肉制品中硝酸盐（亚硝酸盐）的来源主要是因加工需要而人为添加的硝酸盐或者亚硝酸盐，主要起到发色、抑菌、抗脂肪氧化和改善风味的作用。 硝酸盐或亚硝酸盐之所以能在腌肉中起呈色作用，是因为它们能在酸性条件下形成亚硝酸。亚硝酸不稳定，在还原性物质存在时，发生歧化反应，转化生成一氧化氮，一氧化氮和肌红蛋白反应，最终生成亚硝基肌红蛋白，而热变性会使其转化为一氧化氮亚铁血色原，即为稳定的粉红色素。 亚硝酸盐的抑菌作用主要是抑制肉及肉制品中肉毒梭状芽孢杆菌生长，其抑菌机理可能有三方面、一是抑制蛋白质和能量的代谢；二是抑制细菌的脱氧核糖核酸基因的表达；三是破坏细菌的细胞壁和细胞膜。而其抑菌途径从四方面得以实现：一是与细菌细胞壁上的巯基反应；二是阻断肉中蓝绿色假单胞菌的氧传输及氧化磷酸化；三是与发芽细胞中的含铁化合物结合；四是使某些代谢反应的酶失活。 适当的脂肪氧化可以改善肉制品的风味，但是过度氧化可以使肉制品发生质量的恶化。脂肪适度氧化可以产生一些相应的醛、醇、酮和酯类等物质，使肉制品呈现出典型的动物油脂味及香甜的果香味等。但过度氧化会导致肉制品产生酸败现象，并使得产品的质地、颜色和营养价值发生恶化，对人体健康有一定的危害。亚硝酸盐的添加可以抑制脂肪氧化，有效阻止“过热味”的产生。亚硝酸盐在肉制品中抑制脂肪氧化的途径主要包括以下几个方面：通过与血红素蛋白中心的铁配位结合而形成稳定的复合物，从而防止氢过氧化物被血红素蛋白催化分解；与肉中的一些成分反应，形成具有抗氧化活性的亚硝基和亚硝酰化合物；与某些脂肪过氧化反应的氧化前体的微量元素发生螯合反应；除此之外还可以通过与碳-碳双键反应来稳定脂质部分。 风味是腌制肉制品主要的质量指标之一，亚硝酸盐对腌制肉制品的风味非常重要，这种独特的腌制风味可能源于亚硝酸盐所引起的一系列化学反应。肉制品中风味形成的主要途径包括脂质分解、蛋白水解和碳水化合物发酵，通过这些途径使得肉制品中积累了大量的氨基酸和脂肪酸，这些物质在随后的加工及贮藏过程中通过美拉德反应、氨基酸Strecker降解和不饱和脂肪酸的氧化形成了大量的风味物质，赋予腌制肉制品特殊的风味特征。亚硝酸盐与腌制肉制品特征风味形成相关的机制至今尚未阐明，其所发挥的改善风味的作用可能是由于其对脂肪氧化具有抑制作用，减少了肉制品中脂肪氧化产物所产生的过热味，从而赋予肉制品特殊的风味特征。 我们团队研究了亚硝酸钠对自然发酵哈尔滨风干肠的影响，发现亚硝酸钠的添加可以提高风干肠的红度值（a*），改善风干肠的颜色，且可以抑制大肠杆菌的生长，并与添加量相关。此外，亚硝酸钠的添加可以抑制脂肪氧化产物的形成。我们还对风干肠中的挥发性风味化合物进行了分析，发现亚硝酸钠的添加量影响由脂肪氧化所产生的醛类和酮类风味化合物的含量，亚硝酸钠添加量越大，风干肠中由脂肪氧化所产生的挥发性风味化合物的含量越低，这同时也说明了亚硝酸钠具有良好的抗脂肪氧化的作用。 Part.2 记者：目前，在传统肉制品加工过程中，亚硝酸盐的控制技术有哪些？西式肉制品又是如何做的？ 孔保华教授：传统肉制品和西式肉制品对亚硝酸盐控制应该采用同样的技术。亚硝酸盐在肉制品加工中非常重要，但也存在着安全性问题，摄入过多的亚硝酸盐会对人体健康产生危害，过量的亚硝酸盐会在人体内累积并进入血液，将正常的二价铁离子的血红蛋白氧化为三价铁离子的高铁血红蛋白，从而失去载氧的能力而导致组织缺氧，对人体造成危害，引起亚硝酸盐中毒。此外，亚硝酸盐还参与亚硝基化合物如N-亚硝胺的形成，其对人体具有致突变、致畸和致癌作用，因此我们要对肉制品中亚硝酸盐的使用进行控制。目前控制亚硝酸盐所带来危害的方法主要分为两类。 第一类控制方法是是阻断亚硝胺的形成，其形式主要分为3 种： 一是通过一些微生物生长抑制亚硝胺前体生物胺的形成，从而减少亚硝胺的形成。目前已经有研究人员分别研究了植物乳杆菌、双歧杆菌、木糖片球菌和干酪乳杆菌等多种菌株均可以有效降低如尸胺、组胺、腐胺和酪胺等亚硝胺前体生物胺的含量，从而减少了亚硝胺的积累。 二是通过添加一些富含VC、VE以及黄酮等还原类物质的食品，以及植物果蔬和香辛料的提取物，直接阻断亚硝胺的生成。 三是降解已经生成的亚硝胺。辐照技术可以降解已经生成的亚硝胺，如γ-辐照，目前已经有研究人员分别研究了对不同的肉制品进行γ-辐照处理，发现辐照有效 降低了肉制品中亚硝胺的含量，但以上这些方法目前依旧处于研究状态，实际生产中采用的不多。 第二类控制方法是减少亚硝酸盐的使用量，添加亚硝酸盐替代物，从而替代亚硝酸盐所发挥的发色、抑菌、抗脂肪氧化和增加风味的作用。目前发色剂替代物使用较多的为红曲色素、糖化亚硝基血红蛋白以及一些果蔬提取物；目前用于肉制品中亚硝酸盐抑菌作用的替代物主要有有机酸，如乙酸、乳酸及其钠盐、甲酸、抗坏血酸、磷酸盐、山梨酸及其钾盐等，以及天然抗菌剂包括茶多酚、香辛料提取物和细菌素等。还可以制备混合腌制剂以替代亚硝酸盐的多重作用。混合腌制剂是由发色剂、抗氧化剂和抑菌剂共同组成的，但混合腌制剂的成本较高，且不能完全取代亚硝酸盐所产生的效果，所以在实际生产中应用的不多。 此外，利用微生物发酵法替代亚硝酸盐已经有报道，主要是利用微生物的转化作用，将肌红蛋白转化为亚硝基肌红蛋白，从而改善肉的颜色，目前研究较多的具有“呈色”作用的微生物菌株主要包括乳酸菌、植物乳杆菌、明串珠菌、片球菌和葡萄球菌，大部分仍处于探索和研究阶段。我们团队目前已经研究了一些具有“呈色”作用的微生物菌株，比如我们发现接种了发酵乳杆菌的风干肠能够达到用亚硝酸盐处理的相同发色效果，且具有一定的抑菌作用；我们还从风干肠中分离出木糖葡萄球菌和戊糖片球菌，分别将其接种在不添加亚硝酸盐的肉汤模型系统和生猪肉肉糜中，研究其将肌红蛋白转化为亚硝基肌红蛋白的能力，发现接种木糖葡萄球菌的模型系统中样品具有典型的亚硝基肌红蛋白的吸收光谱，且比对照样品和含有戊糖片球菌的模型系统中的样品具有更明显的粉红色（肉眼观察）和a*，在生猪肉糜中，接种了木糖葡萄球菌样品的a*与添加了亚硝酸盐的样品几乎相同，且可以在一定程度上抑制腐败菌的生长。 Part.3 记者：在您所研究的课题中，传统腌腊肉制品加工过程中亚硝酸盐的控制技术取得较大突破，请您谈谈这方面的研究成果？ 孔保华教授：我们利用新鲜猪血和亚硝酸盐反应，研究开发制备了一种亚硝酸盐的发色剂替代物，即糖化亚硝基血红蛋白，通过加工工艺的优化，将糖化亚硝基血红蛋白中的亚硝酸盐残留量降低到几乎可以忽略的含量，且糖化亚硝基血红蛋白的稳定性很好，随后我们在生肉糜和熟肉糜中分别对糖化亚硝基血红蛋白的呈色效果进行了测定，最终将其分别添加到红肠和风干肠中，起到了良好的发色效果，并确定了最适添加量，减少了亚硝酸盐的使用。 糖化亚硝基血红蛋白的优点为：能替代亚硝酸盐起发色作用，明显降低肉制品中亚硝酸钠的残留量，真正实现低亚硝酸盐肉制品；不需长时间腌制，直接添加到肉制品中就能起到发色作用；增进肉色、切片色泽均一、增进瘦肉感官、只着色在精肉上、呈现美丽颜色、色泽稳定；同时血球蛋白中还含有另一种营养物质——血红素铁，因此亚硝基血红蛋白作为着色剂的同时还能起到一定的补铁作用。 我们团队对微生物发酵替代肉制品中亚硝酸盐进行了研究，首先我们在培养基中鉴定并筛选出了具有呈色和抑菌作用的菌株，并在对其机理进行研究后，进一步考察菌株在生肉糜体系中呈色和抑制腐败菌生长的作用，最终将筛选所得功能菌株应用到发酵风干肠中进行应用实验，并测定各项指标，通过不同功能微生物复配，最终取得了良好的发色和抑菌效果，达到了替代发酵风干肠中亚硝酸盐的目的。 此外，我们还对肉制品中亚硝胺控制技术进行了研究，研究发现复合香辛料提取物可有效抑制产品中亚硝胺积累，减少亚硝胺的形成，并确定了最适添加量，改善产品的感官品质；此外，研究发现肉桂提取物、迷迭香提取物、VE以及接种的复合发酵剂均可阻断亚硝胺的生成，且对风味有较好的改善作用。 Part.4 记者：您正在研究用微生物发酵技术来取代传统的直接添加亚硝酸的方式，请问您这项研究取得了哪些成果？此技术对肉制品的传统风味是否有影响？ 孔保华教授：我们团队正在进行采用微生物发酵替代肉中亚硝酸盐的呈色和抑菌作用的研究，并对其机理进行了阐述，该项目获得国家自然科学基金的资助。目前通过向培养基中添加肌肉色素-高铁肌红蛋白（Met-Mb）模拟肉基质环境，筛选出4 株具有“呈色”功能的微生物菌株：弯曲乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌和木糖葡萄球菌。 我们希望通过一系列的研究探明微生物发酵的呈色机理。通过紫外-可见光谱和电子自选共振光谱对肌红蛋白红色衍生物进行扫描分析，发现木糖葡萄球菌和发酵乳杆菌可转化Met-Mb形成了六配位的亚硝基肌红蛋白，而弯曲乳杆菌和植物乳杆菌生成了氧合肌红蛋白。对细菌转化Met-Mb过程追踪发现，该转化速度与原始接种细菌数和生长速度密切相关，并且菌株的一氧化氮合酶促进了肉中亚硝基肌红蛋白的形成。在模拟体系中考察受试菌株对产气荚膜梭菌的抑制效果发现，不同乳酸菌对产气荚膜梭菌及芽孢均有一定抑制作用，其中植物乳杆菌作用最显著，且具有杀死活细胞的作用。发酵乳杆菌、植物乳杆菌和戊糖片球菌培养48 h后形成的条件培养基，可以抑制其芽孢形成。乳酸菌发酵降低pH值和植物乳杆菌产生的耐热细菌素是其抑制产气荚膜梭菌的主要原因。 我们在肉糜体系中考察了筛选菌株的呈色和抑菌效果，发现木糖葡萄球菌可在肉体系中转化Met-Mb生成亚硝基肌红蛋白，适度增加木糖葡萄球菌接种量，可提高肉糜a*。同时筛选得到两株细菌，清酒乳杆菌和木糖葡萄球菌，可作为“生物保护菌”应用到肉制品中，抑制其中腐败菌的生长。 最后将木糖葡萄球菌、清酒乳杆菌和植物乳杆菌应用到发酵风干肠中，评价其作为发酵剂对风干肠颜色、质构、理化特性以及安全性的影响。我们发现接种含有木糖葡萄球菌的发酵剂能够达到与亚硝酸钠腌制相同的发色效果，接种发酵抑制了产气荚膜梭菌的生长，加速了优势菌群的形成，对风干肠品质特性有改善作用，且接种了发酵菌株的风干肠具有更好的发酵风味。该研究成果表明微生物发酵可以部分替代亚硝酸盐在肉制品中的发色和抑菌作用，为生产低硝肉制品及发酵肉制品工艺的改进提了供理论依据。 Part.5 记者：请您谈谈我国传统肉制品怎样在保持自身特色的基础上加快其产业发展？ 孔保华教授：传统肉制品在我国肉类消费结构中占有重要地位，深受广大消费者喜爱，但仍存在不少问题以待解决，比如标准体系不完善、缺乏产品质量和安全控制技术、加工装备落后、自动化水平低等。虽然传统的加工工艺也能生产出较为满意的产品，但不能满足现代肉品工业发展的需求，因此应寻求新式加工技术和加工工艺，研发适合于特定类型产品的机械装备及辅助设备，集成组装快速和高效的产品生产线。 与此同时，传统肉制品中一般脂肪和食盐含量较高，并且灌肠类制品都要添加亚硝酸盐，这些物质虽然可以提高产品的风味，改善口感，延长货架期，但食用过多会对人体健康带来危害，因此我们还应进一步研究肉制品中低脂肪、低盐以及低亚硝酸盐的替代物，使传统肉制品在保持其原有特征的基础上，以更加健康的形式供消费者食用。 记者：李婉君 责编：刘莉 内容来源于《肉类研究》2018年5期
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