肉制品中亞硝胺控制的研究進展

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

(浙江省農業科學院 食品科學研究所， 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，是世界公認的強致癌物之一，長期或一次大量攝入會引發腫瘤。亞硝胺急性中毒表現在一次或多次攝入含過量亞硝胺的食物之后，出現肝臟受損、血小板破壞和嚴重的全身中毒。以二甲基亞硝胺(nitrosodimethylamine，NDMA)的動物急性毒性試驗為例，大鼠的半數致死量(LD50)為 24～40 mg/kg。根據相關研究數據，如果兒童一次攝入NDMA 300 mg、成人攝入1 200 mg，則可導致死亡[1]。長期食用含亞硝胺類化合物的食品，會發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，對下一代產生危害。

1 亞硝胺的形成機理及危害

1.1 形成機理

研究發現亞硝胺化合物主要是由二級胺在酸性條件下與亞硝酸經亞硝基化生成，亞硝化機理見圖1。

圖1 亞硝胺的形成機理Fig.1 Formation mechanism of nitrosamines

1.2 危害

國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer, IARC)在1978年評估了亞硝胺的致癌性，認為亞硝基二乙胺(diethylnitrosamine,NDEA)、NDMA是致癌性很強的物質，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[2]，一些亞硝胺類化合物的急性毒性及限量標準見表1。

表1 一些亞硝胺類化合物的急性毒性及限量標準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發生反應。在H+存在的條件下，亞硝酸鹽與H+反應生成亞硝酸，進而分解產生N2O3后，才能與胺類物質反應生成亞硝胺。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化為亞硝酸鹽。同時胺類物質在高濃度的H+條件下發生質子化，影響亞硝胺的合成。當pH值過高時，亞硝酸鹽的轉化受到抑制，亞硝胺的合成也會受到阻斷。尹立輝等[3]研究發現pH值對NDMA影響顯著，NDMA的濃度在pH值較低時呈現緩慢上升的趨勢，并在pH值為3.0時達到最大值52.2 μg/mL，然后迅速下降，在pH值為5.0時，NDMA濃度降幅高達96.4%。

2.2 溫度的影響

亞硝胺的合成速率與溫度有顯著關系。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現，在蒸煮過程中較低的溫度范圍(50～60 ℃)內NDEA 形成量小于1 μg/kg，并且與NaNO2添加量無關。當溫度高于60 ℃，NDEA的形成量隨溫度的升高表現出顯著升高的趨勢，并且與NaNO2的添加量密切相關。Yurchenko等[5]研究表明加熱過程中揮發性亞硝胺含量會顯著增加，當肉制品經油炸處理后 NDMA和NPYR含量明顯上升。這可能與加熱過程中蛋白質降解產生的二級胺增加有關。

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

2.5 微生物的影響

實驗表明，腸桿菌屬和厭氧芽孢桿菌屬細菌具有合成亞硝胺的能力，而一些細菌能夠促進亞硝胺的形成。青霉菌及根霉菌屬在亞硝胺的合成反應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化為亞硝酸鹽從而促進亞硝胺的合成。某些特定的細菌還能促使蛋白質降解，產生一種促進亞硝基化反應的酶并形成穩定反應的酸性環境[8]。

3 亞硝胺控制的研究現狀

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行研究[9]，見表2。其中關于添加天然外源性物質從而阻斷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色劑及防腐劑，起到發色、抑菌、賦予食品特殊風味及抗氧化的作用。目前尚未找到較優質的替代物，故仍允許限量使用。對于亞硝酸鹽的控制除了應嚴格遵循國家標準的添加及殘留量外，還應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]在關于安全發色劑的研究中，以豬血細胞為原料，制備出一種安全、穩定、賦色效果良好的發色劑——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行對比，結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，探究生物胺對發酵香腸中NDEA的形成及亞硝酸鹽殘留量的影響。結果表明，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，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行脫羧作用生成生物胺，故可通過控制產酶微生物的生長繁殖來實現對生物胺含量的控制[13]。在加工過程中應嚴格控制原料的新鮮度及加工的環境衛生、優化溫度、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、冷凍等技術對生物胺的含量也有降低作用。

3.2 亞硝胺形成的阻斷

應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，國內外學者在這方面進行了大量研究，目前已經發現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對哈爾濱風干腸中亞硝胺的影響中發現，添加維生素E的風干腸中的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]研究發現，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現，八角和丁香的阻斷效果與添加量呈現正相關的趨勢，在加入φ為5%的八角萃取液時，對NDMA生成的抑制效應高達93%。邢必亮等[17]在利用維生素E、維生素C、茶多酚等物質降低腌肉中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

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]研究發現，蝦皮經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，抑制效應分別達83.9%和96.6%。目前輻照技術較多運用于食品的冷殺菌，而較少運用于亞硝胺的降解，其降解機理尚未清楚，因此利用輻照技術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。劉法佳[21]針對傳統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酵期間對風干腸中亞硝胺的降解作用，研究發現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進行了一定的研究，主要從阻來源、促去路2方面進行。阻來源主要包括減少前提物的攝入及應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，可以加強此方面的研究。此外，還可以利用多種方法相結合來減少亞硝胺含量。