發酵肉制品中的危害因素及防控措施研究進展

謝慶超，王 子，李銀輝，劉海泉,2,4，白 莉，王曄茹,，趙 勇,

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.農業農村部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室（上海），上海 201306；3.上海海洋大學食品質量安全檢測實驗室，上海 201306；4.上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306；5.國家食品安全風險評估中心，北京 100022）

發酵肉制品是以畜禽肉為原料在自然或人工條件下經特定微生物和酶的作用，加工制得的一種有獨特色澤、風味及較長保質期的產品[1]。傳統中式熏肉、香腸、臘肉等都是自然發酵，發酵周期長，產品質量難以控制。為確保質量、縮短發酵時間，人工接種方式逐漸興起。全球肉類消費量已超3億 t，精加工肉制品占消費總量的30%以上，占主要地位的是發酵肉制品[2]。

隨著發酵肉制品消費量日益增加，產生的危害因素也日漸增多。從生產到包裝、從貯藏運輸到零售食用，全過程或多或少伴隨著物理、化學、生物等因素的危害。我國發酵肉制品工業化及研究較晚，存在前沿技術占比小、創新性研究少、發展質量不高、裝備研發水平及自主創新力不足、自動智能化程度低等問題[3]，導致前處理及加工過程出現物理性危害，產品亞硝胺、生物胺等含量超標，微生物指標不合格，違規使用食品添加劑、獸藥等問題[4]。

正因如此，對發酵肉制品危害因素的深入認識顯得尤為重要。當前對發酵肉制品危害因素認識比較零散，且對其相關防控措施和機制的認識較為粗略。因此全面系統了解發酵肉制品危害因素及防控措施和機制對其生產加工、安全控制具有重要指導意義。本文系統闡述了3 類危害因素及防控措施和機制，旨在為控制和消除發酵肉制品危害因素提供理論依據。

1 發酵肉制品中的危害因素

1.1 發酵肉制品中的微生物危害

傳統發酵肉制品所用的微生物多為乳酸菌，不局限于單一菌種，也可能是混合菌種[5]。發酵過程實際是以優勢菌為主導，多菌種的混合發酵。發酵過程中，因微生物菌群多樣性導致的產品腐敗及病原菌污染是影響發酵肉制品安全的因素之一[6-7]。

微生物群系競爭使得有益菌成為發酵過程中的優勢菌，并主導發酵全過程[8]。當原料肉初始菌量多、發酵條件不當、貯運條件不當時，易造成致病菌繁殖并影響肉制品質量安全。

發酵肉制品易被單核細胞增生李斯特菌（以下簡稱單增李斯特菌）、沙門氏菌、致瀉大腸埃希氏菌等細菌污染并產生腸毒素，嚴重危害發酵肉制品食用安全性[9-10]。為保證產品安全，我國GB 29921—2021《食品安全國家標準 預包裝食品中致病菌限量》明確規定了肉制品中致病菌限量標準，其附錄A中說明了肉制品包括發酵肉制品[11]。表1是部分國家發酵肉制品的致病菌檢出限，表2是部分國家發酵肉制品的微生物限量。表1涉及的國家都規定發酵肉制品中不得檢出沙門氏菌和單增李斯特菌，俄羅斯對致病菌檢出限要求最嚴，4 種致病菌都不得檢出。分析表1、2可知，新西蘭和澳大利亞致病菌檢出限和微生物限量相同。

表1 部分國家發酵肉制品中致病菌檢出限[11-13]Table 1 Limits of common pathogenic bacteria in fermented meat products in some countries[11-13]

表2 部分國家發酵肉制品中微生物限量[12-15]Table 2 Microbial limits of fermented meat products in some countries[12-15]

1.2 發酵肉制品中的化學性危害

1.2.1 生物胺

生物胺具有生物活性，且無揮發性、熱穩定性強[16]，大多存在于動植物及人體中，按結構分為芳香族（酪胺、苯乙胺）、雜環族（組胺、色胺）和脂肪族（腐胺、尸胺、精胺）[17]。在氨基酸脫羧酶作用下，氨基酸脫去α-羧基生成生物胺，其中組胺在單胺氧化酶作用下生成甲基咪唑乙酸[18-19]（圖1）。

圖1 生物胺形成及組胺分解示意圖[20]Fig.1 Schematic diagrams of biogenic amine formation and histamine decomposition[20]

生物胺有一定生理功能，但體內積累多就會引起危害，如血管膨脹引發高血壓、頭痛，造成呼吸紊亂、心悸、腹瀉等癥狀，嚴重時導致死亡[21-23]。生物胺中，組胺毒性最大，過量組胺引起神經性中毒[24]；酪胺毒性次之，過量引起頭痛、高血壓等癥狀；尸胺和腐胺自身毒性小，但能抑制代謝酶活性，增強人體不適癥狀[25]。為控制生物胺的攝入量，各國及地區相繼出臺食品中生物胺的限量標準，但沒有國家明確提出關于發酵肉制品生物胺總量的限量標準。GB 5009.208—2016《食品安全國家標準 食品中生物胺的測定》中規定了肉類中9 種生物胺的各自檢出限。不同國家和地區生物胺限量標準見表3。

表3 不同國家及地區生物胺限量標準（以組胺和酪胺為例）[26-27]Table 3 Limit standards for histamine and tyramine in different countries and regions[26-27]

1.2.2 獸藥殘留

原料肉是發酵肉制品獸藥殘留的最主要來源，獸藥殘留也是發酵肉制品的主要危害之一，食用有獸藥殘留的發酵肉制品會對人體健康產生不良影響[28]。分析2018—2020年國家市場監管總局發布的食品抽檢不合格數據可得，不合格食品中獸藥殘留占47.34%，在畜禽肉及副產品（共89 批次）中占14.45%[29]。獸藥違法違規使用、濫用現象依然存在，殘留的抗生素會破壞肉類發酵過程并增加人體食用過量抗生素的風險[30]，因此發酵肉制品相關生產企業要加強對原料肉的來源追溯，索票索證，檢驗檢測獸藥殘留方可驗收。

殘留物通過食物鏈富集進入人體，并在蓄積后產生毒性，引發慢性中毒、細菌耐藥性、致命性過敏反應[31-32]。磺胺類抗生素是合成抗菌藥之一，是除青霉素和四環素外的獸藥第三大抗生素[33]。大環內酯類是一種具有12～16 個碳內酯環的抗菌藥物，如紅霉素和阿奇霉素等。Venditto等[34]發現大環內酯類可被用于治療消化性潰瘍和呼吸道感染。治療動物疾病的主要抗生素是四環素類，Pérez-Rodríguez等[35]研究表明長期給畜禽使用四環素會導致其殘留物積累并通過食物鏈傳給消費者。β-內酰胺是產銷量最多、發現最早、在原料肉及肉制品殘留中檢出次數最多的抗生素[36]。Sadowski等[37]研究發現喹諾酮類抗菌藥物主要用于治療細菌性疾病和支原體感染。常見發酵肉制品的獸藥殘留見表4。

表4 常見發酵肉制品的獸藥殘留限量Table 4 Maximum residue limits for veterinary drugs in common fermented meat products

1.2.3 硝酸鹽和亞硝酸鹽

防腐劑、風味調節劑、酸化劑、抗氧化劑、著色劑和多聚磷酸鹽是發酵肉制品常用的食品添加劑。生產發酵肉制品可通過適當添加硝酸鹽和亞硝酸鹽降低肉毒桿菌危害，常作防腐劑和固色劑使用。過量亞硝酸鹽易造成中毒，甚至致癌。我國在硝酸鹽/亞硝酸鹽限量標準上嚴格且統一。以發酵香腸為例，部分國家及地區對于這類產品硝酸鹽和亞硝酸鹽限量標準如表5所示。

表5 部分國家和地區硝酸鹽和亞硝酸鹽限量及殘留量標準[44-45]Table 5 Limits and residue standards for nitrate and nitrite in some countries and regions[44-45]

1.2.4 亞硝胺

蛋白質代謝生成胺類化合物，胺類化合物在適宜條件下生成亞硝胺，亞硝胺在細菌還原酶的作用下被還原成亞硝酸鹽。King等[46]發現大腸桿菌、葡萄球菌、芽孢桿菌等細菌能還原硝酸鹽，其還原產物亞硝酸鹽與胺類化合物生成亞硝胺。亞硝胺能致畸、致癌、致突變，毒性極大。已知的300多種亞硝基化合物大多數都致癌[47]。為此，GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》明確規定N-二甲基亞硝胺限量為3.0 μg/kg[48]。

1.3 發酵肉制品物理性危害

原料肉可能帶有病原菌、毛發、蟲類軀殼尸體、金屬碎片、木屑等，生產過程中人員違規帶入不相關物品、人員穿戴不合規等多方面都會導致交叉污染。物理性危害主要來源于原料及生產加工過程，因此要嚴格管控和挑選原料，嚴格執行生產規范，嚴格要求人員健康衛生。根據發酵肉制品普遍生產流程總結了加工環節、環境特點、存在問題、注意事項等，如表6所示。

表6 發酵肉制品生產的環境特點、存在問題及注意事項[49-51]Table 6 Environmental characteristics,existing problems and precautions of fermented meat product production[49-51]

2 發酵肉制品危害因素的防控措施及機制

2.1 生物防控

發酵肉制品中微生物遇到的生存壓力包括生產過程壓力（例如乳酸菌發酵產生的酸性pH值）、細菌素以及鹽濃度增加引起的滲透性壓力[52]。細菌素由發酵的細菌產生，可作外源防腐劑添加。另一方面，因微生物對環境壓力具有高度耐受性，可在發酵肉制品中生存[53]。

發酵劑是促進肉制品發酵的微生物培養物，乳酸菌、霉菌、球菌、酵母菌等都可作發酵劑。肉用發酵劑耐酸、不產生H2O2、不具有氨基酸脫羧酶活性，對致病菌有拮抗作用[54]。乳酸菌可用于減少發酵肉制品中的不利微生物群，并可作天然食品防腐劑。霉菌可作為天然抗氧化劑，既能控制水分、阻止肉制品表面產生硬殼，又能通過霉菌自身耗氧，防止產品氧化。Cao Chenchen等[55]從傳統發酵香腸中分離出植物乳桿菌CD101，研究發現發酵香腸使用植物乳桿菌CD101發酵劑后肽抗氧化活性顯著提高。Castilho等[56]研究了彎曲乳桿菌UFVNPAC1對豬肉香腸中單增李斯特菌的抑菌效果，結果顯示10 d內菌濃度從3（lg（CFU/g））降到1.5（lg（CFU/g））。Giello等[57]在研究彎曲乳桿菌54M16時也發現類似的抑菌效果。Hu Yingying等[58]從傳統干香腸中鑒定出2-庚酮和2-壬酮是葡萄球菌β-氧化不完全產物，可為干香腸提供風味。有研究表明肉制品中乳酸菌生長通過競爭養分和生存空間而干擾腐敗或致病細菌生長[59]。霉菌和酵母菌用作表面發酵劑有助于提高產品安全性[60]，但目前對微球菌、酵母菌和霉菌提高安全性的作用機制的研究較少。

肉制品發酵過程中，發酵劑作用導致pH值降低，鹽的作用使水活度下降，細菌素也有一定影響，食源性致病菌在此條件下數量降低。Ducic等[61]研究了干發酵香腸生產中的致病微生物生長情況，發現發酵過程中食源性致病菌數量都呈下降趨勢，但單增李斯特菌數量下降趨勢最小，經貯藏45 d后，豬肉發酵香腸單增李斯特菌數量從最初的（5.8±0.1）（lg（CFU/g））下降到（4.1±0.1）（lg（CFU/g）），牛肉發酵香腸單增李斯特菌數量從最初的（5.9±0.1）（lg（CFU/g））下降到（5.3±0.1）（lg（CFU/g））。Montiel等[62]用4 種從肉類工業環境和產品中分離出的單增李斯特菌混合物對鹽腌火腿進行接種（6.5（lg（CFU/g））），4 個月后，塞拉諾火腿表面單增李斯特菌數量減少了至少4.6（lg（CFU/g）），此后仍保持在檢測限以下；9 個月后，伊比利亞火腿表面單增李斯特菌數量下降了至少5（lg（CFU/g））。

楊慧軒等[63]總結的乳酸菌抑菌作用機制（圖2）主要有：1）釋放H2O2破壞細胞屏障，這與Laranjo等[64]發現結果一致；2）產生的有機酸以未解離形式在細胞膜上擴散，質子動力消散，破壞細胞結構；3）產生的細菌素也能抵抗細菌侵害，提高產品安全性。

圖2 乳酸菌抑菌作用機制[63]Fig.2 Mechanism of bacteriostatic action of lactic acid bacteria[63]

2.2 化學防控

2.2.1 生物胺防控

涂抹、浸泡或添加一些化合物（糖類、食鹽等）、食品添加劑或天然活性物質（如乳酸鏈球菌素、茶多酚等）為生物胺防控的其中一種方式。Zhang Qiuqin等[65]研究了5 種酚酸對生物胺的抑制作用，結果顯示，添加0.078 mg/mL酚酸可有效抑制生物胺形成。此外還有以下抑制生物胺的方法：1)發酵菌群結構改良；2）降低氨基酸脫羧酶活性；3）增強生物胺降解[66]。氨基酸是形成生物胺的關鍵因子，減少游離氨基酸含量可有效遏制生物胺合成。Zhang Yi等[67]研究表明谷氨酰胺轉胺酶可催化氨基酸聚合反應，抑制生物胺合成。有些微生物不僅對發酵有益，還可降解生物胺，可從源頭抑制生物胺。景智波等[20]發現植物乳桿菌可降解酪胺，枯草芽孢桿菌可降解尸胺，木糖葡萄球菌可降解組胺，釀酒酵母可降解腐胺。

還可通過優化生產工藝條件、改進加工處理方法等抑制生物胺。Wang Xinhui等[68]將中式發酵香腸在不同溫度條件下貯存20 d，除-18 ℃貯存組外，其余實驗驗溫度下的香腸中組胺含量均高于初始值，因此降低貯存溫度可有效抑制生物胺積累。

2.2.2 獸藥殘留防控

目前，對于獸藥殘留防控大多還停留在法律法規、體系建設、制度模式上。近年來獸藥代替研究發展迅速，蔡丙嚴等[69]研究發現野大黃含藥血清具有顯著的抑制豬繁殖與呼吸綜合征病毒活性，有望作為抗生素進行開發。耿世晴[70]研究了14 種中藥抗豬繁殖與呼吸綜合征病毒的作用，發現魚腥草、虎杖抗病毒效果最好。

2.2.3 硝酸鹽和亞硝酸鹽防控

通過添加硝酸鹽和亞硝酸鹽可達到呈色、抑菌、改善風味、抗氧化等目的，但過量添加會產生如1.2.3節所述的危害，因此對硝酸鹽和亞硝酸鹽的防控也顯得十分重要。Huang Ling等[71]研究了多食材替代亞硝酸鹽對臘肉風味的影響，發現使用發酵乳桿菌RC4、植物乳桿菌B6、紅曲紅、甜菜紅、VE、Nisin（乳酸鏈球菌素）以及各種調味物質替代亞硝酸鹽制備的零添加亞硝酸鹽臘肉，其揮發性風味物質含量也較豐富。除食材替代方法外，生物方法也較為常見。研究發現乳酸菌除具有防腐、加強營養、賦予產品芳香風味及良好口感的作用外，還有降低亞硝酸鹽、提升發酵肉制品品質與安全的特性[72]。Wang Xinhui等[73]研究表明，與自然發酵香腸比較，用多菌種聯合發酵劑發酵的香腸中亞硝酸鹽含量由26.72 mg/kg降低到了4.32 mg/kg。此外Breda等[74]研究發現天然生物活性化合物可代替亞硝酸鹽制備發酵肉。

2.2.4 亞硝胺防控

目前常見的亞硝胺控制措施有：減少發酵過程中亞硝胺及前體物質含量；阻斷亞硝胺合成途徑；促進亞硝胺生物降解。Amron等[75]用十字花科蔬菜提取物浸泡發酵肉，發現十字花科蔬菜提取物可降低發酵肉中亞硝胺濃度和毒性。?zbay等[76]發現在發酵香腸中加入抗壞血酸有助于降低亞硝胺含量。孫學穎等[77]研究發現復合發酵劑和香辛料對發酵香腸中亞硝胺形成有明顯抑制作用。

2.3 物理防控

上述的生物和化學防控方式雖然會使致病菌或有害化學物含量有降低，但根據Meloni等[78]調查撒丁島發酵香腸加工廠的研究，單增李斯特菌流行率升高，可能是病原體生命力強，也可能是加工過程中發生交叉污染造成的。所以用物理手段殺滅微生物，特別是食源性致病菌，也是不可或缺的。消除生物危害、物理危害的物理方法主要有超高壓、脈沖電場、輻射等，其微生物殺菌機理如圖3所示。

圖3 超高壓、脈沖紫外線、輻照的殺菌機理[79-81]Fig.3 Bactericidal mechanism of ultra-high pressure,pulsed ultraviolet and irradiation[79-81]

2.3.1 超高壓

超高壓技術在滅菌的同時，也能更好地保持食品風味、營養成分、生物特性，延長保質期，是一種新型的非熱殺菌技術。但其使用成本高、耐壓性要求高等特點限制了該技術的廣泛應用。Possas等[79]指出超高壓技術是控制微生物的非熱巴氏滅菌方法，在最終產品中能有效降低病原體的濃度。有研究表明，細胞形態結構損傷、細胞膜通透性增大以及膜上Na＋/K＋-ATPase失活，是超高壓殺死致病菌的重要原因[82]。除產品滅菌外，生產加工前對原料肉進行超高壓處理還能提高最終產品的嫩度[83]。表7總結了超高壓殺菌技術在一些發酵肉制品中的應用。

表7 超高壓殺菌技術在發酵肉制品中的應用Table 7 Recent application of ultra-high pressure sterilization technology in fermented meat products

2.3.2 脈沖紫外線

脈沖紫外線是新興非熱加工技術之一，由瞬時、高強度的脈沖光（10-3～102ms）組成，富含紫外線，可用于食品殺菌。Rajkovic等[88]探究脈沖紫外線對切片發酵香腸中單增李斯特菌的殺滅能力，證明在強度3 J/cm2、300 ms的條件下菌落數減少了2.24（lg（CFU/g））。Bahrami等[89]總結出脈沖光對發酵香腸單增李斯特菌具有顯著的殺菌效果。除用于食品殺菌，脈沖紫外線在生產車間、設備定期紫外殺菌方面也起著重要作用[90]。

脈沖紫外線殺菌機制[91]包括以下3 個方面：1）光化學變化，經脈沖光照射，微生物DNA吸收紫外波能量，結構變化甚至裂解生成胸腺嘧啶二聚體，細胞分裂受阻，無法完成新陳代謝導致細菌死亡；2）光熱作用，經照射后光子與其中物質碰撞溫度升高，從而使細菌細胞壁破損，胞內物質蒸發，細菌生理活性降低；3）光物理作用，由于光熱作用產生的水汽以及光的瞬時穿透性而導致細胞壁結構破壞，細胞內其他成分受損，使細菌失活。

2.3.3 輻照

輻照是利用一定劑量波長極短的電離射線照射殺死微生物從而達到保鮮、保藏效果的殺菌技術。Rodrigues等[92]研究發現在1.5～4.5 kGy輻照劑量范圍內，輻照殺菌導致香腸微生物含量降低。An等[93]用0～4.5 kGy輻照熏鴨，發現低劑量輻照可延長保藏期，且不影響感官特性。有研究表明輻照通過殺死發酵肉中微生物、鈍化酶活性來減少生物胺的產生。殺菌機理分為兩個方面：一是抑制DNA合成和細胞分裂，破壞微生物DNA；二是輻射會與被輻照的基質之間產生活性分子，活性分子會損害細胞，最終導致細胞死亡[94]。由于研究不全面、技術爭議等問題使這項技術發展嚴重受限。

2.3.4 包裝方式

真空包裝是最常見最簡便的包裝方式，可用于成品包裝。Sun Qinxiu等[95]將真空包裝的干香腸在貯存過程中生物胺含量逐漸降低。隨著技術進步，氣調包裝技術也逐漸興起。Huang Jichao等[96]發現氣調包裝對抑制微生物生長繁殖比常壓包裝有效。鄧琬麒等[97]研究了3 種不同包裝方式的保鮮效果，發現氣調包裝對即食香腸保鮮效果最好。

2.3.5 等離子體及其活化水

等離子體是不完全電離的氣體介質，其滅菌機理主要是在放電過程中產生的帶電粒子和高能電子的物理破壞作用。Yong等[98]研究了介質阻擋放電線性等離子體滅活牛肉干霉菌的效果，結果顯示經10 min等離子體處理，初始微生物量明顯減少。除有效殺菌外，等離子體及其活化水還可防控化學危害。Jung等[99]研究發現空氣等離子體活化的鹽溶液已含足夠亞硝酸鹽，腌制效果與添加亞硝酸鹽處理組類似，且脂質過氧化值無明顯差異，但前者亞硝酸鹽殘留量更低，這與Yong等[100]的研究結果一致。羅輯[101]用等離子體活化水制備腌制液對肉干進行腌制發酵，發現肉干中亞硝胺未超過檢測限，生物胺的形成受到抑制。

3 結語

本文系統闡述了發酵肉制品中生物、化學及物理危害及其防控措施和機制，但在發酵肉制品危害防控方面還有許多問題亟待解決，主要體現在以下幾方面：1）質量標準更新滯后，產品標準缺失，危害監測體系構建不完善；2）目前對防控措施及機制方面的研究僅限于單一危害因素，還沒有關于多種危害因素交互的防控措施和機制的研究；3）防控過程涉及到的化合物、微生物種類眾多，尚未完全確認防控措施的專一性和目標性；4）防控機制之間是否相互影響及其作用尚未明確，如發酵劑和食品添加劑之間的影響、物理殺菌和發酵劑之間的影響。

發酵肉制品生產過程中，要保證物料來源的安全性和生產過程的衛生，以防止交叉污染致使產品中殘留病原微生物。對原料肉和家禽細菌污染的經常性檢測是預防動物源傳染病的有效措施，同時對發酵肉制品進行微生物風險評估也至關重要。致病菌及有害化學物質對人體造成的健康傷害是全球主要的公共健康問題，一些人畜共患病的傳播更會給人們帶來重大健康風險和經濟損失。防控過程涉及到食品研究的多個領域，通過收集、整合相關研究數據，利用數據整合模擬方法可以更好地了解防控過程的機制。可利用基因修飾學修飾發酵劑中的致病菌抗性基因，利用基因編輯學強化發酵劑中微生物作用，或敲除不良基因，使產品得到優化。關于建立與模擬防控過程中相關微生物的動態變化及最終狀態，也是今后的研究重點之一。