蔬菜中亚硝酸盐降解方法研究进展

毛青秀，邓钢桥，邹朝辉，徐远芳，程 薇

（1.中南大学隆平分院，湖南 长沙 410125；2.湖南省核农学与航天育种研究所，湖南 长沙 410125；3.湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；4.湖北省农业科学院，湖北 武汉 430000）

据国际粮农组织统计，人体必需的VC的80%,VA的60%来自于蔬菜。蔬菜是健康饮食的重要组成部分，含有丰富的维生素，矿物质，纤维和其他营养素，摄入充足的蔬菜有助于防止重大疾病的发生。蔬菜的质量已成为各级政府和群众关心的头等大事。蔬菜中含有大量的亚硝酸盐，特别是近年来过量地施用氮肥更增大了蔬菜体内硝酸盐的积累，硝酸盐在人体内还原成亚硝酸盐，摄入过量有显著的毒害作用。Jefca设定的硝酸盐ADI值为NO3-3.7 mg/kg，亚硝酸盐 ADI值为 NO2-0.07 mg/kg，按60 kg平均体重计算，韩国人均硝酸盐和亚硝酸盐摄入量分别为182 mg/d和0.12 mg/d，而中国北方地区分别为422.8 mg/d和0.68 mg/d[1-2]，远高于国外水平。因此降低蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量的研究具有重要意义。

1 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的危害

蔬菜中硝酸盐的潜在危害来自于吸收前或之后转化的高铁血红蛋白及产生的亚硝酸盐[3]：硝酸盐在微生物的作用下被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐与次级胺（仲胺，叔胺及氨基酸）结合，形成亚硝胺，亚硝胺可诱发各个部位的癌症，摄入过量可致癌。被还原后的亚硝酸盐还能与血红蛋白（Hb）反应将Fe2+氧化成Fe3+生成高铁血红蛋白（MetHb）。高铁血红蛋白不是与氧结合,而是使氧分离曲线左移，造成低氧血症。高铁血红蛋白在人体内的生理水平范围为1%～3%，当其含量超过10%时，人体对氧的运载量减少，含量超过20%时，机体组织缺氧，面色苍白，超过50%以上则生命受到威胁[4]。

2 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的来源和含量

2.1 新鲜蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的来源

农业生产中大量使用氮肥和高NO3-含量的灌溉水，致使土壤中氮元素偏高，在硝化细菌的作用下，蔬菜中硝酸盐的含量不断增加。蔬菜体内积累硝酸盐是其生长过程中的自然现象，自然界中能使硝酸盐还原的菌株有100多种。蔬菜摄入后，硝态氮在细胞液中被硝酸盐还原酶还原成亚硝酸，亚硝酸迅速分散于血浆中，与红细胞细胞膜相结合，在黄嘌呤氧化酶和NO合成酶作用下被还原成NO。其中所吸收的硝酸盐的5%～7%通过肠唾液循环从血浆不断浓集分泌到口腔中，在舌后根共生细菌产生的亚硝酸盐还原酶作用下被还原成亚硝酸盐。硝酸盐还原是一个相当复杂的过程，受到多种内外因子调节和控制[4]，它也是蔬菜中亚硝酸盐的主要来源。

2.2 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的含量

蔬菜中硝酸盐的积累与蔬菜的种类，品种，器官组织及生长期等内部因素有关，也与温度，湿度，蔬菜种植密度，收获和储存时间等外界因素有关，且不同品种，地区的蔬菜其含量相差很大。Manuela Correia等[5]调查的北葡萄牙34种不同种类的蔬菜，硝酸盐含量范围为NO3-54～2 440 mg/kg，亚硝酸盐水平为NO2-1.1～57 mg/kg，蔬菜超标现象严重。一般硝酸盐含量依次为叶菜类>根茎类>瓜果类>豆类，叶类蔬菜和根茎类蔬菜污染严重，其原因可能归结于叶类蔬菜的生长点位于叶尖，因为叶部具有较高的营养积累能力[6]。蔬菜中亚硝酸盐的含量绝大部分来自于硝酸盐的还原，不同品种的硝酸盐含量与硝酸盐还原酶活性有关，温度越高，收获储藏时间越长，微生物的还原作用越显著。目前，对蔬菜中亚硝酸盐降解可从以下几个方面进行研究。

3 蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐的降解方法

3.1 物理方法

3.1.1 高温处理 新鲜蔬菜采摘后，组织呼吸程度加强，植物组织内的硝酸还原酶活性增强，导致亚硝酸盐含量迅速增加。在室温条件下保存的蔬菜，其亚硝酸盐含量在1～2 d内会达到高峰，产生“亚硝峰”，随着时间的延长，亚硝酸盐的含量又逐渐上升[7]。因此，降低蔬菜中亚硝酸盐含量，可通过高温改变微生物的生存环境，减少产酶细菌的数量和抑制硝酸盐还原酶的活性来加以控制。Menard等[8]在2008年对烹制的蔬菜进行测定时发现降低的硝酸盐含量高达75%。漂烫和烹制为主要的热处理方式，但其缺点是在降解亚硝酸盐的同时，破坏了蔬菜中原有的营养成分，尤其造成水溶性维生素的流失，营养价值降低。

3.1.2 低温处理 对蔬菜进行低温处理可降低酶的活性，使其反应不能正常进行，亚硝酸盐的积累受到抑制。陈利梅[7]，燕平梅等[9]分别以大白菜、甘蓝、白萝卜为实验材料，研究室温、低温处理蔬菜中亚硝酸盐的变化，发现4℃冷藏期间，亚硝酸盐的含量几乎不变，且远低于常温储藏中亚硝酸盐的含量。亚硝酸盐易溶于水，在高温，冷冻之前先做浸泡处理，蔬菜中亚硝酸盐的含量降低更为明显。但如果长时间在低温下贮藏，植物组织出现低温胁迫，引起植物组织的自我保护，使各种酶促反应提高，硝酸还原酶的活性提高，从而使亚硝酸盐含量有所提高[7]。蔬菜在冷冻期间，细胞内外组织液易形成冰晶，细胞结构遭到破坏，水分流失严重，耗能大，从环保经济的角度考虑仍有一定的局限性。

3.2 化学方法

3.2.1 添加Vc，VE法 抗坏血酸对亚硝酸根离子具有高度的亲和力，可以促进亚硝酸盐还原成NO，从而减少亚硝胺前体物质的形成，是N-亚硝基化合物的良好阻断剂，VE也有类似的效果。刘青梅等[10]研究表明，0.01%～0.04%的抗坏血酸对泡菜中亚硝酸盐的阻断率可达16.16%～72.33%。

3.2.2 添加植物提取物法 葱蒜抗癌作用已得到广泛认识，大葱中疏基与亚硝酸盐反应形成亚硝酸酯，可有效降解亚硝酸盐。据赵云斌等[11]研究，80℃下每30 min大葱液对10 μg亚硝酸盐的清除率高达98.8%。其他常见蔬菜如胡萝卜，山药，生姜，黄瓜等也是抗亚硝酸盐的良好提取物。

3.2.3 添加食醋法 食醋作为日常饮食的必备酸性调味品，含有大量醋酸和其他酸性物质，在保护营养物质不被破坏的同时，还可降低其pH，因此食醋能较快降低亚硝酸生产菌数量，加快乳酸菌繁殖速度，促进乳酸发酵。柴政等[12]研究了不同浓度的食醋对泡菜中亚硝酸盐的降解作用，发现添加食醋的泡菜“亚硝峰”比对照组低两倍之多。

综上所述，化学降解亚硝酸盐的物质天然无毒，且降解效果明显，对细菌也具有显著的抑制作用。其提取物来源广泛，取材便捷，是一种经济可行的方法。但其缺点是这些物质对亚硝酸盐的降解能力与其还原成分的氧化还原特性有关，而还原成分暴露在空气中易被氧化，造成降解效果下降。因此，维持其降解能力是今后的研究重点。

3.3 生物酶法降解

生物酶法降解是一种安全有效的新型方法，主要是利用微生物产生亚硝酸盐还原酶使亚硝酸盐分解。目前，降解亚硝酸盐的菌株多为乳酸菌。乳酸菌对亚硝酸盐的降解分为酶降解和酸降解两个阶段：pH>4.5时，以酶降解为主；pH<4.0时，由于乳酸本身产酸，亚硝酸盐在乳酸存在的情况下产生出游离亚硝酸，再分解生成NO[13]。国内外对乳酸菌降解亚硝酸盐做了广泛的研究，也是亚硝酸盐降解的重要方法之一。刘苏萌等[14]从市售的豆酱、香肠、腌渍萝卜等腌渍食品中分离得到5株乳酸菌，分别为链球菌和明串珠菌，其中L3和L5明串菌珠对亚硝酸盐的降解率均超过93%，不同乳酸菌菌株对蔬菜亚硝酸盐的降解能力不同。总体来说，通过MRS培养基培养发现，植物乳杆菌的降解能力较强，72 h以后亚硝酸盐含量降为原来的0.3%～1.6%；戊糖片球菌的降解能力次之，72 h以后亚硝酸盐含量降为原来的15%；沙克乳杆菌虽然降解能力较弱，但是72 h以后亚硝酸盐含量也降为原来的28%[15]。虽然生物酶法有很好的降解效果，但乳酸菌的生长受温度和pH的调控，当外界条件不适宜时，其生长繁殖受到抑制，因此要进一步加强对微生物环境适应能力的研究。

4 展望

蔬菜中亚硝酸盐主要来自硝酸盐的还原。因此，降低亚硝酸盐的含量，减少蔬菜本身的风险，一方面要控制硝酸盐的来源：减少氮肥使用量，加强氮肥和有机肥相结合；使用低NO3-含量的灌溉水，保持蔬菜本身清洁，减少杂菌污染。另一方面，要积极开展降解亚硝酸盐的高新技术研究：通过改变培养条件，进行定向诱导，筛选出对降解亚硝酸盐效果更为理想的菌株；深化研究不同提取物的复配组合对亚硝酸盐的降解效果，研制新型降解产品；60Co-γ射线辐照降解，无污染无残留；微波具有良好的杀菌作用，可降低蔬菜表面有害微生物。将辐照技术，微波技术等高新技术和蔬菜中亚硝酸盐降解有效的结合起来，也是未来可待研究的一个方向。

[1]Santamaria P.Nitrate in vegetables;Toxicity,content,intake and EC regulation（review）[J].Journal of the Science of food and A－griculture,2006,86:10-17.

[2]Zhong W,Hu C,Wang M.Nitrate and nitrite in vegetable from north china:Content and intake[J].Food Additives and Contaminants,2002,19（12）:1125-1129.

[3]Greer F R,Shannon M,American Academy of Pediatrics Committee on Nutrition,American Academy of Pediatrics Committee on Environmental Health,Infant methemoglobinemia:the role of dietary nitrate in food and water[J].Pediatrics,2005,116:784-786.

[4]Cockburn A,et al.Nitrite in feed:From Animal health to human health[J].Toxicol.Appl.Pharmacol.2 010,11:008.

[5]Manuela Correia,Angela Barroso,M Fatima Barroso,Debora Soares,M B P P Oliveira.Contribution of differ ent vegetable types to exogenous nitrate and nitrite exposure[J].Food Chemistry,2010,（120）:960-966.

[6]廖自基.微量元素的环境化学及生物效应[M].北京：中国环境科学出版社，1992.

[7]陈利梅，李德茂，曾庆华，等.不同条件下蔬菜中亚硝酸盐含量的变化[J].安全与检测，2009，（3）：103-105.

[8]Menard C,Heraud F,Volatier J-L，etc.Assessment of dietary exposure of nitrate and nitrite in France[J].Food Additives and Contaminants,2008,25（8）：971-988.

[9]燕平梅，薛文通，张 慧，等.不同贮藏蔬菜中亚硝酸盐变化的研究[J].食品科学，2006，27（6）：42-246.

[10]刘青梅，杨性民.腌渍蔬菜亚硝酸含量及降低措施研究[J].食品科学，2001，22（9）：44-46.

[11]赵玉斌，胡樱樱，王增珍，等.大葱清除亚硝酸盐的实验研究[J].食品科学，2001，（5）：76-77.

[12]柴 政，蔡津津，安思婧，等.食醋对泡白菜亚硝酸盐含量的影响[J].中国调味品，2010，3（9）：51-55.

[13]唐爱明，夏延斌.肉制品中亚硝酸盐的降解方法，机理及研究进展[J].食品与机械，2004，20（2）：35-37.

[14]刘苏萌，何培新，李高俊.腌渍食品亚硝酸盐降解菌的分离、鉴定及其降解特性[J].郑州轻工业学院学报，2010，25（4）：26-28.

[15]蒋欣茵，李晓晖，张伯生，等.腌制食品中降解亚硝酸盐的乳酸菌分离与鉴定[J].中国酿造，2008，178（1）：13-16.