亚硝酸盐对肉制品的抗氧化及抑制微生物的作用

邱怡筠,都 芸,左惠君

(烟台市食品药品检验检测中心,山东烟台 264003)

亚硝酸盐已被用于加工肉制品，以提高颜色、味道、储存和抗氧化活性，还可用于控制食源性致病菌和脂质氧化。在厌氧环境下，亚硝酸盐可以控制肉毒杆菌的萌发和各种食源性致病菌如单核增生李斯特菌、产气荚膜梭菌、无色细菌、好氧细菌、大肠杆菌、黄杆菌、微球菌等的生长（陈瑶等，2010）。但在酸性条件下，亚硝酸盐可以通过反应转化为n-亚硝基化合物，即致癌物，并且这种转化可以在高温下加速（Krause等，2011）。因此，有关亚硝酸盐的安全问题被提出来。但Gwak等（2015）提出，不含或低浓度亚硝酸盐的加工肉制品存在微生物安全问题。因此，本文旨在阐述亚硝酸盐的抗氧化和抑制微生物作用，同时探讨不含或低浓度亚硝酸盐的加工肉制品的食品安全。

1 肉制品加工摄入的亚硝酸盐

美国限制了用于固化的亚硝酸盐钠或钾的进口水平。肉制品和家禽制品的亚硝酸盐含量最高可达156、200和625 mg/kg。浸泡熏肉及干熏肉的最大亚硝酸盐钠含量分别为120 mg/kg和200 mg/kg（或246 mg/kg亚硝酸盐钾）（USD，1995）。欧盟和欧洲国家也限制了加工肉制品中亚硝酸盐钠或钾的进口水平，在欧盟国家中，用于腌制和罐装肉制品的亚硝酸盐最大摄入量为150 mg/kg。食品法典委员会（CCFA）还对热处理过的加工肉类和加工过的碎肉中的亚硝酸盐含量进行了规定，如腌火腿和熟卤猪肩肉的亚硝酸盐残留量最高为80 mg/kg。此外，午餐肉、熟肉和碎肉中的亚硝酸盐残留量也被限制在80 mg/kg，但咸牛肉除外，其最大亚硝酸盐残留量为30 mg/kg（CCFA，2015）。韩国和日本规定加工食品的亚硝酸盐残留浓度不得超过70 mg/kg，鱼肉香肠的亚硝酸盐残留浓度不得超过50 mg/kg，咸鳕鱼籽和鲑鱼籽的亚硝酸盐残留浓度不得超过5 mg/kg（Cui等，2010）。然而，在市场上的加工肉制品中并没有观察到这些浓度，由于储存温度、酸度、加热温度、储存时间和其他食品添加剂的存在，产品中的亚硝酸盐水平在不断下降。在美国，腌制肉制品中的亚硝酸盐和硝酸盐残留量分别为0.64～7.31 mg/kg和14.81～78.81 mg/kg，在韩国，火腿、香肠和培根的平均亚硝酸盐残留水平分别为16.6、4.6和15.8 mg/kg，远远低于规定浓度（Keeton等，2009）。Archer（2002）认为，摄入的亚硝酸盐和硝酸盐主要来自蔬菜和唾液，而不是腊肉，其报道的生菜和菠菜的硝酸盐浓度分别为2430和4259 mg/kg，这比Keeton等（2009）报道的肉类产品中的含量要高得多。摄入的硝酸盐通过近端小肠被血浆吸收，血浆中约65%～70%的硝酸盐通过被动尿分泌物排出，其中有两个活跃的分泌系统，结肠和唾液，后者更为重要，因为25%的硝酸盐通过唾液分泌循环，1/5的循环硝酸盐（约占摄入硝酸盐总量的5%）被口腔微生物转化为亚硝酸盐。从唾液来源的亚硝酸盐约占总摄入亚硝酸盐的93%，这些结果表明，加工肉类摄入亚硝酸盐的比例可能低于总亚硝酸盐摄入量（Archer，2002）。

2 低亚硝酸盐浓度对微生物的抑制作用

加工肉制品中的亚硝酸盐可以通过多种机制抑制食源性致病菌和食品腐败菌的生长，包括氧的摄取和氧化磷酸化的中断、亚硝酸和一氧化氮的形成及细菌代谢关键酶（如醛糖酶）的中断（Weiss等，2010）。在肉制品加工过程中，亚硝酸盐被用来预防和控制肉毒杆菌和其他病原体的生长。当亚硝酸盐浓度增加时，对肉毒杆菌生长和产毒的抑制作用也相应增强。Robinson等（1982）报道了亚硝酸盐对肉毒杆菌毒素的影响，结果发现，在熏肉中加入100 mg/kg的亚硝酸盐会导致肉毒梭菌毒素产生的概率59%，远高于300 mg/kg亚硝酸盐浓度组（1%）。在27℃保存84 d后，在10份含有60 mg/kg亚硝酸盐的培根样品中有7份检出肉毒杆菌毒素。但在10份含有340 mg/kg亚硝酸盐的培根样品中，只有1份检出肉毒杆菌毒素。Cui等（2010）提出，亚硝酸盐浓度的显著降低可能导致肉毒杆菌引起的食物中毒风险增加，降低肉制品中亚硝酸盐浓度会导致加工肉制品中食品腐败菌（乳酸菌、肠球菌和假单胞菌）和食源性致病菌（单核增生李氏杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌）的过度生长。

亚硝酸盐对其他孢子形成病原体如产气荚膜杆菌和蜡样芽孢杆菌也有效，因为100～200 mg/kg的亚硝酸盐可以防止发芽孢子的生长，其中Myers等（2016）研究发现，较低的亚硝酸盐浓度（0、50和100 mg/kg）对肉制品加工过程中肉汤系统中产气荚膜杆菌生长的影响发现，亚硝酸盐浓度和温度对产气荚膜梭菌的数量和孢子存活率都有显著影响，表明较低的亚硝酸盐浓度与产气荚膜梭菌增殖提高的风险有关。Weiss等（2010）报道真空包装下含200 mg/kg亚硝酸盐的猪肉香肠中粪肠球菌的生长速度是不含亚硝酸盐的香肠的两倍，这些结果表明，较低的亚硝酸盐浓度将使肉毒杆菌产生更多的毒素，并使加工肉制品中食源性致病菌更多地生长。因此，低浓度亚硝酸盐肉制品中致病菌的过度生长应与其他控制条件相结合。

3 抑制微生物的其他组合措施

Gunvig等（2013）开发了一个模型来预测不同浓度的亚硝酸钠（0～150 mg/kg）、乳酸钠（0～3%）、氯化钠（1.2%～2.4%）和不同的pH（5.4～6.4）在4～12℃条件下，对肉制品中肉毒杆菌增长的交互作用。他们发现，无论pH、氯化钠水平、乳酸钠水平或温度如何，当亚硝酸盐浓度为72～150 mg/kg时，肉毒杆菌都不会生长。但当亚硝酸盐含量为60 mg/kg时，肉毒杆菌在pH＞6、贮藏温度较高、氯化钠和乳酸钠浓度较低时生长加快，其中60 mg/kg的亚硝酸盐不足以抑制肉毒杆菌。

因此，对于亚硝酸盐含量低的肉制品建议使用其他抗菌系统。Johnson（2007）报道，肉毒杆菌生长的最小pH为4.6和5.0，对应的抑制肉毒杆菌生长的最低氯化钠浓度为分别为10%和5%。最近，Doyle和Glass（2010）利用ComBASE评估了氯化钠和亚硝酸钠的组合对单核增生李氏杆菌生长的影响，结果发现，100 mg/kg的亚硝酸钠加上0.5%～5.5%的氯化钠对李氏杆菌的抑制效应随氯化钠浓度的增加而增加。Harrison等（1998）报道，与未使用亚硝酸盐和氯化钠混合腌制的肉干相比，在干燥过程中使用亚硝酸盐和混合腌制的肉干可以减少大肠杆菌O157：H7的细胞数，但金黄色葡萄球菌能抵抗8%的氯化钠和高达100 mg/kg的亚硝酸盐。McClure等（1991）报道，在20℃和pH 5.3下，加入50 mg/kg的亚硝酸盐后，单核增生李氏杆菌不能在21 d内生长。事实上，在pH 6.0和10℃时，加入400 mg/kg亚硝酸钠对李氏杆菌抑制作用最小。因此，通过pH和氯化钠浓度的组合可以提高亚硝酸盐含量较低的肉制品的微生物安全性，同时在低亚硝酸盐浓度的肉制品中增加氯化钠浓度可以控制有害细菌的生长，因为亚硝酸盐的抗菌效应受氯化钠浓度、pH、还原剂、铁含量影响。

4 天然化合物抑制微生物的安全性

虽然有些消费者不喜欢在肉制品中添加亚硝酸盐，但从肉制品中去除亚硝酸盐可能会有问题，因为亚硝酸盐在抑制微生物方面具有重要作用。因此，食品工业试图用高亚硝酸盐浓度的蔬菜来代替合成的亚硝酸盐，因为消费者更喜欢天然来源。Horsch（2013）将亚硝酸盐的抗李氏杆菌效应与含高浓度亚硝酸盐的芹菜汁进行比较，发现在相同亚硝酸盐浓度下，亚硝酸钠的抑制李氏杆菌作用高于芹菜汁。但King等（2015）研究表明，从纯化的亚硝酸盐和芹菜汁中提取的等量亚硝酸盐对产气荚膜杆菌的生长具有同等效果。虽然这些天然物质具有抗菌和成色作用，可以被视为亚硝酸盐的替代物，但在工业化使用前，还应检查其抑制肉毒杆菌孢子萌发的基本能力。Cui等（2010）研究了90种新鲜药草和香料的抗肉毒杆菌活性发现，肉豆蔻（0.05%）、鼠草（0.02%）和丁香（0.05）提取物在肉制品中具有抗肉毒杆菌活性，但不影响其感官特性。

5 结论

通过加工肉制品摄入的亚硝酸盐在总亚硝酸盐摄入量中所占比例相对较低。但消费者仍然希望加工肉制品中含有较低浓度的亚硝酸盐。加工肉制品中无亚硝酸盐或其浓度低可能增加食源性致病菌致病的风险。因此，其他因素，如低pH、添加氯化钠、杀菌剂或天然化合物，应与亚硝酸盐结合，以控制食源性病原体，特别是对肉毒杆菌和单核增生李氏杆菌。此外，虽然一些天然物质具有抗菌和着色作用，但将其用于加工肉制品前，必须对其抗肉毒毒素活性进行检测。