刘璐璐 李秀明 陈援援 马俪珍 杨华
摘 要:將采用商业发酵剂PRO-MIX5(木糖葡萄球菌+清酒乳杆菌+类植物乳杆菌)所制得的菌体碎片(微生物亚硝化抑制剂(microbial nitrosation inhibitor,MNI))应用到新型培根产品中,以降低N-亚硝胺及其前体物质含量。将MNI按原料肉质量比加入腌制液中,并设空白对照组,经腌制、压模、蒸煮、烟熏等工艺制得培根。对4 组新型培根产品进行感官品质评价并测定其pH值、亚硝酸盐、生物胺及N-亚硝胺含量等指标,评价MNI对新型培根产品感官品质影响及降低N-亚硝胺及其前体物质含量的效果。结果表明:添加MNI可提升新型培根产品的感官品质;添加0.25%以上MNI能显著降低亚硝酸盐残留量,且所有实验组亚硝酸盐残留量均低于国标限定值30 mg/kg;添加0.25% MNI能够显著抑制尸胺、精胺及亚精胺的生成,添加0.05% MNI降低了组胺含量及生物胺总量;不同添加量MNI对新型培根中N-亚硝胺的抑制种类及效果不同,添加0.05% MNI显著降低了国标规定的N-二甲基亚硝胺(抑制率59.46%)及N-亚硝胺总量(抑制率26.19%)。适宜添加水平的MNI能提升新型培根的品质及安全性,综合考虑建议在新型培根中添加0.05% MNI。
关键词:新型培根;微生物亚硝化抑制剂;亚硝酸盐;生物胺;N-亚硝胺
Effects of Microbial Nitrosation Inhibitors on the Quality of New Bacon
LIU Lulu1, LI Xiuming2, CHEN Yuanyuan3, MA Lizhen3, YANG Hua1,*
(1.Tianjin Key Laboratory of Agricultural Animal Breeding and Healthy Husbandry, College of Animal Science and Veterinary Medicine, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2.Department of Dietetics, Zhengzhou Health Vocational College, Zhengzhou 450000, China; 3.College of Food Science and Biotechnology, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China)
Abstract: Cell debris prepared from the commercial mixed-strain starter culture PRO-MIX5 (Staphylococcus xylosus + Lactobacillus sake + Lactobacillus plantarum) was applied as a microbial nitrosation inhibitor (MNI) in a new bacon to reduce the contents of N-nitrosamines and their precursors. In the experiment, the MNI was added to the marinade with proportion of 0 (control), 0.05%, 0.25% and 0.50%. The bacon was prepared through marination, press molding, cooking, and smoking. The sensory quality of bacons was evaluated and the pH value and the contents of nitrite, biogenic amine and N-nitrosamine were measured to evaluate the effect of the MNI on the sensory quality of the new bacon and its efficacy in reducing the contents of N-nitrosamine and its precursor substances. The results showed that adding the MNI could improve the sensory quality of the bacon. Adding more than 0.25% of the MNI could significantly reduce the residual amount of nitrite, and the residual amount of nitrite in all test groups was lower than the maximum limit of 30 mg/kg set by the national standard. Adding 0.25% of the MNI significantly inhibited the production of cadaverine, spermine and spermidine. Adding 0.05% of the MNI reduced the content of histamine and the total amount of biogenic amines. Addition of different amounts of the MNI had different inhibitory effects on bacon N-nitrosamines. Addition of 0.05% of the MNI significantly reduced the contents of N-nitrosodimethylamine (NDMA) and total N-nitrosamines with inhibition rates of 59.46% and 26.19%, respectively in comparison to the limits specified by the national standard. In conclusion, an appropriate level of the MNI can improve the quality and safety of the bacon. It is recommended to add 0.05% of the MNI to the bacon taking all results into consideration.
Keywords: new bacon; microbial nitrosation inhibitor; nitrite; biogenic amine; N-nitrosamine
DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20201229-302
中图分类号:TS251.51 文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2021)02-0001-08
引文格式:
刘璐璐, 李秀明, 陈援援, 等. 微生物亚硝化抑制剂对新型培根品质的影响[J]. 肉类研究, 2021, 35(2): 1-8. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20201229-302. http://www.rlyj.net.cn
LIU Lulu, LI Xiuming, CHEN Yuanyuan, et al. Effects of microbial nitrosation inhibitors on the quality of new bacon[J]. Meat Research, 2021, 35(2): 1-8. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20201229-302. http://www.rlyj.net.cn
传统培根由猪的腹部肉、肋条肉或背脊肉为原料肉,经盐水注射、腌制、滚揉、烟熏等工艺加工而成,其原料肉为条块状,原料肉利用率与注射率较低,典型的低利用率与低出品率致使产品销售价格较高。本研究选用猪背部肉为原料肉制作新型培根,与传统培根相比,将原料肉进行预处理并采用了压模技术,加工过程更精细,不但保持了传统培根的品质,提高了产品利用率与出品率,而且还减少了由于处理外观而造成的不必要的损耗,降低了生产成本。培根香味十足,咸度适中,油而不腻,具有较高的食用品质,深受广大肉制品企业和消费者欢迎。培根腌制过程中添加的亚硝酸盐可使培根呈现稳定的红/粉色[1],减少脂肪和蛋白质的氧化[2],提高培根的风味[3],更重要的是能够抑制危害性极强的病原菌肉毒梭状芽孢杆菌的生长繁殖,提高培根的微生物安全性[4]。然而亚硝酸盐也可在培根加工过程中与蛋白质降解产物二级胺类物质反应产生N-亚硝胺[5],其中挥发性N-亚硝胺具有致癌性[6],对人体健康产生危害。迄今为止,腌肉制品中具有多重作用的亚硝酸盐还未找到更好的替代物,这无疑增加了人们对添加亚硝酸盐肉制品的担忧,因此在使用亚硝酸盐的同时如何降低亚硝酸盐残留量并控制N-亚硝胺的形成具有十分重要的意义。众多研究表明,乳酸菌对亚硝酸盐[7-8]、
生物胺[9-10]甚至N-亚硝胺[11]均有抑制作用。如植物乳杆菌、干酪乳杆菌鼠李糖亚种、嗜酸乳杆菌、玉米乳杆菌、发酵乳杆菌和戊糖乳杆菌均具有降低亚硝酸盐含量的作用[12-14]。干酪乳杆菌、木糖乳杆菌[15]、表皮葡萄球菌、模仿葡萄球菌[16]等均能对生物胺的产生起到较好的抑制作用。李木子[17]在风干肠加工中接种弯曲乳杆菌也具有降解N-亚硝胺的作用,还通过体外模拟方式在含有9 种N-亚硝胺的MRS培养基中接种乳酸菌,发现弯曲乳杆菌、戊糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌和清酒乳杆菌均具有降解N-亚硝胺的作用。然而这些乳酸菌的上述作用仅能体现在发酵肉制品中,如在无发酵工艺的肉制品中使用会改变产品的特性和风味。为了将乳酸菌发酵技术产生的上述作用应用到无发酵工艺的肉制品,李秀明等[18]将利用商业发酵剂PRO-MIX5(木糖葡萄球菌+清酒乳杆菌+
类植物乳杆菌)制得的菌体碎片(微生物亚硝化抑制剂(microbial nitrosation inhibitor,MNI))应用到红肠中发现,添加一定量的PRO-MIX5菌体碎片对降低亚硝酸盐和N-亚硝胺含量有明显效果,然而出现的主要问题是MNI出品率及抑制N-亚硝胺效果的重现性不佳。为了进一步明确MNI在肉制品中的应用效果,本研究在优化MNI制备工艺的基础上探究MNI对新型培根感官品质及降低N-亚硝胺及其前体物质含量的效果,以期为MNI在培根产品和肉制品中的应用提供理论依据和技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
猪背部肉 天津市康宁肉制品有限公司;味精、白酒、葡萄糖等辅料 天津市红旗农贸综合批发市场;复合磷酸盐、卡拉胶 郑州凯之裕食品添加剂有限公司;抗坏血酸钠、烟酰胺、大豆分离蛋白粉(均为食品级) 郑州裕和食品添加剂有限公司。
PRO-MIX5(木糖葡萄球菌+清酒乳杆菌+类植物乳杆菌) 意大利萨科公司;MRS固体培养基 北京索莱宝科技有限公司;高氯酸、丙酮、丹磺酰氯 国药集团化学试剂有限公司;有机滤膜(0.22 μm) 天津金腾实验设备有限公司;二氯甲烷(色谱纯)、氯化钠、无水硫酸钠 天津市风船化学试剂科技有限公司;亚硝酸钠标准品(纯度≥99%)、8 种生物胺(色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、酪胺、精胺及亚精胺)标准品(纯度≥99%) 美国Sigma公司;9 种N-亚硝胺(N-二甲基亚硝胺(N-nitrosodimethylamine,NDMA)、N-甲基乙基亚硝胺(N-nitrosomethylethylamine,NMEA)、N-二乙基亚硝胺(N-nitrosodiethylamine,NDEA)、N-二丁基亚硝胺(N-nitrosodibutylamide,NDBA)、N-二丙基亚硝胺(N-nitrosodipropylamine,NDPA)、N-亚硝基哌啶(N-nitrosopiperidine,NPIP)、N-亚硝基吡咯烷(N-nitrosopyrrolidin,NPYR)、N-亚硝基吗啉(N-nitrosomorpholine,NMOR)、N-亚硝基二苯胺(N-nitrosodiphenylamine,NDpheA))混标(纯度≥99%) 美國Supelco公司。
1.2 仪器与设备
1260高效液相色谱仪(配备紫外吸收检测器)、7890A气相色谱仪(配备氮磷检测器) 美国安捷伦公司;PB-10酸度计 德国赛多利斯科学仪器有限公司;RE-2000A旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;ST 40R离心机 美国Thermo公司;UV-800紫外-可见分光光度计 日本Hmadzu公司;SDX-1全自动风冷速冻箱 天津市特斯达食品机械科技有限公司;BJRJ-82绞肉机、BVBJ-30F真空搅拌机、BYXX-50烟熏炉、不锈钢培根模具 浙江嘉兴艾博实业有限公司;ZXSD-B109恒温培养箱 上海博讯仪器设备有限公司;FD-A12N-80冷冻干燥机 上海胜卫电子科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 MNI的制备
MNI的制备参照李秀明等[18]的方法,将所得到的沉淀使用冷冻干燥机进行冷冻干燥处理,于-80 ℃保存。
1.3.2 腌制液的配制
猪背部肉50 kg,配制10 kg腌制液。腌制液配制:在10 kg香料水(适量香辛料煮制而成)中添加食盐900 g、复合磷酸盐150 g、亚硝酸钠6 g、抗坏血酸钠25 g、烟酰胺10 g、鸡蛋液200 g、白酒100 mL、白糖500 g、葡萄糖200 g、卡拉胶50 g、大豆分离蛋白粉80 g、味精70 g。配制完成后于0~4 ℃冷却备用。
1.3.3 新型培根的加工操作要点
1)原料肉准备:猪背部纯精瘦肉,去表面碎骨、筋膜等杂质后用绞肉机绞碎(3 mm筛板),猪肥膘用切片机切片(厚度约为2 mm);2)搅拌:使用真空搅拌机,将原料肉(纯精瘦肉70%、猪肥膘30%)与腌制液混合(添加量20 mL/100 g肉),抽真空后充分搅拌5 min,然后在0~4 ℃条件下腌制16 h;3)压模:在不锈钢培根模具内铺聚乙烯薄膜后将肉馅装入模具进行压模;4)蒸煮、脱模:将模具放入多功能烟熏炉,于(85±2) ℃蒸煮90 min后,将模具取出冷却;5)干燥、烟熏、冷却:脱模处理后将其放回烟熏炉内,65 ℃干燥60 min后采用热熏法(55±2) ℃烟熏6 h,熏制完成后自然冷却;6)包装及速冻:将成品称质量后真空包装,在-35 ℃条件下速冻2 h(经测定中心温度达到-18 ℃)后置于(-20±2) ℃条件下贮藏。
1.3.4 实验设计方案
在上述腌制液中添加不同比例的MNI,腌制液注射量仍为20 mL/100 g,MNI的添加比例分别为原料肉质量的0%(对照组)、0.05%、0.25%、0.50%。分别按照1.3.3节所描述的方法制备4 组新型培根产品,分别测定产品的pH值、亚硝酸盐残留量以及8 种生物胺和9 种N-亚硝胺含量,明确添加不同比例的MNI对新型培根品质的影响。
1.3.5 指标测定
1.3.5.1 感官评定
选择经验丰富的10 位感官评定人员对不同MNI添加量的新型培根产品就气味、色泽、滋味、组织状态和整体可接受度进行评分,评分标准参照表1。
1.3.5.2 pH值测定
参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》。
1.3.5.3 亚硝酸盐含量测定
参照GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》。
1.3.5.4 生物胺含量测定
参照GB 5009.208—2016《食品安全国家标准 食品中生物胺的测定》测定样品中8 种生物胺:色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、酪胺、精胺及亚精胺。
1.3.5.5 N-亚硝胺含量测定
参照GB 5009.26—2016《食品安全国家标准 食品中N-亚硝胺类化合物的测定》。
1.4 数据处理
实验均重复3 次,使用Microsoft Excel 2010软件計算平均值及标准差,采用Statistix 8.1软件中Tukey HSD程序对数据进行显著性分析(P<0.05),采用SigmaPlot 10.0软件绘图。
2 结果与分析
2.1 不同MNI添加量对新型培根感官品质的影响
由图1可知,4 组新型培根之间的组织状态评分差异均不显著,气味、滋味评分随MNI添加量的增加而有所提升,但差异不显著。与对照组相比,新型培根的色泽评分随着MNI添加量的升高而有所升高,且差异显著
(P<0.05)。Nowak[19]、徐玉宁[20]、朱英莲[21]等研究发现,添加乳酸菌可有效促进肉品发色。乳酸菌能促进香肠风味的形成[22]。以上研究结果均与本研究结果相一致。本研究所添加的MNI呈弱酸性(pH 6),为亚硝酸盐的发色提供了弱酸性条件[23]。由于气味、滋味、色泽评分的不断积累,所以新型培根的整体可接受度随着MNI添加量的升高而显著升高(P<0.05),且添加0.50% MNI的新型培根整体接受度最高。
2.2 不同MNI添加量对新型培根pH值和亚硝酸盐含量的影响
大写字母不同,表示差异显著(P<0.05)。图3~5同。
由图2可知,MNI添加量0.05%时pH值略低于对照组,但差异不显著,MIN添加量0.25%和0.50%时,pH值显著低于对照组(P<0.05)。可以看出,新型培根的pH值随着MNI添加量的升高而下降,表明添加MNI提高了新型培根产品的酸性,这与新型培根的滋味评定结果一致。张凤宽等[24]研究发现,干酪乳杆菌和戊糖片球菌2 种乳酸菌均能降低香肠的pH值。
由图3可知,MNI添加量0.05%组与对照组新型培根的亚硝酸盐残留量差异不显著,但其含量均低于GB 2760—2011《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定的30 mg/kg。MNI添加量0.25%、0.50%时新型培根的亚硝酸盐残留量逐渐降低,并显著低于对照组与MNI添加量0.05%组(P<0.05),说明MNI添加量0.25%和0.50%对亚硝酸盐具有一定的降解作用,有研究也证实乳酸菌发酵,如植物乳杆菌,可通过抑制产亚硝酸盐还原酶降解等方式对亚硝酸盐起到一定的降解作用[24-25]。
2.3 不同MNI添加量对新型培根中尸胺、精胺及亚精胺形成的影响
生物胺主要是由微生物作用于蛋白质使其降解为氨基酸,再由氨基酸进行脱羧反应生成[26]。本研究均未检测出腐胺。尸胺、精胺及亚精胺可作为N-亚硝胺前体物质。由图4可知,添加MNI后可以明显抑制尸胺(抑制率为11.56%~64.52%)和精胺(抑制率为5.60%~17.60%)的生成(P<0.05),且MNI添加量为0.25%时抑制尸胺和精胺的效果最佳,同时MNI添加量为0.25%时可抑制亚精胺的生成(抑制率为26.10%)(P<0.05)。当MNI添加量为0.05%、0.50%时则促进了亚精胺的产生(促进率为28.45%~29.62%)(P<0.05),但4 组新型培根亚精胺含量为2.52~4.42 mg/kg,并不高。总体来说,添加0.25% MNI能够抑制新型培根中作为N-亚硝胺前体物质的生物胺的生成。
2.4 不同MNI添加量对新型培根中其他生物胺及生物胺总量的影响
8 种生物胺中组胺的毒性最强,规定食品中组胺含量应小于500 mg/kg,其次毒性较强的是酪胺[27-28]。
由图5可知,MNI添加量为0.05%时,可抑制组胺的产生(抑制率39.08%),而MNI添加量为0.25%、0.50%时,则促进了组胺(促进率21.72%~28.66%)的产生。对照组未检测到酪胺,但添加MNI后的培根产品中均产生了酪胺,而且随着MNI含量的增加有显著降低的趋势(P<0.05)。添加MNI显著促进了色胺的产生(促进率51%~184%)。MNI添加量为0.05%时降低了生物胺总量,MNI添加量为0.25%、0.50%时生物胺总量显著高于对照组(P<0.05),比对照组分别提高5.38%、21.32%。
综上所述,添加0.05% MNI能抑制组胺、尸胺和精胺(P<0.05)的生成,从而降低培根的生物胺总量(降低5.93 mg/kg),三者的贡献率分别为542%、40.38%和122%。0.25%和0.50% MNI添加量均促进了组胺、酪胺和色胺的生成(P<0.05),从而促进了培根生物胺总量的提高,MNI添加量0.25%时三者的贡献率分别为28.40%、9.80%、27.46%,MNI添加量0.50%时三者的贡献率分别为37.47%、6.93%、74.34%。
2.5 不同MNI添加量对新型培根中9 种N-亚硝胺形成的影响
N-亚硝胺的种类很多,绝大部分具有致癌性,食品中研究较多的是NDMA、NDEA及NPYR,前2 种N-亚硝胺的毒性最强,最易产生,后一种在熟肉制品中的含量较大。我国国标规定肉制品中NDMA的含量不超过3 μg/kg[29-30]。
由表2可知,4 组新型培根中均未检测出NDPheA,MNI添加量为0.05%时可以很好地抑制NDMA(抑制率59.46%)和NPIP(抑制率68.08%)的产生,随着MNI添加量的增多,对NDMA没有明显的抑制效果,且促进了NPIP(促进率84.73%~141.00%)的产生。不同MNI添加量均能很好地抑制NDEA(抑制率37.57%~52.12%)、NDPA(抑制率51.13%~68.05%)和NMEA(抑制率52.17%~75.85%),且MNI添加量为0.05%时抑制效果最好。不同MNI添加量均促进了新型培根产品中NDBA(促进率38.49%~63.67%)和NMOR(促进率37.25%~59.17%)的产生。0.05% MNI促进了NPYR的产生(促进率14.74%),而随着MNI添加量的增加有了显著的抑制效果(抑制率43.59%~85.26%)(P<0.05)。0.05% MNI对N-亚硝胺总量的抑制率为26.19%,添加0.25%和0.50% MNI时对N-亚硝胺总量没有显著影响。综上所述,不同添加量MNI对N-亚硝胺的抑制种类及效果不同。
3 讨 论
3.1 添加MNI对新型培根感官品质的影响
本研究结果显示,新型培根的色泽、气味、滋味评分随MNI添加量的增加而有所提高。这说明MNI可提升培根的感官品质。Nowak[19]、徐玉宁[20]、朱英莲[21]等的研究表明,添加乳酸菌能有效促进肉品发色,其机理是乳酸菌含有一氧化氮合酶,能够分解肉体系中的精氨酸产生NO,NO与肉中的肌红蛋白结合形成亚硝基肌红蛋白,从而促进肉品发色[23]。MNI促进了培根的发色,一方面是由于MNI的微酸性,为亚硝酸盐的发色提供了有利条件,另一方面MNI中可能也含有一氧化氮合酶,但需要进一步实验的证实。乳酸菌的代谢产物乳酸直接赋予香肠轻微的酸味,其他产物,如乙酸、乙醇、羟基丁酮等会对产品的风味产生重要影響,即乳酸菌的代谢产物能促进肉品风味的形成[22]。MNI也是木糖葡萄球菌、清酒乳杆菌及类植物乳杆菌3 种乳酸菌的代谢产物,因而也提升了新型培根的气味和滋味。
3.2 添加MNI对新型培根中亚硝酸盐残留量的影响
随着MNI添加量的增加,新型培根的亚硝酸盐残留量逐渐降低,这说明添加一定量的MNI(0.25%以上)对亚硝酸盐具有一定的降解作用,添加MNI能够降低培根中亚硝酸盐残留的风险,进一步提高培根的安全性。本实验室李秀明等[18]同样证实了添加MNI可降低红肠亚硝酸盐残留量。前人的研究证实,乳酸菌可通过产亚硝酸盐还原酶等方式对亚硝酸盐起到一定的降解作用[25]。研究发现,乳酸菌均能降低肉的pH值,而低pH值会进一步促进亚硝酸盐降解[19]。这些均与本研究结果一致,说明适宜添加量的MNI可以降解肉制品中的亚硝酸盐。
3.3 添加MNI对新型培根中生物胺的影响
生物胺是一类脂肪族、芳香族或杂环类低分子含氮化合物,主要由微生物作用于蛋白质使其降解为氨基酸,再由氨基酸脱羧反应生成[31]。生物胺本身是人体必不可少的物质,在调节DNA、RNA和蛋白质合成及生物膜稳定性方面均有重要作用[27],如色胺可调节血压[32],组胺具有参与局部免疫反应、调节肠道生理功能、调节白血细胞和一些蛋白质数量等生理功能[33],只有过量的生物胺才会对人体产生危害。添加MNI虽然会增加某些生物胺(组胺、酪胺和色胺)的含量,进而导致总量升高,但其增加量均不高,并不会对人体造成危害[34]。导致培根中生物胺含量升高的原因主要是MNI外源携带导致(MNI中各生物胺含量为:色胺289.53 mg/kg、组胺108.69 mg/kg、酪胺60.54 mg/kg、亚精胺71.89 mg/kg、精胺83.39 mg/kg、总量614.04 mg/kg),所以当MNI添加量较大(0.25%和0.50%)时培根中的生物胺总量有所增加。亦可能是所添加MNI的微酸性促进了一些微生物的氨基酸脱羧酶活性[35],从而促进了组胺、酪胺和色胺含量的增加。需要提及的是,不同添加水平的MNI均能够显著抑制N-亚硝胺的前体物质二级胺类物质(尸胺、精胺及亚精胺)中尸胺和精胺的生成[36],而只有MNI添加量为0.25%时可抑制亚精胺的生成。这表明适量的MNI可以通过抑制N-亚硝胺的前体物质进而抑制N-亚硝胺的生成,李秀明等[18]的研究中也表现出同样的效果。MNI对不同生物胺作用效果的差异主要原因可能是肉基质成分的复杂性导致的,具体的作用效果和机制需要体外实验进一步证实。本研究结果表明,在新型培根中添加MNI不会增加生物胺带来的风险,选择适宜的添加水平反而可以降低培根中作为N-亚硝胺前体物质的生物胺含量。
3.4 MNI對新型培根中N-亚硝胺形成的影响及抑制机理探讨
本研究结果表明,适宜添加量的MNI可抑制N-亚硝胺的产生。如添加0.05% MNI抑制了NDMA、NPIP、NDEA、NDPA、NMEA的产生,添加0.25% MNI抑制了NDEA、NDPA、NMEA、NPYR的产生,添加0.50% MNI抑制了NDEA、NDPA、NMEA、NPYR的产生。李秀明等[18]的研究表明,与对照组相比,添加0.05% MNI对红肠中NDMA的抑制率达52.87%,对9 种
N-亚硝胺总量的抑制率达41.04%。闫利娟[37]在西式培根加工中添加0.15% MNI,可以使产品中N-亚硝胺总量的抑制率达48.95%,对NDMA的抑制率为63.50%,同时完全抑制了NDEA的形成。Nowak等[19]的研究表明,在含有初始质量浓度2 μg/mL NDMA的MRS肉汤培养基中接种乳杆菌,37 ℃培养24 h后,NDMA含量降低20%~46%。Xiao Yaqing等[38]的研究表明,戊糖乳杆菌R3、发酵乳杆菌R6、清酒乳杆菌R7、戊糖片球菌P1和木糖葡萄球菌5 株菌中,除了发酵乳杆菌R6外,利用其他4 株菌接种后的样品中NDMA和NDEA含量均显著降低,戊糖乳杆菌R3抑制NDMA和NDEA的效果最明显,NDMA和NDEA含量分别降低22.05%和23.31%,对NDMA和NDEA的总抑制率为45.36%。Kim等[8]研究表明,不同菌株对NDMA和NDEA的抑制能力差异很大。以上研究均证实了不同菌种及不同的制备方法对不同肉制品中N-亚硝胺的抑制种类和效果不同。
本研究采用PRO-MIX5制备MNI,李秀明等[39]前期也分别研究了MNI制备过程中产生的上清液、菌体碎片(沉淀)及混合体(上清液+沉淀)对NDMA的抑制效果,结果发现,只有菌体碎片(包含细胞壁碎片、细胞膜碎片、细胞器、包涵体等物质)对NDMA的形成具有显著抑制效果,而上清液和混合体抑制效果均较弱,这说明菌体碎片对N-亚硝胺具有一定的抑制作用。Xiao Yaqing等[38]研究发现:戊糖乳杆菌R3的无细胞上清液不能减少N-亚硝胺的形成,还发现戊糖乳杆菌R3的细胞代谢作用不能降低N-亚硝胺的形成;细胞内提取物对NDMA和NDEA的抑制作用较小,而细胞碎片悬浮液和全细胞悬液却有显著抑制效果,全细胞提取物对NDMA和NDEA的降低速率约为细胞内提取物和细胞碎片悬浮液中NDMA和NDEA降低速率的总和,最终证实了表层蛋白(位于戊糖乳杆菌R3细胞膜或细胞壁上的蛋白类物质)在抑制NDMA和NDEA中的重要作用,作用机理是表层蛋白能帮助细菌细胞吸收或黏附N-亚硝胺,并能为降解N-亚硝胺的酶提供附着位点,或者它们是一系列可以降解N-亚硝胺的特殊酶系。与本研究有一致的结果,分析MNI中起作用的物质应该也是菌体碎片中的表层蛋白,其具体作用机理有待进一步深入研究。
3.5 MNI在肉制品中的应用前景及展望
当新型培根中添加PRO-MIX5乳酸菌菌体碎片时,可适当降低培根的pH值、对培根的色泽和风味均有提升作用,增强了培根的整体接受度。更重要的是适宜的MNI添加量可以起到降解亚硝酸盐、作为N-亚硝胺前体物质的生物胺及抑制N-亚硝胺形成的作用,提高培根的安全品质,虽然会增加某些生物胺(酪胺和色胺)的含量,但其含量很低,高添加量的MNI明显促进了组胺的生成,但并不会对人体造成危害。总体来看,适宜添加量的MNI可提升培根的品质和安全性,对于其具体的作用机理和发挥作用的靶向物质还需进一步深入研究,在此基础上进一步优化MNI制备工艺,与此同时寻求与MNI有复配效果的天然抑制剂,以提高MNI在肉制品加工中的应用效果。因此,探究MNI在肉制品中的作用机理及应用效果将具有重要的理论突破和实际应用价值。
4 结 论
添加MNI可提升新型培根的感官品质并具有抑制N-亚硝胺生成、降低其前体物质含量的效果,但不同添加水平的MNI对N-亚硝胺及其前体物亚硝酸盐和生物胺含量的抑制种类和效果不同。与对照组相比,添加0.05% MNI在提升产品感官品质的前提下,显著降低了国标规定的NDMA(抑制率59.46%)及N-亚硝胺总量(抑制率26.19%),并降低了组胺含量(抑制率39.08%)及生物胺总量(抑制率0.02%)。综合考虑,建议添加0.05% MNI来提升培根的品质和安全性。本研究为MNI在新型培根等腌肉制品中的应用提供了数据支持,随着消费者对肉类食品安全品质要求的提高,MNI有望应用在肉制品中。
参考文献:
[1] YETIM H, KAYACIER A, KESMEN Z, et al. The effects of nitrite on the survival of Clostridium sporogenes and the autoxidation properties of the Kavurma[J]. Meat Science, 2006, 72(2): 206-210. DOI:10.1016/j.meatsci.2005.07.002.
[2] HERRMANN S S, DUEDAHL-OLESEN L, GRANBY K. Simultaneous determination of volatile and non-volatile nitrosamines in processed meat products by liquid chromatography tandem mass spectrometry using atmospheric pressure chemical ionisation and electrospray ionisation[J]. Journal of Chromatography A, 2014, 1330(4): 20-29. DOI:10.1016/j.chroma.2014.01.009.
[3] LI Xie, MIAO Mo, HUI Junxia, et al. Association between dietarynitrate and nitrite intake and site specific cancer risk: evidence from observational studies[J]. Oncotarget, 2016, 7(35): 56915-56932. DOI:10.18632/oncotarget.10917.
[4] 樊林娟. 食品加工中亚硝酸盐的应用与作用[J]. 中国食品安全, 2018(11): 25. DOI:10.16043/j.cnki.cfs.2018.11.009.
[5] MAGRINYA N, BOU R, RIUS N, et al. Use of tocopherol extract and different nitrite sources and starter cultures in the production of organic botifarra catalana, a cooked cured sausage[J]. Food Science and Technology International, 2015, 22(3): 221-234. DOI:10.1177/1082013215586915.
[6] DE MEY E, DE MAERE H, PAELINCK H, et al. Volatile N-nitrosamines in meat products: potential precursors, influence of processing, and mitigation strategies[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2017, 57(13): 2909-2923. DOI:10.1080/10408398.2015.1078769.
[7] CHEN Xi, LI Jiapeng, ZHOU Tong, et al. Two efficient nitrite-reducing Lactobacillus strains isolated from traditional fermented pork (Nanx Wudl) as competitive starter cultures for Chinese fermented dry sausage[J]. Meat Science, 2016, 121: 302-309. DOI:10.1016/j.meatsci.2016.06.007.
[8] KIM S H, KANG K H, KIM S H, et al. Lactic acid bacteria directly degrade N-nitrosodimethylamine and increase the nitrite-scavenging ability in kimchi[J]. Food Control, 2017, 71: 101-109. DOI:10.1016/j.foodcont.2016.06.039.
[9] KIM S H, KIM S H, KANG K H, et al. Kimchi probiotic bacteria contribute to reduced amounts of N-nitrosodimethylamine in lactic acid bacteria-fortified kimchi[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 84: 196-203. DOI:10.1016/j.lwt.2017.05.060.
[10] SUN Qinxiu, CHEN Qian, LI Fangfei, et al. Biogenic amine inhibition and quality protection of Harbin dry sausages by inoculation with Staphylococcus xylosus and Lactobacillus plantarum[J]. Food Control, 2016, 68: 358-366. DOI:10.1016/j.foodcont.2016.04.021.
[11] SUN Fangda, KONG Baohua, CHEN Qian, et al. N-nitrosoamine inhibition and quality preservation of Harbin dry sausages by inoculated with Lactobacillus pentosus, Lactobacillus curvatus and Lactobacillus sake[J]. Food Control, 2017, 73: 1514-1521. DOI:10.1016/j.foodcont.2016.11.018.
[12] 吳慧昊, 牛锋, 陈珊珊, 等. 高效降亚硝酸盐乳酸菌的驯化复筛及菌株鉴定[J]. 食品科学, 2016, 37(19): 160-165. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201619027.
[13] 朱英莲, 郭丽萍. 发酵乳杆菌和戊糖乳杆菌降解亚硝酸盐的效果比较研究[J]. 食品科技, 2014, 39(7): 22-25. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201619027.
[14] 林浩, 林伟锋, 陈中. 2 株乳酸菌对亚硝酸盐的降解作用及其降解机理的初步分析[J]. 食品与发酵工业, 2013, 39(7): 65-68.
[15] 谭李红, 夏文水, 张春晖. 发酵菌株对干发酵香肠中生物胺含量的影响[J]. 中国公共卫生, 2005, 21(4): 429-431. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2013.07.036.
[16] 马宇霞, 卢士玲, 李开雄. 发酵剂对熏马肠成熟过程中生物胺含量变化的影响[J]. 食品与发酵工业, 2014, 40(2): 55-59. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2014.02.031.
[17] 李木子. 微生物发酵技术降低风干肠中亚硝胺的研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2015: 18-37.
[18] 李秀明, 常娅妮, 吴晨燕. 微生物亚硝化抑制剂对红肠品质的
影响[J]. 肉类研究, 2019, 33(2): 13-18. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20181217-233.
[19] NOWAK A, KUBERSKI S, LIBUDZISZ Z, et al. Probiotic lactic acid bacteria detoxify N-nitrosodimethylamine[J]. Food Additives and Contaminants: Part A, 2014, 31(10): 1678-1687. DOI:10.1080/19440049.2014.943304.
[20] 徐玉宁, 阙斐, 张爽. 乳酸菌替代亚硝酸盐对香肠发色及质量的影响[J]. 食品科技, 2020, 45(2): 122-125. DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2020.02.021.
[21] 朱英莲, 李沛瑶. 戊糖乳杆菌替代亚硝酸盐发色效果的研究[J]. 食品
科技, 2014, 39(5): 120-124. DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2014.05.029.
[22] KROCKEL L. The role of lactic acid bacteria in safety and flavour development of meat and meat products[M]//Lactic Acid Bacteria-R & D
for Food, Health and Livestock Purposes. Intech, 2013: 129-152. DOI:10.5772/51117.
[23] 黄金枝, 杨荣玲, 唐道邦. 不同菌种组合对发酵广式香肠品质的影响[J]. 现代食品科技, 2014(10): 147-153. DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2014.10.025.
[24] 张凤宽, 吕彩霞, 刘晓强, 等. 干酪乳杆菌和戊糖片球菌在发酵香肠中的作用研究[J]. 食品科学, 2008, 29(11): 387-390.
[25] 柳念, 陈佩, 高冰, 等. 乳酸菌降解亚硝酸盐的研究进展[J]. 食品
科学, 2017, 38(7): 290-295. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201707046.
[26] 何庆华, 吴永宁, 印遇龍, 等. 食品中生物胺研究进展[J]. 中国食品卫生杂志, 2007(5): 451-454. DOI:10.13590/j.cjfh.2007.05.018.
[27] 李志军, 吴永宁, 薛长湖. 生物胺与食品安全[J]. 食品与发酵工业, 2004, 30(10): 84-91. DOI:10.3321/j.issn:0253-990X.2004.10.019.
[28] 刘景, 任婧, 孙克杰, 等. 食品中生物胺的安全性研究进展[J]. 食品科学, 2013, 34(5): 322-326.
[29] Environmental Protection Agency. Revisions to the unregulated contaminant monitoring (UCMR3) for public water systems[J]. Federal Register, 2012, 77(85): 26071-26101.
[30] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会, 国家食品药品监督管理总局. 食品安全国家标准 食品中污染物限量: GB 2762—2017[S].
北京: 中国标准出版社, 2017.
[31] SANTOS M H S. Biogenic amines: their importance in foods[J]. International Journal of Food Microbiology, 1996, 29(2/3): 213-231. DOI:10.1016/0168-1605(95)00032-1.
[32] 王光强, 俞剑燊, 胡健, 等. 食品中生物胺的研究进展[J]. 食品科学, 2016, 37(1): 269-278. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601046.
[33] YANAI K, TASHIRO M. The physiological and pathophysiological roles of neuronal histamine: an insight from human positron emission tomography studies[J]. Pharmacology and Therapeutics, 2007, 113(1): 1-15. DOI:10.1016/j.pharmthera,2006.06.008.
[34] 田静. 浅谈生物胺与食品安全[J]. 科技与企业, 2013(15): 257. DOI:10.13751/j.cnki.kjyqy.2013.15.062.
[35] POGORZELSKI E. Studies on the formation of histamine in must and wines from elderberry fruit[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010, 60(2): 239-244. DOI:10.1002/jsfa.2740600212.
[36] 游刚, 吴燕燕, 李来好, 等. 添加复合乳酸菌再发酵对腌干鱼肉微生物、亚硝酸盐和亚硝胺的影响[J]. 南方水产科学, 2015, 11(4):
109-115. DOI:10.3969/j.issn.2095-0780.2015.04.016.
[37] 闫利娟. 西式培根中N-亚硝胺形成的影响因素及其阻断效果
研究[D]. 天津: 天津农学院, 2019: 26-35.
[38] XIAO Yaqing, LI Peijun, XU Mei, et al. Decrease of N-nitrosodimethylamine and N-nitrosodiethylamine by Lactobacillus pentosus R3 is associated with surface-layer proteins[J]. Annals of Microbiology, 2018, 68(1): 27-34. DOI:10.1007/s13213-017-1314-y.
[39] 李秀明, 刘静静, 杨华, 等. 乳酸菌抑制N-亚硝胺形成的机理探究及应用效果[J]. 食品科学, 2020, 41(2): 141-147. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20181217-233.