咸干魚中危害因子分析及其控制的研究進展

趙延寧,王 玉,王睿迪,王愛輝,薛 勇,*,王玉明,薛長湖

(1.中國海洋大學食品科學與工程學院,山東青島 266003;2.青島和合匯途工程技術有限公司,山東青島 266000)

咸干魚是將原料魚用鹽腌漬,然后通過自然晾曬等方式進行干燥,形成的具有較高鹽含量、而水分含量較低的一種腌干制品,是我國傳統的水產加工品。咸干魚具有獨特的風味和口感,同時耐貯藏,因而深受消費者喜愛。目前咸干魚的加工仍以手工操作和自然晾曬為主,生產過程缺乏統一的標準,因而具有一定的食用安全隱患[1]。咸干魚中潛在的危害因子主要是原料魚自身成分在加工過程中受環境因素和微生物影響而產生的,如硝酸鹽在還原菌作用下被還原成亞硝酸鹽;蛋白質發生水解,氨基酸脫羧形成生物胺;脂質的氧化與水解產生小分子化合物等。Koral等人[2]對78種咸魚的安全性等理化指標進行分析發現,10%的咸魚組胺含量超過了FDA或者EU規定的限量值,最高達到422 mg/kg,Tsai等[3]檢測臺灣市售的腌制馬鮫魚后發現其中組胺含量也超過了FDA規定的組胺含量,雖然生物胺的超標問題較為嚴重,目前對于生物胺的抑制手段也較多,包括物理化學生物等多種方式。周星宇[4]發現腌制鮐魚中富含不飽和脂肪酸,極易發生脂肪氧化,產生酸敗,這不僅影響了鮐魚原料及其制品品質,而且降低了其營養價值,并且大量的研究表明,酸菜類、肉類、魚類等食品中含有較多的亞硝基化合物[5]。

現如今,隨著加工技術的不斷進步,研究者對于咸干魚的加工工藝也在逐步改善,以期提高產品的安全性并且優化咸干魚的感官品質,對投入到工業化生產中提供良好的方向,吳海燕等[6]在腌制金絲魚的過程中投入復合發酵劑,揮發性化合物增加,安全品質明顯提高,Erkan等[7]研究表明對腌制鰹進行不同包裝方式包裝后,經過真空包裝的腌制鰹的貨架期最長,游剛等[8]分析表明添加乳酸菌對腌制魚中亞硝胺和亞硝酸鹽的產生有明顯的抑制作用。

咸干魚中危害因子的產生不僅與原料魚的自身性質密切相關,也受到咸干魚加工工藝的影響。目前隨著人們生活水平的提高,人們的食品安全意識正在逐步增強,更加注重飲食的營養、健康、方便、安全、衛生等,開發低鹽、安全、健康、味美的咸干魚勢在必行,因此本文總結了腌干魚制品中存在的化學類危害因子及其影響因素,并對目前各項指標的控制技術研究進展進行一定的總結,以期為提高腌干魚制品的質量安全水平提供參考。

1 咸干魚中的生物胺

生物胺是一類含氮的低分子量有機化合物,根據其結構可分為三類:脂肪族生物胺,包括腐胺、尸胺、精胺、亞精胺等;芳香族生物胺,包括酪胺、苯乙胺等;雜環族生物胺,包括組胺、色胺等[9]。腌干魚加工過程中,體內的蛋白質會在內源酶和微生物作用下分解為肽和氨基酸,而氨基酸會在微生物氨基酸脫羧酶作用下脫羧,生成胺類物質。少量的生物胺攝入并不會對人體造成危害,過量的生物胺則會引起許多不良的生理反應[10],如惡心、呼吸困難、偏頭痛等[11]。

1.1 影響咸干魚中生物胺含量的因素

影響咸干魚中生物胺含量的因素包括:魚體自身的理化特性、微生物的種類、腌制條件、貯藏時間、貯藏溫度以及添加劑等。劉爽爽[12]研究發現腌制過程中生物胺總量隨著食鹽添加量増加呈下降趨勢,原因是食鹽的增加在一定程度上抑制了微生物的生長,使得生物胺的生成量減少。生物胺與腌制溫度、腌制時間也存在一定的相關性,腌制溫度為25 ℃時,生物胺總量遠遠高于腌制溫度為0和4 ℃的實驗組。閔娟等[13]研究發現馬鮫魚和秋刀魚等加工咸干魚的原料在貯藏過程中,貯藏溫度和貯藏時間對生物胺含量有顯著影響,隨著貯藏時間的增加,生物胺含量不斷增加,且貯藏溫度越高,增加幅度越明顯。咸干魚陳玉峰等[14]發現咸干魚中的色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、組胺與貯藏時間呈極顯著正相關。Rabie等[10]發現咸干魚貯藏60 d時魚體內的生物胺總量從84 mg/kg上升到1633 mg/kg,其中尸胺從21 mg/kg增加到997 mg/kg,組胺達到211 mg/kg,超過了200 mg/kg的人體最大耐受值,由此提出咸干魚制品的最長貯藏期不應超過60 d,超過該期限咸干魚的品質和安全性會大大降低。生物胺的形成條件主要與環境條件有關,符合微生物的生長條件就會促進生物胺的合成。

1.2 控制咸干魚中生物胺含量的方法

控制咸干魚中生物胺含量可通過物理或化學的方法,如對原料進行前處理,改變貯藏條件,添加綠色化學試劑等。對原料魚進行前處理可在一定程度上降低腌干制品中生物胺的總量,如周星宇[4]利用電子束照射新鮮鮐魚之后進行腌制,發現產品中組胺含量明顯下降。趙中輝等[15]發現超聲、微波或加熱處理本身對生物胺并沒有破壞作用,因此不能通過上述技術進行生物胺的消除,但將原料進行超聲前處理可以抑制生物胺的生成。外源添加劑是抑制生物胺的另一有效途徑,如吳燕燕等[16]發現乳酸菌、姜辣素和山梨酸鉀3種添加劑對咸魚中生物胺的產生均有抑制效果,其中,山梨酸鉀對腐胺和尸胺的抑制率分別為65.30%和69.77%,姜辣素對組胺的抑制率為76.75%。而在腌制鳳尾魚的過程中添加甘氨酸,腌制魚中腐胺、尸胺、組胺、酪胺、亞精胺分別降低了32.6%、78.4%、93.2%、100.0%和100.0%,效果極其明顯[17]。因此,添加優勢菌株發酵對于降低生物胺的含量十分有效。食品添加劑的添加既改善了食品感官品質也滿足了貯藏上的要求,添加相應的食品添加劑增加了體系的濃度比例，從而抑制了產生物胺菌種的生長代謝,另外,應用干燥、輻照、包裝、微波、加熱等傳統以及新興的技術于控制腌制水產品中生物胺的含量效果甚好。

2 咸干魚中的脂肪氧化產物

咸干魚加工和貯藏過程中,其脂肪組織會發生水解和氧化,產生不愉快的腐臭味,引起質地、顏色和營養價值的變化[18],這是微生物、光照、氧氣、溫度等因素綜合作用的結果[19]。脂肪的變化還會引起風味的改變,這與脂肪水解產生的蟻酸、辛酸、醛酸、醋酸、壬二酸等小分子脂肪酸,以及脂肪氧化產生醛、醇、酮等化合物有關。

2.1 影響咸干魚中脂肪氧化的因素

脂肪氧化是一個復雜的反應過程,影響咸干魚脂肪氧化的因素包括:魚體自身的脂肪含量、腌制和貯藏條件、包裝方式、添加劑(抗氧化劑)等。脂肪氧化程度與腌制條件密切相關,過氧化值(Peroxide value,POV)、硫代巴比妥酸(Thiobarbituric Acid Reactive Substance,TBARS),等反映脂質氧化水平的化學指標與鹽分含量呈顯著正相關[20]。干制工藝對脂質氧化同樣有顯著影響,如張娜等[21]發現采用微波干燥的腌臘魚的酸價、過氧化值明顯高于其它干燥方法,而真空冷凍干燥的腌臘魚的酸價、過氧化值變化較小。隨著貯藏時間的延長,咸干魚的脂肪氧化會加劇,如腌干鳳尾魚在貯藏的6個月期間,TBARS值從1.9 mg/kg上升到4.25 mg/kg[22]。藍圓鲹在傳統腌制過程中,POV值和TBARS值同樣呈逐漸上升趨勢[23]。

2.2 控制咸干魚中脂肪氧化的方法

脂肪氧化是造成咸干魚品質劣化的關鍵因素之一,其控制方法包括:接種微生物發酵,加入抗氧化劑以及氣調包裝等。咸干魚中含有豐富的有益菌,王悅齊等[24]從腌魚中分離出三種乳酸菌(干酪乳桿菌、植物乳桿菌和戊糖片球菌)并將其接種到原料魚中進行發酵,發酵后咸干魚的過氧化值、硫代巴比妥酸值明顯降低,飽和脂肪酸含量明顯減少。周星宇[4]研究發現真空包裝能夠有效抑制咸干魚的脂肪氧化,另外添加山梨酸鉀與異抗壞血酸鈉可以顯著降低脂肪氧化的程度。同時,適當的改變腌制條件也可以有效的緩解脂肪氧化,Sallam等[18]研究評估太平洋秋刀魚在含有不同濃度的乙酸溶液的腌制液中腌制后的化學變化和感官特性,發現腌制魚的硫代巴比妥酸值隨著乙酸溶液的濃度升高而降低,Gokoglu等[25]通過游離脂肪酸(Free fatty acid,FFA)表征番茄和大蒜提取物對腌制鳳尾魚的脂質氧化具有抑制作用,發現在用番茄和大蒜提取物處理的樣品中FFA值比對照組低。

結合咸干魚脂肪氧化的影響因素及控制方法分析可以總結出,首先溫度是影響脂肪氧化的重要因素,隨溫度升高脂肪氧化隨之加快,因此,低溫保藏有利于控制魚類脂肪的氧化。第二,氧氣是影響脂肪氧化酸敗的另一個重要原因,空氣中的氧氣會促進氧化,對于咸干魚加工和貯藏過程中阻斷與氧氣接觸十分重要,以隔絕外界的氧氣對脂肪氧化穩定性的影響。第三,腌制工藝對于脂肪氧化的影響也極為關鍵,其中抗氧化劑的添加是一種能阻止或延緩食品氧化并且改善產品風味的重要手段,抗氧化劑的作用機理較復雜,主要是降低食品系統內的氧含量;阻止氧化酶的活性;延長氧化的誘導期和減慢反應速度。加入抗氧化劑后,可使魚體外觀保持新鮮,降低魚體脂肪的氧化程度。

3 咸干魚中的亞硝酸鹽

咸干魚加工過程中,由于食鹽的添加會產生一定量的硝酸鹽與亞硝酸鹽。硝酸鹽本身對人體沒有危害,但在微生物作用下,硝酸鹽會被還原成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽可引起人體血管平滑肌的松弛,導致血管擴張、血壓下降、心肌缺氧[26]。人體一次性攝入0.2～0.5 g亞硝酸鹽會引起輕度中毒,攝入3 g會引起重度中毒[27],主要表現為人體組織缺氧,嚴重時甚至引起死亡。

3.1 影響咸干魚中亞硝酸鹽含量的因素

亞硝酸鹽對人體具有潛在的危害作用,影響咸干魚中亞硝酸鹽含量的因素包括:腌制溫度、鹽用量、腌制時間以及微生物等。通常情況下,腌制時的溫度越高,亞硝酸鹽含量越高,如楊賢慶等[28]發現25 ℃條件下腌制的咸魚,其亞硝酸鹽含量顯著高于4 ℃腌制的樣品。微生物在亞硝酸鹽生成過程中起重要的作用,加大食鹽的添加量可在一定程度上抑制微生物的生長,從而減少亞硝酸鹽的含量。另外,腌制時間對亞硝酸鹽含量也有顯著影響,如劉敏[29]研究發現腌制鰳魚中亞硝酸鹽含量隨腌制時間增加呈現先增加后降低的趨勢,亞硝酸鹽含量由起始含量3.1 mg/kg,腌制結束后增加到9.5 mg/kg,可見隨著腌制時間延長亞硝酸鹽含量是增加的。亞硝酸鹽的產生量主要在于微生物的繁殖條件,不論是腌制過程中還是貯藏過程中,適宜還原菌生長的條件則會促進硝酸鹽的還原,進而導致亞硝酸鹽的含量上升,降低咸干魚的安全性。

3.2 控制咸干魚中亞硝酸鹽含量的方法

目前控制咸干魚中亞硝酸鹽含量的主要方法包括:添加植物提取物、使用抑菌劑、添加可以產生亞硝酸鹽還原酶的有益微生物等。張平等[30]發現姜的提取液對亞硝酸鹽有清除作用,并試驗表明1μg的亞硝酸鈉被清除約需要5.03 g姜汁,可以看出植物提取物明顯能降低亞硝酸鹽的含量。Paik等[31]從泡菜中分離得到短乳桿菌、彎曲乳酸桿菌、植物乳桿菌和清酒乳桿菌,發現上述菌株均具有產生亞硝酸鹽還原酶的能力,將其用于咸干魚的發酵,可以將亞硝酸鹽的含量降低58.46～75.80 mg/kg。綜上,天然物質的抑制細菌生長、降低腌制食品中的亞硝酸鹽含量的作用顯著,同時,經過有益微生物的發酵作用也可明顯的抑制亞硝酸鹽的產生量。

4 咸干魚中的亞硝胺

亞硝胺是亞硝基化合物,一般由二甲胺與亞硝酸鹽在酸性條件下生成。鮮活水產品一般不含有揮發性的亞硝基化合物[10]。咸干魚在加工過程中會產生亞硝酸鹽,同時蛋白質分解會產生胺類物質,胺類物質與亞硝酸鹽反應,使咸干魚中產生亞硝胺類化合物。亞硝胺是四大食品污染物之一,如在人體內長期大量累積,會引發鼻咽癌、食管癌、胃癌等。臨床試驗證明這種物質可致畸、致突變、致癌,嚴重的可以導致中毒者死亡。

4.1 影響咸干魚中亞硝胺含量的因素

影響咸干魚制品中亞硝胺含量的主要因素包括:腌制用鹽、腌制溫度、腌制方式、亞硝胺前體物質含量以及微生物等。腌制條件對亞硝胺含量有顯著影響,如采用粗鹽腌制的樣品中亞硝胺含量往往高于精鹽腌制的樣品,粗鹽中含有更多的雜質、微生物等,易使原料在腌制過程中形成亞硝胺的前體物質,從而使亞硝胺的含量較高,陳勝軍等[32]發現粗鹽腌制的藍圓鰺中二甲基亞硝胺(Nitrosodimethylaniline,NDMA)和二乙基亞硝胺(N-Nitrosodiethylamine,NDEA)的含量始終高于精鹽腌制的樣品中的NDMA和NDEA的含量,而腌制溫度較高時,NDMA和NDEA的含量也相對較高。不同的腌制方式也會影響亞硝胺含量,陳勝軍等[32]也發現濕腌法加工的咸魚中亞硝胺含量高于干腌法制備的樣品。亞硝胺物質的量與其前體物質(亞硝酸鹽、生物胺類)的量密切相關,Herrmann等[33]在臘腸發酵前添加一定量的亞硝酸鹽,發現發酵結束時N-亞硝基吡咯、N-亞硝基肌氨酸的含量均有明顯增加。另外,咸干魚加工過程中部分微生物對于亞硝胺的合成具有促進作用,如腸菌屬和梭菌屬的某些菌株可以直接合成亞硝胺,還能夠影響硝酸鹽的轉化程度和蛋白質的降解程度,從而影響亞硝胺前體物質的生成[34]。通過各種抑制咸干魚中生物胺的含量的方法中發現,在腌制過程中,魚肉中亞硝酸鹽和游離氨基酸與生物胺呈正相關,生物胺的前體物質對生物胺的形成具有較大的影響,微生物也發揮了重要作用;另外,生物胺的形成也受水分、食鹽種類、pH等因素影響。

4.2 控制咸干魚中亞硝胺含量的方法

亞硝胺是影響咸干魚食用安全的重要因素,可以通過控制其前體物質的生成,進而降低亞硝胺物質的含量,也可通過外源添加物直接抑制亞硝胺的生成。如抗壞血酸具有較好的抑制亞硝胺的作用,不僅安全無毒,還可以對生成亞硝胺的前體物質產生拮抗作用[35]。另外,由于在酸性條件下更容易發生亞硝基化反應,如仲胺的亞硝基化反應最適pH為2.5～3.4[36],因此控制發酵過程中的pH也是減少亞硝胺含量的一種途徑。對于亞硝胺的控制主要集中在其影響因素中的兩方面,其一是亞硝胺前體物質的含量控制,通過對亞硝胺生成的前體條件進行抑制進而減少亞硝胺的含量,另外適當的增大腌制過程的pH也對亞硝胺的抑制有較好的效果。

5 展望

傳統的咸干魚易受到多種因素的影響而產生生物胺、亞硝酸鹽、亞硝胺等危害人體健康的物質,咸干魚的安全性問題主要出現在腌制,干燥以及貯藏過程中,針對各種危害因子提出了對應的解決措施,控制有害微生物的生長和繁殖,保證加工條件的干凈衛生,降低腌制和貯藏過程中的溫度,抑制蛋白質和脂肪的氧化變質,降低腌干魚制品中的亞硝酸鹽含量,從而抑制亞硝胺的前體物質的含量,控制亞硝胺的產生,并對腌干魚進行高效的殺菌技術,全方位控制咸干魚的安全性,建立標準化的咸干魚生產工藝,通過標準的制訂和修訂，規范咸干魚制品的市場準入,同時加強市場監督管理,讓消費者吃上健康、安全的咸干魚制品。