亞硝酸鹽對肉制品的抗氧化及抑制微生物的作用

邱怡筠,都 蕓,左惠君

(煙臺市食品藥品檢驗檢測中心,山東煙臺 264003)

亞硝酸鹽已被用于加工肉制品，以提高顏色、味道、儲存和抗氧化活性，還可用于控制食源性致病菌和脂質氧化。在厭氧環境下，亞硝酸鹽可以控制肉毒桿菌的萌發和各種食源性致病菌如單核增生李斯特菌、產氣莢膜梭菌、無色細菌、好氧細菌、大腸桿菌、黃桿菌、微球菌等的生長（陳瑤等，2010）。但在酸性條件下，亞硝酸鹽可以通過反應轉化為n-亞硝基化合物，即致癌物，并且這種轉化可以在高溫下加速（Krause等，2011）。因此，有關亞硝酸鹽的安全問題被提出來。但Gwak等（2015）提出，不含或低濃度亞硝酸鹽的加工肉制品存在微生物安全問題。因此，本文旨在闡述亞硝酸鹽的抗氧化和抑制微生物作用，同時探討不含或低濃度亞硝酸鹽的加工肉制品的食品安全。

1 肉制品加工攝入的亞硝酸鹽

美國限制了用于固化的亞硝酸鹽鈉或鉀的進口水平。肉制品和家禽制品的亞硝酸鹽含量最高可達156、200和625 mg/kg。浸泡熏肉及干熏肉的最大亞硝酸鹽鈉含量分別為120 mg/kg和200 mg/kg（或246 mg/kg亞硝酸鹽鉀）（USD，1995）。歐盟和歐洲國家也限制了加工肉制品中亞硝酸鹽鈉或鉀的進口水平，在歐盟國家中，用于腌制和罐裝肉制品的亞硝酸鹽最大攝入量為150 mg/kg。食品法典委員會（CCFA）還對熱處理過的加工肉類和加工過的碎肉中的亞硝酸鹽含量進行了規定，如腌火腿和熟鹵豬肩肉的亞硝酸鹽殘留量最高為80 mg/kg。此外，午餐肉、熟肉和碎肉中的亞硝酸鹽殘留量也被限制在80 mg/kg，但咸牛肉除外，其最大亞硝酸鹽殘留量為30 mg/kg（CCFA，2015）。韓國和日本規定加工食品的亞硝酸鹽殘留濃度不得超過70 mg/kg，魚肉香腸的亞硝酸鹽殘留濃度不得超過50 mg/kg，咸鱈魚籽和鮭魚籽的亞硝酸鹽殘留濃度不得超過5 mg/kg（Cui等，2010）。然而，在市場上的加工肉制品中并沒有觀察到這些濃度，由于儲存溫度、酸度、加熱溫度、儲存時間和其他食品添加劑的存在，產品中的亞硝酸鹽水平在不斷下降。在美國，腌制肉制品中的亞硝酸鹽和硝酸鹽殘留量分別為0.64～7.31 mg/kg和14.81～78.81 mg/kg，在韓國，火腿、香腸和培根的平均亞硝酸鹽殘留水平分別為16.6、4.6和15.8 mg/kg，遠遠低于規定濃度（Keeton等，2009）。Archer（2002）認為，攝入的亞硝酸鹽和硝酸鹽主要來自蔬菜和唾液，而不是臘肉，其報道的生菜和菠菜的硝酸鹽濃度分別為2430和4259 mg/kg，這比Keeton等（2009）報道的肉類產品中的含量要高得多。攝入的硝酸鹽通過近端小腸被血漿吸收，血漿中約65%～70%的硝酸鹽通過被動尿分泌物排出，其中有兩個活躍的分泌系統，結腸和唾液，后者更為重要，因為25%的硝酸鹽通過唾液分泌循環，1/5的循環硝酸鹽（約占攝入硝酸鹽總量的5%）被口腔微生物轉化為亞硝酸鹽。從唾液來源的亞硝酸鹽約占總攝入亞硝酸鹽的93%，這些結果表明，加工肉類攝入亞硝酸鹽的比例可能低于總亞硝酸鹽攝入量（Archer，2002）。

2 低亞硝酸鹽濃度對微生物的抑制作用

加工肉制品中的亞硝酸鹽可以通過多種機制抑制食源性致病菌和食品腐敗菌的生長，包括氧的攝取和氧化磷酸化的中斷、亞硝酸和一氧化氮的形成及細菌代謝關鍵酶（如醛糖酶）的中斷（Weiss等，2010）。在肉制品加工過程中，亞硝酸鹽被用來預防和控制肉毒桿菌和其他病原體的生長。當亞硝酸鹽濃度增加時，對肉毒桿菌生長和產毒的抑制作用也相應增強。Robinson等（1982）報道了亞硝酸鹽對肉毒桿菌毒素的影響，結果發現，在熏肉中加入100 mg/kg的亞硝酸鹽會導致肉毒梭菌毒素產生的概率59%，遠高于300 mg/kg亞硝酸鹽濃度組（1%）。在27℃保存84 d后，在10份含有60 mg/kg亞硝酸鹽的培根樣品中有7份檢出肉毒桿菌毒素。但在10份含有340 mg/kg亞硝酸鹽的培根樣品中，只有1份檢出肉毒桿菌毒素。Cui等（2010）提出，亞硝酸鹽濃度的顯著降低可能導致肉毒桿菌引起的食物中毒風險增加，降低肉制品中亞硝酸鹽濃度會導致加工肉制品中食品腐敗菌（乳酸菌、腸球菌和假單胞菌）和食源性致病菌（單核增生李氏桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌）的過度生長。

亞硝酸鹽對其他孢子形成病原體如產氣莢膜桿菌和蠟樣芽孢桿菌也有效，因為100～200 mg/kg的亞硝酸鹽可以防止發芽孢子的生長，其中Myers等（2016）研究發現，較低的亞硝酸鹽濃度（0、50和100 mg/kg）對肉制品加工過程中肉湯系統中產氣莢膜桿菌生長的影響發現，亞硝酸鹽濃度和溫度對產氣莢膜梭菌的數量和孢子存活率都有顯著影響，表明較低的亞硝酸鹽濃度與產氣莢膜梭菌增殖提高的風險有關。Weiss等（2010）報道真空包裝下含200 mg/kg亞硝酸鹽的豬肉香腸中糞腸球菌的生長速度是不含亞硝酸鹽的香腸的兩倍，這些結果表明，較低的亞硝酸鹽濃度將使肉毒桿菌產生更多的毒素，并使加工肉制品中食源性致病菌更多地生長。因此，低濃度亞硝酸鹽肉制品中致病菌的過度生長應與其他控制條件相結合。

3 抑制微生物的其他組合措施

Gunvig等（2013）開發了一個模型來預測不同濃度的亞硝酸鈉（0～150 mg/kg）、乳酸鈉（0～3%）、氯化鈉（1.2%～2.4%）和不同的pH（5.4～6.4）在4～12℃條件下，對肉制品中肉毒桿菌增長的交互作用。他們發現，無論pH、氯化鈉水平、乳酸鈉水平或溫度如何，當亞硝酸鹽濃度為72～150 mg/kg時，肉毒桿菌都不會生長。但當亞硝酸鹽含量為60 mg/kg時，肉毒桿菌在pH＞6、貯藏溫度較高、氯化鈉和乳酸鈉濃度較低時生長加快，其中60 mg/kg的亞硝酸鹽不足以抑制肉毒桿菌。

因此，對于亞硝酸鹽含量低的肉制品建議使用其他抗菌系統。Johnson（2007）報道，肉毒桿菌生長的最小pH為4.6和5.0，對應的抑制肉毒桿菌生長的最低氯化鈉濃度為分別為10%和5%。最近，Doyle和Glass（2010）利用ComBASE評估了氯化鈉和亞硝酸鈉的組合對單核增生李氏桿菌生長的影響，結果發現，100 mg/kg的亞硝酸鈉加上0.5%～5.5%的氯化鈉對李氏桿菌的抑制效應隨氯化鈉濃度的增加而增加。Harrison等（1998）報道，與未使用亞硝酸鹽和氯化鈉混合腌制的肉干相比，在干燥過程中使用亞硝酸鹽和混合腌制的肉干可以減少大腸桿菌O157：H7的細胞數，但金黃色葡萄球菌能抵抗8%的氯化鈉和高達100 mg/kg的亞硝酸鹽。McClure等（1991）報道，在20℃和pH 5.3下，加入50 mg/kg的亞硝酸鹽后，單核增生李氏桿菌不能在21 d內生長。事實上，在pH 6.0和10℃時，加入400 mg/kg亞硝酸鈉對李氏桿菌抑制作用最小。因此，通過pH和氯化鈉濃度的組合可以提高亞硝酸鹽含量較低的肉制品的微生物安全性，同時在低亞硝酸鹽濃度的肉制品中增加氯化鈉濃度可以控制有害細菌的生長，因為亞硝酸鹽的抗菌效應受氯化鈉濃度、pH、還原劑、鐵含量影響。

4 天然化合物抑制微生物的安全性

雖然有些消費者不喜歡在肉制品中添加亞硝酸鹽，但從肉制品中去除亞硝酸鹽可能會有問題，因為亞硝酸鹽在抑制微生物方面具有重要作用。因此，食品工業試圖用高亞硝酸鹽濃度的蔬菜來代替合成的亞硝酸鹽，因為消費者更喜歡天然來源。Horsch（2013）將亞硝酸鹽的抗李氏桿菌效應與含高濃度亞硝酸鹽的芹菜汁進行比較，發現在相同亞硝酸鹽濃度下，亞硝酸鈉的抑制李氏桿菌作用高于芹菜汁。但King等（2015）研究表明，從純化的亞硝酸鹽和芹菜汁中提取的等量亞硝酸鹽對產氣莢膜桿菌的生長具有同等效果。雖然這些天然物質具有抗菌和成色作用，可以被視為亞硝酸鹽的替代物，但在工業化使用前，還應檢查其抑制肉毒桿菌孢子萌發的基本能力。Cui等（2010）研究了90種新鮮藥草和香料的抗肉毒桿菌活性發現，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桿菌活性，但不影響其感官特性。

5 結論

通過加工肉制品攝入的亞硝酸鹽在總亞硝酸鹽攝入量中所占比例相對較低。但消費者仍然希望加工肉制品中含有較低濃度的亞硝酸鹽。加工肉制品中無亞硝酸鹽或其濃度低可能增加食源性致病菌致病的風險。因此，其他因素，如低pH、添加氯化鈉、殺菌劑或天然化合物，應與亞硝酸鹽結合，以控制食源性病原體，特別是對肉毒桿菌和單核增生李氏桿菌。此外，雖然一些天然物質具有抗菌和著色作用，但將其用于加工肉制品前，必須對其抗肉毒毒素活性進行檢測。