楊穎，王望舒，吳裕健 ，張然，劉偉

(1.山東省食品藥品檢驗研究院，濟南 250101；2.山東智行檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，濟南 250014)

1 概述

我國是世界上蔬菜產(chǎn)銷大國，利用蔬菜制作醬腌菜在我國有著悠久的歷史，不僅可以緩解淡季蔬菜供應(yīng)不足的問題，而且可以減少蔬菜產(chǎn)后的損失率,帶動蔬菜加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。醬腌菜在我國有著廣泛的消費基礎(chǔ)，其產(chǎn)品種類豐富，常見的有泡菜、酸菜、醬菜、榨菜等多種形式，不僅風(fēng)味各異、口感鮮脆、增進食欲，而且含有多種營養(yǎng)與功效成分，如泡菜具有清潔腸道、抗菌、抗癌、抗衰老、減肥、預(yù)防腦溢血和動脈硬化等作用[1]。

然而醬腌菜生產(chǎn)過程中不可避免地會產(chǎn)生亞硝酸鹽。亞硝酸鹽會降低血液攜氧能力，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥，從而引起身體組織缺氧[2]；與食品中的胺反應(yīng)生成強致癌物質(zhì)N-亞硝基化合物[3]；同時斑馬魚試驗結(jié)果表明亞硝酸鹽具有一定的致畸性，可以導(dǎo)致發(fā)育缺陷[4]。因此，降低醬腌菜中亞硝酸鹽的含量是提高醬腌菜品質(zhì)、保證其安全性的一項重要措施。本文對目前醬腌菜中降低亞硝酸鹽含量的主要控制技術(shù)進行了綜述。

2 醬腌菜中亞硝酸鹽的來源

醬腌菜是由蔬菜加工制作而成，而蔬菜體內(nèi)都有一定量的硝酸鹽。植物吸收氮素后可形成硝酸鹽，并在蔬菜體內(nèi)進行一定的積累，氮肥的使用更是加大了硝酸鹽在植物體內(nèi)的積累。蔬菜種類不同，硝酸鹽含量差別較大，一般葉菜類、根莖類蔬菜的硝酸鹽含量較高[5]。

在腌漬過程中，蔬菜中的硝酸鹽會被細菌的硝酸還原酶作用轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽。蔬菜表面以及腌制器具等會含有一定量雜菌，在腌漬發(fā)酵初期，由于乳酸菌尚未形成優(yōu)勢菌種，乳酸發(fā)酵緩慢，體系pH較高，雜菌生長相對迅速，很多雜菌為硝酸還原陽性菌，如革蘭氏陰性菌、腸道細菌等，可以將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，因此蔬菜腌漬過程中不可避免會形成亞硝酸鹽。

隨著發(fā)酵的進行，乳酸菌逐漸成為優(yōu)勢菌，乳酸菌的代謝活動使得發(fā)酵環(huán)境中氧氣減少，pH值下降，不再有利于產(chǎn)生硝酸鹽的需氧硝酸還原菌生存，乳酸菌不斷降解環(huán)境中生成的亞硝酸鹽。張慶芳等[6]研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌對亞硝酸鹽的降解分為兩個階段。發(fā)酵初期，pH值>4.5時,乳酸菌對亞硝酸鹽降解以酶降解為主；發(fā)酵后期，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸量增多，pH值降低至<4.0后,主要以酸降解為主。王一茜等[7]研究發(fā)現(xiàn)不同乳酸菌抑制亞硝酸鹽產(chǎn)生的機理不同，短乳桿菌產(chǎn)酸弱，但降解亞硝離子能力最強,可能與該菌有亞硝酸鹽還原酶基因有關(guān)；鼠李糖乳桿菌產(chǎn)酸能力較強，但是無亞硝酸鹽還原酶基因，主要靠酸降解亞硝酸鹽；植物乳桿菌與短乳桿菌親緣相近，在發(fā)酵初期以亞硝酸鹽還原酶降解為主，但同時該菌又有較強的產(chǎn)酸能力，可以快速產(chǎn)酸，降低環(huán)境pH值至低于4.0，進入酸降解階段。除了酸解和酶降解，乳酸菌還可以代謝產(chǎn)生有機酸、細菌素、短鏈脂肪酸甚至活性肽等多種抗菌化合物，如從泡菜中分離出來的棒狀乳桿菌BBE-H3具有較高的亞硝酸鹽降解能力，其產(chǎn)生的活性抗菌成分可以抑制多種革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌[8]。

醬腌菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，形成“亞硝峰”。峰值的大小以及出現(xiàn)的時間與原料、發(fā)酵溫度、食鹽濃度、發(fā)酵菌種以及pH值、操作條件等有關(guān)。醬腌菜中亞硝酸鹽的含量很大程度上取決于初始發(fā)酵階段有害菌的控制以及乳酸菌的生長速度。

3 降低醬腌菜中亞硝酸鹽含量的控制措施

3.1 控制發(fā)酵加工條件

3.1.1 控制食鹽濃度

自然腌漬發(fā)酵初期，乳酸菌尚未大量繁殖，主要靠食鹽滲透壓來進行抑菌，食鹽濃度低則高滲透壓作用低，抑制雜菌生長及硝酸還原酶活性的能力降低，但是食鹽濃度過高則抑制乳酸菌的生長以及亞硝酸鹽還原酶的活性。因此，需要根據(jù)產(chǎn)品發(fā)酵特點選擇最適的食鹽濃度。M?zcan[9]研究認(rèn)為食鹽濃度在5%～10%之間有利于乳酸菌發(fā)酵刺山柑，低于5%時抑菌作用減弱。人工接種乳酸菌發(fā)酵時，食鹽添加量越多，對發(fā)酵劑乳酸菌的抑制越強，產(chǎn)酸量較少，亞硝酸鹽含量降低緩慢，應(yīng)結(jié)合口感、總酸、亞硝酸鹽含量綜合考慮食鹽添加量[10]。

3.1.2 控制發(fā)酵溫度

發(fā)酵溫度高，乳酸菌繁殖速度快，產(chǎn)酸量也上升，對雜菌的抑制能力也強。雜菌繁殖數(shù)量減低會減少亞硝酸鹽形成，同時生成乳酸也會對亞硝酸鹽進行降解。但是溫度過高，一方面會導(dǎo)致發(fā)酵過快，不利于風(fēng)味物質(zhì)的形成，另一方面會產(chǎn)生丁酸細菌發(fā)酵，生成難聞的氣味，因此應(yīng)綜合考慮選擇發(fā)酵溫度。

3.1.3 控制發(fā)酵起始pH

醬腌菜發(fā)酵過程中低的pH值可以抑制有害菌的生長，不利于亞硝酸鹽的生成，另一方面亞硝酸鹽遇酸后生成亞硝酸，亞硝酸不穩(wěn)定，易進一步分解，因此酸含量越高，pH越低，亞硝酸鹽含量越低。何淑玲[11]研究發(fā)現(xiàn)pH 5.0是硝酸鹽還原酶的啟動點，pH 4.5及以下能夠抑制硝酸還原酶的活性，加速亞硝酸鹽降解。檸檬酸、醋酸等常用作酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)體系pH、降低亞硝酸鹽含量。除此以外，草酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、丁二酸、乙酸等均有降解亞硝酸鹽的能力，其中草酸的降解能力最顯著[12]。

3.1.4 保持厭氧條件

硝酸還原菌是需氧菌，乳酸菌是厭氧菌，保持發(fā)酵厭氧條件有利于乳酸菌的生長繁殖，因此發(fā)酵過程中需將蔬菜排緊壓實、鹵液淹沒菜體，發(fā)酵壇口水封。在發(fā)酵過程中采用減壓處理，可以減少發(fā)酵環(huán)境中的真空度，降低氧的含量。王世寬等[13]對泡菜發(fā)酵容器進行了改造，可以實現(xiàn)對發(fā)酵過程的減壓處理，隨著真空度的增大，乳酸菌生長繁殖加速，體系pH值迅速降低，亞硝酸鹽含量不斷降低。

3.2 其他物理處理方式

3.2.1 微波處理

少數(shù)研究表明適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砜梢越档蛠喯跛猁}含量。張少穎[14]研究發(fā)現(xiàn)在甘藍發(fā)酵前使用90 W的低功率微波處理30 s，甘藍泡菜中亞硝酸鹽含量升高，但是隨著微波處理強度增加，亞硝酸鹽含量降低，當(dāng)功率450 W、加熱時間20 s時，亞硝酸鹽含量最低。低強度微波處理時，硝酸還原酶被激活，硝酸鹽含量上升；微波處理強度增大后，溫度升高，硝酸還原酶蛋白開始變性，酶活力降低或喪失。另外，在微波處理下，蔬菜內(nèi)部細胞結(jié)構(gòu)被破壞，細胞內(nèi)部分可以阻斷亞硝酸鹽生成的酚類、維生素、生物類黃酮等溶出，導(dǎo)致亞硝酸鹽含量降低。

3.2.2 超高壓處理

超高壓具有一定的滅菌、滅酶效果，在一定的壓力作用下可以降低醬腌菜中亞硝酸鹽含量。張恩廣[15]研究表明低鹽漬萵筍經(jīng)300 MPa壓力、15 min、25 ℃的超高壓處理后，亞硝峰降低65.24%。分析其原因為硝酸鹽還原酶活性比亞硝酸鹽還原酶活性對壓力更為敏感，隨著壓力的升高，硝酸還原酶活性降低。壓力≤300 MPa時，超高壓還保留亞硝酸鹽還原酶活力，因此可以抑制亞硝峰的產(chǎn)生；當(dāng)壓力達到400 MPa時，亞硝酸鹽還原酶活性也降低，亞硝峰峰值升高。目前超高壓處理技術(shù)已在韓國等國家用于醬腌菜的商業(yè)化生產(chǎn)，但由于其設(shè)備成本高、我國超高壓設(shè)備性能相對落后等原因，在我國尚未用于醬腌菜的實際生產(chǎn)。

3.3 添加亞硝酸鹽清除物質(zhì)

3.3.1 添加抗氧化物質(zhì)

多項研究及應(yīng)用表明抗氧化維生素、谷胱甘肽、茶多酚等抗氧化劑對亞硝酸鹽具有良好的清除效果?？寡趸瘎┛梢耘c亞硝酸鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)將其降解，或者通過抑制硝酸還原酶的活性減少亞硝酸鹽生成。維生素A、維生素C、維生素E 3種抗氧化性維生素均可以降低泡菜腌制過程中亞硝酸鹽的含量，且亞硝酸鹽含量越高，消減效果越好，比較3種維生素，維生素C的消減作用最強，其次是維生素E和維生素A[16]。黃葦?shù)萚17]研究表明抗壞血酸的添加量與亞硝酸鹽的清除率呈非線性關(guān)系?？箟难釢舛容^低時，其含量與亞硝酸鹽消除率呈顯著的量效關(guān)系；但隨著抗壞血酸濃度增大，消除速度變緩，當(dāng)濃度增至1.5 g/kg時，消除率可達89.67%，之后不再隨抗壞血酸濃度增加而變化，趨于飽和。谷胱甘肽可以抑制硝酸還原酶活性，其巰基還可以與亞硝酸鹽反應(yīng)生成硫代亞硝酸鹽酯，減少亞硝酸鹽的含量。甘藍泡菜添加低濃度谷胱甘肽時，硝酸還原酶活性和亞硝酸鹽含量隨著谷胱甘肽濃度的增大而降低，當(dāng)谷胱甘肽濃度大于0.2%以后亞硝酸鹽含量峰值變化不大。

多種抗氧化劑聯(lián)合使用可以有協(xié)同增效作用，增強亞硝酸鹽的清除效果。如抗壞血酸和檸檬酸有顯著的增效作用，使用1.20 g/kg抗壞血酸、2.00 g/kg檸檬酸以及0.90 g/kg茶多酚，可以使腌芥菜中亞硝酸鹽含量顯著降低，并且無明顯的亞硝峰[18]。

3.3.2 添加輔料

很多食物含有一定的抗氧化、抗菌成分，添加特定的天然食物及其提取物可以促進亞硝酸鹽的降解。研究表明，香辛料中含有酸、醛、丙酯、酮等抑菌成分[19]，在泡菜中加入適量姜、大蒜、八角、辣椒等復(fù)合香辛料，不僅可以調(diào)節(jié)醬腌菜的風(fēng)味，而且可以通過香辛料的抑菌作用降低產(chǎn)品的亞硝酸鹽含量[20,21]。其中大蒜的亞硝酸鹽清除效果最強，其清除機理的研究也相對較多。大蒜對多種微生物具有抑制和殺滅作用，被稱為“天然植物廣譜抗菌素”，可以很好地抑制硝酸還原菌繁殖引起的亞硝酸鹽的增加；另外，大蒜含有巰基化合物，可以與亞硝酸鹽反應(yīng)生成硫代亞硝酸鹽酯，降低亞硝酸鹽含量[22]。

除了上述輔料以外，寧夏枸杞、美味牛肝菌等食物都可以降低醬腌菜中亞硝酸鹽的含量[23,24]。美味牛肝菌中含有較高活性的亞硝酸鹽還原酶，醬腌菜發(fā)酵過程中加入美味牛肝菌可以非常顯著地降低亞硝酸鹽的含量，最高降解率可達97.1%，且新鮮、冷凍保藏以及室溫干燥的美味牛肝菌子實體均能夠降低泡菜中亞硝酸鹽的含量，但室溫晾干的活性相對降低。將醬腌菜與降解亞硝酸鹽能力較強的美味食品共同搭配發(fā)酵，可以既提升產(chǎn)品的口味，又降低產(chǎn)品的亞硝酸鹽含量。

3.4 人工接種發(fā)酵

很多學(xué)者分離篩選出具有降解亞硝酸鹽能力的乳酸菌菌株用于醬腌菜發(fā)酵，利用人工接種乳酸菌的方式可以顯著降低亞硝酸鹽的含量。如有學(xué)者[25]從泡菜中分離出6種乳酸菌菌株，降解亞硝酸鹽的能力均達97%以上。將其中的戊糖乳桿菌和腸膜明串株菌作為泡菜的發(fā)酵劑，可以快速發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，降低環(huán)境pH，抑制泡菜中硝酸鹽還原菌生長，進而顯著降低亞硝酸鹽的形成。

通過引入一種或多種乳酸菌種發(fā)酵的方式均可以降低亞硝酸鹽含量，多種菌種共同發(fā)酵時清除亞硝酸鹽的能力更強。如將短乳桿菌AR123與商業(yè)發(fā)酵劑混合使用，可以在腌制過程中迅速降解泡菜和泡菜汁中的亞硝酸鹽，降解速率大于單獨使用短乳桿菌AR123或商業(yè)發(fā)酵劑，腌制過程中泡菜無明顯亞硝峰[26]。然而由于人工接種菌種相對單一，與醬腌菜風(fēng)味、香氣形成的有關(guān)酶類相對較少，造成產(chǎn)品的口感、風(fēng)味等與自然發(fā)酵相比還有一定的差距，在一定程度上制約著此類技術(shù)的應(yīng)用，目前僅有少數(shù)大型企業(yè)采用乳酸菌發(fā)酵劑生產(chǎn)泡菜、酸菜等醬腌菜。研究人員應(yīng)加強對優(yōu)良菌種的篩選，并利用不同菌株的優(yōu)勢，在保持醬腌菜風(fēng)味的基礎(chǔ)上提升產(chǎn)品品質(zhì)。

4 結(jié)語與展望

亞硝酸鹽是影響醬腌菜安全性的一個重要指標(biāo)，控制醬腌菜中亞硝酸鹽含量是提高其質(zhì)量品質(zhì)的一個重要手段。通過控制醬腌菜發(fā)酵條件、使用微波或超高壓處理、添加亞硝酸鹽清除物質(zhì)、采取人工接種發(fā)酵等方式均可以控制亞硝酸鹽的含量。

目前我國醬腌菜粗加工、作坊式生產(chǎn)與現(xiàn)代化、規(guī)?；a(chǎn)并存，但是整體行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，受自然條件、操作衛(wèi)生條件、人員技術(shù)水平的限制影響，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。應(yīng)加強對醬腌菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化研究與管理，通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)條件控制生產(chǎn)過程中亞硝酸鹽含量，從源頭上減少亞硝酸鹽的產(chǎn)生；同時加強對新技術(shù)、新工藝的研究與應(yīng)用，如加強對優(yōu)良乳酸菌種的篩選與人工發(fā)酵應(yīng)用，在保證其豐富營養(yǎng)、獨特口味的同時，不斷滿足人們對安全、健康的需求。