董浩 王海燕 欒福磊 楊益盛 盧世學(xué) 徐新星 趙元暉

1.海信冰箱有限公司 山東青島 266000；2.中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 山東青島 266003

0 引言

隨著生活節(jié)奏的加快，消費(fèi)者對(duì)熟食類的儲(chǔ)購(gòu)量不斷增加，同時(shí)，對(duì)熟食的安全性和保鮮儲(chǔ)藏的要求也越來越突出。亞硝酸鹽主要用于動(dòng)物、禽肉和魚肉的腌制制劑中，它具有呈色、呈味、改善質(zhì)地等功效。研究發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽在一定的環(huán)境（pH值、微生物菌群、溫度等）下，很容易與各種成分（巰基、氨基酸、還原肽、色素、氯離子等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種含氮物質(zhì)，包括 NO+、H2NO2+、NOSCN、NOCl、N2O4、N2O3、亞硝胺等。亞硝胺是一種具有致癌性、致畸性和胚胎毒性的化學(xué)物質(zhì)[1]。在酸性環(huán)境中，亞硝酸鹽會(huì)形成活性較強(qiáng)的HNO2，并迅速被分解獲得亞硝酐（N2O3），N2O3可與次級(jí)胺發(fā)生亞硝基化反應(yīng)，形成亞硝胺[2]。N-亞硝胺在肉類儲(chǔ)藏過程中的積累主要受硝酸鹽、亞硝酸鹽、胺類等的濃度，亞硝基化的促進(jìn)或抑制劑、樣品的酸堿度以及微生物的作用等因素的影響。

在食品安全方面，如何控制熟食中的N-亞硝胺含量，是近年來食品安全領(lǐng)域重點(diǎn)的研究方向之一。研究表明維生素C、植物提取物、多酚等物質(zhì)也可以影響亞硝化反應(yīng)的進(jìn)行[3]。目前學(xué)術(shù)界多選擇添加天然物質(zhì)來干擾亞硝化反應(yīng)。姜、桔梗、橘核、蘋果等植物提取物對(duì)亞硝酸鹽均具有良好的清除作用[4]。另外一部分學(xué)者利用生物方法降解亞硝酸鹽來減少亞硝胺的生成[5]。家電行業(yè)也將清除亞硝酸鹽作為行業(yè)熱點(diǎn)問題，TCL公司通過在冰箱內(nèi)設(shè)置1.8 mt靜磁場(chǎng)條件，研究發(fā)現(xiàn)亞硝酸含量增長(zhǎng)率為無磁場(chǎng)組的50%，72 h后磁場(chǎng)組亞硝酸鹽含量對(duì)比無磁場(chǎng)組減少39%[6]。容聲冰箱通過應(yīng)用IDP熟食鮮儲(chǔ)技術(shù)，食材亞硝酸鹽的生成減少39%以上。與磁場(chǎng)等清除亞硝酸鹽技術(shù)相比，天然提取物因活性物質(zhì)含量高、安全、抗氧化活性強(qiáng)等特性，能有效降低熟食的安全隱患, 符合市場(chǎng)營(yíng)養(yǎng)健康飲食理念。但是由于天然提取物存在活性物質(zhì)作用時(shí)間短、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，限制了其在熟食保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用。緩釋技術(shù)是指將活性物質(zhì)和緩釋基材結(jié)合，通過緩釋基材的分解擴(kuò)散、降解溶出、內(nèi)外壓差滲透等方式緩慢釋放活性物質(zhì)，能夠使活性物質(zhì)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)在體系中維持一定有效濃度的技術(shù)，具有使活性物質(zhì)緩慢釋放，延長(zhǎng)作用時(shí)間，增強(qiáng)穩(wěn)定性、提高作用效率等多種優(yōu)點(diǎn)。微膠囊技術(shù)、脂質(zhì)體技術(shù)和多孔微球技術(shù)是目前最常見的三大緩釋技術(shù)[7]。鄭義等[8]采用阿拉伯膠和麥芽糊精為壁材，桂花精油為芯材，通過噴霧干燥技術(shù)制備了桂花精油微膠囊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制備的桂花精油微膠囊包埋率高達(dá)97.67%，并具有緩慢釋放的特性。CUI等[9]研究了丁香油脂質(zhì)體的制備工藝參數(shù)、抗菌活性及其在豆腐中的應(yīng)用效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有小粒徑和高ζ電位的脂質(zhì)體具有更好的穩(wěn)定性，與丁香油相比，脂質(zhì)體包封的緩釋丁香油化學(xué)穩(wěn)定性和抗菌活性更高，表現(xiàn)出顯著的抗菌活性。本研究通過凝膠狀大蒜素等天然提取活性物質(zhì)與緩釋模塊結(jié)合，向空間內(nèi)緩慢釋放活性分子，清除羥基自由基（-OH），實(shí)現(xiàn)抗菌抑菌、抗氧化，提升了熟食保鮮效果。

作為亞硝胺的主要前體物，亞硝酸根對(duì)N-亞硝胺的形成起著關(guān)鍵作用[10]。在本實(shí)驗(yàn)中，通過在典型熟食中外源添加亞硝酸鹽，來驗(yàn)證在冰箱內(nèi)添加天然緩釋抑菌物質(zhì)對(duì)致癌物N-亞硝胺類化合物的生成的有效阻斷或抑制的作用，對(duì)比評(píng)價(jià)緩釋控制技術(shù)對(duì)熟食的保鮮效果，為開發(fā)冰箱熟食安全存儲(chǔ)保鮮技術(shù)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料及預(yù)處理

鹵牛肉：月盛齋清香牛肉200 g真空老湯醬鹵味熟食；午餐肉：SPAM世棒午餐肉罐頭經(jīng)典原味198 g；緩釋劑：自研植物提取膏狀物，由透氣材料封裝。

將鹵牛肉和午餐肉分別攪碎，攪碎過程中添加100 mL亞硝酸鹽溶液（0.5%（m/v））混勻，將混勻后的樣品放入模具，均勻分裝至樣品盤中，各取12份樣品置于添加緩釋劑和未添加緩釋劑的保鮮盒中，密封后將盒子置于4℃恒溫箱貯存。每隔4天定點(diǎn)取樣進(jìn)行亞硝酸鹽、N-亞硝胺及菌落總數(shù)指標(biāo)的測(cè)定，取樣至12天。

緩釋材料：本研究以大蒜素為模型藥物，采用復(fù)凝聚法制備了明膠/海藻酸鈉/殼聚糖復(fù)合微球，明膠與海藻酸鈉質(zhì)量比為 1∶3，二者混合膠用量為2%，大蒜素投入量與混合膠比為1∶2。

1.2 儀器與設(shè)備

全自動(dòng)滅菌鍋，上海博迅醫(yī)療生物儀器生物有限公司；分光光度計(jì)，SHIMADZU CORPORATION；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；超純水機(jī)，北京龍躍偉逸科貿(mào)有限公司；旋蒸儀，青島創(chuàng)合盛科教儀器有限公司；多功能氮吹儀，海能儀器有限公司；分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；恒溫培養(yǎng)箱，青島創(chuàng)合盛科教儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 N-亞硝胺類化合物的測(cè)定

依據(jù)GB 5009.26—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中N-亞硝胺類化合物的測(cè)定》進(jìn)行。

1.3.2 亞硝酸鹽含量的測(cè)定

依據(jù)GB 5009.33—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》進(jìn)行。

1.3.3 生物胺的測(cè)定

依據(jù)GB 5009.208—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中生物胺的測(cè)定》進(jìn)行。

1.3.3 菌落總數(shù)的測(cè)定

依據(jù)GB4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 4℃貯藏條件下N-亞硝胺含量的變化

在食物中有硝酸根和多種能被亞硝基化的有機(jī)胺。亞硝胺是一種強(qiáng)致癌物，因此，亞硝胺的生成反應(yīng)抑制與阻斷對(duì)食物品質(zhì)的維持意義重大。亞硝胺類化合物中N-二甲基亞硝胺受到最多關(guān)注，它是由二甲胺與亞硝酸鹽相互作用產(chǎn)生的[11]。如圖1所示，醬牛肉在4℃貯藏條件下，N-二甲基亞硝胺的含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)增高的趨勢(shì)，貯藏12天后，有緩釋比無緩釋的樣品中N-二甲基亞硝胺含量低21.48%。如圖2所示，午餐肉在4℃貯藏8天后，有緩釋比無緩釋的樣品中N-二甲基亞硝胺含量低30.49%，貯藏12天后，有緩釋樣品比對(duì)照組含量低27.94%。

圖1 醬牛肉4℃貯藏條件下N-二甲基亞硝胺含量的變化

圖2 午餐肉4℃貯藏條件下N-二甲基亞硝胺含量的變化

2.2 4℃貯藏條件下亞硝酸鹽含量的變化

亞硝酸根是亞硝胺的重要前體，容易與有機(jī)胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成亞硝胺。結(jié)合相關(guān)研究結(jié)果，本文提出“該緩釋制劑可能是通過與N-亞硝酸根的氧化還原作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)N-亞硝胺的抑制”這一假說。如圖3和圖4所示，午餐肉和醬牛肉在4℃貯藏條件下亞硝酸鹽含量均呈現(xiàn)先減少轉(zhuǎn)而增加的趨勢(shì)，亞硝酸鹽的生成與轉(zhuǎn)化與諸多因素有關(guān)，例如硝酸鹽會(huì)在一系列具有硝基還原酶作用的細(xì)菌下被還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽能夠轉(zhuǎn)化生成N-亞硝胺。在本實(shí)驗(yàn)中，添加了緩釋劑貯藏的午餐肉樣品中亞硝酸鹽的殘留量均高于對(duì)照組，推測(cè)緩釋劑抑制了亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N-亞硝胺的反應(yīng)途徑。陳文靜等人探究了復(fù)合香辛料亞硝化抑制劑對(duì)西式培根中亞硝酸鹽、生物胺以及N-亞硝胺含量的影響，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在西式燒烤培根中，采用復(fù)合香辛料處理的樣品中亞硝酸鹽含量顯著高于未處理組，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[12]。與此同時(shí)，添加了緩釋劑貯藏的醬牛肉樣品中亞硝酸鹽的殘留量在貯存8天后均低于對(duì)照組，推測(cè)是緩釋劑起到了清除亞硝酸鹽的作用。結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，盧堯研究發(fā)現(xiàn)生物抗氧化劑葡萄糖、柚皮苷、桑葚提取物等在添加濃度較低時(shí)，其樣品中的亞硝酸鹽的殘留量均高于空白對(duì)照[13]，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，但當(dāng)濃度不斷增高時(shí)，亞硝酸鹽的殘留量才呈現(xiàn)低于空白對(duì)照，也就是清除的作用。綜上所述，緩釋劑在4℃貯藏條件下的作用可從亞硝酸鹽的清除以及亞硝酸鹽作為前體物質(zhì)生成亞硝胺反應(yīng)的抑制進(jìn)行解釋。根據(jù)結(jié)果推測(cè)，在增加緩釋劑濃度后，對(duì)亞硝酸鹽的清除作用更加凸顯出來。

圖3 醬牛肉4℃貯藏條件下亞硝酸鹽含量的變化

2.3 4℃貯藏條件下生物胺含量的變化

生物胺是一類小分子含氮有機(jī)物，具有一定生物活性[14]。適量生物胺具有增強(qiáng)代謝、提高免疫力等活性，但超量時(shí)會(huì)對(duì)身體健康造成威脅[15]。多聚胺，例如：腐胺、尸胺、精胺、亞精胺，還可以與一些亞硝基化合物發(fā)生作用，生成具有致癌性的N-二甲基亞硝胺，N-亞硝基吡咯烷，N-亞硝基哌啶等[16]。

如表1中所示，午餐肉置于4℃緩釋調(diào)控條件下12天后，生物胺總量分別比對(duì)照組低83.45%。醬牛肉置于4℃緩釋調(diào)控條件8天和12天后，生物胺總量分別比對(duì)照組低60.96%和24.87%。從4℃貯藏12天的數(shù)據(jù)來看，緩釋塊從一定程度上能夠降低4℃貯藏條件下生物胺的積累。

表1 午餐肉4℃貯藏條件下生物胺含量的變化

2.4 4℃貯藏條件下菌落總數(shù)含量的變化

菌落總數(shù)測(cè)定是用于判斷食物被微生物污染的程度及衛(wèi)生質(zhì)量的一種方法，與此同時(shí)，肉類產(chǎn)品中的微生物繁殖與N-亞硝胺的形成有著緊密的關(guān)系，微生物可以參加到亞硝化的化學(xué)反應(yīng)中[17]。如圖5和圖6所示，兩種食材在4℃貯藏條件下，菌落總數(shù)呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)，添加緩釋塊的醬牛肉和午餐肉中菌落總數(shù)明顯低于未添加緩釋塊的對(duì)照組樣品。午餐肉在4℃貯藏12天后，有緩釋比無緩釋的樣品中菌落總數(shù)低15.79%；醬牛肉貯藏12天后，有緩釋樣品比對(duì)照組菌落總數(shù)低20.0%。由此可見，緩釋塊能夠有效抑制微生物的滋生。

圖5 醬牛肉4℃貯藏條件下菌落總數(shù)的變化

圖6 午餐肉4℃貯藏條件下菌落總數(shù)的變化

3 結(jié)論與展望

N-亞硝胺作為一種熟食肉制品中常見的有害物質(zhì)，因其強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變等毒性，受到了人們的廣泛關(guān)注。在倡導(dǎo)綠色地球、健康環(huán)保和走可持續(xù)發(fā)展道路的今天，采用天然植物提取物質(zhì)降低熟食中的N-亞硝胺因其原料無害、對(duì)環(huán)境友好、成本低、安全性高而倍受研究者關(guān)注。開發(fā)高效無毒、低殘留的天然緩釋保鮮劑，對(duì)熟食保鮮具有重要意義。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過凝膠狀天然提取物與緩釋模塊結(jié)合，向空間內(nèi)緩慢釋放活性分子，清除羥基自由基（-OH），顯著抑制冰箱內(nèi)熟食微生物的滋生，抑制醬牛肉和午餐肉兩種食材在4℃貯藏時(shí)N-亞硝胺的生成；從亞硝酸鹽含量推測(cè)緩釋劑抑制了亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N-亞硝胺的反應(yīng)途徑；從一定程度上能夠降低4℃貯藏條件下生物胺的積累，提升了熟食保鮮效果。

本文可為后續(xù)冰箱熟食保鮮開發(fā)提供新思路。未來在緩釋劑應(yīng)用于熟食保鮮研究中，對(duì)其與亞硝酸鹽反應(yīng)機(jī)制的研究還需深入，后續(xù)可通過核磁共振法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)繼續(xù)探討兩者變化及作用機(jī)理。在實(shí)際應(yīng)用中，緩釋技術(shù)體現(xiàn)了活性物質(zhì)緩慢釋放，作用時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性好、效率高等多種優(yōu)點(diǎn)，但仍然有許多問題值得深入研究。關(guān)于緩釋劑可考慮與不同成分進(jìn)行組合，優(yōu)化其清除亞硝酸鹽的性能。此外在深入研究緩釋劑清除亞硝酸鹽過程中，探究對(duì)熟食的品質(zhì)（如感官風(fēng)味指標(biāo)、脂肪氧化、TVB-N、質(zhì)構(gòu)等）方面的影響。