亞硝酸鹽清除劑研究進展及其在肉制品中的應用

趙長青　代錦蘋　方春玉　劉世欣　朱榮貴　冉光雨　郭志強　周云川　趙志峰

摘要：亞硝酸鹽在食品工業，尤其是在肉制品加工工業中具有抑菌、抗氧化、賦予肉制品特殊風味及發色等重要作用。然而，亞硝酸鹽的攝入超出正常范圍會造成身體組織的氧氣不足，還可形成亞硝胺，最終引發癌癥，但目前還未發現單一物質可替代亞硝酸鹽?？梢?，有效控制肉制品中亞硝酸鹽含量具有極其重要的意義。文章探討了亞硝酸鹽對食品安全的影響，通過對從蔬菜、水果等中提取的具有亞硝酸鹽清除作用的天然物質及其在肉制品中的應用進行概述，為具有亞硝酸鹽清除作用的物質在降低肉制品中亞硝酸鹽含量的研究提供了理論借鑒。

關鍵詞：肉制品；亞硝酸鹽；清除劑；食品安全

中圖分類號：TS202.3文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2024）01-0198-05

Research Progress of Nitrite Scavengers and Their Application in Meat Products

ZHAO Chang-qingDAI Jin-pingFANG Chun-yuLIU Shi-xinZHU Rong-guiRAN Guang-yu1， GUO Zhi-qiangZHOU Yun-chuanZHAO Zhi-feng3*

Abstract： Nitrite plays an important role in the food industry， especially in the meat processing industry， which has antibacterial， antioxidant effects and can give meat products special flavor and form color. However， if the intake of nitrite exceeds the normal range， it will cause insufficient oxygen in the body tissues， and can also form nitrosamines and eventually cause cancer. However， no single substance has been found to replace nitrite at present. Therefore， effective control of nitrite content in meat products has great significance. In this paper， the effect of nitrite on food safety is discussed， by overviewing natural substances with nitrite scavenging effects extracted from vegetables and fruits and their application in meat products， which has provided theoretical references for the research on the substances with nitrite scavenging effects in reducing nitrite content in meat products.

Key words： meat products; nitrite; scavengers; food safety

亞硝酸鹽作為在肉制品加工中廣泛使用的食品添加劑，能有效抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長繁殖，起到抑菌作用；能防止脂質過度氧化，使肉制品具有誘人的玫瑰紅色澤；可以賦予肉制品獨特的風味[1-3]。然而，亞硝酸鹽的攝入超出正常范圍可能導致身體組織缺氧，從而導致嚴重的中毒。此外，亞硝酸鹽和次級胺之間的相互作用會導致亞硝胺的形成，這種物質將引起癌癥。因此，亞硝酸鹽對人體健康的隱患被廣泛關注。GB 2760－2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》對其使用范圍和殘留量有嚴格規定，且目前未發現有單一物質能代替亞硝酸鹽，因此在腌制肉類（熟肉和干腌肉）中使用亞硝酸鹽有關的健康問題趨于減少其含量，以減輕因形成致癌化合物而使消費者面臨的潛在風險。

研究學者一直在尋求降低肉制品中亞硝酸鹽含量的方法[4]。目前，越來越多的研究發現了具有亞硝酸鹽清除作用的物質，主要包括有機酸類、多酚類、多糖類、黃酮類、香辛料和果蔬類。在肉制品中加入這類物質，探究抑制肉制品中硝化反應效果，即降低肉制品中亞硝酸鹽含量的能力，并研究其對肉制品其他理化性質穩定性的影響。

1 亞硝酸鹽在肉制品中的作用

亞硝酸鹽作為一種暫無替代品的食品添加劑之一，首先，可以用來預防和控制致病菌和腐敗菌的生長[5-6]，其機制主要包括氧化磷酸化的攔截、一氧化氮的形成及細菌代謝關鍵酶的中斷[7]。其次，肉制品含有多種不飽和脂肪酸和生物活性酶[8]，在貯藏、運輸等過程中易發生脂質和蛋白質氧化[9]。肉制品加工過程中，亞硝酸鹽的添加可以起到一定抗氧化作用，其抗氧化機理主要為：亞硝酸鈉與CC雙鍵反應穩定部分脂肪，與血紅素蛋白中的鐵結合抑制H2O2分解，與肉制品中的微量元素螯合從而減少氧化前驅體及與肉制品中的成分反應[10]。此外，腌肉中大多數色澤缺陷是肌紅蛋白不完全轉化為亞硝基血紅蛋白或亞硝基血紅蛋白轉化為其他化合物造成的[11]。亞硝酸鹽的發色機制主要是其在弱酸條件下生成的亞硝酸（HNO2）與其他還原性物質作用后產生了NO，與還原狀態的肌紅蛋白反應，最終生成亞硝基肌紅蛋白[12-14]。最后，風味是評價肉制品品質的一項重要指標[15]。添加亞硝酸鹽可以促進醛類物質產生，從而帶來特有的腌制風味。其作用機理主要包括：肉制品中不飽和脂肪酸可以與亞硝酸鹽反應，起到穩定脂質的作用[16]；肉制品中微量元素可以與亞硝酸鹽發生螯合反應，抑制離子催化作用；肉制品中血紅素可以與亞硝酸鹽反應，形成穩定化合物[17]。

2 亞硝酸鹽對人體的危害

控制亞硝酸鹽含量一直是肉制品安全性的關注點之一。亞硝酸鹽急性中毒可能會導致高鐵血紅蛋白癥，這種疾病會破壞血液中攜帶氧氣的低鐵血紅蛋白，使得紅細胞失去運輸氧氣的能力，從而導致人體缺氧，出現體弱、心跳加速、頭暈、頭痛等癥狀，嚴重時甚至會導致昏迷和死亡[18-19]。亞硝酸鹽慢性中毒是長期攝入亞硝酸鹽導致VA的氧化破壞，并阻礙胡蘿卜素轉化為VA[20]。

由圖1可知，硝酸鹽可在硝酸鹽還原菌的作用下生成亞硝酸鹽（第Ⅰ步）；在特定條件下，亞硝酸鹽生成不穩定的NO2，隨后快速分解得到N2O3（亞硝酐、亞硝基化反應重要的前體物質），再與仲胺發生反應，生成亞硝胺類物質（第Ⅱ步）。若在肉制品中直接添加亞硝酸鹽，在酸性條件下可直接進行生成亞硝胺類物質反應（第Ⅱ步）。亞硝胺是強致癌物之一，還有致畸性和致突變作用。亞硝胺的種類繁多，它們可能導致各種癌癥，其中食道癌、胃癌和肝癌是最常見的。此外，亞硝胺還可能通過胎盤傳播給后代[21-23]。

根據GB 2760—2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》，腌臘肉制品中亞硝酸鹽的最大使用量應不超過0.15 g/kg，而殘留量（以亞硝酸鈉計）應不超過30 mg/kg。但實際生產過程中，由于工藝等多種因素影響，很難達到要求。

3 亞硝酸鹽清除劑研究進展

具有亞硝酸鹽清除作用的物質可統稱為亞硝酸鹽清除劑，這些物質包括有機酸類、多酚類、多糖類、黃酮類、香辛料和果蔬類，它們在體外清除亞硝酸鹽實驗研究結果中均表明具有清除亞硝酸鹽的作用。

3.1 有機酸類

有機酸（維生素C、維生素E、脯氨酸、半胱氨酸等）能降低產生亞硝酸鹽的菌數量，也能與亞硝酸鹽反應生成HNO2，HNO2再分解成NO，從而使體系中亞硝酸鹽的含量降低。張志國等[24]研究泡制香椿過程中亞硝酸鹽的變化，結果表明VC添加量為0.03%時，亞硝酸鹽含量明顯降低，同時指出VC濃度為0.48 μg/mL、反應溫度為46.08 ℃、pH為2.38時，醬油中亞硝酸鹽清除率可達到53.7%[25]。艾對元等[26]對比多種清除劑對亞硝酸鹽的清除效果，研究表明VC的濃度為0.7%時，對亞硝酸鹽的清除率為99.45%。

3.2 多酚類

酚類化合物（茶多酚、蘋果多酚、黑麥多酚）具有抗氧化性，是一種具有清除亞硝酸鹽作用的天然物質。研究報道，鄰苯二酚、間苯二酚和對苯二酚在酸性條件下具有清除亞硝酸鹽的能力[27]。艾對元等[26]通過對比多種清除劑對亞硝酸鹽的清除效果表明，兒茶酚的反應濃度為1%時，其對亞硝酸鹽的清除率達到93.38%。謝文仙等[28]也報道，亞硝酸鹽清除率隨著焦性沒食子酸濃度的增加而上升，焦性沒食子酸對亞硝酸鹽的最大清除率為86.56%。李桂星等[29]研究蘋果多酚對亞硝酸鹽的清除效果，結果表明在模擬胃液環境中，蘋果多酚的亞硝酸鹽清除能力最高可達（98.2±1.3）%。

除了研究純多酚類物質清除亞硝酸鹽外，基于從植物中提取的多酚類物質清除亞硝酸鹽的研究也被廣泛報道[30]。趙巖等[31]研究發現隨著藥用植物醇提物質的濃度增加，其對NO2-的清除率也增強，且藥用植物中的多酚類物質為NO2-清除作用的主要活性物質。田葉等[32]研究表明，酚類物質是連翹葉中有效清除亞硝酸鹽的主要化學物質，具有顯著的抗氧化能力。黃曉冬等[33]用桐花樹提取物清除亞硝酸鹽，在模擬人體胃液的微環境中，結果表明桐花樹葉多酚提取物處理時間為3 h時，亞硝酸鹽清除率達到100%。據報道，地參酚類化合物提取液濃度為10 mg/mL時，其亞硝酸鹽清除率與1.5 mg/mL VC的清除作用相當，基本上都達到全部清除[34]。

此外，從食品中提取多酚類物質用于清除亞硝酸鹽也是一個研究熱點。劉鋼等[35]研究發現石榴皮多酚提取物對亞硝酸鹽的清除率達到83.17%。謝貞建等[36]也發現石榴皮提取物對亞硝酸鹽具有清除效果，且清除能力隨著石榴皮提取物濃度和反應時間的增加而增強。

3.3 多糖類

多糖作為一類抗氧化劑，也具有一定的亞硝酸鹽清除效果，而關于其對亞硝酸鹽的清除作用機制探討結果尚不明確。李振等[37]分析了忍冬藤多糖的提取、分離和純化，并測定了其清除亞硝酸鹽的作用。結果表明，在一定條件下，質量濃度為500 μg/mL時，對亞硝酸鹽的清除率為90.44%。廣金錢草多糖對亞硝酸鹽的清除率可達90%以上，清除率與多糖的濃度和反應時間呈正相關性[38]。郭小鵬等[39]測定黃參粗多糖對亞硝酸鹽的清除率可達86.6%。相比前幾種多糖提取物清除亞硝酸鹽的能力，白芨多糖提取物對亞硝酸鹽的清除率略低，最大清除率為78.20%[40]。

3.4 黃酮類

黃酮類化合物具有大量的羥基和羰基，這些物質能夠為它們提供獨立的電子，而金屬離子則擁有較少的空位，因此，黃酮類化合物很容易與金屬離子結合。董麗娟等[41]報道竹葉黃酮與金屬離子配合物顯示出對亞硝酸鹽極佳的清除效果。

孫迪等[42]發現從花生殼中提取一種以木犀草素為主的黃酮類化合物，對亞硝酸鹽的清除率約為78.12%。據報道，香圓枳殼柚皮苷是一種天然的黃酮類化合物，香圓枳殼柚皮苷濃度為3 mg/mL時，其對亞硝酸鹽的清除率為91.1%[43]。郝教敏等[44]采用乙醇浸提法提取黑麥類黃酮物質，富含類黃酮的黑麥類抽提物清除亞硝酸鹽的效果很顯著，清除率可達86.87%。滕濤等[45]在模擬胃液條件下探究橘皮乙醇提取物清除亞硝酸鹽的能力，結果表明，在一定條件下，橘皮乙醇提取物對亞硝酸鹽的清除率達79%以上。同時顏色反應表明，黃酮類物質主要為黃酮和黃酮醇。也有報道表明牡丹葉黃酮[46]和黃槿葉總黃酮[47]對亞硝酸鹽的最大清除率分別可達62.15%、69.58%。Ji等[48]研究不同提取方式對莢蒾提取物清除亞硝酸鹽活性的影響，結果顯示，乙酸乙酯和甲醇提取物的清除率分別為96.65%和93.48%，而石油醚和水提取物的含量分別僅為86.96%和26.09%。鐘希瓊等[49]研究紫甘薯花色苷對亞硝化反應的抑制作用，結果表明，紫甘薯花色苷的濃度越高，對亞硝酸鹽的清除能力越強，紫甘薯花色苷對NO2-的最大清除率為97.23%。而且實驗結果與前期在體外模擬胃液條件下紫甘薯花色苷對亞硝酸鹽的清除率為97.8%的研究結論基本一致[50]。

3.5 香辛料類

香辛料在賦予食品獨特風味的同時，還具有一定清除亞硝酸鹽的能力[51]。香辛料中含有一些巰基化合物，它們能夠與亞硝酸鹽發生反應，形成硫代亞硝酸酯類化合物，從而有效地清除亞硝酸鹽。張強等[52]報道香辛調味料提取物對亞硝酸鹽的清除能力為丁香提取物＞桂皮和花椒＞孜然。劉星等[53]研究發現，洋蔥提取物具有顯著的亞硝酸鹽清除能力，其清除率高達82.78%。孫昕等[54]研究表明，姜辣素粗提物的亞硝酸鹽清除效果非常顯著，其清除率高達（99.32±0.22）%，這一數值甚至超過了1 mg/mL抗壞血酸（VC）溶液的清除效果。

3.6 果蔬類

一些果蔬也能清除亞硝酸鹽[55]，可能是果蔬中含有能與亞硝酸鹽反應的化合物分子等原因，具體反應機制暫不明確。郭艷華等[56]發現荸薺皮提取物對亞硝酸鹽的清除率為59.1%。趙二勞等[57]報道山楂提取液對亞硝酸鹽的清除率為67.53%。劉輝[58]研究了苦瓜對亞硝酸鹽的清除效果，結果表明苦瓜對亞硝酸鹽的清除率可達68.56%。Kim等[59]報道阿魏菇子實體對亞硝酸鹽的清除率可達89.7%。朱艷芳等[60]研究發現，黃秋葵花提取液對亞硝酸鹽的清除率為81.02%。丁城等[61]研究表明，一定提取條件下，辣椒提取液對亞硝酸鹽的清除率達到98.6%。Cai等[62]研究板栗花提取物對亞硝酸鹽的清除作用，實驗證明最佳反應條件為提取溫度40 ℃、乙醇濃度40%、提取時間1.5 h，此時清除率最大，可達94%。

4 亞硝酸鹽清除劑在肉制品中的應用

4.1 香料類

Wu等[63]探討了8種香料微粒作為亞硝酸鹽清除劑的潛在應用。結果表明，香料微?？梢杂行p少亞硝酸鈉溶液中的亞硝酸鹽含量，清除率約為36%～100%。另外，香料微粒應用于魚和肉的腌制過程中，除了添加風味外，還具有亞硝酸鹽清除作用。香辛料對肉制品（臘腸、熟肉）中亞硝酸鹽的清除能力研究發現，大蒜的清除能力最強，其次為丁香、桂皮、花椒[64]。

4.2 多酚類

茶多酚、蘋果多酚等都富含抗氧化成分。Deng等[65]研究含有上述3種植物多酚和抗壞血酸的干炸培根的理化性質、亞硝酸鹽殘留。結果表明，與對照組相比，植物多酚和抗壞血酸均可以顯著降低pH、脂質氧化和亞硝酸鹽殘留量。Wang等[66]研究植物多酚（綠茶多酚、葡萄籽提取物）和α-生育酚對培根干腌貯藏過程中亞硝酸鹽殘留的影響。結果表明，與對照組相比，植物多酚和α-生育酚顯著降低亞硝酸鹽殘留量。Ferysiuk等[67]研究發現柳葉草酚類提取物有助于降低肉罐頭中亞硝酸鈉含量。李寧寧[68]以鐵棍山藥、香蕉皮為多酚提取原料，將粗提取液用于咸魚樣品中亞硝酸鹽的清除。結果表明，鐵棍山藥、香蕉皮粗提液的亞硝酸鹽清除率最高分別為63.60%和82.64%。同時將香蕉皮多酚純化液采用高效液相色譜法進行定性定量分析，確定其多酚中主要包括綠原酸、咖啡酸、阿魏酸等，其中綠原酸含量較高。Zhang等[69]研究了玫瑰多酚對發酵香腸安全性的影響。結果表明，玫瑰多酚可用于發酵香腸抑制脂質氧化、生物胺形成和細菌生長，提高乳酸菌的生長速度和豐富度。Difonzo等[70]報道橄欖葉酚類提取物的添加將延長香腸的儲存時間。

4.3 果蔬類

Velasco-Arango等[71]研究木瓜果粉減少牛肉漢堡中亞硝酸鹽含量，研究表明木瓜果粉具有降低食品中亞硝酸鹽濃度的潛力。Viuda-Martos等[72]報道柑橘工業的副產品（從整個副產品中獲得的營養纖維，以及用于獲得營養纖維的洗滌水）被視為生物化合物的良好來源，可能有助于降低肉制品中殘留的亞硝酸鹽水平。Wu等[73]報道含平菇的香腸在貯藏過程中減少了殘留的亞硝酸鹽。秦衛東等[74]研究發現，將蘆薈以15%的比例添加到肉制品中，蘆薈復合肉制品中亞硝酸鈉殘余量降低了35.26%。

5 展望

亞硝酸鹽是肉類工業中使用最廣泛的腌制成分之一。亞硝酸鹽在腌制肉類中有許多作用，能限制肉毒梭狀芽孢桿菌等病原微生物的生長，抑制肉制品中脂質和蛋白質的氧化，使肉制品產生誘人的紅色，并能賦予腌制肉類獨特的風味。然而，過量攝入亞硝酸鹽使人體血液的載氧能力下降，從而導致機體組織缺氧。另外，亞硝酸鹽可與食品或胃中的次級胺（仲胺、叔胺、酰胺及氨基酸）結合形成亞硝胺從而誘發消化系統癌癥，這引起了消費者對其在肉制品中應用的一些健康問題的擔憂[75]。消費者對購買亞硝酸鹽含量低甚至不含亞硝酸鹽的肉制品越來越感興趣，因為這些肉制品被認為更天然、更健康。目前需要減少肉制品中亞硝酸鹽含量而不影響其他安全特性要求對健康食品的開發進行研究，在這種情況下，肉類加工商面臨的挑戰是生產無亞硝酸鹽或低亞硝酸鹽的產品。

因此，亞硝酸鹽清除劑，特別是天然亞硝酸鹽清除劑（有機酸類、多酚類、多糖類、黃酮類、香辛料及果蔬類物質等），對肉制品中亞硝酸鹽含量的控制具有極其重要的作用。通過應用現有的亞硝酸鹽清除技術，在保持肉制品原有的色澤、風味和保質期的基礎上，使肉制品兼具健康、綠色、安全特性。

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收稿日期：2023-07-13

作者簡介：趙長青（1981-），女，教授，博士，研究方向：生物發酵技術。

*通信作者：趙志峰（1980-），男，副教授，博士，研究方向：食品精深加工技術。