摘要:隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí),我國(guó)肉制品需求量逐年上升,消費(fèi)者對(duì)于肉類及其制品安全品質(zhì)要求也逐步提高。然而肉類在腌制、煎炸、蒸煮、熏烤等加工過(guò)程產(chǎn)生的有害物多數(shù)具有致癌性,嚴(yán)重危害消費(fèi)者健康,阻礙肉制品品質(zhì)提升。本文闡述了肉制品加工過(guò)程中形成的常見有害物(生物胺、亞硝胺、反式脂肪酸、甲醛、雜環(huán)胺類和多環(huán)芳烴類),分析了有害物產(chǎn)生的機(jī)理、條件和影響因素,并總結(jié)了肉制品加工中的有害物減控技術(shù)的研究進(jìn)展,以期為我國(guó)高品質(zhì)肉制品開發(fā)提供參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞:肉制品加工;有害物質(zhì);減控技術(shù)
肉制品在居民膳食結(jié)構(gòu)中占有非常重要的地位,近些年隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級(jí),我國(guó)肉制品的需求量不斷上升,消費(fèi)者對(duì)于肉類及其制品的營(yíng)養(yǎng)與安全品質(zhì)需求也逐步提高。然而原料肉貯存過(guò)程中微生物的作用,腌制過(guò)程中亞硝酸鹽的使用,以及肉制品在煎、炸、蒸、煮、熏、烤等高溫熟制過(guò)程,形成生物胺、亞硝胺、反式脂肪酸、甲醛、雜環(huán)胺類和多環(huán)芳烴類等多種有害物,成為危害消費(fèi)者身體健康和阻礙肉制品品質(zhì)提升的重要因素。因此,肉制品加工過(guò)程中有害物的形成及減控方法也一直是國(guó)內(nèi)外肉制品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文闡述了生物胺、亞硝胺、反式脂肪酸、雜環(huán)胺類和多環(huán)芳烴類等肉制品加工中常見有害物,并歸納了肉制品有害物減控技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展,以期為肉制品有害物減控和肉制品品質(zhì)的提升提供參考依據(jù)。
1 肉制品加工中主要有害物
1.1 生物胺
生物胺是一類具有生物活性的含氮低分子量有機(jī)化合物,主要由微生物的氨基酸脫羧作用或醛、酮類物質(zhì)的氨基化和轉(zhuǎn)胺作用產(chǎn)生。微量生物胺是生物體內(nèi)生理活性物質(zhì),可調(diào)節(jié)機(jī)體生長(zhǎng),但肉制品生物胺超標(biāo)不僅會(huì)影響肉制品自身的風(fēng)味,還會(huì)導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生過(guò)敏甚至中毒反應(yīng)。肉及肉制品中含有的生物胺主要是酪胺、尸胺、腐胺和組胺,其中毒性最大的是組胺,過(guò)量攝入會(huì)導(dǎo)致頭痛、高血壓以及消化障礙。富含蛋白質(zhì)的發(fā)酵肉制品由于發(fā)酵過(guò)程生產(chǎn)菌株和環(huán)境微生物的參與,會(huì)因具有氨基酸脫羧酶活性而導(dǎo)致產(chǎn)品積累生物胺。目前生物胺已被證實(shí)在發(fā)酵肉制品中普遍存在,只是不同發(fā)酵肉制品中生物胺的種類和含量不同。
1.2 N-亞硝胺
N-亞硝胺包括亞硝胺和亞硝酞胺兩大類,通常泛稱亞硝胺,是四大食品污染物之一。N-亞硝胺是目前國(guó)際上公認(rèn)的一種致癌物。腌制劑硝酸鹽或亞硝酸鹽在肉類加工過(guò)程中發(fā)揮重要作用,可使肉呈現(xiàn)誘人的紅或粉色,降低脂肪和蛋白質(zhì)氧化,促進(jìn)肉制品風(fēng)味的形成,同時(shí)還可以抑制肉毒梭狀芽孢桿菌等微生物的繁殖,然而硝酸鹽或亞硝酸鹽在肉類腌制、加工和貯藏過(guò)程中,與二級(jí)胺類物質(zhì)通過(guò)亞硝化反應(yīng),形成具有致癌性的N-亞硝胺。由于肉制品富含蛋白質(zhì),在其加工過(guò)程中,肉制品內(nèi)源蛋白酶和微生物酶的分解作用,可促進(jìn)硝酸鹽或亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N-亞硝胺的底物胺類,因此目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于N-亞硝胺的研究多集中于蛋白質(zhì)含量較高的肉制品和水產(chǎn)品中。
1.3 反式脂肪酸
反式脂肪酸是普遍存在于煎炸肉制品中的一類對(duì)人體健康有不良影響的不飽和脂肪酸,在加工食品中經(jīng)常被使用,主要用于改善口感、延長(zhǎng)保質(zhì)期或增加食物香味等。反式脂肪酸分為天然和人工兩種,其中天然的反式脂肪酸主要來(lái)自動(dòng)物脂肪組織和一些乳制品,但其一般含量較低,且具有熱不穩(wěn)定性、易氧化性以及容易被微生物腐蝕等缺點(diǎn)。通過(guò)將動(dòng)植物油脂進(jìn)行氫化,使其不飽和脂肪酸雙鍵加氫后飽和化,可有效提高油脂的抗氧化性、熱穩(wěn)定性,并延長(zhǎng)油脂的保質(zhì)期。大量研究均表明反式脂肪酸對(duì)心血管疾病、Ⅱ型糖尿病以及向心性肥胖和癌癥形成有重要影響。
1.4 甲醛
煙熏肉制品具有悠久的歷史,其獨(dú)特的煙熏風(fēng)味受到消費(fèi)者的青睞。煙熏肉制品加工過(guò)程中,木材在缺氧狀態(tài)下干餾產(chǎn)生甲醇,而甲醇進(jìn)一步氧化形成甲醛吸附聚集在肉制品表面,導(dǎo)致產(chǎn)品中含有甲醛。甲醛是一種細(xì)胞原生質(zhì)毒物,直接作用于氨基、琉基、羥基以及羧基,毀壞生物體中的蛋白質(zhì)和酶,使組織細(xì)胞變異產(chǎn)生不可逆凝結(jié),導(dǎo)致細(xì)胞壞死。王新惠等通過(guò)對(duì)四川臘肉的食用安全性分析發(fā)現(xiàn),15組煙熏肉制品樣品甲醛檢測(cè)全部呈陽(yáng)性,其含量在4.89~35.93mg/kg之間。目前已有大量實(shí)驗(yàn)證明甲醛具有致癌性,且甲醛被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸物質(zhì),同時(shí)甲醛還被列入我國(guó)經(jīng)選擇的優(yōu)先登記的有毒化學(xué)品。
1.5 雜環(huán)胺類
雜環(huán)胺(heterocyclic amines,HAs)是一類具有致癌致突變特性的多環(huán)芳香族化合物,其致癌和致突變特性主要是通過(guò)與其環(huán)外游離氨基與DNA反應(yīng)生成加合物而產(chǎn)生,富含蛋白質(zhì)的肉類制品在高溫熟制過(guò)程中可產(chǎn)生雜環(huán)胺。目前研究發(fā)現(xiàn)雜環(huán)胺存在近30種不同的結(jié)構(gòu)和種類,根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可分為氨基咪唑氮雜芳烴類(aminoimidazo azaarenes,AIAs)和氨基咔啉類(amino-carbolines,ACs),其中熟肉制品中2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine,PhIP)類雜環(huán)胺含量較高,此類雜環(huán)胺是與人類癌癥風(fēng)險(xiǎn)高度相關(guān)的物質(zhì)。由于雜環(huán)胺是經(jīng)過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)形成的,AIAs類雜環(huán)胺一般在溫度為100~300℃之間形成,而300℃以上則主要生成ACs類雜環(huán)胺。我國(guó)目前尚未建立HAs相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn),但肉類產(chǎn)品加工過(guò)程中雜環(huán)胺的生成規(guī)律及減控技術(shù)研究已逐漸成為食品質(zhì)量與安全領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。
1.6 多環(huán)芳烴
多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一類有機(jī)物不完全燃燒產(chǎn)生的揮發(fā)性碳?xì)浠衔?,有生物累積性、不易降解等特點(diǎn),具有三致作用,是環(huán)境和食品污染物。傳統(tǒng)肉制品在煙熏、油炸、烤制過(guò)程中,由于脂肪的焦化和裂解、蛋白質(zhì)高溫分解和糖的不完全燃燒等原因,造成肉制品中多環(huán)芳烴類化合物含量超標(biāo)。多環(huán)芳烴中的3,4-苯并芘(3,4-benzopyrene,B(a)P)由于具有強(qiáng)致癌性、性質(zhì)穩(wěn)定并且分布廣泛、容易檢測(cè)等特點(diǎn),常作為PAHs的指標(biāo)化合物。GB 2762-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》規(guī)定熏、燒、烤及其肉類制品中苯并[a]芘類多環(huán)芳烴限量為5μg/kg,而歐盟標(biāo)準(zhǔn)(EU)《關(guān)于食品中多環(huán)芳烴最大限量的修正案》中,自2014年9月1日起將煙熏肉及其制品中的苯并(a)芘限量從5μg/kg降為2μg/kg,多環(huán)芳烴總量限量由30μg/kg降為12μg/kg。
2 肉品加工中有害物減控技術(shù)
2.1 生物胺減控
肉制品中生物胺主要來(lái)自微生物的氨基酸脫羧作用或醛、酮類物質(zhì)的氨基化和轉(zhuǎn)胺作用,因此微生物的控制成為肉制品中生物胺減控的關(guān)鍵工藝,通過(guò)選擇合適的生產(chǎn)工藝條件和優(yōu)良的發(fā)酵條件來(lái)控制產(chǎn)胺菌的生長(zhǎng)成為生物胺減控的研究熱點(diǎn)。錢茜茜等以海鱸魚干為研究對(duì)象,比較了較低的(0~4℃)和較高的溫度(25~35℃)條件對(duì)生物胺產(chǎn)生量的影響,結(jié)果表明低溫對(duì)產(chǎn)胺菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)胺量均有明顯的抑制作用。Lu等通過(guò)添加植物提取物(茶多酚、肉桂精油、丁香精油等)處理發(fā)酵的煙熏馬肉香腸,色胺、組胺、酪胺的產(chǎn)生量明顯減少,且產(chǎn)胺菌數(shù)量受到有效抑制。除此之外,大量研究均表明植物提取物可有效抑制肉制品中產(chǎn)胺菌的生長(zhǎng),達(dá)到生物胺減控的目的。此外,也有采用干燥、輻照、真空包裝等來(lái)減少生物胺的生成,上述處理也大多通過(guò)控制加工過(guò)程中產(chǎn)胺微生物的生長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)生物胺的減控。
2.2 亞硝胺減控
許多國(guó)家對(duì)食品中N-亞硝胺的含量都制定了相關(guān)的限量標(biāo)準(zhǔn),2005年美國(guó)農(nóng)業(yè)部對(duì)總揮發(fā)性N-亞硝胺含量規(guī)定為不能高于10μg/kg,對(duì)中國(guó)地區(qū)生產(chǎn)的魚和相關(guān)產(chǎn)品中,要求NDMA的限量為4~7μg/kg。我國(guó)GB 2762-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》規(guī)定了肉制品中NDMA不得高于3μg/kg,海產(chǎn)品中NDMA不得高于4μg/kg。目前亞硝胺的減控研究主要集中在三個(gè)方面:控制亞硝酸鹽、生物胺等前體物的用量;通過(guò)酚類、維生素、香辛料、黃酮類等天然阻斷劑的應(yīng)用以阻斷亞硝胺的形成;采用輻照降解和微生物降解等方式促進(jìn)亞硝胺的分解。國(guó)內(nèi)早期研究在肉制品加工過(guò)程中通過(guò)添加亞硝酸鹽替代物亞硝基血紅蛋白,可減少亞硝胺前體物亞硝酸鈉的使用。同時(shí)通過(guò)抑制產(chǎn)胺菌,也可達(dá)到亞硝胺減控的目的。SuN-Young等發(fā)現(xiàn)草莓、大蒜和甘藍(lán)等植物多酚對(duì)二甲基亞硝胺(N nitrosodimethylamine,NDMA)具有阻斷作用,且其抑制亞硝化反應(yīng)的能力隨著混合物中多酚含量增加而增強(qiáng)。朱倩穎等探究不同濃度的多香果粉對(duì)肉丸中揮發(fā)性N-亞硝胺的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)NDMA、亞硝基哌啶(N-nitrosopiperidine,NPIP)、亞硝基吡咯烷(N-nitrosopyrrolidine,NPYR)抑制率最高分別為93.1%、80.3%、60%。Ahn等發(fā)現(xiàn)5kGy及以上劑量γ射線處理可有效降解蒸餾水中NDMA和NPYR,但目前輻照技術(shù)較多運(yùn)用于食品領(lǐng)域的冷殺菌,而較少應(yīng)用于肉制品中亞硝胺的降解。除此之外,通過(guò)控制肉制品加工過(guò)程中工藝條件,也是實(shí)現(xiàn)亞硝胺減控的重要手段。國(guó)外早期研究了溫度對(duì)亞硝酸鹽和二甲胺發(fā)生亞硝化反應(yīng)生成NDMA的影響,結(jié)果表明隨著溫度的升高,NDMA的生成量大幅度增加。Glória等通過(guò)對(duì)比油炸和非油炸培根中亞硝胺含量,發(fā)現(xiàn)油炸培根中亞硝胺含量明顯高于非油炸,且隨著溫度的升高亞硝基含量明顯增加。然而相對(duì)于油炸等高溫熟制工藝過(guò)程產(chǎn)生較為大量的亞硝胺,采用微波加熱方式產(chǎn)生的亞硝胺則相對(duì)較少,主要由于微波加熱溫度較油炸低。雖然亞硝胺減控措施一定程度上降低了肉制品中亞硝胺含量,但此類研究多集中于實(shí)驗(yàn)室階段,應(yīng)用到肉品工業(yè)還較為少見,還應(yīng)加以重視。
2.3 反式脂肪酸減控
反式脂肪酸進(jìn)入肉制品主要有兩種途徑:一是肉制品加工過(guò)程中外源植物油脂;二是動(dòng)物肉中自然存在的脂肪,但兩種方式下的反式脂肪酸都是由熟制過(guò)程中的不飽和脂肪酸異構(gòu)化產(chǎn)生。其中油炸工藝是肉制品中反式脂肪酸產(chǎn)生的重要途徑,王園等研究發(fā)現(xiàn)油炸20min的魚肉樣品中反式脂肪酸含量可達(dá)23mg/100g,另外對(duì)上海市售炸雞翅和炸薯?xiàng)l中反式脂肪酸含量進(jìn)行檢測(cè)分析,兩種產(chǎn)品反式脂肪酸含量高達(dá)73.47和73.20mg/100g。通過(guò)改進(jìn)油脂生產(chǎn)工藝,選擇健康的外源植物油脂,改善肉制品加工工藝成為雜環(huán)胺減控的關(guān)注熱點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者M(jìn)oschakis等使用γ-谷維素和植物甾醇和向日葵油制備油凝膠體系,部分替代植物油制作法蘭克福香腸和培根,產(chǎn)品pH、氧化性和質(zhì)地沒(méi)有顯著差異。國(guó)內(nèi)鄭藝等比較了不同油脂對(duì)油炸食品中反式脂肪酸含量的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)菜籽油煎炸的薯?xiàng)l和油條中反式脂肪酸最多,而棕櫚油煎炸的雞塊、薯?xiàng)l、油條中反式脂肪酸含量最少。
2.4 甲醛減控
甲醛主要存在于煙熏肉制品中,肉在熏制過(guò)程中,木材在缺氧狀態(tài)下干餾會(huì)產(chǎn)生甲醛,產(chǎn)生于煙熏肉制品表面。通過(guò)現(xiàn)代液熏工藝將經(jīng)干餾、提純精制成的煙熏液應(yīng)用于產(chǎn)品的制作,是目前煙熏肉制品甲醛減控的主要手段。液熏技術(shù)與傳統(tǒng)煙熏方法相比,在熏制效率、有害物控制和環(huán)境污染控制方面有著顯著優(yōu)勢(shì)。趙冰等將蘋果木煙熏液應(yīng)用于湖南臘肉,發(fā)現(xiàn)該煙熏液能夠賦予湖南臘肉良好的煙熏風(fēng)味品質(zhì)。國(guó)外有研究將煙熏液應(yīng)用于熏制虹鱒魚,煙熏液處理的熏制虹鱒魚與傳統(tǒng)熏制虹鱒魚風(fēng)味差異并不明顯。朱易等以愈創(chuàng)木酚、甲基愈創(chuàng)木酚、丁香酚、糠醛、乙酸等為原料,通過(guò)復(fù)配研制煙熏液,開發(fā)出的煙熏乳化腸中未檢出甲醛。
2.5 雜環(huán)胺類減控
肉制品的加工方式諸如烘烤、煎炸以及煙熏可以導(dǎo)致HAs的生成,除此之外,加工溫度、時(shí)間以及糖類、肌酸、肌酸酐和部分氨基酸等雜環(huán)胺的前體物質(zhì)也是形成HAs的重要原因。通過(guò)改進(jìn)加工方式,降低加工溫度,控制加工時(shí)間,使用天然或合成的抗氧化物質(zhì)等一系列措施,可有效降低肉制品加工過(guò)程中雜環(huán)胺的含量。Rahman等發(fā)現(xiàn)微波預(yù)處理,減少烹飪時(shí)間和降低烹飪溫度可有效降低食品中雜環(huán)胺含量,此外,復(fù)合香辛料腌制處理同樣可以抑制雜環(huán)胺生成。Soladoye等比較了微波蒸煮和煎炸兩種方式對(duì)培根熟制過(guò)程中雜環(huán)胺含量的影響,發(fā)現(xiàn)微波蒸煮處理?xiàng)l件較煎炸溫和,雜環(huán)胺生成量低。王震等研究了反復(fù)鹵煮對(duì)鴨胸肉和鹵湯中雜環(huán)胺及其前體物的影響,結(jié)果表明鹵湯在反復(fù)使用過(guò)程中,鴨肉和鹵湯中肌酸、氨基酸、葡萄糖等前體物含量逐漸增加,同時(shí)雜環(huán)胺也不斷富集。植物源提取物由于含有豐富的酚類、維生素、花青素、黃酮類化合物等天然抗氧化物質(zhì),可以清除肉熟制過(guò)程中產(chǎn)生的自由基,常被應(yīng)用于肉制品種HAs的減控。Gibis等通過(guò)添加富含黃酮類的葡萄籽提取物處理牛肉餡,能使油炸牛肉餡餅中PhIP類雜環(huán)胺含量降低90%。除此之外,茶葉提取物、蘋果籽提取物等對(duì)PhIP類雜環(huán)胺均有很強(qiáng)的抑制效果。通過(guò)捕獲雜環(huán)胺中間體苯乙醛,抑制雜環(huán)胺的生成也是近些年研究的熱點(diǎn),Zeng等以烤牛肉餅為研究對(duì)象,通過(guò)建立熟制過(guò)程模擬體系,發(fā)現(xiàn)香辛料中的酰胺類成分胡椒堿和辣椒素可以抑制苯乙醛的生成,從而減少PhIP的生成量。但由于真實(shí)食品反應(yīng)體系基質(zhì)復(fù)雜,區(qū)別于模擬體系,因此通過(guò)捕獲苯乙醛而抑制PhIP的機(jī)制還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。
2.6 多環(huán)芳烴減控
多環(huán)芳烴在油炸、燒烤及煙熏肉制品加工過(guò)程中極易產(chǎn)生,現(xiàn)有研究多集中在控制多環(huán)芳烴產(chǎn)生源頭、改進(jìn)加工條件、抗氧化劑應(yīng)用等方面。國(guó)外有學(xué)者通過(guò)比較紅木、合歡木和甘蔗渣3種不同木材熏制肉制品中PAHs的含量,結(jié)果表明甘蔗渣熏制魚肉制品中PAHs的含量最低,紅木次之,而合歡木最高。國(guó)內(nèi)朱易等研制出一種不含苯并芘的色味安全三效煙熏液,用此煙熏液加工成的牛肉乳化腸在保留傳統(tǒng)煙熏風(fēng)味以及色澤的同時(shí)做到無(wú)苯并芘殘留。在改進(jìn)加工條件方面,大量研究均表明縮短時(shí)間油炸,降低油炸溫度,采用較遠(yuǎn)的煙熏距離,微波預(yù)處理等處理都可以顯著降低多環(huán)芳烴含量??寡趸瘎┚哂辛己肈PPH自由基、羥基自由基等清除能力,常被用于肉制品多環(huán)芳烴的減控。陳炎等研究添加不同質(zhì)量濃度的愈創(chuàng)木酚對(duì)鹵煮牛肉中多環(huán)芳烴含量的影響,當(dāng)愈創(chuàng)木酚添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%時(shí),BaP含量、PAH4和PAH12的總含量較空白對(duì)照組分別降低38.4%、46.9%和91.7%,并判斷多環(huán)芳烴減少與其抑制還原糖和肌酐等前體物的參與有關(guān)。國(guó)內(nèi)有學(xué)者研究了香辛料與照射處理對(duì)熏腸多環(huán)芳烴含量及品質(zhì)的影響,結(jié)果表明當(dāng)香腸中添加0.10%生姜和0.10%大蒜以及后期對(duì)熏腸進(jìn)行紫外和微波照射處理時(shí),煙熏香腸中PAHs的含量降低80%以上,同時(shí)上述處理并未對(duì)熏腸的風(fēng)味品質(zhì)造成明顯影響。
3 結(jié)語(yǔ)
煎炸、煙熏、燒烤、蒸、煮、鹵、腌制類加工肉制品是人類飲食的重要組成部分,多樣化的加工方式賦予了傳統(tǒng)肉制品特殊的風(fēng)味,深受廣大消費(fèi)者的喜愛。然而肉制品加工過(guò)程中有害物的減控也一直受到關(guān)注,肉制品在腌、煎、炸、蒸、煮、熏、烤等熟制過(guò)程產(chǎn)生的生物胺、亞硝胺、反式脂肪酸、甲醛、雜環(huán)胺類和多環(huán)芳烴類等有害物多數(shù)具有致癌性,嚴(yán)重危害消費(fèi)者健康,也成為制約我國(guó)傳統(tǒng)肉制品行業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前研究多集中于加工條件的改善、加工參數(shù)的優(yōu)化、外源性添加物的應(yīng)用以及新技術(shù)的開發(fā),一定程度上保證了肉制品的食用安全性。然而肉制品加工過(guò)程中有害物形成機(jī)理、遷移規(guī)律和轉(zhuǎn)化機(jī)制的研究還存在一定程度的局限性,隨著研究的進(jìn)一步深入,肉制品有害物形成機(jī)制仍將是未來(lái)研究的重點(diǎn),而有害物的減控同樣是未來(lái)肉制品加工領(lǐng)域重要的研究方向。