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加工肉制品中的危害因子研究进展

2016-03-13王远亮

湖南农业科学 2016年10期
关键词:亚硝基苯并芘胺类

 尤 秀,王远亮 

(湖南农业大学食品科技学院,湖南 长沙 410128)

加工肉制品中的危害因子研究进展

尤秀,王远亮

(湖南农业大学食品科技学院,湖南 长沙 410128)

国际癌症研究机构(IARC)2015年将加工肉制品列为1类致癌物和2A类致癌物。论述了加工肉制品中的3种危害因子,即多环芳烃类物质、杂环胺类物质和N-亚硝基化合物,分析了其来源、毒性机理、消减技术并对加工肉制品的安全性做了展望。

加工肉制品;多环芳烃类物质;杂环胺类物质;N-亚硝基化合物

肉类食品在当今饮食中占有重要地位。肉及其加工制品是人类机体的蛋白质、脂肪和水的重要来源,提供人体所需的脂肪酸,富含多种微量元素和维生素[1]。目前加工肉制品在我国食品加工业中占据着重要地位,据统计,2013年我国屠宰及肉类加工企业实现工业总产值约1.25万亿,我国肉制品加工产品市场规模为6 300亿元,人均加工肉制品的消费量达到10.7 kg。2015年我国加工肉制品的产量已经达到1 500万t。但2015年10月26日,国际癌症研究机构(IARC)新发布的一份报告深深刺痛了加工肉制品生产企业与食用者——加工肉制品被列为“1类”致癌物,同属这一类的还有香烟、苯、无机砷化合物(砒霜)、酒精饮料等;红肉则归入“2A类”致癌物,同属该类的还有危害环境的杀虫剂滴滴涕、生化武器芥末毒气、无机铅化合物等。一般来说,食品中都会存在一定的危害物质,加工肉制品也不例外,笔者就加工肉制品中的危害因子进行分类论述与说明。

1 多环芳烃类物质

多环芳烃类(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)化合物主要指分子中含有2个以上苯环的芳烃化合物,包括萘、蒽等150种以上化合物。一般常见的具有致癌作用的多环芳烃化合物多是四环的稠环化合物、五环的稠环化合物和六环的稠环化合物。其中3,4-苯并芘致癌性强,检测灵敏度高,因此被作为检测多环芳烃的指标化合物。3,4-苯并芘是一种由5个苯环构成的多环芳烃类物质,分子式C20H12,分子量为252.32[2]。

1.1加工肉制品中多环芳烃类物质来源

1.1.1烟熏食品的污染肉在熏烤过程中可能污染的一系列多环芳烃类物质,如苯并芘、苯并蒽等,熏料的不完全燃烧使苯并芘直接接触污染了食品,或油脂类物质和肉类蛋白高温热解或热聚而产生致癌的苯并芘[3-4]。熏烤制品有火腿、腊肉和熏红肠等动物性食品,烘烤制品有烤肉、烤鸭和烤鸡等食品。熏烤、烘烤常用的燃料有焦炭、木炭、煤气和电等。据报道新鲜猪肉熏前的苯并芘含量为0~0.04 μg/kg,熏后即增加到1~10 μg/kg;熏前香肠中的苯并芘约为1.5 μg/kg,熏后最高可达88.5 μg/kg;鳗鱼熏前为1~2.7 μg/kg,而熏后增加到5.9~15.2 μg/kg[4]。

1.1.2油炸食品的污染研究发现,在高温情况下,油炸过的食品会产生苯并芘。温度越高生成苯并芘的量越多,反之亦然[5]。张巧英等[5]对部分油炸烧烤制品的安全性进行分析表明,油炸火腿肠中苯并芘的含量基本上维持在2.67~8.58 μg/kg,而同工艺油炸土豆中的苯并芘仅为0.43~5.98 μg/kg,这说明油炸对肉制品较植物制品在苯并芘方面造成的影响要大。

1.1.3加工环节的污染在加工肉制品的设备管道和包装材料中潜在的多环芳烃类物质可能会污染食物,如在使用橡胶管道运送酱油等加工肉的原料或者成品时,橡胶中存在的苯并芘有可能转移到食品中,特别是将橡胶管长期浸泡在食品中,危害性会更大。同时食品加工机械用的润滑油中的BaP,若密封不好,食物也会受到污染[2]。另外,用来包装食品的包装袋上的油墨未干就与食物接触,油墨中炭黑所含的苯并芘就会直接污染食物。

1.1.4食品贮存运输过程的污染经过烟熏、烘烤、煎炸加工过的肉类食品,生成的苯并芘最初只是覆盖在食物的表层,深度小于1.5 mm[3]。但是随着运输时间和储存时间的延长,苯并芘不断向食物内部渗透。储存40 d之后,加工肉类制品中内层的苯并芘含量增加到总量的40%~45%,对人体的危害程度也大大增加。

1.2毒性机理

1.2.1致突变性、长期性和隐匿性苯并(α)芘是一类突变源或间接致突变物质,可以经胎盘影响子代,可能造成胚胎的畸形、死亡,导致新生幼儿的免疫功能下降等。苯并芘在Ames实验及其他细菌DNA修复、细菌突变、哺乳类细胞培养、染色体畸变及姐妹染色单体交换等试验结果中均呈阳性反应致突变性。如果在食物中有苯并(α)芘的残留,即使在食用后的短时间内无不良反应,但仍会在人体内长时间的潜伏,埋下隐患,其影响的可能祸及人类的子孙后代[2]。

1.2.2致癌性根据流行病学的调查和动物实验的证明发现,多环芳香烃特别是3,4-苯并芘与人类和动物的癌症有一定的联系[6]。科学家在最初的研究中发现苯并(α)芘可导致皮肤的癌变,经深入研究发现BaP不仅易造成皮肤癌变,而且对生物机体的食道、肝、肺等脏器有一定的致癌性。BaP具有环氧化物结构可与细胞内的大分子亲核基团相互结合,从而改变基因密码,损伤DNA且无法修复,进而致癌、致畸、致突变[1]。据调查,冰岛的居民因喜欢吃烟熏食物,其因胃癌死亡率达125.5/10万[7]。流行病学调查显示,接触煤烟等含多环芳烃类物质频率多的人,肺癌发病率明显高于正常人群[8],而从加工肉制品等食品中直接摄取到苯并(α)芘给人们的健康带来最直接、最严重的威肋。

1.3消减技术

1.3.1净化熏烟将熏制的烟进行净化,依据苯并(α)芘的溶沸点、溶解性等理化性质,用静电沉淀法处理熏烟剂得到不含苯并芘的液体熏烟剂,从而降低食品中致癌物。

1.3.2把控熏烤油炸温度研究发现,熏烤的温度与B(a)P的生成有很大关系,温度在400℃以下,产生的3,4-苯并(α)芘较少,当温度超过600℃,含量剧增。因此,为了使熏烟中含有相对少的B(a)P,一般采用400~600℃的生烟温度[8]。煎炸食物时,一般将温度控制在160~180℃,在此温度下,将食物放入油锅中,会产生大量气泡,但是食物不会马上变色。

1.3.3改进熏烤技术可采用天然植物提取液精制的烟薰液对肉制品进行熏制[9],以天然植物为原料制成的液体烟熏液既保持了传统烟熏制品的风味,又有效的减少了食物中的苯并芘等致癌物的含量。目前,美国等发达国家基本上都采用液熏技术生产熏制食品,如美国90%的烟熏食物都是采用液熏技术加工而成,烟熏液的使用量达到10 000 t/a[10]。也可采用将水蒸气混合物强行通过木屑,使木屑产生烟雾,既达到烟熏的目的,又没有污染物苯并(α)芘。用经过加温的水蒸气混合物进入木屑,使其产生烟雾,然后导入烟熏室使之与食物接触,从而达到烟熏的目的。

2 杂环胺类物质

1964年,Lijinsky 第一次再加工的肉制品中发现一种可致突变的化合物,Sugimura等[11]研究发现这些致突变物属于芳香烃类物质。此后,杂环胺类化合物(Heterocyclic aromatic amines,HAAS)慢慢引起人们的注意。杂环胺类物质是一类由C、H、N组成的化合物,可分为氨基咔啉类(Amino-carbolines)和氨基一咪唑一氮杂芳烃类(Amino-imidazo-azaarenes,AIAs)两大类。目前的研究表明,在加工肉制品中可以检测出的杂环胺类物质有超过30种[12]。

2.1食品中杂环胺类物质的来源

杂环胺种类形成机理比较复杂。形成杂环胺的路径主要有以下2种:一种是蛋白质分解形成氨基酸,然后在己糖的参与下转化成吡嗪+醛类物质或吡啶;另一种是,肌酸在一定条件下转化为肌酐,随后,肌酐再转化为杂环胺[13]。例如:①PhIP:在无糖或有糖环境下由亮氨酸、苯丙氨酸或酪氨酸等与肌酰(肌酸)反应形成[14];②IQ型杂环胺:在Maillard反应的基础上,由氨基酸、肌酰、葡萄糖以不同路径形成。

油煎、碳烤等直接接触明火的烹调方法会产生较多的杂环胺,其原因是此种情况下食物表面的水分快速大量的蒸发从而产生褐变效应,受到多环芳烃的污染。相对的通过间接加热方式加工肉制品如蒸、焖、煮、微波处理等,杂环胺含量大大减小[15]。研究发现,烹调温度和时间对HAAS的生成量有巨大的影响[16]。杂环胺类物质的生成量随着反应温度的增涨、时间的延长而增加。研究表明,肉类在加热到100℃时开始出现致突变的物质,但是还无法识别;当加热温度大于100℃时,杂环胺类物质的生成量随着温度、时间的变化而变化;当温度升至190~250℃时,随着时间的增加,HAAS的量趋于平缓或下降[17]。

2.2毒性机理

HAAS具有相当强的致突变性,其作用相当于目前用Ames实验检测到的最具突变性的毒物的水平。杂环胺是前致突变物,经过机体代谢后,才会产生致突变、致癌。Yan Y等[17]的研究显示,杂环胺主要是经过细胞色素P450(CPY)IA2的催化,生成N-羟基衍生物,其直接和DNA或其他细胞大分子相结合,从而产生致突变。对啮齿类动物进行试验发现杂环胺类物质有明显的致癌作用,其发生癌变的主要靶器官是肝脏,其次是结肠和乳腺。多数杂环胺类物质可以诱导机体多种部位的肿瘤[18-19]。鉴于目前只是进行了动物试验,所以不能直接评价其对人体的危害性,但是考虑到其对灵长类猴致癌,所以杂环胺类物质对人具有潜在的危害性。Cheng K W等[20]研究发现心肌并非致癌的靶器官,但是杂环胺类物质会在心肌细胞中与DNA进行加合,对心血管系统有一定的损伤作用。

2.3消减技术

2.3.1添加香辛料香辛料等植物天然提取物对杂环胺有一定的抑制作用,例如,槲皮素、迷迭香、大蒜、红花椒、良姜、香菜提取物等[20-22]。E Persson[23]发现在制作牛肉汉堡的橄榄油中加入迷迭香,可以使汉堡中的杂环胺的含量降低。吕美[24]在煎炸牛肉饼时加入高良姜、花椒等中国传统香料,结果表明高良姜的抑制效果最好,其中对2-氨基-1-甲基-6-苯基-咪唑[4,5-b]吡啶(PhIP)的抑制效率达到100%。

2.3.2添加抗氧化剂加工肉制品时,添加一些抗氧化剂,对杂环胺的形成有一定的抑制作用,例如,黄酮、维生素E、BHT等[25-26]。Cheng K W[27]通过对烹饪牛肉时添加的12种酚类化合物研究发现,槲皮素、柚皮苷等含有黄酮类物质的化合物能抑制2-氨基-1-甲基-6-苯基-咪唑[4,5-b]吡啶(PhIP)的生成。对于添加人工合成抗氧化剂,Lan C M 等[25]研究BHT对杂环胺类物质的生成有轻微的抑制效果,但是人工合成的抗氧化剂的危害性尚有争议。

2.3.3改变烹饪方式研究发现烹调方式的不同所导致杂环胺类物质的含量、种类大有不同。例如,微波处理,在肉制品表面涂抹淀粉糊,加工前用橄榄油、含有大蒜汁的葵花油腌泡等操作来减少杂环胺的形成[28]。Liao G Z等[15]采用不同的烹调方式熟制鸭脯肉和鸡脯肉来观察其中的杂环胺含量,结果显示碳烤(20 min,200℃)和平底锅煎炸(5 min,180℃)生成的杂环胺相对较多。

3 N-亚硝基化合物

N-亚硝基化合物(N-nitroso compounds,NOCs)广泛存在于植物及动物体内,是一类含有N-NO基,分子结构通式为R1(R2)=N-N=O的化合物。依据R1,R2所代表的基团不同可将其分为N-亚硝胺和N-亚硝酰胺两类。N-亚硝基化合物广泛存在与熏肉、腌菜等食品中,具有强烈的致癌性。

3.1加工肉制品中亚硝基化合物的来源

加工肉制品中N-亚硝基化合物主要来源自食物本身的亚硝酸盐、硝酸盐和人为添加的食品添加剂。为了改善肉制品的风味和色泽,延长其保质期,常常在腌肉制品添加硝酸盐和亚硝酸盐。据调查山东省淄博地区289份熟肉制品显示,亚硝酸盐的检出率达到98.96%。畜禽肉类中富含蛋白质,将其进行腌制、烘焙、油炸等加工处理后蛋白质分解产生胺类物质。当鱼、肉等开始腐败变质,仲胺等胺类物质的含量会大大增加[29-30]。当这些前提物质进入人体,肠道内的细菌就会将硝酸盐转变成亚硝酸盐。

3.2毒性机理

N-亚硝基化合物中毒后,表现为头晕、心率快、肝脏肿大、腹水及黄疽等症状[31]。一次摄入0.3~0.5 g的亚硝酸盐会引起中毒甚至死亡。N-亚硝酰胺中毒所致的肝病变一般比较轻,但是会导致摄入部位如胃、皮肤等的局部损伤。

3.2.1致癌性研究发现,N-亚硝基化合物具有间接或直接致癌作用,拥有短脂肪链的N-亚硝基化合物导致癌症的风险更大。戴乾圜等[32]实验发现N-亚硝基化合物等致癌剂通过使DNA互补碱对发生交联产生癌变。有研究发现大量摄入含有亚硝胺的食物,引发上消化道癌症的机率增加79%(P=0.039),常吃熏鱼的人较一般人更易患癌症。

3.2.2致畸性致突变作用经过动物实验发现母体在接触N-亚硝基化合物后产下的仔鼠会出现脑、眼等畸形,由动物试验外推到人,可推测N-亚硝基化合物可能致畸。N-亚硝基化合物还可通过胎盘使下一代受损,发生肿瘤,亦可通过乳汁诱发子代患肿瘤[33]。研究发现亚硝胺需要通过哺乳动物的单加氧酶代谢后才有致突变性。亚硝酰胺可直接使细菌、哺乳类类动物细胞发生突变。

3.3消减技术

3.3.1添加VC等抗氧化剂在肉制品加工过程中添加VC、VE等抗氧化剂可以有效地抑制亚硝基化。调查发现,常吃新鲜蔬菜水果,可以降低食管、胃等的癌症发生率。王建国等[34]研究表明大蒜中的硫化物和苯二羧酸类物质具有阻断效果,可以将其提取加入到肉制品的制作过程中。余小林等[35]研究发现,加工过程中添加柚子皮的提取物可以有效地阻断N-亚硝基化合物的生成。

3.3.2采用正确合理的烹调、加工操作改进肉制品的加工工艺,熏制腊肉、腌鱼时,在工艺允许的情况下,尽量少用或者不用硝酸盐和亚硝酸盐。同时严格按照国家标准规定的用量添加亚硝盐类物质,残留量以亚硝酸钠计,肉制品不得超过30 mg/kg。对肉制品进行腌制时,佐料要分开放置,避免混合生成亚硝胺类物质。梁振山等[36]调查发现不同的熟制方法,致使肉制品中的亚硝酸盐含量不同,火腿香肠类中的猪肉高于酱卤类猪肉。

4 总结与展望

加工肉制品中存在的危害因子除了上述物质之外,还有其他一些危害人体健康的因素。①微生物污染,在屠宰、贮藏等过程中被肉类沙门氏菌、大肠杆菌等致病微生物污染,在适宜的温度、水分等条件下,微生物大量繁殖,并产生毒素导致食源性疾病爆发,危害消费者健康。②脂肪、胆固醇过度的摄入,据调查显示,肥肉和动物内脏类食物所含有的大量饱和脂肪和胆固醇,是导致心脏病最重要的两类膳食因素。③在动物饲喂过程中引入的不安全的物质,如一定量的兽药残留、重金属残留等。但是上述这些物质大多是来自于原料肉,通过严格的原料筛选进行控制。

肉品在加工的过程中确实可以生成多环芳烃类物质、杂环胺类物质和N-亚硝基化合物等危害因子。这些危害因子确实具有一定的致癌性,但是其致癌需要达到一定剂量。现有的数据表明,在现有加工肉制品中这些危害因子的含量基本上都远远低于相关国家标准,经国家标准管控的加工肉制品,在正常的食用情况下是安全的,公众无需为此恐慌。随着现代食品加工技术的发展,这些危害因子在加工过程中也必然会被逐渐降低,加工肉制品的安全性在一定程度上将会优于原料肉。

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(责任编辑:肖彦资)

Research Progress in Hazard Factors of Processed Meat

YOU xiu,WANG Yuan-liang
(College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC)

In 2015, the International Agency for Research on Cancer (IARC) published a report that processed meat was classified as a Group 1 carcinogen and a Group 2A carcinogen. In this paper, three kinds of harmful factors in processed meat products were discussed,including polycyclic aromatic hydrocarbons, heterocyclic amines and N-nitroso compounds. The origin, toxicity mechanism and abatement technology of processed meat products were analyzed, and its security was expected.

processed meat products; polycyclic aromatic hydrocarbons; heterocyclic amines; N-nitroso compounds.

TS251.8

A

1006-060X(2016)10-0122-05

2016-07-15

湖南省产业技术体系生猪加工岗位专家经费支持(2015-2019);湖南省教育厅项目(14RCPT16)

尤 秀(1995-),女,山东临沂市人,本科生,研究方向食品质量与安全。

王远亮

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