咸干鱼中危害因子分析及其控制的研究进展

赵延宁,王 玉,王睿迪,王爱辉,薛 勇,*,王玉明,薛长湖

(1.中国海洋大学食品科学与工程学院,山东青岛 266003;2.青岛和合汇途工程技术有限公司,山东青岛 266000)

咸干鱼是将原料鱼用盐腌渍,然后通过自然晾晒等方式进行干燥,形成的具有较高盐含量、而水分含量较低的一种腌干制品,是我国传统的水产加工品。咸干鱼具有独特的风味和口感,同时耐贮藏,因而深受消费者喜爱。目前咸干鱼的加工仍以手工操作和自然晾晒为主,生产过程缺乏统一的标准,因而具有一定的食用安全隐患[1]。咸干鱼中潜在的危害因子主要是原料鱼自身成分在加工过程中受环境因素和微生物影响而产生的,如硝酸盐在还原菌作用下被还原成亚硝酸盐;蛋白质发生水解,氨基酸脱羧形成生物胺;脂质的氧化与水解产生小分子化合物等。Koral等人[2]对78种咸鱼的安全性等理化指标进行分析发现,10%的咸鱼组胺含量超过了FDA或者EU规定的限量值,最高达到422 mg/kg,Tsai等[3]检测台湾市售的腌制马鲛鱼后发现其中组胺含量也超过了FDA规定的组胺含量,虽然生物胺的超标问题较为严重,目前对于生物胺的抑制手段也较多,包括物理化学生物等多种方式。周星宇[4]发现腌制鲐鱼中富含不饱和脂肪酸,极易发生脂肪氧化,产生酸败,这不仅影响了鲐鱼原料及其制品品质,而且降低了其营养价值,并且大量的研究表明,酸菜类、肉类、鱼类等食品中含有较多的亚硝基化合物[5]。

现如今,随着加工技术的不断进步,研究者对于咸干鱼的加工工艺也在逐步改善,以期提高产品的安全性并且优化咸干鱼的感官品质,对投入到工业化生产中提供良好的方向,吴海燕等[6]在腌制金丝鱼的过程中投入复合发酵剂,挥发性化合物增加,安全品质明显提高,Erkan等[7]研究表明对腌制鲣进行不同包装方式包装后,经过真空包装的腌制鲣的货架期最长,游刚等[8]分析表明添加乳酸菌对腌制鱼中亚硝胺和亚硝酸盐的产生有明显的抑制作用。

咸干鱼中危害因子的产生不仅与原料鱼的自身性质密切相关,也受到咸干鱼加工工艺的影响。目前随着人们生活水平的提高,人们的食品安全意识正在逐步增强,更加注重饮食的营养、健康、方便、安全、卫生等,开发低盐、安全、健康、味美的咸干鱼势在必行,因此本文总结了腌干鱼制品中存在的化学类危害因子及其影响因素,并对目前各项指标的控制技术研究进展进行一定的总结,以期为提高腌干鱼制品的质量安全水平提供参考。

1 咸干鱼中的生物胺

生物胺是一类含氮的低分子量有机化合物,根据其结构可分为三类:脂肪族生物胺,包括腐胺、尸胺、精胺、亚精胺等;芳香族生物胺,包括酪胺、苯乙胺等;杂环族生物胺,包括组胺、色胺等[9]。腌干鱼加工过程中,体内的蛋白质会在内源酶和微生物作用下分解为肽和氨基酸,而氨基酸会在微生物氨基酸脱羧酶作用下脱羧,生成胺类物质。少量的生物胺摄入并不会对人体造成危害,过量的生物胺则会引起许多不良的生理反应[10],如恶心、呼吸困难、偏头痛等[11]。

1.1 影响咸干鱼中生物胺含量的因素

影响咸干鱼中生物胺含量的因素包括:鱼体自身的理化特性、微生物的种类、腌制条件、贮藏时间、贮藏温度以及添加剂等。刘爽爽[12]研究发现腌制过程中生物胺总量随着食盐添加量増加呈下降趋势,原因是食盐的增加在一定程度上抑制了微生物的生长,使得生物胺的生成量减少。生物胺与腌制温度、腌制时间也存在一定的相关性,腌制温度为25 ℃时,生物胺总量远远高于腌制温度为0和4 ℃的实验组。闵娟等[13]研究发现马鲛鱼和秋刀鱼等加工咸干鱼的原料在贮藏过程中,贮藏温度和贮藏时间对生物胺含量有显著影响,随着贮藏时间的增加,生物胺含量不断增加,且贮藏温度越高,增加幅度越明显。咸干鱼陈玉峰等[14]发现咸干鱼中的色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺与贮藏时间呈极显著正相关。Rabie等[10]发现咸干鱼贮藏60 d时鱼体内的生物胺总量从84 mg/kg上升到1633 mg/kg,其中尸胺从21 mg/kg增加到997 mg/kg,组胺达到211 mg/kg,超过了200 mg/kg的人体最大耐受值,由此提出咸干鱼制品的最长贮藏期不应超过60 d,超过该期限咸干鱼的品质和安全性会大大降低。生物胺的形成条件主要与环境条件有关,符合微生物的生长条件就会促进生物胺的合成。

1.2 控制咸干鱼中生物胺含量的方法

控制咸干鱼中生物胺含量可通过物理或化学的方法,如对原料进行前处理,改变贮藏条件,添加绿色化学试剂等。对原料鱼进行前处理可在一定程度上降低腌干制品中生物胺的总量,如周星宇[4]利用电子束照射新鲜鲐鱼之后进行腌制,发现产品中组胺含量明显下降。赵中辉等[15]发现超声、微波或加热处理本身对生物胺并没有破坏作用,因此不能通过上述技术进行生物胺的消除,但将原料进行超声前处理可以抑制生物胺的生成。外源添加剂是抑制生物胺的另一有效途径,如吴燕燕等[16]发现乳酸菌、姜辣素和山梨酸钾3种添加剂对咸鱼中生物胺的产生均有抑制效果,其中,山梨酸钾对腐胺和尸胺的抑制率分别为65.30%和69.77%,姜辣素对组胺的抑制率为76.75%。而在腌制凤尾鱼的过程中添加甘氨酸,腌制鱼中腐胺、尸胺、组胺、酪胺、亚精胺分别降低了32.6%、78.4%、93.2%、100.0%和100.0%,效果极其明显[17]。因此,添加优势菌株发酵对于降低生物胺的含量十分有效。食品添加剂的添加既改善了食品感官品质也满足了贮藏上的要求,添加相应的食品添加剂增加了体系的浓度比例，从而抑制了产生物胺菌种的生长代谢,另外,应用干燥、辐照、包装、微波、加热等传统以及新兴的技术于控制腌制水产品中生物胺的含量效果甚好。

2 咸干鱼中的脂肪氧化产物

咸干鱼加工和贮藏过程中,其脂肪组织会发生水解和氧化,产生不愉快的腐臭味,引起质地、颜色和营养价值的变化[18],这是微生物、光照、氧气、温度等因素综合作用的结果[19]。脂肪的变化还会引起风味的改变,这与脂肪水解产生的蚁酸、辛酸、醛酸、醋酸、壬二酸等小分子脂肪酸,以及脂肪氧化产生醛、醇、酮等化合物有关。

2.1 影响咸干鱼中脂肪氧化的因素

脂肪氧化是一个复杂的反应过程,影响咸干鱼脂肪氧化的因素包括:鱼体自身的脂肪含量、腌制和贮藏条件、包装方式、添加剂(抗氧化剂)等。脂肪氧化程度与腌制条件密切相关,过氧化值(Peroxide value,POV)、硫代巴比妥酸(Thiobarbituric Acid Reactive Substance,TBARS),等反映脂质氧化水平的化学指标与盐分含量呈显著正相关[20]。干制工艺对脂质氧化同样有显著影响,如张娜等[21]发现采用微波干燥的腌腊鱼的酸价、过氧化值明显高于其它干燥方法,而真空冷冻干燥的腌腊鱼的酸价、过氧化值变化较小。随着贮藏时间的延长,咸干鱼的脂肪氧化会加剧,如腌干凤尾鱼在贮藏的6个月期间,TBARS值从1.9 mg/kg上升到4.25 mg/kg[22]。蓝圆鲹在传统腌制过程中,POV值和TBARS值同样呈逐渐上升趋势[23]。

2.2 控制咸干鱼中脂肪氧化的方法

脂肪氧化是造成咸干鱼品质劣化的关键因素之一,其控制方法包括:接种微生物发酵,加入抗氧化剂以及气调包装等。咸干鱼中含有丰富的有益菌,王悦齐等[24]从腌鱼中分离出三种乳酸菌(干酪乳杆菌、植物乳杆菌和戊糖片球菌)并将其接种到原料鱼中进行发酵,发酵后咸干鱼的过氧化值、硫代巴比妥酸值明显降低,饱和脂肪酸含量明显减少。周星宇[4]研究发现真空包装能够有效抑制咸干鱼的脂肪氧化,另外添加山梨酸钾与异抗坏血酸钠可以显著降低脂肪氧化的程度。同时,适当的改变腌制条件也可以有效的缓解脂肪氧化,Sallam等[18]研究评估太平洋秋刀鱼在含有不同浓度的乙酸溶液的腌制液中腌制后的化学变化和感官特性,发现腌制鱼的硫代巴比妥酸值随着乙酸溶液的浓度升高而降低,Gokoglu等[25]通过游离脂肪酸(Free fatty acid,FFA)表征番茄和大蒜提取物对腌制凤尾鱼的脂质氧化具有抑制作用,发现在用番茄和大蒜提取物处理的样品中FFA值比对照组低。

结合咸干鱼脂肪氧化的影响因素及控制方法分析可以总结出,首先温度是影响脂肪氧化的重要因素,随温度升高脂肪氧化随之加快,因此,低温保藏有利于控制鱼类脂肪的氧化。第二,氧气是影响脂肪氧化酸败的另一个重要原因,空气中的氧气会促进氧化,对于咸干鱼加工和贮藏过程中阻断与氧气接触十分重要,以隔绝外界的氧气对脂肪氧化稳定性的影响。第三,腌制工艺对于脂肪氧化的影响也极为关键,其中抗氧化剂的添加是一种能阻止或延缓食品氧化并且改善产品风味的重要手段,抗氧化剂的作用机理较复杂,主要是降低食品系统内的氧含量;阻止氧化酶的活性;延长氧化的诱导期和减慢反应速度。加入抗氧化剂后,可使鱼体外观保持新鲜,降低鱼体脂肪的氧化程度。

3 咸干鱼中的亚硝酸盐

咸干鱼加工过程中,由于食盐的添加会产生一定量的硝酸盐与亚硝酸盐。硝酸盐本身对人体没有危害,但在微生物作用下,硝酸盐会被还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐可引起人体血管平滑肌的松弛,导致血管扩张、血压下降、心肌缺氧[26]。人体一次性摄入0.2～0.5 g亚硝酸盐会引起轻度中毒,摄入3 g会引起重度中毒[27],主要表现为人体组织缺氧,严重时甚至引起死亡。

3.1 影响咸干鱼中亚硝酸盐含量的因素

亚硝酸盐对人体具有潜在的危害作用,影响咸干鱼中亚硝酸盐含量的因素包括:腌制温度、盐用量、腌制时间以及微生物等。通常情况下,腌制时的温度越高,亚硝酸盐含量越高,如杨贤庆等[28]发现25 ℃条件下腌制的咸鱼,其亚硝酸盐含量显著高于4 ℃腌制的样品。微生物在亚硝酸盐生成过程中起重要的作用,加大食盐的添加量可在一定程度上抑制微生物的生长,从而减少亚硝酸盐的含量。另外,腌制时间对亚硝酸盐含量也有显著影响,如刘敏[29]研究发现腌制鳓鱼中亚硝酸盐含量随腌制时间增加呈现先增加后降低的趋势,亚硝酸盐含量由起始含量3.1 mg/kg,腌制结束后增加到9.5 mg/kg,可见随着腌制时间延长亚硝酸盐含量是增加的。亚硝酸盐的产生量主要在于微生物的繁殖条件,不论是腌制过程中还是贮藏过程中,适宜还原菌生长的条件则会促进硝酸盐的还原,进而导致亚硝酸盐的含量上升,降低咸干鱼的安全性。

3.2 控制咸干鱼中亚硝酸盐含量的方法

目前控制咸干鱼中亚硝酸盐含量的主要方法包括:添加植物提取物、使用抑菌剂、添加可以产生亚硝酸盐还原酶的有益微生物等。张平等[30]发现姜的提取液对亚硝酸盐有清除作用,并试验表明1μg的亚硝酸钠被清除约需要5.03 g姜汁,可以看出植物提取物明显能降低亚硝酸盐的含量。Paik等[31]从泡菜中分离得到短乳杆菌、弯曲乳酸杆菌、植物乳杆菌和清酒乳杆菌,发现上述菌株均具有产生亚硝酸盐还原酶的能力,将其用于咸干鱼的发酵,可以将亚硝酸盐的含量降低58.46～75.80 mg/kg。综上,天然物质的抑制细菌生长、降低腌制食品中的亚硝酸盐含量的作用显著,同时,经过有益微生物的发酵作用也可明显的抑制亚硝酸盐的产生量。

4 咸干鱼中的亚硝胺

亚硝胺是亚硝基化合物,一般由二甲胺与亚硝酸盐在酸性条件下生成。鲜活水产品一般不含有挥发性的亚硝基化合物[10]。咸干鱼在加工过程中会产生亚硝酸盐,同时蛋白质分解会产生胺类物质,胺类物质与亚硝酸盐反应,使咸干鱼中产生亚硝胺类化合物。亚硝胺是四大食品污染物之一,如在人体内长期大量累积,会引发鼻咽癌、食管癌、胃癌等。临床试验证明这种物质可致畸、致突变、致癌,严重的可以导致中毒者死亡。

4.1 影响咸干鱼中亚硝胺含量的因素

影响咸干鱼制品中亚硝胺含量的主要因素包括:腌制用盐、腌制温度、腌制方式、亚硝胺前体物质含量以及微生物等。腌制条件对亚硝胺含量有显著影响,如采用粗盐腌制的样品中亚硝胺含量往往高于精盐腌制的样品,粗盐中含有更多的杂质、微生物等,易使原料在腌制过程中形成亚硝胺的前体物质,从而使亚硝胺的含量较高,陈胜军等[32]发现粗盐腌制的蓝圆鰺中二甲基亚硝胺(Nitrosodimethylaniline,NDMA)和二乙基亚硝胺(N-Nitrosodiethylamine,NDEA)的含量始终高于精盐腌制的样品中的NDMA和NDEA的含量,而腌制温度较高时,NDMA和NDEA的含量也相对较高。不同的腌制方式也会影响亚硝胺含量,陈胜军等[32]也发现湿腌法加工的咸鱼中亚硝胺含量高于干腌法制备的样品。亚硝胺物质的量与其前体物质(亚硝酸盐、生物胺类)的量密切相关,Herrmann等[33]在腊肠发酵前添加一定量的亚硝酸盐,发现发酵结束时N-亚硝基吡咯、N-亚硝基肌氨酸的含量均有明显增加。另外,咸干鱼加工过程中部分微生物对于亚硝胺的合成具有促进作用,如肠菌属和梭菌属的某些菌株可以直接合成亚硝胺,还能够影响硝酸盐的转化程度和蛋白质的降解程度,从而影响亚硝胺前体物质的生成[34]。通过各种抑制咸干鱼中生物胺的含量的方法中发现,在腌制过程中,鱼肉中亚硝酸盐和游离氨基酸与生物胺呈正相关,生物胺的前体物质对生物胺的形成具有较大的影响,微生物也发挥了重要作用;另外,生物胺的形成也受水分、食盐种类、pH等因素影响。

4.2 控制咸干鱼中亚硝胺含量的方法

亚硝胺是影响咸干鱼食用安全的重要因素,可以通过控制其前体物质的生成,进而降低亚硝胺物质的含量,也可通过外源添加物直接抑制亚硝胺的生成。如抗坏血酸具有较好的抑制亚硝胺的作用,不仅安全无毒,还可以对生成亚硝胺的前体物质产生拮抗作用[35]。另外,由于在酸性条件下更容易发生亚硝基化反应,如仲胺的亚硝基化反应最适pH为2.5～3.4[36],因此控制发酵过程中的pH也是减少亚硝胺含量的一种途径。对于亚硝胺的控制主要集中在其影响因素中的两方面,其一是亚硝胺前体物质的含量控制,通过对亚硝胺生成的前体条件进行抑制进而减少亚硝胺的含量,另外适当的增大腌制过程的pH也对亚硝胺的抑制有较好的效果。

5 展望

传统的咸干鱼易受到多种因素的影响而产生生物胺、亚硝酸盐、亚硝胺等危害人体健康的物质,咸干鱼的安全性问题主要出现在腌制,干燥以及贮藏过程中,针对各种危害因子提出了对应的解决措施,控制有害微生物的生长和繁殖,保证加工条件的干净卫生,降低腌制和贮藏过程中的温度,抑制蛋白质和脂肪的氧化变质,降低腌干鱼制品中的亚硝酸盐含量,从而抑制亚硝胺的前体物质的含量,控制亚硝胺的产生,并对腌干鱼进行高效的杀菌技术,全方位控制咸干鱼的安全性,建立标准化的咸干鱼生产工艺,通过标准的制订和修订，规范咸干鱼制品的市场准入,同时加强市场监督管理,让消费者吃上健康、安全的咸干鱼制品。