泡菜是經(jīng)鹽水泡制新鮮蔬菜厭氧發(fā)酵而成，因其乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵形成的風(fēng)味物質(zhì)，賦予了泡菜獨(dú)特的風(fēng)味，深受消費(fèi)者喜愛。但是泡菜在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽，亞硝酸鹽積累會(huì)對人體健康不利，當(dāng)其過量的時(shí)候，會(huì)對人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

過量的亞硝酸鹽對人體的危害主要包含以下情況：第一，亞硝酸鹽進(jìn)入人體后，會(huì)將血液中正常的血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白，從而使血液的載氧能力降低，造成人體氧中毒，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥；第二，在條件適宜的情況下，亞硝酸鹽會(huì)與二級(jí)胺、三級(jí)胺形成N-亞硝基化合物，該化合物是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)；第三，亞硝酸鹽可能會(huì)導(dǎo)致腎上腺腎小球肥大；第四，若母體攝入亞硝酸鹽過多，對胎兒或嬰兒的發(fā)育都會(huì)造成不同程度的影響。亞硝酸鹽可通過胎盤進(jìn)入胎兒體內(nèi)，影響胎兒的發(fā)育，也可經(jīng)過母乳進(jìn)入嬰兒體內(nèi)造成組織缺氧，使皮膚表面出現(xiàn)青紫斑；第五，亞硝酸鹽過量可使血脂下降、心跳加速以及干擾機(jī)體對維生素A的利用，造成維生素A缺乏癥。

亞硝酸鹽的形成

自然界中的氮元素在微生物的催化下會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成不同化合價(jià)的氮化合物。在微生物酶的作用下，硝酸鹽可被還原成亞硝酸鹽。泡菜的發(fā)酵是多種微生物共同作用的結(jié)果，除熟知的乳酸菌和酵母菌外，還有好氧細(xì)菌，其中包括具有產(chǎn)硝酸鹽還原酶（nitrate reductase，Nar）能力的微生物。

泡菜中亞硝酸鹽形成主要機(jī)理為細(xì)菌中硝酸鹽還原酶將蔬菜中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽。新鮮蔬菜本身含有少量的亞硝酸鹽，在種植期間吸收氮肥會(huì)富集硝酸鹽，為形成亞硝酸鹽提供前體物質(zhì)。

泡菜制作初期，體系的pH值較高、微生物種類多樣且泡菜壇中存在空氣，使得好氧雜菌增殖，原料中含氮物質(zhì)在大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、泛菌、假單胞菌等作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}。盡管蔬菜中維生素C與酚類物質(zhì)可還原亞硝酸鹽，但遠(yuǎn)不及其產(chǎn)生量，因此發(fā)酵前期，亞硝酸鹽含量逐步升高；后期由于pH值下降，雜菌被抑制，乳酸菌占據(jù)優(yōu)勢，其產(chǎn)生的亞硝酸鹽還原酶(nitrite reductase，Nir)和酸能夠降解亞硝酸鹽，生成NH4+或N2，亞硝酸鹽含量下降。

受到傳統(tǒng)工藝的限制，家庭或餐飲自制的泡菜極易積累亞硝酸鹽，而人們往往喜歡酸度不高的泡菜，這個(gè)時(shí)間可能正是泡菜亞硝酸鹽積累最多的時(shí)間段。影響泡菜中亞硝酸鹽形成的因素主要包括微生物、蔬菜原料、發(fā)酵溫度、pH、食鹽濃度、發(fā)酵方式等，其中蔬菜原料、溫度、pH等通過影響微生物的生長來影響亞硝酸鹽的產(chǎn)生。

亞硝酸鹽的消減

國際癌癥研究協(xié)會(huì)（IARC）在2006年的一項(xiàng)報(bào)告中指出：飲食中的硝酸鹽或亞硝酸鹽可能具有間接致癌作用。我國也出臺(tái)了一系列標(biāo)準(zhǔn)和措施，嚴(yán)格控制食品中亞硝酸鹽的含量。根據(jù)食物種類不同，相應(yīng)的限量標(biāo)準(zhǔn)也不同，從2mg/kg～70mg/kg不等。為了將泡菜中的亞硝酸鹽控制在國家限量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，泡菜中亞硝酸鹽的消減方法顯得尤為重要。

目前，降低泡菜中亞硝酸鹽含量的方法有物理法、化學(xué)法和生物法三類。與化學(xué)法和物理法相比，生物法具有安全、高效、綠色、成本低等優(yōu)勢，且接種發(fā)酵菌劑契合了泡菜發(fā)酵過程，是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

①    物理減除

減除泡菜中亞硝酸鹽常見的物理方法有控制發(fā)酵條件、包裝、減菌等。如番石榴泡菜中，隨著發(fā)酵溫度的升高，泡菜的總酸含量增加，有機(jī)酸促進(jìn)了亞硝酸鹽的降解；當(dāng)溫度較低時(shí)，由于乳酸菌生長速度較慢，從而不能有效抑制亞硝酸鹽產(chǎn)生，但溫度過高也會(huì)導(dǎo)致乳酸菌的生長達(dá)到極限，因此應(yīng)把發(fā)酵溫度控制在25~35℃。

此外，通過非熱等離子體、超聲波、巴氏等減菌方式能殺滅致病菌，減少亞硝酸鹽的積累，使泡菜的品質(zhì)和風(fēng)味更好。由于在發(fā)酵過程的開始階段硝酸鹽還原菌活躍，能產(chǎn)生亞硝酸鹽還原酶使硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，這些減菌方式可以減少泡菜原料中存在的硝酸鹽還原菌，從而減少亞硝酸鹽的產(chǎn)生。對泡菜進(jìn)行真空包裝也能有效減少亞硝酸鹽的含量，真空包裝可以通過抑制微生物、抑制與產(chǎn)生亞硝酸鹽相關(guān)的代謝，來減少亞硝酸鹽積累。

②    化學(xué)減除

化學(xué)法是將抗氧化劑添加到泡菜中來阻止硝酸鹽的還原，從而減少亞硝酸鹽的產(chǎn)生。泡菜發(fā)酵時(shí)，可通過添加具有還原性的植物多酚類物質(zhì)來抑制亞硝酸鹽的產(chǎn)生，如藍(lán)莓酒渣、薄荷提取物、山楂浸提液等，隨著添加量的增加，亞硝峰逐漸降低，且泡菜中的菌落總數(shù)也顯著降低；天然香辛料如香葉、花椒能提高乳酸球菌對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌性，從而抑制亞硝酸鹽的產(chǎn)生，因此通常會(huì)在泡菜中添加八角、生姜、桂皮等來減少亞硝酸鹽的產(chǎn)生。低pH可以抑制硝酸鹽還原酶的活性，促進(jìn)乳酸菌快速生長，從而減少亞硝酸鹽的產(chǎn)生，不同有機(jī)酸減少亞硝酸鹽的效果也不同。

③    生物減除

現(xiàn)有研究表明，乳酸菌是泡菜中降解亞硝酸鹽效果較理想的微生物，并且由于產(chǎn)酸能力強(qiáng)，乳酸桿菌比乳酸球菌能降解更多的亞硝酸鹽，包括植物乳植桿菌、短乳桿菌、發(fā)酵粘液桿菌、戊糖乳桿菌、鼠李糖乳酪桿菌、德氏乳桿菌、干酪乳酪桿菌等。乳酸菌可以通過產(chǎn)酶和產(chǎn)酸兩種方式來降解亞硝酸鹽。

通過產(chǎn)酶降解亞硝酸鹽的途徑包括反硝化作用（NO??→NO→N?O→N?）和氨化作用（NO??→NH??）。在反硝化作用中，細(xì)菌將硝酸鹽中的氮元素通過一系列中間產(chǎn)物（NO??、NO、N?O）還原為N?。完整的反硝化過程從NO??開始，反應(yīng)過程需要硝酸鹽還原酶、亞硝酸鹽還原酶、一氧化氮還原酶（nitric oxide reductase, Nor）和一氧化二氮還原酶（nitrous oxide reductase, Nos）等約50個(gè)酶共同參與，分別由nar、nir、nor、nos基因編碼，大多數(shù)乳酸菌酶降解是通過反硝化途徑進(jìn)行的。

氨化作用是微生物將有機(jī)氮化合物分解成氨的過程，氨化反應(yīng)一般由亞硝酸鹽還原酶進(jìn)行催化。發(fā)酵前期，泡菜液的pH>4.5時(shí)，乳酸菌主要通過產(chǎn)酶來降解亞硝酸鹽。亞硝酸鹽還原酶是自然界氮循環(huán)過程的關(guān)鍵酶，乳酸菌含有亞硝酸鹽還原酶是其能降解亞硝酸鹽的原因。能夠降解亞硝酸鹽的菌種都含有nir基因編碼的亞硝酸鹽還原酶；通過反硝化途徑降解亞硝酸鹽的菌種通常還含有nor基因編碼的一氧化氮還原酶和nos基因編碼的一氧化二氮還原酶。

植物乳植桿菌具有高效降解亞硝酸鹽的能力，如植物乳植桿菌（Lactobacillus plantarum）DMDL 9010和PXLB 1S1中都發(fā)現(xiàn)了亞硝酸鹽還原酶基因，以及能夠抵抗亞硝酸鹽毒害的基因。

除乳酸菌外，具有亞硝酸鹽還原酶的一些腸球菌和嗜鹽菌，如鉛黃腸球菌（Enterococcus casseliflavus）NXBC-1S2、Halostella sp. R3-12和Haloarchaeobius sp. R2-4也能降解亞硝酸鹽。除酶降解外，當(dāng)泡菜體系pH<4.5時(shí)，乳酸菌開始通過產(chǎn)酸途徑降解亞硝酸鹽。

產(chǎn)酸降解是通過乳酸菌產(chǎn)生的H?與亞硝酸鹽發(fā)生非酶歧化反應(yīng)，最終將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成NO和NO?。且乳酸菌在厭氧環(huán)境中產(chǎn)生乳酸、乙酸等，使環(huán)境中的pH降低，抑制革蘭氏陰性細(xì)菌等硝酸鹽還原菌的生長，從而減少亞硝酸鹽生成。

參考資料：

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[3]葛焱,郭雙霜,陳安均.泡菜中亞硝酸鹽消長規(guī)律及調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2015,36(04):382-385+390.

作者簡介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。