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)，賦予了泡菜獨特的風(fēng)味，深受消費者喜愛。但是泡菜在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生亞硝酸鹽，亞硝酸鹽積累會對人體健康不利，當其過量的時候，會對人體產(chǎn)生嚴重危害。

過量的亞硝酸鹽對人體的危害主要包含以下情況：第一，亞硝酸鹽進入人體后，會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，亞硝酸鹽會與二級胺、三級胺形成N-亞硝基化合物，該化合物是一種強致癌物質(zhì)；第三，亞硝酸鹽可能會導(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)育都會造成不同程度的影響。亞硝酸鹽可通過胎盤進入胎兒體內(nèi)，影響胎兒的發(fā)育，也可經(jīng)過母乳進入嬰兒體內(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發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成不同化合價的氮化合物。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理為細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，這個時間可能正是泡菜亞硝酸鹽積累最多的時間段。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（IARC）在2006年的一項報告中指出：飲食中的硝酸鹽或亞硝酸鹽可能具有間接致癌作用。我國也出臺了一系列標準和措施，嚴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)的限量標準也不同，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準之內(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，是當前研究熱點。

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，有機酸促進了亞硝酸鹽的降解；當溫度較低時，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，但溫度過高也會導(dǎo)致乳酸菌的生長達到極限，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，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，促進乳酸菌快速生長，從而減少亞硝酸鹽的產(chǎn)生，不同有機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，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行的。

氨化作用是微生物將有機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行催化。發(fā)酵前期，泡菜液的pH>4.5時，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，當泡菜體系pH<4.5時，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。