利用Lacticaseibacillus rhamnosus H7控制干发酵香肠中的亚硝胺积累:物理化学因素及前体物质消耗的作用

时间:2026年5月26日
来源:Food Microbiology

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英月|宁赵|郭炳瑞|吕静|聂欣|张素芳|陈英曦|朱蓓薇|李胜杰|林新平中国辽宁省大连市大连理工大学食品科学与技术学院,国家海洋食品加工与安全控制重点实验室,海鲜国家工程研究中心,邮编116034摘要Lacticaseibacillus rhamnosus H7菌株因其在添加亚硝酸

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英月|宁赵|郭炳瑞|吕静|聂欣|张素芳|陈英曦|朱蓓薇|李胜杰|林新平
中国辽宁省大连市大连理工大学食品科学与技术学院,国家海洋食品加工与安全控制重点实验室,海鲜国家工程研究中心,邮编116034

摘要

Lacticaseibacillus rhamnosus H7菌株因其在添加亚硝酸盐的MRS培养基中具有优异的亚硝酸盐降解能力(94.60%)而被选中,作为干发酵香肠的发酵剂在不同接种水平下进行了评估。接种显著提高了产品安全性,总亚硝胺含量降低了44.82%。同时,总生物胺含量也降低了33.17%,尤其是腐胺、尸胺、酪胺和组胺。在产品质量方面,该菌株促进了酸化过程,保持了较低的水分活度,并有效降低了亚硝酸盐含量。两种接种水平均导致了适度的脂质氧化,同时保留了亚硝酸盐腌制过程中特有的红色。值得注意的是,较低的接种水平(10^6 CFU/g)在提高安全性和保持感官品质之间达到了最佳平衡,同时也促进了游离氨基酸的释放。统计建模表明,酸化和前体物质的消耗是抑制亚硝胺形成的关键因素。总体而言,适当接种L. rhamnosus H7菌株可以有效提高干发酵香肠的安全性并保持其品质,显示出其作为功能性发酵剂的潜力。

引言

干发酵香肠是中国东北地区的一种传统发酵肉制品,因其独特的风味和质地而受到消费者的喜爱(Chen等人,2017;Hu, Tian等人,2022)。在加工过程中,通常会添加亚硝酸钠以抑制腐败微生物的生长并改善产品的颜色和风味(Zhang等人,2023)。然而,在特定条件下,亚硝酸盐会与胺类反应生成亚硝胺。亚硝胺是一种致癌化合物,对人类健康构成潜在风险,因此受到了广泛关注(Guo等人,2025)。因此,减少干发酵香肠中的亚硝酸盐(亚硝胺的关键前体)对于提高产品安全性至关重要。重要的是,实际的缓解策略还应保留与亚硝酸盐相关的理想感官特性,这需要可控且适用于工业的方法。
乳酸菌(LAB)因其在发酵中的作用而被广泛认可,它们可以产生亚硝酸盐还原酶,这种酶能催化亚硝酸盐(NO2^-)还原为一氧化氮(NO),后者可进一步转化为N2O,最终还原为N2(Yuan等人,2024)。乳酸菌还因其能够快速产生乳酸从而降低pH值而被广泛用作发酵剂(Hu等人,2023;Hu, Li等人,2022)。这种酸化作用可以增强亚硝酸盐还原酶的活性并加速亚硝酸盐的降解。尽管已经筛选并应用了具有亚硝酸盐降解能力的乳酸菌来减少发酵香肠中的亚硝酸盐残留和亚硝胺(Sun等人,2017;Ji等人,2022;Chen等人,2016),但关于单一功能性乳酸菌发酵剂的使用效果——即接种剂量如何影响安全参数和感官特性之间的平衡——仍是一个未解决的问题。
除了亚硝酸盐之外,发酵香肠中的其他安全相关问题,如生物胺(BAs)的积累和脂质氧化,也可能影响产品安全性(Omer等人,2021),并且这些因素与亚硝胺的形成有关(Yang等人,2013)。此外,亚硝胺的形成与pH值和水分活度(a_w)等理化性质密切相关(De Mey等人,2017)。先前的研究已经确定了多个影响因素;例如,N-亚硝基二甲胺(NDMA)和N-亚硝基吡咯烷(NPYR)的水平与pH值相关(Kaban等人,2022),而脯氨酸和温度在加工肉类的NPYR生成中起关键作用(Drabik-Markiewicz等人,2009)。然而,乳酸菌接种如何协调改变理化条件(如pH值和a_w)、前体物质的可用性(亚硝酸盐、生物胺和游离氨基酸(FAAs)以及氧化状态——以及哪些因素(单独或相互作用)主导干发酵香肠中各种亚硝胺的变化——目前仍不完全清楚。
因此,本研究首先筛选了Lacticaseibacillus rhamnosus H7菌株的高亚硝酸盐降解能力,然后将其应用于干发酵香肠。通过比较两种接种水平,我们旨在通过全面评估理化性质、感官特性和潜在风险因素,研究L. rhamnosus H7对干发酵香肠品质和安全性的影响。此外,还采用了线性混合模型分析来识别与亚硝胺减少相关的关键因素。基于此分析,构建了一个可测试的假设框架,描述了L. rhamnosus H7接种可能抑制亚硝胺形成的途径。这项工作旨在为提高干发酵香肠的品质和安全性提供新的见解,并为未来针对亚硝胺形成的调控策略奠定初步基础。

章节摘录

材料

瘦猪肉和猪背脂来自中国辽宁省大连市的Yurun食品有限公司,并在屠宰后24小时内采集。用于香肠制作的原料购自中国辽宁省大连市的Dahongfu超市。瘦猪肉主要来自股二头肌和半膜肌。猪背脂来自背部皮下脂肪组织。测量了它们的pH值,确保在5.5到5.8之间。所有原材料都经过处理

乳酸菌的筛选

如表S3和23所示,我们对我们的菌株库中的乳酸菌菌株进行了筛选。其中,从chouguiyu中分离出的L. rhamnosus H7菌株表现出最高的亚硝酸盐降解效率(94.60%)。先前的研究也报道了其他具有高亚硝酸盐降解效率的乳酸菌菌株,如Levilactobacillus brevis AR123(99.85%)(Xia等人,2017)和Lactiplantibacillus plantarum(97.9%)(Li等人,2022)。尽管L. rhamnosus越来越多地被用作功能性发酵剂

结论

本研究表明,L. rhamnosus H7菌株具有高亚硝酸盐降解能力(94.60%),是一种有效的干发酵香肠生物保护性发酵剂。接种L. rhamnosus H7后,增强了乳酸菌在微生物群中的优势,降低了产品的pH值和亚硝酸盐含量。更重要的是,它显著减少了有害亚硝胺(特别是NPYR和NMorPh)和有毒生物胺(如腐胺和尸胺)的积累。

作者贡献声明

英月:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,实验研究,数据分析,概念化。宁赵:方法学,实验研究。郭炳瑞:数据分析。吕静:数据可视化,资金获取。聂欣:资源准备,实验研究。张素芳:资源准备,方法学。陈英曦:撰写 – 审稿与编辑,方法学。朱蓓薇:撰写 – 审稿与编辑。李胜杰:撰写 – 审稿与编辑,监督,方法学,

未引用参考文献

Del Rio等人,2018;Hu等人,2022;Miller等人,2023。

伦理声明

我们所在的大连理工大学不需要伦理许可。然而,在整个研究过程中,我们采用了适当的方案来保护所有参与者的权利和隐私。例如,参与是自愿的,我们提供了关于研究要求和相关风险的详细信息。每位参与者都签署了书面同意书。参与者可以在任何时候退出研究。此外,我们没有分享参与者的

材料安全声明

本实验中使用的所有原料均严格符合食品级标准,确保不含对人体有害的物质。所有原料均来自经过认证的供应商,并在进入实验前经过严格的质量检测,符合国家安全和卫生标准。
无健康风险:所有实验原料都经过精心挑选,以避免在实验过程中对参与者造成任何直接或间接的健康风险。

实验环境和合规性

本实验在食品科学学院的严格监督和指导下进行,遵循学院的实验安全和伦理审查规程。所有实验操作均符合相关的国家法律法规。
安全控制措施:实验室配备了必要的安全设施,包括紧急洗眼站、防火设备和个人防护装备(PPE)等

志愿者同意和权利保护

所有参与本实验的志愿者在充分了解实验目的、程序、潜在风险及保护其权利的措施后,自愿签署了知情同意书。实验团队确保每位志愿者都有权随时退出实验而不会面临任何不利后果。
隐私保护:实验过程中收集的所有个人信息(如姓名、年龄、健康状况等)

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金(U24A20472)、河南省自然科学基金的青年项目(242300421591)以及河南省的科学技术研究项目(232102110137)的资助。

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