N-亚硝胺的种类较多,天津农学院食品科学与生物工程学院,国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心,天津市水产品加工及质量安全校企协同创新实验室的熊凤娇、马俪珍等人首先以肉制品中常检测到的2 种N-亚硝胺,即NDMA、N-二乙基亚硝胺(NDEA)为研究对象,提前将二甲胺盐酸盐(DMA·HCl)、二乙胺盐酸盐(DEA·HCl)分别与亚硝酸盐作为反应底物加入到亚硝化反应体系中,再加入不同种类(花生油、葵花籽油、亚麻籽油)和比例(0%~40%)的油脂,研究脂肪的种类及比例对N-亚硝胺(NDMA、NDEA)生成量的影响。并进一步研究亚硝化反应体系中某一种油脂存在条件下,底物浓度比、pH值、反应温度、反应时间对NDMA、NDEA和N-亚硝基吡咯烷(NPYR)形成的影响,为肉制品加工过程中各种工艺参数的确定以及进一步研究抑制N-亚硝胺生成的方法提供理论基础。
1、不同种类及比例油脂的添加对N-亚硝胺生成量的影响
在含有花生油、亚麻籽油和葵花籽油的亚硝化反应体系中,花生油和亚麻籽油的添加明显促进了NDMA和NDEA的形成,且随着添加比例的增加,NDMA和NDEA的生成量明显升高,当花生油的添加比例为30%时,NDMA和NDEA的生成量与未添加油脂(0.94、0.87 ng/μL)时相比分别增加了47%和42%;同样,当亚麻籽油的添加比例为30%时,NDMA和NDEA的生成量也分别增加了38%和29%;然而葵花籽油的添加几乎没有使体系中的NDMA和NDEA的生成量出现明显增加趋势。分析原因可能与油脂的脂肪氧化程度不同有关。本实验所使用的花生油和亚麻籽油的POV分别为(28.52±0.16)mmol/kg和(27.45±0.19) mmol/kg,显着高于葵花籽油((12.41±0.13) mmol/kg,P<0.05),花生油和亚麻籽油的脂肪氧化程度较高,势必会形成一定的脂肪氧化产物,而脂肪氧化产物对N-亚硝胺的形成会有一定的促进作用。
2、底物浓度比对N-亚硝胺生成量的影响
当NaNO2与DMA·HCl、DEA·HCl底物浓度比为2∶1时,乳化体系和水相体系中NDMA和NDEA的生成量最高,显着高于其他2 个浓度比(1∶1或1∶2)。而当比较底物浓度为1∶1或1∶2之间的变化时,1∶2的NDMA和NDEA的生成量略高于1∶1。与NDMA和NDEA的变化不同,当底物浓度NaNO2与PYR浓度比为2∶1时,NPYR的生成量并不是最高,反而是1∶2相对较高,这说明NPYR的形成机制与NDMA和NDEA有很大不同。
3、pH值对N-亚硝胺生成量的影响
在pH值变化初期(5.4~6.2)乳化体系中NPYR的生成量随着pH值上升显着下降,当pH值大于6.2时,NPYR的生成量基本保持不变,水相体系中NPYR的生成量受pH值的影响不大。并且,pH值在5.4~7.0范围内,乳化体系中NDMA(0.75~12.79 ng/μL)、NDEA(0.50~8.87 ng/μL)、NPYR(1.25~2.07 ng/μL)生成量始终高于水相体系中NDMA(0.60~8.89 ng/μL)、NDEA(0.30~8.0 6 ng/μL)、NPYR(0.50~0.82 ng/μL)的生成量。
4、反应温度对N-亚硝胺生成量的影响
乳化体系中N-亚硝胺生成量始终高于水相体系,且温度越高,2 种体系中N-亚硝胺生成量之间的差异越明显。如反应温度50 ℃时,NDMA在乳化体系中的生成量是水相体系的1.15 倍,而当温度升高到120 ℃时,升至1.79 倍。反应温度对所有的化学反应速率均有一定的影响,据范霍夫近似规律,温度每升高10 K,反应速率近似增加2~4 倍。因此,高温对亚硝化反应速率起到明显的促进作用,特别是油脂存在条件下,高温更有利于N-亚硝胺的形成。
5、2 种亚硝化反应体系条件下反应时间对N-亚硝胺生成量的影响
反应时间在1~2.5 h范围内,乳化体系和水相体系中NDMA、NDEA的生成量随着时间的延长呈现上升的趋势,当反应时间超过2.5 h后,NDMA和NDEA的生成量有略微下降的趋势,但差异不显着(P>0.05)。NPYR的变化趋势不同于NDMA和NDEA,反应时间在1~3 h范围内,水相体系中NPYR的生成量变化不明显,乳化体系只有当反应时间超过2.5 h后才有一个明显的上升趋势。
结 论
在含有油脂的亚硝化反应体系中,3 种油脂(花生油、亚麻籽油、葵花籽油)对NDMA和NDEA的形成均有一定的促进作用,但油脂的种类和比例影响N-亚硝胺的形成,且相对于添加葵花籽油而言,花生油和亚麻籽油的添加对N-亚硝胺形成的促进效果更好。
比较亚硝化反应的水相体系和乳化体系,整体上乳化体系中NDMA、NDEA和NPYR的生成量均显着高于水相体系中,且相同反应条件下,三者的生成量依次是NDMA>NDEA>NPYR,说明油脂确实起到促进N-亚硝胺形成的作用。
无论乳化体系还是水相体系,亚硝化反应条件(底物浓度、pH值、反应温度、反应时间)对N-亚硝胺的形成影响较大,NaNO2与DMA·HCl、DEA·HCl和PYR浓度比为2∶1时,NDMA和NDEA的生成量最大;pH值在5.4~7.0范围,NDMA和NDEA的生成量随着pH值的上升有下降的趋势。但pH值对NPYR生成量影响较小;反应温度越高,N-亚硝胺的生成量越大,当温度高于80 ℃时,NDMA和NDEA的生成量有明显上升的趋势,反应温度高于100 ℃时,NPYR才有明显的升高趋势;在1~2.5 h反应时间内,随着反应的进行,NDMA和NDEA的生成量有上升的趋势,当反应时间超过2.5 h后,NDMA和NDEA的生成量有略微下降的趋势。与NDMA和NDEA相比较,反应时间对NPYR生成量的影响较小。
在高温、低pH值、高亚硝酸钠浓度和一定量的油脂存在的条件下,NDMA、NDEA的生成量较大,而对NPYR形成影响最大的因素是反应温度,因此在肉制品实际生产中可以通过控制这些因素从而降低N-亚硝胺的形成。