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发酵蔬菜生产加工中的食品安全风险因素分析

2022-08-19明双喜张秀真吴裕健刘伟杨颖张然

食品工业 2022年8期
关键词:菌种亚硝酸盐添加剂

明双喜,张秀真,吴裕健,刘伟,杨颖,张然*

1. 山东省食品药品检验研究院(济南 250101);2. 山东省特殊医学用途配方食品质量控制工程技术研究中心(济南 250101);3. 东阿县职业教育中心学校(聊城 252200)

食品生产中经常利用微生物发酵工艺进行储存或加工,由此改善食品风味和营养,该工艺成本较低,在我国传承上千年,世界各地也均有广泛应用。发酵食品的种类繁多,例如酱油、食醋、豆瓣酱等调味品,豆腐乳、纳豆、臭豆腐等豆制品,酸菜、泡菜等发酵蔬菜制品,以及各种发酵酒、发酵乳、发酵肉制品等,已成为人们日常生活中必不可少的食品之一。

我国传统发酵食品在风味、营养价值、工艺稳定等方面具有优势,但也存在诸多影响其质量安全的风险因素,需通过综合分析和有效的风险管理找出其中的食品安全隐患,保证其质量安全水平。针对发酵食品的风险因素进行整体分析,或工艺、发酵微生物、重金属、生物毒素等具体因素开展的研究较多[1-4],专门针对酸菜、泡菜等发酵蔬菜制品生产加工的风险因素进行分析的研究相对较少,该文就此进行调研和汇总分析,以期对提升其质量安全水平提供更多思路。

1 发酵蔬菜生产加工中可能的风险因素

危害分析与关键控制点(HACCP)体系中,将食品加工步骤中的生物、化学、物理三类危害,从产品、操作、环境、对原辅料、包装材料的要求等9个方面进行识别,并评估其发生的可能性和严重性,据此可对食品生产加工中可能存在的风险因素进行分类归纳,如表1所示。

表1 食品中可能存在的风险因素种类

分析发酵蔬菜生产加工中的可能的风险因素,其产生源头或环节主要包括2个方面:蔬菜、食品添加剂、发酵菌种等原辅料方面;清洗消毒以及发酵方式、温度、时间等生产工艺方面。

2 原辅料风险因素分析

对于发酵蔬菜,更可能带入食品安全风险的原辅料主要包括原料蔬菜、食品添加剂、发酵菌种等。

2.1 原料蔬菜

原料蔬菜可能将种植或储运过程中农药残留、真菌毒素、重金属、寄生虫等问题引入发酵蔬菜制品。农药残留在果蔬食品的安全问题中首当其冲,农兽药残留问题成为政府监督抽检发现的最主要的不合格问题,并且农残风险还会因季节变化、地区、品种不同而产生差异。

部分蔬菜制品的原料相对容易霉变,从而生产真菌毒素,例如花生、玉米等更可能存在黄曲霉毒素B1超标问题。受种植环境和肥料、灌溉等影响,蔬菜可能存在重金属超标问题,且生物富集作用会在一定程度上加大蔬菜中重金属、农药残留的含量[5-6]。

发酵蔬菜制品的亚硝酸盐问题一直备受关注,亚硝酸盐超标既与加工过程的微生物作用有关,也与蔬菜种类和种植过程中施用的含氮化肥有关。一般而言,叶类蔬菜比根茎类蔬菜在加工过程中亚硝酸盐的含量和增长更高[7]。如大量施用含氮化肥,通过蔬菜的生物富集作用也会加大最终产品中的亚硝酸盐风险。

2.2 食品添加剂

食品添加剂问题历来是食品安全问题热点,甚至一度令人闻之色变[8]。发酵蔬菜制品的生产加工过程中,食品添加剂对其食品安全风险程度的贡献也不容忽视。食品添加剂作为食品加工的重要原料,食品生产企业除了需对食品添加剂本身的质量安全予以把关,还需重点关注可否使用及使用比例的问题。

根据我国规定,发酵蔬菜制品不允许使用山梨酸及其钾盐、苯甲酸及其钠盐、糖精钠、甜蜜素等食品添加剂,但部分企业尤其中小企业可能不够重视此问题。某些蔬菜制品的生产工艺同时涉及腌渍和发酵,其分类存在争议,即便按照腌渍蔬菜归口,可以使用上述食品添加剂,还需注意部分食品生产企业容易忽略的问题——食品添加剂的带入原则。如原辅料涉及酱油、食醋、辣椒酱、豆瓣酱等调味品,应综合考虑其中食品添加剂的含量与直接投料的食品添加剂的情况,防止最终产品中某类食品添加剂超标。

需注意的是,部分食品添加剂是有益无害的,如抗坏血酸、茶多酚、迷迭香提取物等抗氧化剂[8],可一定程度上抑制发酵过程中微生物将硝酸盐还原为亚硝酸盐。

2.3 发酵菌种

发酵菌种的安全性对于控制发酵食品的安全风险非常重要,相对人工添加菌种的方式,自然发酵的微生物更复杂,姚粟等[9]归纳出我国传统发酵食品用功能菌种多达30个属75种菌种。

使用食品工业菌种进行人工发酵,工艺可控性提升,但也有需要考虑的安全问题,如微生物污染、菌种致病性、有毒代谢产物、抗生素、激素等潜在危害,以及是否存在基因重组技术所引发的生物安全问题等。大多数发酵菌种属于有益菌,且食品工业菌种基本具有较长的安全使用和消费历史,带有传递抗菌素抗性基因或无适当分类学描述等具有潜在风险的菌株是不能市场化的。

相比人工菌种本身的安全因素,其保存和生产中的投料比例更容易影响发酵蔬菜的质量安全。菌种保存影响菌群活性、构成,而投料比则直接影响发酵过程,刘凯等[10]发现人工菌种添加较少可能加重亚硝酸盐风险。徐迪[11]、姜建等[12]、郭志华等[13]发现通过增加干酪乳杆菌鼠李糖亚种、植物乳杆菌、短乳杆菌等乳酸菌及枯草芽孢杆菌等菌种,可凭借其降解作用控制亚硝酸盐风险。

2.4 其他辅料

对于发酵蔬菜来说,食盐不仅起调味作用,还直接影响微生物活动,适当提升食盐含量有助于控制亚硝酸盐风险[10,14]。

通过添加富含抗坏血酸、类黄酮、酚类等还原性物质,如大蒜、生姜、桂皮、丁香和花椒等香辛料,可不同程度地降低甚至消除亚硝酸盐风险,还能有效阻断有毒物质N-亚硝胺的生成[15-17]。通过适度添加酒石酸、乳酸、柠檬酸或亚硝酸盐还原酶等方式[18]也可降低亚硝酸盐风险。

3 生产工艺风险因素分析

3.1 清洗消毒

清洗消毒是食品生产加工中最简单、最基础的环节之一,却也是非常重要的控制食品安全风险的措施。对原料蔬菜的清洗把控不严可能生产泥沙、毛发等物理性风险因素,对设备、工具清洗消毒失控还可能导致污染杂菌、寄生虫等生物性风险。

通过强化对设备或环境的清洁、消毒,不但可减轻物理性和生物性风险,也可防止交叉污染,以及共用生产线可能导致的微量添加剂、过敏原等问题。

3.2 发酵工艺

发酵方式(自然发酵或使用人工菌种)、发酵温度、时间等是发酵食品风险因素的主要贡献源之一,是发酵食品生产者应着重关注的关键风险控制点。

3.2.1 发酵方式

以往常见关于酸菜、腌菜等致癌的报道,其主要原因在于长期不当摄入和加工工艺不科学,而现代化的发酵工艺可以很好得控制这些风险因素,并在营养健康方面发挥作用。

自然发酵菌种繁杂,受环境条件的影响更大,存在的食品安全隐患可能更多,如黄曲霉、寄生曲霉等导致的真菌毒素问题。另外,自然发酵过程中虽仍以乳酸发酵为主,同时也伴有轻微的酒精发酵、醋酸发酵等,若失控还可能发生丁酸菌、旋生霉及有害的好气性酵母、腐败菌等不良发酵[19]。如酒精发酵中可能产生氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)。EC具有遗传毒性和致癌性,发酵食品加工过程中其产生主要有两种途径,即氰化物或尿素、瓜氨酸等氨甲酰化合物与乙醇反应生成[20-21]。如发酵过程中酵母、曲霉、毛霉、芽孢杆菌等未加以严格控制,原料中同时又存在氰化物含量较高的木薯、苦杏仁、核桃仁等,或富含精氨酸、瓜氨酸的蔬菜,可能导致EC问题。

相比自然发酵,人工菌种的酶活力高、适应性强,活菌数也更多,人工接种的方式更容易控制杂菌和其他风险因素。在控制亚硝酸盐方面,人工接种发酵方式一般优于自然发酵,已有研究确认[10,14,22],相比自然发酵,接种发酵的产品在整个发酵过程中亚硝酸盐含量更低,且其含量降低速度更快,甚至可接近于零。

随着人工发酵的技术日益提升,冻干、微胶囊等越来越多地应用于人工菌种,这不但利于发酵蔬菜得质量安全控制,也能帮助益生菌发挥有益健康的作用[23]。针对发酵菌种,He等[24]提出定向微生物扰动概念,通过添加功能微生物来调整菌群结构,这可将自然发酵与人工发酵的优势结合,有助于同时提升发酵蔬菜的品质和质量安全状况。

3.2.2 发酵温度

从微生物生长规律和所需条件来看,低温发酵时细菌占绝对优势,其次为霉菌和酵母菌,高温时少数耐热霉菌可能成为菌群主力,此时发酵食品更可能会受到黄曲霉毒素的污染。另外,温度升高不但导致杂菌大量繁殖、乳酸菌相对减少,还可能导致亚硝酸盐含量增加[10]。因此,通过科学控制发酵温度无疑将将有助于降低食品安全风险。

3.2.3 发酵时间

发酵蔬菜在发酵过程的不同阶段、不同时间,质量安全指标均有不同,其中涉及食品安全风险的指标应着重考虑亚硝酸盐含量。发酵蔬菜的亚硝酸盐含量会在发酵初期快速增高,随着时间延长又逐渐降低。陈坚等[25]发现西蓝花泡菜在第9天亚硝酸盐含量可降至0.21 mg/kg。迟雪梅等[26]发现不同工艺下包心白菜在发酵23 d时亚硝酸盐含量降至最低值1.12 μg/g,均远低于国家标准要求的20 mg/kg。控制发酵时间可较好的控制亚硝酸盐水平,但生产加工中还应结合实际需要进行把控,防止其品质随着发酵时间延长而降低[27]。

不同的发酵时间,发酵蔬菜的微生物状况也存在很大差异,直接影响其生物性风险因素。例如,涪陵榨菜有“三腌三榨”的独特工艺,不同的腌制阶段和腌制时间,其品质指标和菌群状况均有很大变化。李凤珠[28]发现,在涪陵榨菜整个腌制过程中细菌数量一直高于真菌数量,表明细菌对于发酵过程是最主要的贡献者;细菌和真菌数量最低点分别在在二次腌制的初期和末期,直至三次腌制时真菌才有明显增殖。

3.3 其他

通过减少在空气中的暴露、严控密封程度,也有助于降低杂菌污染繁殖、发生腐败发臭的机会[1],控制不良微生物作用产生的有害代谢产物,如腐胺、尸胺、组胺等生物胺。国外曾报道在发酵蔬菜中检测出较低含量的亚硝胺[29]。杨宁[30]在湖北、四川等四省的腌制蔬菜中也曾检出9种亚硝胺。

另外,对蔬菜原料进行预熟化处理可能有助于控制其风险因素,相比熟渍蔬菜发酵,生渍蔬菜发酵后亚硝酸盐含量提升更明显[26]。

4 结语

我国的发酵蔬菜产业,区域特点明显,工艺、原料差别也较大,其食品安全风险因素和控制措施涉及诸多环节,相关要求也存在显著差异,还有必要进行针对性的细致研究。从原料验收、预处理的把控,发酵微生物和发酵工艺的优化,人工重组、调控菌群等新技术的开发利用,到相关标准化、质量体系的建立实施,甚至相关规范或标准要求的调整,都是提升我国发酵蔬菜质量安全水平的关键抓手。相信通过业内外的共同努力,我国发酵蔬菜既能保持传统工艺的感官品质,也能通过现代科技和管理手段来控制其食品安全风险。

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