泡菜中亚硝酸盐的形成及其消减方法

泡菜是经盐水泡制新鲜蔬菜厌氧发酵而成，因其乳酸发酵、酒精发酵和醋酸发酵形成的风味物质，赋予了泡菜独特的风味，深受消费者喜爱。但是泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐，亚硝酸盐积累会对人体健康不利，当其过量的时候，会对人体产生严重危害。

过量的亚硝酸盐对人体的危害主要包含以下情况：第一，亚硝酸盐进入人体后，会将血液中正常的血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，从而使血液的载氧能力降低，造成人体氧中毒，导致高铁血红蛋白症；第二，在条件适宜的情况下，亚硝酸盐会与二级胺、三级胺形成N-亚硝基化合物，该化合物是一种强致癌物质；第三，亚硝酸盐可能会导致肾上腺肾小球肥大；第四，若母体摄入亚硝酸盐过多，对胎儿或婴儿的发育都会造成不同程度的影响。亚硝酸盐可通过胎盘进入胎儿体内，影响胎儿的发育，也可经过母乳进入婴儿体内造成组织缺氧，使皮肤表面出现青紫斑；第五，亚硝酸盐过量可使血脂下降、心跳加速以及干扰机体对维生素A的利用，造成维生素A缺乏症。

亚硝酸盐的形成

自然界中的氮元素在微生物的催化下会发生氧化还原反应，形成不同化合价的氮化合物。在微生物酶的作用下，硝酸盐可被还原成亚硝酸盐。泡菜的发酵是多种微生物共同作用的结果，除熟知的乳酸菌和酵母菌外，还有好氧细菌，其中包括具有产硝酸盐还原酶（nitrate reductase，Nar）能力的微生物。

泡菜中亚硝酸盐形成主要机理为细菌中硝酸盐还原酶将蔬菜中的硝酸盐转化为亚硝酸盐。新鲜蔬菜本身含有少量的亚硝酸盐，在种植期间吸收氮肥会富集硝酸盐，为形成亚硝酸盐提供前体物质。

泡菜制作初期，体系的pH值较高、微生物种类多样且泡菜坛中存在空气，使得好氧杂菌增殖，原料中含氮物质在大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、泛菌、假单胞菌等作用下，转变为亚硝酸盐。尽管蔬菜中维生素C与酚类物质可还原亚硝酸盐，但远不及其产生量，因此发酵前期，亚硝酸盐含量逐步升高；后期由于pH值下降，杂菌被抑制，乳酸菌占据优势，其产生的亚硝酸盐还原酶(nitrite reductase，Nir)和酸能够降解亚硝酸盐，生成NH4+或N2，亚硝酸盐含量下降。

受到传统工艺的限制，家庭或餐饮自制的泡菜极易积累亚硝酸盐，而人们往往喜欢酸度不高的泡菜，这个时间可能正是泡菜亚硝酸盐积累最多的时间段。影响泡菜中亚硝酸盐形成的因素主要包括微生物、蔬菜原料、发酵温度、pH、食盐浓度、发酵方式等，其中蔬菜原料、温度、pH等通过影响微生物的生长来影响亚硝酸盐的产生。

亚硝酸盐的消减

国际癌症研究协会（IARC）在2006年的一项报告中指出：饮食中的硝酸盐或亚硝酸盐可能具有间接致癌作用。我国也出台了一系列标准和措施，严格控制食品中亚硝酸盐的含量。根据食物种类不同，相应的限量标准也不同，从2mg/kg～70mg/kg不等。为了将泡菜中的亚硝酸盐控制在国家限量标准之内，泡菜中亚硝酸盐的消减方法显得尤为重要。

目前，降低泡菜中亚硝酸盐含量的方法有物理法、化学法和生物法三类。与化学法和物理法相比，生物法具有安全、高效、绿色、成本低等优势，且接种发酵菌剂契合了泡菜发酵过程，是当前研究热点。

①    物理减除

减除泡菜中亚硝酸盐常见的物理方法有控制发酵条件、包装、减菌等。如番石榴泡菜中，随着发酵温度的升高，泡菜的总酸含量增加，有机酸促进了亚硝酸盐的降解；当温度较低时，由于乳酸菌生长速度较慢，从而不能有效抑制亚硝酸盐产生，但温度过高也会导致乳酸菌的生长达到极限，因此应把发酵温度控制在25~35℃。

此外，通过非热等离子体、超声波、巴氏等减菌方式能杀灭致病菌，减少亚硝酸盐的积累，使泡菜的品质和风味更好。由于在发酵过程的开始阶段硝酸盐还原菌活跃，能产生亚硝酸盐还原酶使硝酸盐还原为亚硝酸盐，这些减菌方式可以减少泡菜原料中存在的硝酸盐还原菌，从而减少亚硝酸盐的产生。对泡菜进行真空包装也能有效减少亚硝酸盐的含量，真空包装可以通过抑制微生物、抑制与产生亚硝酸盐相关的代谢，来减少亚硝酸盐积累。

②    化学减除

化学法是将抗氧化剂添加到泡菜中来阻止硝酸盐的还原，从而减少亚硝酸盐的产生。泡菜发酵时，可通过添加具有还原性的植物多酚类物质来抑制亚硝酸盐的产生，如蓝莓酒渣、薄荷提取物、山楂浸提液等，随着添加量的增加，亚硝峰逐渐降低，且泡菜中的菌落总数也显著降低；天然香辛料如香叶、花椒能提高乳酸球菌对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性，从而抑制亚硝酸盐的产生，因此通常会在泡菜中添加八角、生姜、桂皮等来减少亚硝酸盐的产生。低pH可以抑制硝酸盐还原酶的活性，促进乳酸菌快速生长，从而减少亚硝酸盐的产生，不同有机酸减少亚硝酸盐的效果也不同。

③    生物减除

现有研究表明，乳酸菌是泡菜中降解亚硝酸盐效果较理想的微生物，并且由于产酸能力强，乳酸杆菌比乳酸球菌能降解更多的亚硝酸盐，包括植物乳植杆菌、短乳杆菌、发酵粘液杆菌、戊糖乳杆菌、鼠李糖乳酪杆菌、德氏乳杆菌、干酪乳酪杆菌等。乳酸菌可以通过产酶和产酸两种方式来降解亚硝酸盐。

通过产酶降解亚硝酸盐的途径包括反硝化作用（NO₂⁻→NO→N₂O→N₂）和氨化作用（NO₂⁻→NH₄⁺）。在反硝化作用中，细菌将硝酸盐中的氮元素通过一系列中间产物（NO₂⁻、NO、N₂O）还原为N₂。完整的反硝化过程从NO₃⁻开始，反应过程需要硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶（nitric oxide reductase, Nor）和一氧化二氮还原酶（nitrous oxide reductase, Nos）等约50个酶共同参与，分别由nar、nir、nor、nos基因编码，大多数乳酸菌酶降解是通过反硝化途径进行的。

氨化作用是微生物将有机氮化合物分解成氨的过程，氨化反应一般由亚硝酸盐还原酶进行催化。发酵前期，泡菜液的pH>4.5时，乳酸菌主要通过产酶来降解亚硝酸盐。亚硝酸盐还原酶是自然界氮循环过程的关键酶，乳酸菌含有亚硝酸盐还原酶是其能降解亚硝酸盐的原因。能够降解亚硝酸盐的菌种都含有nir基因编码的亚硝酸盐还原酶；通过反硝化途径降解亚硝酸盐的菌种通常还含有nor基因编码的一氧化氮还原酶和nos基因编码的一氧化二氮还原酶。

植物乳植杆菌具有高效降解亚硝酸盐的能力，如植物乳植杆菌（Lactobacillus plantarum）DMDL 9010和PXLB 1S1中都发现了亚硝酸盐还原酶基因，以及能够抵抗亚硝酸盐毒害的基因。

除乳酸菌外，具有亚硝酸盐还原酶的一些肠球菌和嗜盐菌，如铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）NXBC-1S2、Halostella sp. R3-12和Haloarchaeobius sp. R2-4也能降解亚硝酸盐。除酶降解外，当泡菜体系pH<4.5时，乳酸菌开始通过产酸途径降解亚硝酸盐。

产酸降解是通过乳酸菌产生的H⁺与亚硝酸盐发生非酶歧化反应，最终将亚硝酸盐转化成NO和NO₂。且乳酸菌在厌氧环境中产生乳酸、乙酸等，使环境中的pH降低，抑制革兰氏阴性细菌等硝酸盐还原菌的生长，从而减少亚硝酸盐生成。

参考资料：

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[2]李婧,张敏,胡凯弟,等.泡菜中亚硝酸盐生物减除研究进展[J].食品与发酵工业,2025,51(09):369-376.

[3]葛焱,郭双霜,陈安均.泡菜中亚硝酸盐消长规律及调控技术研究进展[J].食品工业科技,2015,36(04):382-385+390.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。