Itroduction

亚硝酸盐是发酵肉制品中核心的食品添加剂，兼具赋色、抑菌、呈味、延长货架期等关键作用，但长期过量摄入会引发高铁血红蛋白血症，甚至存在潜在的健康风险，如何在保障产品品质的前提下降低亚硝酸盐残留，一直是肉品加工行业亟待解决的核心痛点。

乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）是发酵肉制品中公认的安全发酵剂，可通过产酸与分泌亚硝酸盐还原酶实现高效降硝；虾青素作为天然脂溶性类胡萝卜素，兼具超强抗氧化活性与天然着色能力，却存在水溶性差、光热稳定性不足、生物利用度低的应用瓶颈。

基于此，南京师范大学郭宇星教授团队联合温氏食品集团、宁波大学，从传统发酵食品中筛选出一株高效降硝的清酒乳杆菌，搭配多株益生菌构建复合发酵体系；同时创新性地以乳脂肪球膜富集乳清蛋白粉（milk fat globule membrane-enriched whey protein powder，MFGM‑WPI）与阿拉伯胶为复合壁材，构建了新型虾青素纳米颗粒，最终成功开发出一款低亚硝酸盐、高抗氧化活性、色泽与质构优异的发酵鸭香肠，为发酵肉制品的健康化、功能化升级提供了全新的技术方案。

Results and Discussion

1 高效降硝清酒乳杆菌的筛选与益生特性全面验证

从咸鱼、泡菜、香肠等传统发酵食品中，对50 株候选乳酸菌进行亚硝酸盐降解能力筛选，最终获得5 株具有高效降硝能力的菌株。其中菌株Y1的24 h亚硝酸盐降解率高达（92.16±1.97）%，降硝性能显著优于其他菌株。

经16S rDNA基因测序鉴定，该菌株为清酒乳杆菌（Lactobacillus sakei），保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号CGMCC 23702。

 A. 5 株初筛菌株24 h内亚硝酸盐降解率；B.菌株Y1基于16S rRNA基因序列的系统发育树；C.清酒乳杆菌与其他乳酸菌的24 h亚硝酸盐降解率对比。

图1 菌株降硝能力筛选与鉴定

进一步对该菌株的生长特性与益生特性进行系统验证，结果显示：

1. 该菌株18 h即可进入生长稳定期，产酸性能优异，可快速降低发酵体系pH值；

2. 耐胃肠液能力突出：模拟胃液孵育2 h存活率达（79.15±1.24）%，模拟肠液孵育6 h存活率达（87.61±0.17）%；

3. 抗逆性优异：在pH 3.0酸性环境、0.3%高胆盐浓度下仍保持50%以上的存活率；

4. 具有显著抑菌活性：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别达（11.02±0.18）、（8.16±0.28） mm，具备作为肉制品发酵剂的核心潜力。

A.生长曲线；B.产酸能力；C.胃液耐受性；D.肠液耐受性；E.酸耐受性；F.胆盐耐受性；G.对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑菌活性。

图2 清酒乳杆菌CGMCC 23702的生长特性、抗逆性与抑菌活性

2 复合乳酸菌发酵显著优化发酵鸭香肠核心品质

以筛选得到的清酒乳杆菌为核心，搭配瑞士乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌，以1:1等比例构建复合乳酸菌发酵剂，设置自然发酵组（Control）、单一清酒乳杆菌发酵组（Ls）、复合乳酸菌发酵组（LAB），系统对比三组发酵鸭香肠的品质差异。

核心结果如下：

1. 微生物与理化特性：复合乳酸菌组的乳酸菌活菌数显著高于自然发酵组，可快速降低香肠体系pH值，发酵7 d后亚硝酸盐残留量为三组最低，实现了高效降硝的核心目标；

2. 质构特性：复合乳酸菌发酵组的香肠硬度达（4298.00±13.12） g，显著优于另外两组，同时弹性优异，构建了更紧实、更稳定的质构体系；

3. 抗氧化特性：复合乳酸菌组的羟基自由基清除率更高，过氧化值更低，可有效抑制香肠中的脂肪氧化，大幅提升产品的抗氧化能力与贮藏稳定性。

表1 不同发酵方式对香肠质构特性的影响

注：同指标不同小写字母表示组间差异显著（P＜0.05）。

图3 不同发酵方式对香肠乳酸菌数、pH值、亚硝酸盐含量、红度值的影响

图4 不同发酵方式对香肠抗氧化活性与过氧化值的影响

3 MFGM‑WPI‑阿拉伯胶虾青素纳米颗粒的成功构建

为解决游离虾青素稳定性差、水溶性不足、生物利用度低的行业痛点，以MFGM‑WPI与阿拉伯胶为复合壁材，通过复合凝聚法成功构建了虾青素纳米颗粒。

荧光光谱分析结果显示，虾青素可稳定嵌入壁材料的疏水腔中，与MFGM‑WPI发生强烈的相互作用，实现了对虾青素的高效包埋。同时，MFGM‑WPI不仅是食品级的优质包埋壁材，还可作为益生元促进乳酸菌的生长代谢，实现了“活性物质包埋载体+益生菌增殖益生元”的双重功能。

a～f.虾青素浓度分别为0、20、40、60、80、100 μmol/L；红线：20 μmol/L游离虾青素溶液荧光光谱；黑线：0.5 mg/mL阿拉伯胶溶液荧光光谱。

图5 虾青素与 MFGM‑WPI的相互作用荧光光谱分析

4 虾青素纳米颗粒＋复合乳酸菌协同赋能，实现品质全面升级

进一步设置4 个实验组，探究虾青素纳米颗粒与复合乳酸菌的协同作用对发酵鸭香肠品质的影响，分组如下：FA组：游离虾青素组，NA组：虾青素纳米颗粒组，FAL组：游离虾青素+复合乳酸菌组，NAL组：虾青素纳米颗粒+复合乳酸菌组

核心研究结果表明，虾青素纳米颗粒与复合乳酸菌具有显著的协同增效作用，NAL组实现了产品品质的全面最优：

1. 微生物与降硝效果：NAL组的乳酸菌活菌数最高，达（10.02±0.01）（lg（CFU/g）），发酵7 d后亚硝酸盐残留量仅为（16.20±1.41） mg/kg，为所有组别中最低，降硝效果显著；

2. 色泽稳定性：相较于游离虾青素组，纳米包埋组的红度值提升更稳定，有效解决了乳酸菌降硝过程中香肠色泽劣变的行业痛点，赋予产品均匀、稳定的呈色效果；

3. 质构特性：NAL组香肠硬度达（4524.00±11.78） g，为所有组别最高，质构紧实度与咀嚼特性进一步优化；

4. 虾青素保留率：发酵7 d后，NAL组的虾青素保留率高达（76.05±0.21）%，远高于游离虾青素组，纳米包埋技术大幅提升了虾青素在发酵体系中的稳定性；

5. 抗氧化活性：NAL组的DPPH自由基清除率、羟基自由基清除率均为各组最高，过氧化值显著低于其他组别，展现出最强的抗氧化能力与脂肪氧化抑制效果。

表2 虾青素纳米颗粒与复合乳酸菌对香肠质构特性的影响

注：同指标不同小写字母表示组间差异显著（P＜0.05）。

图6 不同处理组香肠的乳酸菌数、pH值、亚硝酸盐含量、红度值变化

图7 不同处理组香肠的虾青素保留率、自由基清除率与过氧化值变化

Conclusion

本研究成功筛选出一株具有高效亚硝酸盐降解能力的清酒乳杆菌，构建了性能优异的复合乳酸菌发酵体系；同时创新性地以MFGM‑WPI与阿拉伯胶为复合壁材，制备了稳定性优异的虾青素纳米颗粒。二者协同应用于发酵鸭香肠的制备中，实现了亚硝酸盐残留量显著降低、产品色泽稳定性提升、质构特性优化、抗氧化活性全面增强的多重效果。

Abstract

Nitrite is a major hazardous substance in fermented sausages, and excessive human intake poses health risks. This study aimed to develop a low-nitrite fermented duck sausage. Lactic acid bacteria (LAB) can effectively degrade nitrite; astaxanthin exhibits excellent antioxidant and colorant properties, and nanoencapsulation technology can improve astaxanthin stability. Additionally, milk fat globule membrane-enriched whey protein powder (MFGM-WPI) is a promising food-grade encapsulation wall material. In this study, a selected strain of Lactobacillus sakei was combined with other LAB as the starter culture for duck sausage fermentation. Furthermore, gum arabic and MFGM-WPI were used as raw materials to prepare a novel astaxanthin nanoparticle additive, which aimed to improve the color of the sausage and endow it with antioxidant effects. The results showed that the fermented duck sausages added with astaxanthin-rich nanoparticles and composite LAB exhibited superior color stability and textural properties, characterized by a reddish hue, reduced nitrite content, and enhanced astaxanthin levels. Among all tested fermented duck sausage groups (including the natural fermentation group, single LAB fermentation group, and free astaxanthin-added group), the specific group (astaxanthin-rich nanoparticles + composite LAB) exhibited the highest 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical and hydroxyl radical scavenging activities, alongside the lowest peroxide value. In conclusion, the combination of composite LAB strains and astaxanthin nanoparticles represents a potentially effective strategy for reducing nitrite content and enhancing the antioxidant capacity of fermented duck sausages.

引文格式

Wang X, Ye P, Xu X, et al. Preparation of astaxanthin-rich nanoparticulate fermented duck sausages with nitrite-reducing Lactobacillus: enhanced antioxidant capacity and reduced nitrite. Food Science of Animal Products, 2026, 4(2): 9240162. https://doi.org/10.26599/FSAP.2026.9240162

郭宇星，教授、博士生导师，南京师范大学科学技术研究院副院长。江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象；南京师范大学百名青年领军人才；南师大青蓝工程优秀骨干教师。先后主持国家自然科学基金4 项，江苏省农业科技自主创新资金等省级项目10多项；发表SCI及EI论文90余篇，其中一作及通讯作者发表SCI一区文章20多篇，申请及授权国家发明专利30余项；获省市科技进步奖二等奖4 项。中国畜产品加工研究会理事；中国食品科学技术学会益生菌分会理事；《食品研究与开发》编委；《食品科学》青年编委。

王孝治，男，南京师范大学食品与制药工程学院，硕士研究生。研究方向为益生菌与活性功能性因子。主持江苏省研究生实践创新计划项目1 项，发表核心论文7 篇，申请发明专利8 项，获南京师范大学一等奖学金、二等奖学金、南师大“优秀研究生”，南师大“科技文化之星”，第二届“天食杯”食品研究与开发创意大赛产品创新类国家三等奖，“白马杯”全国大学生畜产品创新创业大赛国家铜奖等荣誉。

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国 安徽 合肥召开。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）

支持单位：