腌制水產品中生物胺的形成及控制技術研究進展

吳燕燕，陳玉峰，2（.中國水產科學研究院南海水產研究所，農業(yè)部水產品加工重點實驗室，廣東廣州50300；2.上海海洋大學食品學院，上海20306）

腌制水產品中生物胺的形成及控制技術研究進展

吳燕燕1，陳玉峰1，2
（1.中國水產科學研究院南海水產研究所，農業(yè)部水產品加工重點實驗室，廣東廣州510300；2.上海海洋大學食品學院，上海201306）

腌制水產品是中國的一種傳統(tǒng)加工保藏食品，其風味獨特，營養(yǎng)豐富，深受大眾青睞。而過量的生物胺的存在不僅會降低腌制水產品的營養(yǎng)價值，還會對人體健康造成不良的影響。本文結合國內外最新研究進展綜述了腌制水產品中生物胺的分類及其危害作用、形成機理以及控制方法，并在此基礎上提出了腌制水產品中生物胺的研究方向，以期為保障腌制水產品食用的質量與安全提供一定的科學理論基礎。

腌制水產品，生物胺，危害，形成，控制

腌制水產品是我國傳統(tǒng)的風味水產食品，在我國南方飲食文化中占著十分重要的地位。在腌制水產品過程中除了鹽腌，常與浸漬、干制、熏制、發(fā)酵等傳統(tǒng)方法相結合，現已成為風味各異的各地食品，如云南、貴州的侗鄉(xiāng)腌魚，湖北、安徽的臘魚，四川、湖南的熏魚，江西、福建的酒糟魚等[1]。隨著人們生活水平的不斷提高，消費者對于食品的要求也越來越高，在注重獨特風味和口感的同時，更加注重食品的品質以及安全性。就安全性因素考慮，生物胺便是其中引起人體健康的一個重要隱患，例如，每年因食用金槍魚、鮐魚等鯖科魚類而引起的生物胺中毒事件屢見不鮮[2]。食品中少量的生物胺對機體并沒有健康隱患，然而過量的生物胺會破壞機體的免疫系統(tǒng)，致使機體發(fā)生一系列不良的生理反應[3-4]。近年來，一些食品中含有的生物胺已經引起國內外科學家的極大關注，如發(fā)酵香腸[5]、火腿[6]、葡萄酒[7]等食品中的生物胺。而國內外對腌制水產品中生物胺的研究報道較少。本文介紹了生物胺的分類和危害性并重點概述了生物胺的形成機理和控制方法，為腌制水產品生產和加工基礎研究提供科技支撐。

1 生物胺的分類

生物胺是一類具有生物活性含氮的低分子量有機化合物的總稱。根據其結構可分為三類：脂肪族、芳香族和雜環(huán)胺。脂肪族，包括腐胺（Putrescine）、尸胺（Cadaverine）、精胺（Spermine）、亞精胺（Spermidine）、胍丁胺（Agmatine）等；芳香族，包括酪胺（Tyramine）、苯乙胺（Phenylethylamine）、多巴胺（Dopamine）等；雜環(huán)胺，包括組胺（Histamine）、色胺（Tryptamine）等。根據其組成成分又可以分為三類：單胺、二胺和多胺。單胺主要有酪胺、組胺、苯乙胺、色胺等；二胺包括尸胺、腐胺等；多胺主要包括精胺、亞精胺、胍丁胺等。

2 生物胺的危害作用

腌制水產品在腌制發(fā)酵過程中不可避免的會產生一定量的生物胺，生物胺含量的高低直接關系到人體的健康。少量的生物胺對維持人體正常的生理活動十分重要，它們是體內氮的來源之一，也是體內荷爾蒙、生物堿、DNA、RNA、蛋白質的合成前體[8]。自身合成的生物胺能夠滿足細胞新陳代謝一系列的生理作用[9]，例如調節(jié)細胞生長（精胺、亞精胺、尸胺）、促進神經傳遞（兒茶酚胺、血清素）、作為炎癥介質（組胺、酪胺）[10]等。而攝入過量的生物胺對人體會產生很大的危害。常見的生物胺中毒癥狀有惡心、呼吸困難、偏頭痛、腦出血、心力衰竭、高血壓、低血壓、紅疹、腹部痙攣等[11-12]。表1對幾種常見的生物胺的危害作了較為詳細的描述。其中對人體健康影響最大的是組胺。當人體攝入8～40、40～100、100mg以上的生物胺時，分別會引起輕微、中等以及嚴重的中毒癥狀[13]。Lehane[14]報道由組胺引起的中毒是由于其與細胞膜上的H1和H2接收器發(fā)生的反應，組胺通過與H1接收器作用引起胃部肌肉收縮導致腹部痙攣、腹瀉、嘔吐等癥狀，而與H2接收器反應會引起胃酸分泌。其次是酪胺。酪胺超過100mg會引起偏頭痛，超過1080mg會引起中毒性腫脹[15]。生物胺之間有毒性相加或協(xié)同的作用，二胺或者多胺的存在會抑制單胺（組胺、酪胺）的代謝，增強毒性，更易發(fā)生中毒[16]。例如尸胺、腐胺（二胺）以及精胺、亞精胺、胍丁胺能夠抑制腸道中組胺代謝酶（二胺氧化酶和組胺-N-甲基轉移酶）的活性，從而增強組胺的毒性作用[17]。另外，尸胺、腐胺、精胺、亞精胺雖然對人體沒有一個明顯的毒害影響，但是可以與食物中的亞硝酸鹽反應產生致癌物質亞硝基胺[10]，這在咸魚等腌制水產品中尤其常見，問題也十分的突出[18]。

生物胺的毒性作用與很多因素有關，如胺類氧化酶的存在、其他生物胺、人體腸道的解毒功能等，因此很難建立一個統(tǒng)一的標準來衡量其毒性閾值。Nout[23]指出食品中組胺和酪胺的最大允許范圍應分別控制在50～100mg/kg以及100～800mg/kg。組胺含量超過500mg/kg將會對人體造成極大的危害。此外，食品中β-苯乙胺的含量應控制在30mg/kg以下。關于腌制水產品中生物胺含量的相關立法很少。歐盟規(guī)定了鯖科、鯡科類腌制魚中組胺的含量控制在200mg/kg以內[24]。近年來，我國國家標準GB 10138-2005也規(guī)定了鹽漬金槍魚、鹽漬鮐魚組胺含量不得超過100mg/100g，其他鹽漬魚組胺含量不得超過30mg/100g，N-二甲基亞硝胺小于等于4μg/kg[25]。

3 生物胺的形成機理

除某些水產品原料中帶有少量的生物胺外，腌制水產品中生物胺的形成機理同其他種類食品（如發(fā)酵食品）一致，主要有兩種途徑：其一是醛或酮通過氨基化和轉胺作用產生生物胺；其二是游離氨基酸脫羧產生，即在適宜的環(huán)境條件下，具有氨基酸脫羧能力的微生物分泌氨基酸脫羧酶作用游離氨基酸，生成相應的生物胺，并伴隨有CO2的產生[26]。腌制水產品中的生物胺的產生主要以第二種途徑為主，需要三個條件：即可以充分利用的游離氨基酸、具有氨基酸脫羧酶活性的微生物存在和適合這些微生物生長以及氨基酸脫羧酶合成與作用的環(huán)境條件[20]。

3.1 游離氨基酸

游離氨基酸是形成生物胺重要的前體物質。有研究表明：確定食品中游離氨基酸的組成及含量對于控制生物胺的毒性指標十分有幫助[27]。Mohamed等[28]研究了埃及腌魚在成熟和貯藏階段氨基酸和生物胺的含量變化，16種氨基酸和5種生物胺含量均有不同程度的增加。Virgili等[29]在意大利干制火腿成熟過程中也發(fā)現了類似的相關變化，生物胺與氨基酸的相關性分析顯示游離氨基酸是生物胺潛在的前體物質，此外，在游離氨基酸中，精氨酸的含量在成熟過程中沒有明顯的增加，這可能是由于其水解成了氨和鳥氨酸，鳥氨酸則在氨基酸脫羧酶的作用下進一步轉化成了腐胺。

腌制水產品是豐富的蛋白質來源，在制作和貯藏過程中自身微生物以及外源微生物分泌的蛋白酶或肽酶降解作用會得到大量的游離氨基酸，這為生物胺的合成提供了條件?？梢姡鞍酌富螂拿敢查g接地參與了生物胺的合成。

3.2 氨基酸脫羧酶

食品中，具有氨基酸脫羧能力的微生物在適宜的環(huán)境條件下能夠分泌氨基酸脫羧酶（amino acid decarboxylase，AADC）。生物胺的產生可被視為微生物抵抗外界酸性條件所表現出來的一種防御機理[9]。Tkachenko等[30]對微生物體內生物胺的生理作用提出了一個有趣的假設，即某些具有氨基酸脫羧酶作用的菌株為了克服或者減少溫度、NaCl以及其他生物、化學、物理因素影響所引起細胞的應激反應，產生了相應的生物胺。Gardini等[31]研究了產生物胺微生物Enterococcus faecalis的生物特性，指出生物胺的形成是一個極其復雜的過程，與微生物的生長動力學、解朊作用以及脫羧酶活性密切相關。下面對主要產生物胺的微生物作一介紹，具體見表2。它們主要是來源于腸桿菌屬（Enterobacter），腸球菌屬（Enterococcus），乳酸菌中的乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、酒球菌屬（Oenococcus），以及梭菌屬（Clostridium）、弧菌屬（Vibrio）和假單胞菌屬（Pseudomonas）等菌株。

氨基酸脫羧酶是催化脫去某種氨基酸的羧基，生成對應生物胺的裂解酶的總稱。目前已證實氨基酸脫羧酶作用游離氨基酸生成相應生物胺有兩條作用機理路線[32]。一種以磷酸吡哆醛為輔助因子，另一種以共價的丙酮酰為輔基。大多數的氨基酸脫羧產生生物胺是以磷酸吡哆醛為輔助因子的，磷酸吡哆醛通過希夫堿聯(lián)動（Schiff base linkage）與賴氨酰殘基上的氨基連接形成氨基酸脫羧酶的活性位點。磷酸吡哆醛本身也可以催化許多的氨基酸反應，因此，常常將其歸于氨基酸脫羧酶的一部分。磷酸吡哆醛上的羰基容易與氨基酸反應生成希夫堿中間產物，這種中間產物再脫水、脫羧基形成相應的生物胺。另有少數的反應是以丙酮酰為輔基，例如來自革蘭氏陽性菌中的組氨酸脫羧酶（histidine decarboxylases，HDCs）屬于這一類[20]。其實質是在脫羧反應中丙酮基團以同樣的方式取代了磷酸吡哆醛的作用。酸性條件有助于氨基酸脫羧酶活性的增加，最佳pH在4.0～5.5，一些碳水化合物如D-葡萄糖也有增強氨基酸脫羧酶活性的作用，0.5%～2.0%D-葡萄糖最為適宜，當濃度超過3%就會抑制酶的形成，此外，NaCl的存在會增強酪氨酸脫羧酶的活性但會抑制組氨酸脫羧酶的活性[24]。

3.3 其他

有研究表明，生物胺合成過程中存在著另外一種重要的參與者：轉運蛋白。它的作用是將游離氨基酸通過細胞膜轉移到細胞內，再將脫羧后的產物--生物胺轉移到細胞外[33]。

4 生物胺的控制方法

目前，對于腌制水產品中生物胺控制方法的報道還很少，本文概括總結了近幾年國內外的相關報道，并從物理控制方法、生物控制方法和化學控制方法三個方面作一介紹。

4.1 物理控制方法

表2 常見生物胺及產生菌株[32]Table 2 Common biogenic amines and their producers[32]

當前，應用于控制腌制水產品中生物胺的技術包括干燥、輻照、包裝、微波、加熱等傳統(tǒng)以及新興的技術。Chiu-Chu Hwang等[34]研究了干燥方法對不同食鹽濃度的遮目魚中組胺的影響，結果表明：曬干、55℃熱風干燥、35℃熱風干燥以及冷風干燥均使得產品中的組胺含量低于1.9mg/100g，這是由于食鹽作用以及低水分活度影響了產組胺微生物的活性。Hesham M Badr[35]研究了γ輻射對熏魚品質的影響，當輻照劑量達到3kGy時，不僅可以控制熏魚中生物胺的含量，還能減少李斯特菌、副溶血性弧菌的數量，并對熏魚制品的理化和感官品質沒有顯著不利的影響；周星宇[36]也利用電子束處理原料測定了不同腌制條件下鮐魚中組胺的含量，利用電子束處理原料后，組胺含量明顯降低，經腌制等加工處理，冷藏35d后組胺含量均低于30mg/100g。Hesham M Badr和周星宇的研究結果均由于樣品經過輻照后，殺滅了其中大多數微生物，同時鈍化了氨酸酸脫羧酶的活性，使得生物胺含量始終處于較低的狀態(tài)。此外，張進杰[37]利用不同包裝、微波、蒸制對中國傳統(tǒng)臘魚進行了處理。結果顯示氣調包裝和殼聚糖涂膜包裝對臘魚中苯乙胺和色胺的生成具有顯著性抑制作用，表明CO2和殼聚糖可以抑制苯丙氨酸脫羧酶和色氨酸脫羧酶的活性；蒸制處理在一定程度上有降低臘魚A（添加蔗糖腌制）中總生物胺的作用；微波處理使臘魚A和臘魚B（未添加蔗糖腌制）的腐胺、尸胺和組胺含量以及總生物胺含量均有不同程度的下降，烹飪方式的不同，顯著性的影響食品中生物胺含量。

4.2 生物控制方法

不同微生物之間存在著協(xié)同關系，但也存在著拮抗的關系，因此，添加特定種類的菌株對于降低生物胺的含量十分有效。例如嗜鹽四聯(lián)球菌Tetragenococcus halophilus接種到10%NaCl的發(fā)酵沙丁魚中，當接種量為3lg cells/g時，會使得沙丁魚中組胺明顯積累，而當接種量為9log cells/g時，組胺的增加明顯得到了抑制[38]。此外，Jae-Hyung Mah等[39]研究了木糖葡萄球菌Staphylococcus xylosus作為保鮮菌種對腌制發(fā)酵鳳尾魚中生物胺的抑制作用，與對照組相比，接種xylosus No.0538可以使鳳尾魚在生產過程中的生物量減少16%，體外實驗還表明其具有降解組胺和酪胺的能力，在含有0.5mmol組胺和0.5mmol酪胺的磷酸鹽緩沖溶液中添加xylosus No.0538，可以降解38%的組胺和4.4%的酪胺。接種菌株的方式來降低生物胺的方法表明，某些特定的菌株對產生物胺的菌種生長有明顯的抑制作用或者其產生的代謝產物有降解生物胺的效果。一些天然的物質及其提取物，通過抑制產生物胺菌種的生長也可以有效地控制腌制水產品中生物胺的含量。大蒜提取物可以明顯地抑制腌制發(fā)酵鳳尾魚中生物胺的生成，紅辣椒、姜、肉桂、丁香四種調味料也能在一定程度上降低生物胺的含量，紅辣椒主要減少酪胺、亞精胺的生成、姜主要減少酪胺和尸胺的生成，而肉桂和丁香分別對組胺和酪胺的影響較大[40]。

4.3 化學控制方法

食品添加劑的應用極大地解決了人們對食品感官品質以及貯藏上的要求。在腌制水產品方面，Jae-Hyung Mah等[17]研究了食品添加劑對腌制發(fā)酵鳳尾魚中生物胺的抑制作用，不同食品添加劑（蔗糖、葡糖糖、山梨醇、谷氨酸、乳酸、檸檬酸、山梨酸）均對抑制生物胺有明顯的作用，其中，谷氨酸的影響最大；張進杰[41]也研究了蔗糖對中國傳統(tǒng)臘魚中生物胺的影響，表明蔗糖在臘魚烹飪過程中對生物胺有一定的抑制作用。Jae-Hyung Mah和張進杰的研究結果可能由于添加相應的食品添加劑增加了體系的濃度比例從而抑制了產生物胺菌種的生長代謝。

5 展望

控制腌制水產品中的生物胺需要考慮多方面的因素，因此，保障原料的品質、良好的加工工藝以及優(yōu)良的加工與貯藏環(huán)境是減少生物胺的有力保障。從安全的角度，積極加強對腌制水產品中生物胺的形成機理研究、尋找降低腌制水產品中生物胺的方法，建立有效的腌制水產品安全評價體系將會成為以后研究的重點。例如腌制水產品在加工與貯藏過程中生物胺的變化規(guī)律及其相關性（氨基酸、菌株）研究、腌制工藝對生物胺的影響以及腌制工藝的優(yōu)化、尋找能夠降解腌制水產品中生物胺的降解劑，開發(fā)新興生物胺降解劑等。此外，目前，國內外對食品中生物胺控制方法的研究已十分的成熟，一些新興高新技術的應用也屢見不鮮。例如Simon-Sarkadi等[42]利用高靜壓技術處理發(fā)酵香腸，有效地降低了香腸中生物胺的含量；趙中輝等[43]報道超聲波能有效的抑制鲅魚中的生物胺的產生。因此，超高壓等新興高新技術對控制腌制水產品中生物胺具有一定的可行性，也有待于進一步的探索。

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Research progress in formation and control of the biogenic amine in salted aquatic product

WU Yan-yan1，CHEN Yu-feng1，2
（1.South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Key Lab of Aquatic Product Processing of Ministry of Agriculture，Guangzhou 510300，China；2.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Salted aquatic product is one kind of Chinese traditional preserved food.It is very popular among people due to its unique flavor and rich nutrition.However，the existence of many biogenic amines would not only decrease nutritional value in aquatic food but also have a bad effect on human health.In this paper，based on the latest research，classification of biogenic amines，as well as its hazard，formation mechanism，control method had been discussed.The research direction of biogenic amines in salted aquatic products was also put forward，in order to guarantee for food quality and safety of salted aquatic products provided a certain amount of scientific theory foundation.

salted aquatic product；biogenic amine；hazard；formation；control

TS201.1

A

1002-0306（2014）14-0396-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.078

2013－10－28

吳燕燕（1969-），女，博士，研究員，主要從事水產品加工與質量安全控制技術方面的研究。

國家自然科學基金項目（31371800）；中國水產科學研究院基本科研業(yè)務費資助（2014C05XK01）；廣東省海洋漁業(yè)科技推廣專項（A201201I04，A201301C01）。