發(fā)酵蔬菜中生物胺研究進(jìn)展

林奕楠，陳樹鵬，余洋洋，李 璐，傅曼琴，余元善

（1.廣東佳寶集團(tuán)有限公司，廣東 潮州 515638；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610）

發(fā)酵蔬菜是一種典型的傳統(tǒng)發(fā)酵食品，以其豐富的營養(yǎng)和獨(dú)特的風(fēng)味，常作為烹飪及佐餐食材，深受大眾喜愛[1]，是以新鮮的蔬菜為原料，通過微生物發(fā)酵形成的具有獨(dú)特風(fēng)味、色澤、質(zhì)地的食品[2]。發(fā)酵蔬菜因原輔料、制作工藝、地域文化等不同，形成了許多具有地方特色的發(fā)酵菜品類，代表性的包括四川泡菜、東北酸菜、韓國泡菜、德國酸菜等[3]。

微生物產(chǎn)生的氨基酸脫羧酶催化氨基酸形成生物胺[4]；另外，酮、醛通過氨基化作用也可以產(chǎn)生生物胺。生物胺通常存在于發(fā)酵食品（如葡萄酒、啤酒、醬油、泡菜）中[5]。從食物中攝入少量的生物胺，在體內(nèi)會(huì)迅速被單胺氧化酶、二胺氧化酶和多胺氧化酶降解，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害[6]。但當(dāng)過量攝入外源性生物胺可導(dǎo)致不同程度的毒理學(xué)效應(yīng)、造成嚴(yán)重的健康影響。最常見的癥狀是口腔周圍的刺痛和灼燒感、面部潮紅、出汗、惡心、嘔吐、頭痛、心悸、頭暈和皮疹[7]。例如，食用奶酪時(shí)產(chǎn)生“奶酪反應(yīng)”，癥狀包括嚴(yán)重的頭痛、大出血、高血壓甚至心力衰竭等，這是由于奶酪中含高濃度酪胺引起的[8]；“鯖魚中毒”主要是因?yàn)槭秤玫孽涺~、金槍魚、沙丁魚中含有高濃度的組胺，主要有心悸、哮喘、蕁麻疹、腹瀉等癥狀[9]。此外，生物胺是亞硝胺的前體，在亞硝酸鹽存在下，生物胺也可能轉(zhuǎn)化為有潛在致癌性的亞硝胺[10]。生物胺穩(wěn)定性好、不易降解，在蒸煮、高溫處理、儲(chǔ)存過程中一般不會(huì)被破壞[11]，因此控制食品加工過程中生物胺的產(chǎn)生至關(guān)重要。

近年來，隨著生物胺引起健康問題的事件不斷增多，生物胺的安全性逐漸受到人們的關(guān)注[12]。美國FDA規(guī)定水產(chǎn)品中組胺含量不得超過50 mg/kg，酪胺的含量不超過100 mg/kg[13]；2011年歐盟食品安全局（EFSA）規(guī)定食物中組胺含量不得超過1 000 mg/kg，酪胺含量不得超過500 mg/kg[14]；我國規(guī)定鮐魚中組胺含量不得超過1 000 mg/kg，其他海產(chǎn)魚類中不超過300 mg/kg[15]。而發(fā)酵蔬菜中關(guān)于生物胺的含量目前還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。綜述了近年來泡菜中生物胺的產(chǎn)生途徑及加工過程生物胺的控制技術(shù)，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行展望，以期為降低發(fā)酵菜中生物胺的含量提供新的解決思路。

1 發(fā)酵蔬菜中生物胺形成機(jī)制及含量

1.1 發(fā)酵蔬菜中生物胺形成機(jī)制

發(fā)酵蔬菜的加工主要是自然發(fā)酵（依賴于蔬菜上自然發(fā)生的乳酸菌）或控制發(fā)酵來進(jìn)行（使用乳酸菌種的發(fā)酵劑培養(yǎng)）[16]。蔬菜在發(fā)酵的過程中，蛋白質(zhì)經(jīng)過微生物的降解，產(chǎn)生大量的氨基酸，成為生物胺產(chǎn)生的前體物質(zhì)；其次，大部分微生物會(huì)還會(huì)產(chǎn)生不同類型的氨基酸脫羧酶[17]，不同的氨基酸在特定的氨基酸脫羧酶作用下生成相應(yīng)的生物胺。

部分生物胺前體物質(zhì)及其產(chǎn)生途徑見圖1。

圖1 部分生物胺前體物質(zhì)及其產(chǎn)生途徑

另外，蔬菜中的醛類或酮類物質(zhì)也可以在轉(zhuǎn)氨作用下產(chǎn)生相應(yīng)的生物胺[18]。發(fā)酵菜中氨基酸脫羧酶的微生物既可以作為發(fā)酵微生物菌群中一部分，也可以作為發(fā)酵劑添加到發(fā)酵體系中。

1.2 生物胺的安全性

當(dāng)生物胺在人體內(nèi)積累到較高量時(shí)就會(huì)危害身體健康，發(fā)生中毒反應(yīng)[19]。目前，研究最多且對(duì)人體危害較大的生物胺是組胺，組胺對(duì)人體的作用形式為刺激平滑肌和血管、擴(kuò)張毛細(xì)血管并提高血管通透性[20]，產(chǎn)生心跳加快、低血壓、水腫、瘙癢等癥狀。酪胺主要通過從交感神經(jīng)系統(tǒng)釋放去甲腎上腺素間接起作用[8]。當(dāng)人體內(nèi)的酪胺含量超過100 mg時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重偏頭痛。相對(duì)組胺和酪胺，腐胺和尸胺本身并沒有太大毒性，但腐胺和尸胺能使組胺毒性增強(qiáng)[21]。此外，與亞硝酸鹽作用生成具有致癌性的亞硝類化合物，亞硝胺會(huì)破壞血小板并引發(fā)肝組織損傷，嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)全身中毒[22]。

1.3 發(fā)酵菜中生物胺的含量

發(fā)酵蔬菜在加工過程中存在原料、工藝等不同，導(dǎo)致了不同發(fā)酵蔬菜中生物胺種類和含量存在差異。Liu L等人[23]收集了我國東北地區(qū)130份家庭制作泡菜和118份市場中銷售的泡菜，并對(duì)其生物胺含量進(jìn)行了測定，結(jié)果顯示中國家庭泡菜中生物胺含量高于當(dāng)?shù)爻信莶酥猩锇返暮俊Ｌ茍惖热薣24]四川泡菜中的生物胺主要為腐胺、尸胺、組胺、酪胺，其含量均超過100 mg/kg，且在四川工業(yè)泡菜中，尸胺含量高達(dá)349.43±13.23 mg/kg。Kim J H等人[25]對(duì)韓國泡菜中生物胺的研究發(fā)現(xiàn)，韓國泡菜中主要存在的生物胺種類有尸胺、腐胺、苯乙胺、組胺、酪胺、亞精胺、色胺、精胺，其中腐胺、尸胺、組胺、苯乙胺含量都超過100 mg/kg，總生物胺含量超過1 000 mg/kg。在德國泡菜中發(fā)現(xiàn)的主要生物胺有腐胺、組胺、色胺和尸胺。產(chǎn)物中亞精胺和精胺含量較少，組胺和酪胺含量普遍較高[26]。因此，研究發(fā)酵蔬菜中生物胺的形成及降解機(jī)理并對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，提高發(fā)酵蔬菜的安全性至關(guān)重要。

2 發(fā)酵菜生產(chǎn)過程中生物胺的控制技術(shù)

發(fā)酵菜中生物胺濃度受發(fā)酵底物材料、微生物生長的綜合影響。一般情況下，發(fā)酵時(shí)間越長，微生物生長越快，生物胺的形成越快[27]。因此，控制加工條件是控制生物胺產(chǎn)生的重要方法。

2.1 控制微生物

通過控制微生物的添加控制生物胺的生成。唐垚等人[24]從四川工業(yè)泡菜中解鳥氨酸拉烏爾菌，解鳥氨酸拉烏爾菌含有賴酸脫羧酶cacd基因和組氨酸脫羧酶hdc基因，將其回接到產(chǎn)生物胺細(xì)菌篩選培養(yǎng)基，48 h后尸胺的質(zhì)量濃度高達(dá)766.67±2.17 mg/L，認(rèn)為解鳥氨酸拉烏爾菌是四川工業(yè)泡菜中產(chǎn)生尸胺的主要菌種。Tsai Y H等人[28]從中國臺(tái)灣泡菜中分離出產(chǎn)生生物胺的菌株有干酪乳桿菌、芽孢桿菌，研究結(jié)果表明，干酪乳桿菌和芽孢桿菌產(chǎn)生組胺質(zhì)量濃度的分別為15.1，13.6，16.3 mg/L，其他生物胺的濃度低于15 mg/L。

采用人工接種的方法發(fā)酵的蔬菜中生物胺的含量一般低于自然發(fā)酵的蔬菜中生物胺的含量[29]。Penas E等人[26]分別用植物乳桿菌或腸系膜明串珠菌為發(fā)酵劑對(duì)甘藍(lán)在4℃的條件下發(fā)酵3個(gè)月，并對(duì)發(fā)酵甘藍(lán)中6種生物胺（腐胺、尸胺、組胺、酪胺、精胺和亞精胺）進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示腸系膜乳桿菌發(fā)酵的甘藍(lán)中生物胺總量顯著低于植物乳桿菌發(fā)酵的總生物胺總量，其中亞精胺含量最高，其次是腐胺，組胺含量最低。Rabie M A等人[30]以自然發(fā)酵為對(duì)照，采用人工接種的方法分別接種了植物乳桿菌、干酪乳桿菌和彎曲乳桿菌生產(chǎn)德國泡菜，以自然研究其對(duì)生物胺含量的影響。結(jié)果表明，采用人工接種的方法生產(chǎn)的德國泡菜中生物胺的含量均小于自然發(fā)酵的德國泡菜。

2.2 添加外源添加物

通過添加外源添加物降低氨基酸脫羧酶的活性而抑制生物胺的產(chǎn)生[31]。肖付才等人[32]研究發(fā)現(xiàn)，在泡菜發(fā)酵的過程中添加1%乳酸，1%蘋果酸，1%檸檬酸，可以顯著降低泡菜的亞硝酸鹽和生物胺含量。同樣，Yücel U等人[33]研究了不同檸檬酸（0，1%）對(duì)發(fā)酵白菜中生物胺含量的影響。結(jié)果表明，在不含檸檬酸的樣品中生物胺的含量顯著高于含有檸檬酸的樣品，同時(shí)在較低鹽濃度的樣品中生物胺的含量較低。有研究人員研究了不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.0%，1.5%，2.0%）對(duì)白菜頭發(fā)酵生物胺含量的影響，結(jié)果表明在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的條件下，發(fā)酵白菜頭中生物胺的含量最低。

2.3 其他方法

氨基酸脫羧酶是生物胺生成的必要條件，部分植源性天然產(chǎn)物可通過降低氨基酸脫羧酶的活性而抑制生物胺的產(chǎn)生[34]。張娜威等人[35]將藍(lán)莓酒渣應(yīng)用于泡菜制作中，探究藍(lán)莓酒渣添加量對(duì)泡菜發(fā)酵過程中生物胺形成的影響。結(jié)果表明，藍(lán)莓酒渣的添加使泡菜發(fā)酵速度減慢，在保持泡菜酸味無顯著降低（p＞0.05）的基礎(chǔ)上對(duì)生物胺含量達(dá)到了顯著的抑制效應(yīng)（p＜0.05），且抑制效果隨添加量的增加而增強(qiáng)。當(dāng)藍(lán)莓酒渣添加量為9%時(shí)，總生物胺含量比對(duì)照組低29.19%。Majcherczyk J等人[36]研究了發(fā)酵原料中添加香菜和洋蔥對(duì)發(fā)酵菜中生物胺含量的影響，研究表明，添加香菜或洋蔥能顯著降低發(fā)酵菜中生物胺的含量，尤其對(duì)尸胺、酪氨、色氨具有顯著的抑制作用。Mah J H等人[37]探究了生姜、大蒜、蔥、紅辣椒、丁香和肉桂等香料對(duì)發(fā)酵菜中生物胺生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明，大蒜提取物對(duì)生物胺產(chǎn)生的抑制作用最大。與對(duì)照相比，腐胺、尸胺、組胺、酪胺和亞精胺的含量分別降低了11.2%，18.4%，11.7%，30.9%和17.4%。此外，大蒜提取物對(duì)胺類生產(chǎn)者的抑菌活性最高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與乙醇處理的發(fā)酵菜樣品（對(duì)照）相比，添加5%大蒜提取物的處理的發(fā)酵菜抑制了細(xì)菌的生長，從而使總生物胺產(chǎn)量降低了8.7%。

3 生物胺的檢測

由于生物胺具有較強(qiáng)的極性，其在水中的溶解度大于在常用的有機(jī)溶劑中的溶解度，且大部分在可見和紫外光波長范圍內(nèi)無明顯吸收，食品組分中物質(zhì)成分復(fù)雜，不同種類的生物胺結(jié)構(gòu)相似，導(dǎo)致了食品中生物胺的檢測存在一定的挑戰(zhàn)[38]。目前，對(duì)生物胺的檢測方法有薄層色譜法、生物傳感器法、高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法、氣象色譜法[39]。

高效液相色譜具有靈敏度高、檢測速度快的特點(diǎn)，成為食品中生物胺含量分析測定的主要手段。但是，由于生物胺不具有特定熒光或紫外吸收基團(tuán)，所以需要對(duì)生物胺進(jìn)行衍生處理。目前，我國國標(biāo)規(guī)定生物胺檢測方法是利用Dns-Cl進(jìn)行衍生化處理[40]，然而Dns-Cl衍生反應(yīng)不僅消耗大量的時(shí)間，且需要加熱（40～70℃），更重要的是組胺和酪胺的色譜峰易產(chǎn)生重疊。

4 結(jié)語

生物胺是一種廣泛存在于發(fā)酵食物中的含氮化合物，高生物胺含量的食品威脅著人民的身體健康。隨著對(duì)健康問題的關(guān)注，生物胺的安全問題逐漸引起人們重視。降低食品中生物胺的含量，一方面要可通過生產(chǎn)工藝、貯存條件的控制降低生物胺的產(chǎn)生；另一方面可利用生物技術(shù)，選育出降解生物胺的發(fā)酵菌株。