腌制水产品中生物胺的形成及控制技术研究进展

吴燕燕，陈玉峰，2（.中国水产科学研究院南海水产研究所，农业部水产品加工重点实验室，广东广州50300；2.上海海洋大学食品学院，上海20306）

腌制水产品中生物胺的形成及控制技术研究进展

吴燕燕1，陈玉峰1，2
（1.中国水产科学研究院南海水产研究所，农业部水产品加工重点实验室，广东广州510300；2.上海海洋大学食品学院，上海201306）

腌制水产品是中国的一种传统加工保藏食品，其风味独特，营养丰富，深受大众青睐。而过量的生物胺的存在不仅会降低腌制水产品的营养价值，还会对人体健康造成不良的影响。本文结合国内外最新研究进展综述了腌制水产品中生物胺的分类及其危害作用、形成机理以及控制方法，并在此基础上提出了腌制水产品中生物胺的研究方向，以期为保障腌制水产品食用的质量与安全提供一定的科学理论基础。

腌制水产品，生物胺，危害，形成，控制

腌制水产品是我国传统的风味水产食品，在我国南方饮食文化中占着十分重要的地位。在腌制水产品过程中除了盐腌，常与浸渍、干制、熏制、发酵等传统方法相结合，现已成为风味各异的各地食品，如云南、贵州的侗乡腌鱼，湖北、安徽的腊鱼，四川、湖南的熏鱼，江西、福建的酒糟鱼等[1]。随着人们生活水平的不断提高，消费者对于食品的要求也越来越高，在注重独特风味和口感的同时，更加注重食品的品质以及安全性。就安全性因素考虑，生物胺便是其中引起人体健康的一个重要隐患，例如，每年因食用金枪鱼、鲐鱼等鲭科鱼类而引起的生物胺中毒事件屡见不鲜[2]。食品中少量的生物胺对机体并没有健康隐患，然而过量的生物胺会破坏机体的免疫系统，致使机体发生一系列不良的生理反应[3-4]。近年来，一些食品中含有的生物胺已经引起国内外科学家的极大关注，如发酵香肠[5]、火腿[6]、葡萄酒[7]等食品中的生物胺。而国内外对腌制水产品中生物胺的研究报道较少。本文介绍了生物胺的分类和危害性并重点概述了生物胺的形成机理和控制方法，为腌制水产品生产和加工基础研究提供科技支撑。

1 生物胺的分类

生物胺是一类具有生物活性含氮的低分子量有机化合物的总称。根据其结构可分为三类：脂肪族、芳香族和杂环胺。脂肪族，包括腐胺（Putrescine）、尸胺（Cadaverine）、精胺（Spermine）、亚精胺（Spermidine）、胍丁胺（Agmatine）等；芳香族，包括酪胺（Tyramine）、苯乙胺（Phenylethylamine）、多巴胺（Dopamine）等；杂环胺，包括组胺（Histamine）、色胺（Tryptamine）等。根据其组成成分又可以分为三类：单胺、二胺和多胺。单胺主要有酪胺、组胺、苯乙胺、色胺等；二胺包括尸胺、腐胺等；多胺主要包括精胺、亚精胺、胍丁胺等。

2 生物胺的危害作用

腌制水产品在腌制发酵过程中不可避免的会产生一定量的生物胺，生物胺含量的高低直接关系到人体的健康。少量的生物胺对维持人体正常的生理活动十分重要，它们是体内氮的来源之一，也是体内荷尔蒙、生物碱、DNA、RNA、蛋白质的合成前体[8]。自身合成的生物胺能够满足细胞新陈代谢一系列的生理作用[9]，例如调节细胞生长（精胺、亚精胺、尸胺）、促进神经传递（儿茶酚胺、血清素）、作为炎症介质（组胺、酪胺）[10]等。而摄入过量的生物胺对人体会产生很大的危害。常见的生物胺中毒症状有恶心、呼吸困难、偏头痛、脑出血、心力衰竭、高血压、低血压、红疹、腹部痉挛等[11-12]。表1对几种常见的生物胺的危害作了较为详细的描述。其中对人体健康影响最大的是组胺。当人体摄入8～40、40～100、100mg以上的生物胺时，分别会引起轻微、中等以及严重的中毒症状[13]。Lehane[14]报道由组胺引起的中毒是由于其与细胞膜上的H1和H2接收器发生的反应，组胺通过与H1接收器作用引起胃部肌肉收缩导致腹部痉挛、腹泻、呕吐等症状，而与H2接收器反应会引起胃酸分泌。其次是酪胺。酪胺超过100mg会引起偏头痛，超过1080mg会引起中毒性肿胀[15]。生物胺之间有毒性相加或协同的作用，二胺或者多胺的存在会抑制单胺（组胺、酪胺）的代谢，增强毒性，更易发生中毒[16]。例如尸胺、腐胺（二胺）以及精胺、亚精胺、胍丁胺能够抑制肠道中组胺代谢酶（二胺氧化酶和组胺-N-甲基转移酶）的活性，从而增强组胺的毒性作用[17]。另外，尸胺、腐胺、精胺、亚精胺虽然对人体没有一个明显的毒害影响，但是可以与食物中的亚硝酸盐反应产生致癌物质亚硝基胺[10]，这在咸鱼等腌制水产品中尤其常见，问题也十分的突出[18]。

生物胺的毒性作用与很多因素有关，如胺类氧化酶的存在、其他生物胺、人体肠道的解毒功能等，因此很难建立一个统一的标准来衡量其毒性阈值。Nout[23]指出食品中组胺和酪胺的最大允许范围应分别控制在50～100mg/kg以及100～800mg/kg。组胺含量超过500mg/kg将会对人体造成极大的危害。此外，食品中β-苯乙胺的含量应控制在30mg/kg以下。关于腌制水产品中生物胺含量的相关立法很少。欧盟规定了鲭科、鲱科类腌制鱼中组胺的含量控制在200mg/kg以内[24]。近年来，我国国家标准GB 10138-2005也规定了盐渍金枪鱼、盐渍鲐鱼组胺含量不得超过100mg/100g，其他盐渍鱼组胺含量不得超过30mg/100g，N-二甲基亚硝胺小于等于4μg/kg[25]。

3 生物胺的形成机理

除某些水产品原料中带有少量的生物胺外，腌制水产品中生物胺的形成机理同其他种类食品（如发酵食品）一致，主要有两种途径：其一是醛或酮通过氨基化和转胺作用产生生物胺；其二是游离氨基酸脱羧产生，即在适宜的环境条件下，具有氨基酸脱羧能力的微生物分泌氨基酸脱羧酶作用游离氨基酸，生成相应的生物胺，并伴随有CO2的产生[26]。腌制水产品中的生物胺的产生主要以第二种途径为主，需要三个条件：即可以充分利用的游离氨基酸、具有氨基酸脱羧酶活性的微生物存在和适合这些微生物生长以及氨基酸脱羧酶合成与作用的环境条件[20]。

3.1 游离氨基酸

游离氨基酸是形成生物胺重要的前体物质。有研究表明：确定食品中游离氨基酸的组成及含量对于控制生物胺的毒性指标十分有帮助[27]。Mohamed等[28]研究了埃及腌鱼在成熟和贮藏阶段氨基酸和生物胺的含量变化，16种氨基酸和5种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过程中也发现了类似的相关变化，生物胺与氨基酸的相关性分析显示游离氨基酸是生物胺潜在的前体物质，此外，在游离氨基酸中，精氨酸的含量在成熟过程中没有明显的增加，这可能是由于其水解成了氨和鸟氨酸，鸟氨酸则在氨基酸脱羧酶的作用下进一步转化成了腐胺。

腌制水产品是丰富的蛋白质来源，在制作和贮藏过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会得到大量的游离氨基酸，这为生物胺的合成提供了条件。可见，蛋白酶或肽酶也间接地参与了生物胺的合成。

3.2 氨基酸脱羧酶

食品中，具有氨基酸脱羧能力的微生物在适宜的环境条件下能够分泌氨基酸脱羧酶（amino acid decarboxylase，AADC）。生物胺的产生可被视为微生物抵抗外界酸性条件所表现出来的一种防御机理[9]。Tkachenko等[30]对微生物体内生物胺的生理作用提出了一个有趣的假设，即某些具有氨基酸脱羧酶作用的菌株为了克服或者减少温度、NaCl以及其他生物、化学、物理因素影响所引起细胞的应激反应，产生了相应的生物胺。Gardini等[31]研究了产生物胺微生物Enterococcus faecalis的生物特性，指出生物胺的形成是一个极其复杂的过程，与微生物的生长动力学、解朊作用以及脱羧酶活性密切相关。下面对主要产生物胺的微生物作一介绍，具体见表2。它们主要是来源于肠杆菌属（Enterobacter），肠球菌属（Enterococcus），乳酸菌中的乳酸杆菌属（Lactobacillus）、酒球菌属（Oenococcus），以及梭菌属（Clostridium）、弧菌属（Vibrio）和假单胞菌属（Pseudomonas）等菌株。

氨基酸脱羧酶是催化脱去某种氨基酸的羧基，生成对应生物胺的裂解酶的总称。目前已证实氨基酸脱羧酶作用游离氨基酸生成相应生物胺有两条作用机理路线[32]。一种以磷酸吡哆醛为辅助因子，另一种以共价的丙酮酰为辅基。大多数的氨基酸脱羧产生生物胺是以磷酸吡哆醛为辅助因子的，磷酸吡哆醛通过希夫碱联动（Schiff base linkage）与赖氨酰残基上的氨基连接形成氨基酸脱羧酶的活性位点。磷酸吡哆醛本身也可以催化许多的氨基酸反应，因此，常常将其归于氨基酸脱羧酶的一部分。磷酸吡哆醛上的羰基容易与氨基酸反应生成希夫碱中间产物，这种中间产物再脱水、脱羧基形成相应的生物胺。另有少数的反应是以丙酮酰为辅基，例如来自革兰氏阳性菌中的组氨酸脱羧酶（histidine decarboxylases，HDCs）属于这一类[20]。其实质是在脱羧反应中丙酮基团以同样的方式取代了磷酸吡哆醛的作用。酸性条件有助于氨基酸脱羧酶活性的增加，最佳pH在4.0～5.5，一些碳水化合物如D-葡萄糖也有增强氨基酸脱羧酶活性的作用，0.5%～2.0%D-葡萄糖最为适宜，当浓度超过3%就会抑制酶的形成，此外，NaCl的存在会增强酪氨酸脱羧酶的活性但会抑制组氨酸脱羧酶的活性[24]。

3.3 其他

有研究表明，生物胺合成过程中存在着另外一种重要的参与者：转运蛋白。它的作用是将游离氨基酸通过细胞膜转移到细胞内，再将脱羧后的产物--生物胺转移到细胞外[33]。

4 生物胺的控制方法

目前，对于腌制水产品中生物胺控制方法的报道还很少，本文概括总结了近几年国内外的相关报道，并从物理控制方法、生物控制方法和化学控制方法三个方面作一介绍。

4.1 物理控制方法

表2 常见生物胺及产生菌株[32]Table 2 Common biogenic amines and their producers[32]

当前，应用于控制腌制水产品中生物胺的技术包括干燥、辐照、包装、微波、加热等传统以及新兴的技术。Chiu-Chu Hwang等[34]研究了干燥方法对不同食盐浓度的遮目鱼中组胺的影响，结果表明：晒干、55℃热风干燥、35℃热风干燥以及冷风干燥均使得产品中的组胺含量低于1.9mg/100g，这是由于食盐作用以及低水分活度影响了产组胺微生物的活性。Hesham M Badr[35]研究了γ辐射对熏鱼品质的影响，当辐照剂量达到3kGy时，不仅可以控制熏鱼中生物胺的含量，还能减少李斯特菌、副溶血性弧菌的数量，并对熏鱼制品的理化和感官品质没有显著不利的影响；周星宇[36]也利用电子束处理原料测定了不同腌制条件下鲐鱼中组胺的含量，利用电子束处理原料后，组胺含量明显降低，经腌制等加工处理，冷藏35d后组胺含量均低于30mg/100g。Hesham M Badr和周星宇的研究结果均由于样品经过辐照后，杀灭了其中大多数微生物，同时钝化了氨酸酸脱羧酶的活性，使得生物胺含量始终处于较低的状态。此外，张进杰[37]利用不同包装、微波、蒸制对中国传统腊鱼进行了处理。结果显示气调包装和壳聚糖涂膜包装对腊鱼中苯乙胺和色胺的生成具有显著性抑制作用，表明CO2和壳聚糖可以抑制苯丙氨酸脱羧酶和色氨酸脱羧酶的活性；蒸制处理在一定程度上有降低腊鱼A（添加蔗糖腌制）中总生物胺的作用；微波处理使腊鱼A和腊鱼B（未添加蔗糖腌制）的腐胺、尸胺和组胺含量以及总生物胺含量均有不同程度的下降，烹饪方式的不同，显著性的影响食品中生物胺含量。

4.2 生物控制方法

不同微生物之间存在着协同关系，但也存在着拮抗的关系，因此，添加特定种类的菌株对于降低生物胺的含量十分有效。例如嗜盐四联球菌Tetragenococcus halophilus接种到10%NaCl的发酵沙丁鱼中，当接种量为3lg cells/g时，会使得沙丁鱼中组胺明显积累，而当接种量为9log cells/g时，组胺的增加明显得到了抑制[38]。此外，Jae-Hyung Mah等[39]研究了木糖葡萄球菌Staphylococcus xylosus作为保鲜菌种对腌制发酵凤尾鱼中生物胺的抑制作用，与对照组相比，接种xylosus No.0538可以使凤尾鱼在生产过程中的生物量减少16%，体外实验还表明其具有降解组胺和酪胺的能力，在含有0.5mmol组胺和0.5mmol酪胺的磷酸盐缓冲溶液中添加xylosus No.0538，可以降解38%的组胺和4.4%的酪胺。接种菌株的方式来降低生物胺的方法表明，某些特定的菌株对产生物胺的菌种生长有明显的抑制作用或者其产生的代谢产物有降解生物胺的效果。一些天然的物质及其提取物，通过抑制产生物胺菌种的生长也可以有效地控制腌制水产品中生物胺的含量。大蒜提取物可以明显地抑制腌制发酵凤尾鱼中生物胺的生成，红辣椒、姜、肉桂、丁香四种调味料也能在一定程度上降低生物胺的含量，红辣椒主要减少酪胺、亚精胺的生成、姜主要减少酪胺和尸胺的生成，而肉桂和丁香分别对组胺和酪胺的影响较大[40]。

4.3 化学控制方法

食品添加剂的应用极大地解决了人们对食品感官品质以及贮藏上的要求。在腌制水产品方面，Jae-Hyung Mah等[17]研究了食品添加剂对腌制发酵凤尾鱼中生物胺的抑制作用，不同食品添加剂（蔗糖、葡糖糖、山梨醇、谷氨酸、乳酸、柠檬酸、山梨酸）均对抑制生物胺有明显的作用，其中，谷氨酸的影响最大；张进杰[41]也研究了蔗糖对中国传统腊鱼中生物胺的影响，表明蔗糖在腊鱼烹饪过程中对生物胺有一定的抑制作用。Jae-Hyung Mah和张进杰的研究结果可能由于添加相应的食品添加剂增加了体系的浓度比例从而抑制了产生物胺菌种的生长代谢。

5 展望

控制腌制水产品中的生物胺需要考虑多方面的因素，因此，保障原料的品质、良好的加工工艺以及优良的加工与贮藏环境是减少生物胺的有力保障。从安全的角度，积极加强对腌制水产品中生物胺的形成机理研究、寻找降低腌制水产品中生物胺的方法，建立有效的腌制水产品安全评价体系将会成为以后研究的重点。例如腌制水产品在加工与贮藏过程中生物胺的变化规律及其相关性（氨基酸、菌株）研究、腌制工艺对生物胺的影响以及腌制工艺的优化、寻找能够降解腌制水产品中生物胺的降解剂，开发新兴生物胺降解剂等。此外，目前，国内外对食品中生物胺控制方法的研究已十分的成熟，一些新兴高新技术的应用也屡见不鲜。例如Simon-Sarkadi等[42]利用高静压技术处理发酵香肠，有效地降低了香肠中生物胺的含量；赵中辉等[43]报道超声波能有效的抑制鲅鱼中的生物胺的产生。因此，超高压等新兴高新技术对控制腌制水产品中生物胺具有一定的可行性，也有待于进一步的探索。

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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

吴燕燕（1969-），女，博士，研究员，主要从事水产品加工与质量安全控制技术方面的研究。

国家自然科学基金项目（31371800）；中国水产科学研究院基本科研业务费资助（2014C05XK01）；广东省海洋渔业科技推广专项（A201201I04，A201301C01）。