豆瓣酱中生物胺研究进展

李雄波，邓维琴，万萍，张其圣，李恒，陈功＊

（1.四川省食品发酵工业研究设计院，成都 611130；2.四川东坡中国泡菜产业技术研究院，四川 眉山 620030；3.成都大学 药学与生物工程学院，成都 610106）

豆瓣酱是起源于四川民间，至今有接近300年的历史，是一种半固态调味品［1，2］，其发酵过程经历多个阶段，期间参与的微生物众多，并发生了一系列复杂的生化反应［3］。豆瓣酱生产依旧采用开放式发酵，发酵过程中容易受到环境因素的影响，存在微生物代谢有害产物的风险。

生物胺是一种由微生物、植物和动物代谢合成的脂肪族、芳香族或杂环结构的含氮低分子量有机碱［4］。生物胺是机体必需的内源性组分，在细胞的增殖分化、核酸功能调节、蛋白质合成、大脑和神经生长发育中具有重要作用［5］。然而生物胺也具有潜在的毒性，过量摄入可能会引发中毒等健康问题［6］，其也被认为是N-亚硝胺等致癌物的前体物质［7］。

目前，生物胺已经成为威胁豆瓣酱食品安全，制约豆瓣酱发展的重要因素。本文从生物胺的形成机制、危害、豆瓣酱中生物胺的产生条件、影响因素以及调控方法等方面进行综述，以期为豆瓣酱中生物胺的控制，提高豆瓣酱的安全性提供参考。

1 生物胺概述

1.1 生物胺的形成机制

食品中常见的8种生物胺及其相关信息见表1，食品中生物胺有两个主要来源：一是原料自身带入；二是通过氨基酸脱羧酶使得氨基酸发生脱羧反应形成。

表1 食品中8种生物胺［8］Table1 Information of 8biogenic amines in food

生物胺作为机体必需的生物活性成分，其存在于多数动植物体内，因此食品原料会自带部分生物胺［9］。谷凤霞测定啤酒原料麦芽、酒花和酿造用水中的生物胺含量分别为83.76，50.46，0mg／kg，证实麦芽和酒花为啤酒中生物胺的重要来源［10］。赵中辉对水产品贮藏中生物胺的变化进行了研究，发现新鲜的水产品中总胺含量也有5.19mg／kg［11］。一些新鲜原料如鱼、牛奶中本身含有少量生物胺［12］。

食品中生物胺的另一个重要来源是由微生物分泌的氨基酸脱羧酶作用于氨基酸形成，其作用过程见图1。分泌氨基酸脱羧酶的微生物，可能来自食品原料和周围环境，也可能由发酵菌剂带入［13］。两个基本的生理原因导致微生物的脱羧通路被激活：一是抗酸胁迫，微生物在酸性环境中可以通过脱羧作用产生弱碱性的生物胺，最终有利于细胞内外pH的升高［14－16］；二是获取能量，脱羧过程可以激活与膜相关的质子运动力来为细胞补充能量［17－19］。

图1 氨基酸脱羧酶作用于氨基酸生成生物胺示意图［20］Fig.1 Schematic diagram of biogenic amines formed by amino acid decarboxylase

1.2 生物胺的危害

体内生物胺大量聚集或摄入过量的生物胺，将带来严重的健康问题，因此建议摄入的食物中生物胺总量应小于1000mg／kg。组胺是已知毒性最强的生物胺，有报道称摄入8～40mg便可引起轻度中毒反应［21］。组胺中毒的潜伏期短，表现为头晕、头痛、胸闷和无法吞咽等症状。酪胺引起的食物中毒最多，可能与奶酪、酱油、味噌和鱼子酱等多数发酵食品中酪胺含量最高有关。酪胺具有血管收缩作用，可引起偏头痛、恶心、呕吐、呼吸困难和血压升高。β-苯乙胺摄入3mg便可引起中毒反应，其表现为头痛、瞳孔扩张、眼睑组织扩张、呼吸困难和血压升高。尸胺和腐胺毒性低，但其能抑制生物胺氧化酶的活性，从而增强组胺的毒性。生物胺还被认为是致癌物的前体物质，如尸胺、腐胺、精胺、亚精胺等可以与亚硝酸盐反应形成致癌物亚硝胺。

1.3 食品中生物胺的限量

目前，由于各种生物胺毒性各不相同，很难以某种生物胺或总胺的含量来衡量所有食品中生物胺的安全性，因此世界各国也只制定了部分食品中的限量标准。

美国食品和药品监督管理局规定的鱼类中组胺含量应为≤50mg／kg，而其他食品中生物胺总量应为≤1000mg／kg［22］。

欧盟只规定水产品中组胺含量应≤100mg／kg，并建议其他食品中组胺含量应≤100mg／kg，酪胺含量不得超过100～800mg／kg［23］。

我国国标GB 2733—2015规定高组胺鱼类中的组胺含量为≤400mg／kg，而其他海产鱼的组胺含量为≤200mg／kg［24］。我国尚未制定其它食品中生物胺的限量标准，因此豆瓣酱中生物胺含量的安全性还没有具体的衡量标准。

根据理论与实际情况，学者们纷纷提出了关于食品中生物胺限量的建议。Taylor等认为食品中总生物胺最大容许浓度为1000mg／kg［25］。

多数学者建议食品中组胺限量为50～100mg／kg；酪胺限量为100～800mg／kg［26］。Brink等建议食品中的β-苯乙胺含量应低于30mg／kg［27］。

2 豆瓣酱中生物胺的形成

豆瓣酱发酵体系为混菌发酵，潜在产胺微生物较多，加之氨基酸含量丰富，因此豆瓣酱的发酵过程为微生物代谢产生生物胺提供了适宜的条件。

2.1 豆瓣酱中生物胺含量

豆瓣酱的产品特性和加工工艺决定了其存在生物胺风险。朱天傲对市场中5大类38种酱制品进行了生物胺检测，其中豆瓣酱中生物胺总量最高，总胺在131.0～451.1mg／kg之间，其中组胺和β-苯乙胺含量分别在10.2～87.8，26.4～67.5mg／kg之间［28］。根据部分限量建议，市售豆瓣酱中部分生物胺含量超过了建议限量，存在一定的安全风险。Byun等也检测了中国市场上的7种豆瓣酱，未检出组胺，腐胺和β-苯乙胺含量最高，平均浓度分 别 为 31.71，31.27mg／kg［29］。Shukla Shruti等测定了23份韩国大酱样品中的色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、胍丁胺、组胺、酪胺、亚精胺和精胺的平均含量分别为18.37，82.03，70.84，34.24，47.32，26.79，126.66，74.41，244.36mg／kg［30］。从以上结果可以看出，不同产品之间生物胺种类和含量差异较大，说明生产工艺对生物胺的形成有较大影响。

2.2 豆瓣酱中生物胺形成条件

2.2.1 游离氨基酸

蚕豆是豆瓣酱最主要的原料之一，其蛋白质含量在25%～35%之间，在食用豆类中含量仅次于大豆［31，32］。豆瓣酱发酵过程中产蛋白酶的微生物较多，制曲阶段以米曲霉、黑曲霉和酱油曲霉等霉菌为主［33］；在发酵后期以芽孢杆菌等细菌为主［34］。微生物分泌大量的蛋白酶、肽酶等酶分解原料中的蛋白质，使得豆瓣酱中氨基酸含量较高。尤新新以蚕豆为原料制作豆瓣酱，测定其发酵过程中氨基酸态氮含量变化，第10天就达到0.626g／100g，发酵结束时达到0.655g／100g。氨基酸是豆瓣酱风味形成的重要物质，其在豆瓣酱中含量丰富，这也为生物胺的形成提供了充足的前体物。

2.2.2 产胺微生物

豆瓣酱发酵过程中微生物菌群丰富，潜在产胺微生物众多，但是对豆瓣酱中产胺微生物的研究鲜有报道。朱天傲从豆瓣酱中分离得到64株潜在产生物胺的芽孢杆菌，其在培养基中产生物胺总量为1.09～70.14mg／L。Jeon等发现芽孢杆菌和肠球菌是韩国传统大豆发酵食品中生物胺的主要贡献者［35］。张仁凤等发现豆豉发酵常用毛霉和米曲霉的部分菌株都能产酪胺，部分菌株还能产腐胺、色胺和精胺，甚至是组胺［36］。豆瓣酱中的优势菌群，如曲霉、乳杆菌、芽孢杆菌、酵母、肠杆菌、葡萄球菌、链球菌等都被证明是潜在的产胺菌属［37，38］。

2.3 发酵条件对豆瓣酱中生物胺形成的影响

发酵温度、pH、盐浓度等发酵条件对生物胺的形成有不同程度的影响，其主要通过影响产胺微生物或者氨基酸脱羧酶的活性来实现。

2.3.1 发酵温度对豆瓣酱中生物胺形成的影响

发酵温度对发酵食品中的生物胺含量有显著影响。Bargossi等研究了温度对从粪肠杆菌中提取的酪氨酸脱羧酶活性的影响，发现在30～37℃的温度下脱羧效率最高［39］。周火兰以米曲霉为种曲发酵鱼露，结果表明发酵温度40℃比30℃更有利于鱼露中生物胺的生成［40］。发酵温度越接近微生物生长代谢的最适温度，越有利于生物胺的产生，这是由于生物胺的产生与体系中存在的细胞数量有关［41］。通常豆瓣酱采用高温发酵，有利于各种微生物生长代谢，提高发酵速度，缩短生产时间，但由此也带来了更高的生物胺风险。

2.3.2 环境pH对豆瓣酱中生物胺形成的影响

在酸性环境中，脱羧作用是微生物抵御酸性环境的应激机制，通过脱羧作用产生碱性的生物胺，有助于提高细胞内外的pH值。研究发现较低的pH值可以提高肠球菌、粪肠球菌的酪胺产生能力［42］。除此之外，Moreno-Arribas等研究发现脱羧酶的最适pH约为5.0［43］。因此，低酸环境不仅有利于微生物分泌氨基酸脱羧酶，而且酶的活性也更高。豆瓣酱发酵体系是一个弱酸环境，因此豆瓣酱发酵过程的酸碱环境有利于微生物产生生物胺。

2.3.3 盐浓度对豆瓣酱中生物胺形成的影响

提高盐浓度有利于抑制微生物及其脱羧酶的活性，减少食物中生物胺的积累。Bargossi等研究了盐浓度对纯酪氨酸脱羧酶的影响，在盐浓度达到10%时，其相对活性损失有限，只有盐浓度达到15%时才使脱羧酶活性显著降低，但仍具有活性。Latorre-Moratalla等发现3.5%～5.5%的食盐浓度就能够对组胺的形成起到抑制作用［44］。张菁研究不同盐度对黄豆酱发酵过程中生物胺含量的影响时，发现盐度越高，黄豆酱中生物胺总量越少，且不同盐度对产胺的种类也有影响［45］。

2.4 豆瓣酱中生物胺的控制方法

豆瓣酱中的生物胺形成与生产的卫生状况、工艺条件以及微生物组成有关，生物胺的积累是多种因素共同作用的结果，因此很难通过单一手段对豆瓣酱中的生物胺进行控制。

2.4.1 发酵工艺的优化

温度和盐浓度等发酵条件对生物胺的形成有显著影响。降低发酵温度有助于降低微生物活性，可以减少生物胺的形成。另外，提高盐浓度也有利于抑制生物胺的形成和积累，但是高盐调味品不符合现在提倡的低盐健康饮食。豆瓣酱中生物胺的含量还与原料贮藏和生产过程中的卫生条件密切相关。恶劣的卫生条件一方面造成原料在储藏过程中被污染，另一方面是在发酵过程中容易受到环境微生物的污染，两者都会造成豆瓣酱中生物胺的积累。因此，提高豆瓣酱生产过程中的卫生管理和控制也是降低生物胺的重要手段。

2.4.2 安全的发酵剂

豆瓣酱中的微生物绝大部分是具有产胺潜力的野生菌株，因此选择合适的原始菌株作为发酵剂是抑制生物胺积累的主要手段之一。发酵菌株的选择应避免有脱羧活性。此外，能分泌细菌素来抑制野生菌株的生长和产胺能力，甚至能降解生物胺的菌剂是豆瓣酱发酵的较佳选择［46］。张菁发现米曲霉沪酿3.042具有生物胺降解能力，选用其作为豆瓣酱的发酵剂可降低产品中生物胺含量。豆瓣酱发酵中乳酸菌起到重要作用，在发酵过程中添加不具备脱羧活性的乳酸菌，既可以分泌细菌素抑制其他产胺乳酸菌的生长，还可以通过诱导快速酸化来抑制杂菌的污染，从而减少生物胺的形成［47］。优良发酵菌剂的使用，不仅有利于降低生物胺的形成，而且有利于提高传统发酵食品的品质及其稳定性。

2.4.3 添加化学物质抑制生物胺形成

在豆瓣酱发酵过程中，可以添加一些具有抗菌活性的物质，从而改变豆瓣酱发酵过程中的微生物菌相结构。邹阳等发现制曲阶段是酱油中生物胺形成的重要阶段，在制曲阶段添加冰乙酸可以有效地降低酱油中亚精胺、精胺及组胺的积累。结果表明通过添加冰醋酸能够有效抑制制曲阶段由杂菌污染造成的生物胺积累［48］。另外，添加天然提取物来抑制食品中生物胺的产生也是研究的热点。王永丽等发现大蒜提取物对假单胞菌和乳酸菌均有很强的抑制作用，从而大大降低了产品中组胺等生物胺的含量［49］。天然提取物具有安全、绿色的特点，其作为食品添加剂是绝佳选择。豆瓣酱发酵过程可以添加化学物质来抑制生物胺的积累，但同时应该保证豆瓣酱的品质。

3 结论

豆瓣酱中生物胺主要是由发酵体系中复杂多样的产胺微生物利用体系中丰富的氨基酸形成的。通过已有关于豆瓣酱中生物胺含量的研究报道发现，部分豆瓣酱中生物胺含量超过了国际建议的食品中生物胺的限量提议，严重威胁到豆瓣酱的安全性。目前，关于豆瓣酱的发酵条件，如温度、pH值、盐浓度等对生物胺的形成和积累的影响有了部分研究报道，但是对于控制生物胺形成的方法还鲜有报道。这与豆瓣酱发酵工艺复杂、影响因素多、微生物群落高度复杂多样、单一控制方法难以实现生物胺调控有关。因此，加强豆瓣酱中生物胺的形成机理和控制方法等方面的深入研究，对于提升豆瓣酱的品质和安全性具有重要意义。