发酵蔬菜中生物胺控制技术研究进展

王馨蕊，汤回花，刘毕琴，陈骏飞，赵楠，史巧*，李宏*

（1.云南省农业科学院农产品加工研究所，云南 昆明 650000；2.云南省发酵蔬菜重点实验室，云南 红河 654300；3.四川省农业科学院农产品加工研究所，四川 成都 610000）

发酵是蔬菜加工的一种主要形式。蔬菜经发酵后风味独特，但同时可能产生一定的有害代谢产物，这些有害代谢产物会对消费者的健康造成一定的危害。生物胺是发酵蔬菜中主要存在但易被忽视的有害代谢产物之一。随着人们对健康食品需求的日益提升，对发酵蔬菜的安全性及生物胺含量的控制提出了更高要求。因此如何有效控制发酵蔬菜中生物胺的含量已成为发酵蔬菜加工研究的关键方向之一。本文结合食品中生物胺的危害及限量，重点阐述通过微生物酶解法、菌株筛选控制法及发酵工艺控制法等控制发酵蔬菜中生物胺技术的最新研究进展，并展望未来的发展趋势，以期为发酵蔬菜加工产业的发展提供参考。

1 食品中生物胺的危害

生物胺是一类分子量低、碱性弱的含氮化合物，包括单胺（酪胺、苯乙胺、色胺、组胺），二胺（腐胺、尸胺）和多胺（精胺、亚精胺）。适当浓度的生物胺在人体正常生理活动中发挥着一定作用，如参与调节神经系统、生成蛋白质前体等[1]。当人体氨基酸摄入充足时，生物胺可通过生物合成及分解代谢维持正常浓度，无需外源补充。生物胺摄入过量将引起一系列不良反应。蔬菜在发酵过程中可生成高浓度的生物胺[2]。由于蔬菜本身存在或污染了含氨基酸脱羧酶的微生物，这些微生物利用蔬菜中的游离氨基酸，经脱羧反应可生成大量的生物胺。组胺和酪胺被欧盟食品安全局认为是毒性最大的两种生物胺。组胺是造成近年食源性生物胺中毒的主要因素之一，一次性摄入8 mg～40 mg的组胺即会引起人体轻度中毒，超过40 mg将引发中度中毒，超过100 mg将出现严重中毒症状[3]。酪胺对人体有直接毒害作用，口服酪胺超过100 mg会引起偏头痛，超过1 080 mg则会引起中毒性肿胀[4]。尸胺与腐胺具有的强烈恶臭，会对食品风味造成影响，它们毒性虽然相对较小，但其能与食物中的亚硝酸盐结合生成具有较强致癌性的亚硝胺类物质；同时它们较单胺更易被肠道吸收，会竞争性抑制单胺（组胺和酪胺）的胺氧化代谢,从而增加单胺的毒性。对于服用单胺氧化酶抑制剂药物的患者，少量生物胺就会引发食物中毒，而单胺氧化酶抑制剂是治疗抑郁症的一类主要药物，现代生活压力下逐年增加的抑郁症患者可能成为生物胺中毒潜在人群。我国部分人群存在用餐时饮酒的习惯，吸烟人群也占很大比例，烟、酒会加强生物胺的毒性，在许多食物中毒案例中不可忽视酒精及吸烟对生物胺毒性的加强作用。对敏感个体来说，更需要考虑食品中生物胺带来的健康风险。

2 食品中生物胺的限量

一些国家已出台了关于食品中生物胺的规定和意见，但针对发酵蔬菜的相关规定目前还很少见。按照美国食药监局（Food and Drug Administration，FDA）的规定，食物中总生物胺含量应在1000mg/kg以下，同时对食品中的组胺（≤500 mg/kg）、酪胺（≤100 mg/kg）、β-苯乙胺（≤30 mg/kg）及进口水产品中的组胺（≤50 mg/kg）含量均作了规定。欧盟对食品中组胺及酪胺的限定值分别为100 mg/kg、100 mg/kg～800 mg/kg；同时建议健康个体每餐摄入组胺的含量不超过50mg、酪胺不超过600mg，如服用第三代单胺氧化酶抑制剂药物的个体酪胺摄入量不超过50 mg、服用传统单胺氧化酶抑制剂药物的个体酪胺摄入量不超过6 mg。英国企业规定产品中的组胺不得高于100 mg/kg。以色列规定水产品、烟熏鱼和冷冻鱼制品中的组胺不超过200 mg/kg[5]。有研究者建议德国泡菜中腐胺应控制在50 mg/kg以下[6]。我国对发酵蔬菜的生物胺限量还没有明确的标准，对青皮红肉海水鱼类产品中生物胺的要求为≤400 mg/kg，而其他海水鱼组胺含量应≤200 mg/kg。

乙醇能加强生物胺的毒性，因此酒中生物胺含量在各个酒类主产国都有较普通食品更为严苛的标准，例如德国≤2 mg/L、荷兰≤3.5 mg/L、比利时≤5 mg/L、法国≤8 mg/L、澳大利亚和瑞士≤10 mg/L[7]。

3 控制发酵蔬菜生物胺的意义

由于食品中的生物胺易被忽视，在酒精、抗抑郁药物等多种因素的影响下，少量摄入即可能引起食物中毒，国外对食品中生物胺含量的关注日益增加。Kim等[8]研究发现，韩国泡菜中总生物胺含量超过1 000 mg/kg，而组胺、腐胺的量均大于100 mg/kg。德国卷心菜中腐胺达108.9 mg/kg，总生物胺含量为241.16 mg/kg[9]。泡菜、酸菜等各类发酵蔬菜也是我国居民饮食的重要组成部分，随着人们对食品营养健康要求的日益提高，发酵蔬菜中如亚硝酸盐、生物胺等有害代谢产物受到广泛关注，时常出现的产品有害代谢产物超标等问题严重影响了消费者的购买意愿，甚至一定程度上制约了产业的发展。发酵蔬菜中过量的生物胺不利于人体健康，但由于发酵蔬菜品种的多样化，加工原料、工艺等的差异化，生物胺种类、含量往往区别较大，因此要规定发酵蔬菜中生物胺的准许残留量存在一定难度。Liu等[10]对378个东北酸菜样品中的酪胺、腐胺、尸胺含量进行了测定，其平均含量分别为203.7、159.6、76.9 mg/kg。瞿凤梅等[11]检测了30种市售泡菜样品，发现其中腐胺的平均含量（175.7 mg/kg）最高，其次为组胺、色胺和尸胺。邢茜等[4]发现市售发酵蔬菜中尸胺、腐胺、酪胺的含量最高分别为246.62、165.9、112.6 mg/kg。郭晓丽等[12]测定的26种酱腌菜样品中，总生物胺含量最高达到692.82 mg/kg，腐胺及尸胺的最高含量分别为353.9、269.2 mg/kg。不同种类发酵蔬菜中生物胺的形成原因、变化规律存在差异，虽然现阶段在限量上难以统一，还未有明确规定，但生物胺在发酵蔬菜中的食品安全隐患是存在的，应对其加以控制，以提高发酵蔬菜这一世界性传统食品的质量标准，推动发酵蔬菜产业向保证人体健康、兼具风味与安全的方向发展。

4 发酵蔬菜生物胺控制技术

4.1 微生物酶解法

一些微生物中含有胺氧化酶、胺脱氢酶或多铜氧化酶，这些酶类能够降解生物胺。胺氧化酶可以将生物胺转变为乙醛、氨及过氧化氢[7]，胺脱氢酶可使生物胺脱氨生成乙醛和氨[13]，而多铜氧化酶能催化生物胺氧化生成醛、氨和水。胺氧化酶活性受底物、食源性抑制剂和生物胺种类数量的影响，如在乙醇存在的情况下胺氧化酶活性会受到抑制。研究发现12%（体积分数）的乙醇能抑制约91%的胺氧化酶的活力[14]。所以通过胺氧化酶控制酒类中的生物胺并不可行，但发酵蔬菜中乙醇含量较低，利用微生物中胺氧化酶降解生物胺是可行的。研究者们从各类发酵食品中分离到了一些具有胺氧化酶活性的微生物，如能够降解组胺的木糖葡萄球菌、可以降解酪胺的干酪乳杆菌、降解腐胺和尸胺的枯草芽孢杆菌等[13]。以具有胺氧化酶活性的菌株研制发酵剂，用于蔬菜加工中能有效减少产品中生物胺含量。吴长力等[15]筛选出了一株可降解食品中亚硝酸盐和生物胺的植物乳杆菌（GDMCC 60413），发现其对亚硝酸盐和生物胺的降解率分别为98.32%和49.59%。有研究发现，从韩国发酵豆制品中分离到的戊糖片球菌在体外降解组胺和酪胺的能力分别为14.7%～23.7%和 15.7%～25.9%[16]。Kung 等[17]研究表明从味噌中分离的植物乳杆菌能够降解66.7%～100.0%的组胺。Lee等[18]发现接种植物乳杆菌作为发酵剂的味噌较未接种组别，组胺和总生物胺含量分别降低了58%和27%。将胺氧化酶直接添加至食品中降解生物胺的研究也有少量报道，但发酵食品的加工环境条件复杂，酶活性易受低pH值等因素影响，在发酵蔬菜中加入胺氧化酶来降低生物胺含量需要综合考虑各项发酵条件。有研究者从绿脓假单胞菌、弗式柠檬酸杆菌、Nocardioides simplex中发现了胺脱氢酶[1]，但这些菌株还未应用于发酵食品中，而且胺脱氢酶的活性易受一些药物如羰基化合物的抑制[13]。相较于胺氧化酶、胺脱氢酶，多铜氧化酶在低pH值环境下具有更高的酶活力，已有研究发现发酵乳杆菌来源的重组多铜氧化酶最适pH值为3.5，在18%的盐含量下有一定耐受性，更适应发酵蔬菜生产环境[19]。虽然对于多铜氧化酶的酶学特性有一定的研究，但在发酵蔬菜生产体系中运用还未有深入分析，如应用于实际生产中去除生物胺还需要进一步研究。

4.2 菌株筛选控制法

氨基酸脱羧酶在酸性条件下具有较高活力，其最适pH值为4.0～5.5，当发酵蔬菜中pH值下降到这一范围时，具有氨基酸脱羧酶活性的微生物就会利用游离氨基酸，经过氨基脱羧作用形成了生物胺，这也是发酵到一定阶段时产品生物胺含量升高的主要原因之一。乳酸菌是发酵蔬菜中发挥作用的主要菌群，而乳酸菌大多具有氨基酸脱羧酶。同种乳酸菌的各个菌株之间，形成生物胺的能力有所不同，同一种乳酸菌可能存在产生物胺和不产生物胺的不同菌株。筛选无氨基酸脱羧酶活性的菌株研制发酵剂，接种到蔬菜原料中，将能从源头上使生物胺得到有效控制，这也是目前最常用的调控手段。Fang等[20]筛选出了一株棒状乳杆菌 BBE-H3（CCTCC M2012130），其不产生物胺，并且可以抑制沙克乳杆菌产生物胺，其所产乳酸菌素还具有较广的抑菌范围，可抑制杂菌的生长。唐垚等[21]筛选的一株乳酸乳球菌（CGMCC 14932）不产生物胺，而且能抑制其他产生物胺的乳酸菌生长，阻断生物胺的形成，其还筛选到一株短乳杆菌（CGMCC 12792），具有不产生物胺、耐低温、抗噬菌体及产酸能力强的特性。谢九艳等[22]从新疆乳制品中分离到的产马乳酒乳杆菌（CICC 6287）4种氨基酸脱羧酶活性均为阴性，能够降解亚硝酸盐，还可以抑制大肠杆菌等病原菌，应用于辣椒发酵中可有效提高产品的安全性。除乳酸菌外，研究豆类发酵食品中的芽孢杆菌并开发为发酵剂，是有效控制产品生物胺含量的重要方法[23]。从发酵豆制品中筛选出的芽孢杆菌（Bacillus subtilis HJ0-6、Bacillus subtilis D'J53-4及 Bacillus idriensis RD13-10），不具有组氨酸、酪氨酸脱羧酶基因（hdc、tydc）,不产生组胺、酪胺，而且具有胺氧化酶，能够降解对应的生物胺[24]。制作韩国大酱时，以低产生物胺的枯草芽孢杆菌[25]、地衣芽孢杆菌[26]为发酵剂，有效地将产品生物胺含量控制在较低水平。有研究者从传统发酵肉制品中筛选原生菌种，研制发酵剂，从而兼顾典型风味和食品安全，为发酵蔬菜提供技术参考[27]。

4.3 发酵工艺控制法

氨基酸脱羧酶是生物胺形成中的关键物质，通过优化加工工艺，降低氨基酸脱羧酶活性或抑制氨基酸脱羧酶阳性菌的生长，可达到减少发酵蔬菜中生物胺积累的目的。研究者们对不同的加工工艺进行了试验，如变温多段发酵[28]、降低后发酵温度[29]、原料灭菌[30]、基因工程调控及添加抑菌物质[31]等方法来综合控制生物胺的产生和积累。变温或低温发酵还可以结合如改变酸碱度等环境条件，以较低的成本共同控制生物胺的产生。低温环境可以减缓氨基酸脱羧酶阳性菌生长,10℃时食品中组胺产生量减少,温度降低到5℃时几乎不再生成。在韩国大酱后端熟制加工时，烘烤较蒸煮的方式能更显著地降低大酱中生物胺含量[32]。原料辐照灭菌、基因工程改造发酵菌、加入化学添加剂等方法大众一般不易接受，可以探索通过添加天然抗菌肽、香辛料或有机酸等方法控制氨基酸脱羧酶阳性菌的生长。有研究者采用有机酸的方法有效控制了发酵蔬菜中的生物胺，还能增加产品的风味[3]。在韩国泡菜中，配料经乙酸或柠檬酸处理的样本，较未处理样本组胺含量明显减少，由90.22 mg/kg下降至16.18 mg/kg[33]。Yücel等[34]发现在土耳其泡卷心菜中加入柠檬酸能有效降低其生物胺含量。在豆酱加工及贮藏时添加儿茶素、西柚籽提取物两种天然食品添加剂，能一定程度上降低产品中8种生物胺的含量[35]。研究者还发现，乙醇的添加对降低实验室制腐乳中生物胺的总含量有显著影响[36]。改变发酵蔬菜的pH值、含盐量等这些食品本身的性质，将会影响食品的品质和感官特性，因此在抑制氨基酸脱羧酶活性及其产生菌生长时，还需要考虑对食品本身品质的影响。研究者们还对臭氧处理、压力处理及包装改良等不影响产品风味品质的生物胺控制工艺技术进行了研究。

5 结语

我国制作发酵蔬菜已有几千年的历史，在蔬菜加工产业中占有重要地位。控制发酵蔬菜中有害代谢产物，保证产品质量安全，对于该产业更加健康、长远发展非常关键。发酵蔬菜的生物胺含量当前还没有限量标准，对于不同种类发酵蔬菜生物胺形成原因、变化规律等，还需进一步研究。如何控制发酵蔬菜中生物胺含量，现有技术仍处于起步阶段，发酵肉制品、水产制品中已有的手段可以借鉴。如接种复合发酵剂结合真空包装抑制干腌香肠中生物胺形成[37]；利用海藻酸钠包埋迷迭香提取物，控制鲍鱼冷藏过程中的生物胺积累[38]；醋酸腌制后真空包装，再超高压处理，抑制发酵鲱鱼生物胺的产生[39]。国内研究者在泡菜保藏方面，已研究了真空包装对产品生物胺含量的影响，发现真空包装较传统的有氧包装及盐水包装能更加有效地抑制泡菜中组胺、酪胺和腐胺的积累，保藏后上述生物胺含量分别为0.19、0.15 mg/kg和0.43 mg/kg[40]。总体而言，对于发酵蔬菜中生物胺的控制，现有技术还存在一些局限，对企业规模、加工设备等有一定要求，对现有技术更深入地研究并发掘新技术新方法是控制发酵蔬菜生物胺的一个研究方向。