發酵蔬菜中生物胺研究進展

林奕楠，陳樹鵬，余洋洋，李 璐，傅曼琴，余元善

（1.廣東佳寶集團有限公司，廣東 潮州 515638；2.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，農業農村部功能食品重點實驗室，廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610）

發酵蔬菜是一種典型的傳統發酵食品，以其豐富的營養和獨特的風味，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，通過微生物發酵形成的具有獨特風味、色澤、質地的食品[2]。發酵蔬菜因原輔料、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生生物胺。生物胺通常存在于發酵食品（如葡萄酒、啤酒、醬油、泡菜）中[5]。從食物中攝入少量的生物胺，在體內會迅速被單胺氧化酶、二胺氧化酶和多胺氧化酶降解，不會對人體產生傷害[6]。但當過量攝入外源性生物胺可導致不同程度的毒理學效應、造成嚴重的健康影響。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，食用奶酪時產生“奶酪反應”，癥狀包括嚴重的頭痛、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”主要是因為食用的鯖魚、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，生物胺也可能轉化為有潛在致癌性的亞硝胺[10]。生物胺穩定性好、不易降解，在蒸煮、高溫處理、儲存過程中一般不會被破壞[11]，因此控制食品加工過程中生物胺的產生至關重要。

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注[12]。美國FDA規定水產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]；我國規定鮐魚中組胺含量不得超過1 000 mg/kg，其他海產魚類中不超過300 mg/kg[15]。而發酵蔬菜中關于生物胺的含量目前還沒有統一的規定。綜述了近年來泡菜中生物胺的產生途徑及加工過程生物胺的控制技術，并對其應用前景進行展望，以期為降低發酵菜中生物胺的含量提供新的解決思路。

1 發酵蔬菜中生物胺形成機制及含量

1.1 發酵蔬菜中生物胺形成機制

發酵蔬菜的加工主要是自然發酵（依賴于蔬菜上自然發生的乳酸菌）或控制發酵來進行（使用乳酸菌種的發酵劑培養）[16]。蔬菜在發酵的過程中，蛋白質經過微生物的降解，產生大量的氨基酸，成為生物胺產生的前體物質；其次，大部分微生物會還會產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的生物胺。

部分生物胺前體物質及其產生途徑見圖1。

圖1 部分生物胺前體物質及其產生途徑

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

1.2 生物胺的安全性

當生物胺在人體內積累到較高量時就會危害身體健康，發生中毒反應[19]。目前，研究最多且對人體危害較大的生物胺是組胺，組胺對人體的作用形式為刺激平滑肌和血管、擴張毛細血管并提高血管通透性[20]，產生心跳加快、低血壓、水腫、瘙癢等癥狀。酪胺主要通過從交感神經系統釋放去甲腎上腺素間接起作用[8]。當人體內的酪胺含量超過100 mg時，會引起嚴重偏頭痛。相對組胺和酪胺，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[21]。此外，與亞硝酸鹽作用生成具有致癌性的亞硝類化合物，亞硝胺會破壞血小板并引發肝組織損傷，嚴重的會引發全身中毒[22]。

1.3 發酵菜中生物胺的含量

發酵蔬菜在加工過程中存在原料、工藝等不同，導致了不同發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130份家庭制作泡菜和118份市場中銷售的泡菜，并對其生物胺含量進行了測定，結果顯示中國家庭泡菜中生物胺含量高于當地超市泡菜中生物胺的含量。唐垚等人[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，且在四川工業泡菜中，尸胺含量高達349.43±13.23 mg/kg。Kim J H等人[25]對韓國泡菜中生物胺的研究發現，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。在德國泡菜中發現的主要生物胺有腐胺、組胺、色胺和尸胺。產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，研究發酵蔬菜中生物胺的形成及降解機理并對其進行調控，提高發酵蔬菜的安全性至關重要。

2 發酵菜生產過程中生物胺的控制技術

發酵菜中生物胺濃度受發酵底物材料、微生物生長的綜合影響。一般情況下，發酵時間越長，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，將其回接到產生物胺細菌篩選培養基，48 h后尸胺的質量濃度高達766.67±2.17 mg/L，認為解鳥氨酸拉烏爾菌是四川工業泡菜中產生尸胺的主要菌種。Tsai Y H等人[28]從中國臺灣泡菜中分離出產生生物胺的菌株有干酪乳桿菌、芽孢桿菌，研究結果表明，干酪乳桿菌和芽孢桿菌產生組胺質量濃度的分別為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酵的蔬菜中生物胺的含量一般低于自然發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酵劑對甘藍在4℃的條件下發酵3個月，并對發酵甘藍中6種生物胺（腐胺、尸胺、組胺、酪胺、精胺和亞精胺）進行了研究，結果顯示腸系膜乳桿菌發酵的甘藍中生物胺總量顯著低于植物乳桿菌發酵的總生物胺總量，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]以自然發酵為對照，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德國泡菜，以自然研究其對生物胺含量的影響。結果表明，采用人工接種的方法生產的德國泡菜中生物胺的含量均小于自然發酵的德國泡菜。

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生[31]。肖付才等人[32]研究發現，在泡菜發酵的過程中添加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%）對發酵白菜中生物胺含量的影響。結果表明，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量分數（1.0%，1.5%，2.0%）對白菜頭發酵生物胺含量的影響，結果表明在食鹽質量分數為1%的條件下，發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，部分植源性天然產物可通過降低氨基酸脫羧酶的活性而抑制生物胺的產生[34]。張娜威等人[35]將藍莓酒渣應用于泡菜制作中，探究藍莓酒渣添加量對泡菜發酵過程中生物胺形成的影響。結果表明，藍莓酒渣的添加使泡菜發酵速度減慢，在保持泡菜酸味無顯著降低（p＞0.05）的基礎上對生物胺含量達到了顯著的抑制效應（p＜0.05），且抑制效果隨添加量的增加而增強。當藍莓酒渣添加量為9%時，總生物胺含量比對照組低29.19%。Majcherczyk J等人[36]研究了發酵原料中添加香菜和洋蔥對發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酵菜中生物胺的含量，尤其對尸胺、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發酵菜中生物胺生產的影響。結果表明，大蒜提取物對生物胺產生的抑制作用最大。與對照相比，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，大蒜提取物對胺類生產者的抑菌活性最高。進一步研究發現，與乙醇處理的發酵菜樣品（對照）相比，添加5%大蒜提取物的處理的發酵菜抑制了細菌的生長，從而使總生物胺產量降低了8.7%。

3 生物胺的檢測

由于生物胺具有較強的極性，其在水中的溶解度大于在常用的有機溶劑中的溶解度，且大部分在可見和紫外光波長范圍內無明顯吸收，食品組分中物質成分復雜，不同種類的生物胺結構相似，導致了食品中生物胺的檢測存在一定的挑戰[38]。目前，對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，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，所以需要對生物胺進行衍生處理。目前，我國國標規定生物胺檢測方法是利用Dns-Cl進行衍生化處理[40]，然而Dns-Cl衍生反應不僅消耗大量的時間，且需要加熱（40～70℃），更重要的是組胺和酪胺的色譜峰易產生重疊。

4 結語

生物胺是一種廣泛存在于發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。隨著對健康問題的關注，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工藝、貯存條件的控制降低生物胺的產生；另一方面可利用生物技術，選育出降解生物胺的發酵菌株。