学文网摘 要：生物胺是动植物和多数微生物体内正常的生理成分，过量生物胺则会对人体健康产生潜在的安全隐患。国内外对于肉制品中生物胺的产生机制进行了大量的研究。本文综述传统发酵肉制品中生物胺产生积累的机理条件、与生物胺积累有关的微生物以及相关生物控制方法等方面的研究进展，以期寻找生物胺形成积累的原因，为研究探索传统中式发酵肉制品中生物胺的控制方法提供参考，有效降低食品安全风险。
关键词：生物胺；传统发酵肉制品；积累；胺氧化酶；生物控制
中***分类号：TS201.2 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）06-0039-05
生物胺是一类主要由氨基酸脱羧或醛和酮氨基化而形成的含氮脂肪族、芳香族或杂环类低分子质量有机化合物的总称。食品中的生物胺分为单胺、二胺和多胺3类，主要包括色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、酪胺、亚精胺和精胺，一般来说，它们都是由相应氨基酸脱羧而产生，如组胺、酪胺、色胺和苯乙胺分别是由组氨酸、酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸经酶解脱羧而生成。
生物胺是动物、植物和多数微生物体内的正常生理成分，在生物细胞中具有重要的生理功能，如增强代谢活动、促进生长、对血管和肌肉有明显的舒张和收缩作用，对神经活动和大脑皮层有重要的调节作用。多胺化合物在生物体的生长过程中，能促进脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）、核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）和蛋白质的合成。但是，当人体摄入过量的生物胺时，会引起头疼、恶心、心悸、血压变化、呼吸紊乱等过敏反应[1-2]。二级胺（腐胺和尸胺）能与亚硝酸盐反应生成致癌性的N-二甲基亚硝胺、N-亚硝基吡咯烷和N-亚硝基哌啶。
由于生物胺存在的形式不同和个人体质的差异，生物胺的安全限量难以确定。欧盟规定鲭科鱼中组胺含量应低于100mg/kg，其他食品中组胺含量不得超过100mg/kg，苯乙胺不得超过30mg/kg，酪胺限定在100～800mg/kg之间；美国食品及药物管理局（Food and Drug ***istration，FDA）标准是水产品中组胺含量低于50mg/kg，食品中组胺含量应低于500mg/kg，酪胺含量低于100mg/kg；我国GB2733―2005《鲜（冻）动物性水产品卫生标准》规定鲐鱼中组胺含量应低于1000mg/kg，其他鱼类中组胺含量应低于300mg/kg。腐胺、尸胺、精胺和亚精胺自身对健康没有副作用，但是它们能与亚硝酸盐生成致癌物N-亚硝胺，同时这几种生物胺被认为是食品腐败的标志[3]。色胺能够引起血压升高造成高血压，然而许多国家并没有对色胺的最大摄入限量制定标准[4]。由于生物胺会带来潜在的食品安全隐患，国内外学者对生物胺的来源、代谢机制和生理功能及毒性进行了大量研究。本文就传统发酵肉制品中生物胺的形成积累机理、检测方法和生物技术控制措施作简要综述。
1 传统发酵肉制品中生物胺积累机理
1.1 蛋白质分解产物游离氨基酸的脱羧反应
发酵肉制品中生物胺的生成经常与在发酵和成熟过程中存在于肉中微生物的蛋白质分解活性相关，因为蛋白质的分解会产生更高含量的生物胺前体物质游离氨基酸。发酵肉制品自身存在的和微生物产生的蛋白酶，分解蛋白质分子内部的肽链，形成各种短肽，然后在肽酶作用下生成游离氨基酸。微生物降解氨基酸有脱氨和脱羧两种方式，微生物只有在pH值低于氨基酸等电点时，才能产生脱羧酶。不同的氨基酸需要专一的脱羧酶进行脱羧反应，形成相应的生物胺。在发酵成熟过程中大量的蛋白质水解是形成酪胺的主要因素，高温和低盐含量能加速游离氨基酸的积累，促进生物胺的形成[2]。
1.2 具有氨基酸脱羧酶活性的微生物作用
食品中生物胺的产生需要满足3方面的条件：1）蛋白质分解产物游离氨基酸；2）有发生脱羧反应的条件和适宜微生物生长的环境；3）产氨基酸脱羧酶微生物的存在。其中，具有氨基酸脱酸酶活性的微生物对于生物胺的形成至关重要。研究表明，具有此种生理作用的细菌种群主要有：克雷伯氏菌属、杆菌属、梭菌属、变形菌属、埃希氏菌属、沙丁氏菌属、链球菌属和假单胞菌属等。在发酵肉制品中有生物胺产生能力的微生物主要有：***杆菌属（Lactobacilli）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）、假单胞菌属（Pseudomonads）和肠球菌（Enterococci）。
1.2.1 ***酸菌
食品发酵剂***酸菌被认为是无毒性或非致病菌，但是***酸菌中有氨基酸脱羧酶活性的一些种属有产生生物胺的活性，因此，从发酵肉制品中分离出来的***酸菌的脱羧酶活性被广泛研究。Casquete等[5]报道***球菌、片球菌属、链球菌属和明串珠菌属（酒明串珠菌）等无氨基酸脱羧酶活性，在希腊发酵肉中添加清酒***杆菌，总腐胺含量显著降低，酪胺和组胺分别降低了62%和71%。Danilovic等[6]认为***球菌和明串珠菌属有产生酪胺的能力，从发酵香肠中分离出来的***杆菌中能检测到组氨酸脱羧酶活性，***酸链球菌和瑞士***杆菌，也能将组氨酸转化为组胺，是造成组胺积累的重要原因[7]；这种酶可在从鱼中分离出来的***酸杆菌（Lactobacillus spp.）和清酒***杆菌（Lactobacillus sakei），从发酵香肠中分离出来的保加利亚***杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜酸***杆菌（Lactobacillus acidophilus）菌株中检测到[8]。
1.2.2 肠杆菌
从发酵肉制品中分离的肠杆菌（Enterobacteriaceae）通常被认为是具有高脱羧酶活性的微生物，被认为与尸胺、腐胺的生成有关。体外研究表明弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii）和普通变形杆菌（Proteus vulgaris）是脱羧能力较弱的种属，而阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）和沙雷氏菌（Serratia）等种属可产生大量的尸胺和腐胺。肠杆菌是发酵肉制品中产生组胺、酪胺、尸胺和腐胺主要的菌属，弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii）和产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）菌株在体外分别会产生大量的尸胺和腐胺，许多肠杆菌也能产生相当数量的组胺[9]。
1.2.3 微球菌
微球菌为革兰氏阳性、好氧或兼性厌氧的球状细菌，主要有葡萄球菌属、微球菌属和动性球菌属3类。其中微球菌属和葡萄球菌属与肉制品有关。微球菌属是需氧菌，而葡萄球菌属是兼性厌氧菌。关于微球菌产生物胺能力的研究较少，在微球菌属和葡萄球菌属中检测到组氨酸脱羧酶的活性，从西班牙香肠中分离到的库克菌（Kocuria spp.）和76%的木糖葡萄球菌也发现有产组胺能力。肉葡萄球菌（Staphylococcus carnosus）和鱼发酵葡萄球菌（Staphylococcus piscifermentans）有高氨基酸脱羧酶活性，并且能够产生尸胺、2-苯乙胺、腐胺和组胺[10]。Martuscelli等[11]从香肠中分离到51种木糖葡萄球菌菌株，发现其中的21种有体外氨基酸脱羧酶的活性，只有7种产生酪胺、亚精胺和精胺的量超过10mg/kg，组胺未检测到。Masson等[8]研究发现凝固酶阴性葡萄球菌可以作为安全的发酵剂，从香肠中分离到的23个菌株都具有弱酪胺生成能力。
1.2.4 其他微生物
从发酵肉制品中分离到的德巴利氏酵母菌（Debaryomyces）和念珠菌（Candida），有组氨酸脱羧酶活性，而且其活性比从***酸菌和葡萄球菌中观察到的要高；未鉴定的酵母菌株可产生大量的2-苯乙胺和酪胺[10]。
许多其他的革兰氏阴性菌可以产生大量的生物胺，它们的氨基酸脱羧酶活性在鱼肉制品中被广泛研究。然而，发酵肉制品特定的生产环境和储藏条件被认为是不利于微生物的生长和酶活的，除非原料肉温度处理不当或没有按照良好操作规程生产[12]。
2 传统发酵肉制品中生物胺的检测方法
2.1 薄层色谱法（thin layer chromatography，TLC）
利用各成分对同一吸附剂吸附能力的差异，达到各成分相互分离的目的，适用于挥发性较小或在高温下易发生化学变化的物质。Lapa-Guimaraes等[13]利用溶剂系统：氯仿：乙醚：三乙胺（6：4：1，V/V）和氯仿：三乙胺（6：1，V/V）进行二次分离，展开效果良好，并于波长254nm处定量检测丹酰化的生物胺。Shalaby[14]用5%三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）处理食品（鱼、肉、干酪），提取物再用乙醚洗脱、干燥，进行衍生化，在硅胶薄层色谱板上分离，在波长254nm处对8种生物胺定性半定量检测。
2.2 气相色谱法（gas chromatography，GC）
Self等[15]用气相色谱串联质谱结合离子对提取法，对金***鱼中的生物胺定量检测。净化后的样品和离子对试剂2-乙基己基磷酸酯溶解于氯仿中，然后用0.1mol/L HCl溶液反萃取，萃取液用氮气吹干，经全氟丁酸酐衍生处理后，生物胺在18min内分离检测。Hwang等[16]用气相色谱对鱼肉产品中的组胺检测，用碱性甲醇提取样品中的组胺，无需衍生化直接上柱检测，以1，9-任二醇为内标，组胺检出限为5μg/g。
2.3 毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）
Kvasnicka等[17]提出了一种直接、灵敏快速的检测方法―毛细管电泳法，这种方法不需要衍生化和样品净化处理，只需酸提取和过滤处理，利用电导法检测食品（色拉米香肠、葡萄酒、奶酪和啤酒）中生物胺的含量。与液相色谱法相比，其分析速度快、分辨率高，但检测限较高，重现性较差。Zhang等[18]将组胺和多胺衍生，用毛细管区带电泳分离生物胺，再以荧光检测器进行检测，检出浓度为5.1×10-8mol/L（精胺）和2.1×10-8mol/L（组胺）。Lin等[19]利用毛细管区带电泳技术，在215nm下分离测定了苯甲胺、羟色胺、苯乙胺、组胺、色胺和酪胺，以pH7.5的醋酸氨为缓冲液，比较甲醇和乙腈作为修饰成分对生物胺分离效果的影响，结果表明：乙腈对这6种生物胺的分离具有更高的分辨率。
2.4 高效液相色谱法（high-performance liquid chromatography，HPLC）
食品中生物胺较为理想的分离和检测方法是HPLC，它具有分析速度快、柱效高、检测灵敏度高、分离效果好等特点。由于反相高效液相色谱法（reverse phase-HPLC，RP-HPLC）几乎可以分离所有的有机化合物，已被广泛用于对食品中生物胺的分离分析检测[20-22]。生物胺本身没有荧光特性和特异的紫外吸收基团，须同某些物质反应生成具有紫外或荧光吸收特性的衍生物才能进行检测，因而选择合适的衍生剂和衍生方法进行柱前或柱后衍生，是保证应用RP-HPLC检测生物胺准确性的关键。最常用的衍生剂有丹磺酰氯、苯甲酰氯、荧光素、邻苯二甲醛和2，3-萘基二缩醛。邻苯二甲醛可以很快和伯胺反应，但衍生物不稳定。苯甲酰氯和丹磺酰氯与伯胺和仲胺均可反应，两者反应产物稳定，但苯甲酰氯衍生时间长，因此丹磺酰氯使用范围较广[23]。常用的检测器有电化学检测器、荧光检测器、紫外检测器、二极管阵列检测器和质谱检测器。
2.5 电化学生物传感器法
生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、组织、抗原、抗体、微生物、细胞、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统，对目标测物具有高度选择性。其原理是：生物胺在单胺氧化酶（monoamine oxidase，MAO）或二胺氧化酶（diamine oxidase，DAO）的催化下脱去氨基生成氨、醛和过氧化氢，再通过测定反应产生的过氧化氢的量来确定样品中生物胺的含量。Diaisci等[24]研制了一种测定生物胺的电化学生物传感器，可同时检测8种生物胺。酶生物传感器在生物传感器领域中应用最为广泛，其关键在于酶敏感层的制备和酶源的选择，不同来源的酶制成的传感器，选择性、灵敏度和稳定性都有所不同。酶生物传感器作为食品中生物胺的定量方法，具有简便、快速的特点，但如何高效的筛分出高活性的酶，使传感器具有高灵敏度，是目前实验室研究的主要内容。
3 传统发酵肉制品中生物胺产生的影响因素及生物技术控制措施
3.1 影响生物胺产生的物理化学因素
3.1.1 pH值
pH值是影响氨基酸脱羧酶活性的重要因素，氨基酸脱羧酶的最适pH值在4.0～5.5之间[25]。生物胺的形成是细菌抵抗酸性环境的生理反应，香肠中生物胺的产生和由***酸发酵造成pH值的降低之间的相关性已经被证实，胺的形成依赖于具有脱羧酶活性细菌的数量而不是自身的生长条件。在MRS培养基中加入葡萄糖酸-δ-内酯使其酸化来降低生物胺水平和细菌数量，它比***酸更有效的抑制胺在培养基中的形成。它能降低干香肠的pH值，在不抑制***酸菌生长的条件下降低肠球菌和肠杆菌的数量，对微生物群体的影响导致了低组胺和酪胺产量。pH值的迅速而大幅度的降低使具有氨基酸脱羧酶活性的微生物生长得到抑制，从而有效的降低生物胺的积累。组胺的产量高可能是由于在成熟期间的前几天pH值的不完全降低造成的，广布肉杆菌（Carnobacteriu divergens）在pH4.9时比pH5.3时产酪胺的量低，同时细菌数量降低。这很好地解释了在Nordic肉中酪胺含量低，因其低pH值特点可以抑制细菌生长同时降低酪氨酸脱羧酶的活性[8]。
3.1.2 氯化钠
在肉制品的发酵和储藏期间，水分含量和盐/水比率的变化对微生物增殖有很大的影响。当培养基中的盐质量分数从0%增加到6%时，保加利亚***杆菌（Lactobacillus bulgaricus）的产胺能力降低。Latorre-Moraalla等[26]认为NaCl质量分数在3.5%～5.5%之间能够抑制组胺生成，这可能是因为高浓度的NaCl降低细胞产量，并且可以扰乱位于细胞膜上的微生物脱羧酶活性，相同的NaCl质量分数可以抑制粪肠球菌数量和产生物胺能力。
3.1.3 氧化还原电位
发酵肉制品的直径不同，则具有不同的厌氧程度、氧化还原电位、盐浓度和水分活度（aw）。如发酵香肠直径可通过改变微生物生长的环境来影响生物胺的积累。直径较大的香肠以及香肠中心部位由于水分蒸发的相对较慢，通常要比直径小的香肠和香肠边缘部位具有更高的aw和较低的盐浓度，因此也具有相对较多的生物胺（酪胺和腐胺）积累。
3.1.4 温度
许多学者认为胺含量受温度影响，随着贮藏时间和温度的增加而增加。温度主要是通过改变发酵肉制品中微生物的类群及含量、蛋白质水解酶和氨基酸脱羧酶的活性来影响生物胺的积累。高发酵温度（24℃）有利于优势菌群***酸菌的生长，能提高***酸菌对生物胺合成菌的竞争优势，来降低生物胺积累。高温使蛋白质水解酶和氨基酸脱羧酶活性增加，提高了生物胺的合成速度，在4℃下长期贮藏的原料肉，腐胺也会因为嗜冷假单胞菌的存活而积累。但通常贮藏于4℃的发酵肉制品比15℃的肉制品生物胺含量要低[8]。
3.1.5 添加剂
添加糖可以影响香肠中微生物种群动态变化，因此，通过增强发酵剂生长影响生物胺产量，使尸胺积累量减少43%。不添加糖的发酵香肠、肠球菌和肠杆菌在初期都会显著升高，其酪胺和尸胺的含量是添加糖的香肠的2倍，同时在储藏过程中其酪胺、尸胺、腐胺和色胺也有相对明显的增加[27]。在发酵香肠中添加500～1000mg/kg的硫化钠，不能降低酪胺产量，但是可以抑制尸胺积累。在意大利发酵香肠中添加150mg/kg亚硝酸钠，能降低腐胺和尸胺积累，但是却使组胺的含量增加了2倍。
3.2 生物胺的生物技术控制措施
3.2.1 辐照和超高压技术
通过辐照来达到降解生物胺的目的，辐照剂量从2.5kGy提高到25kGy时，溶于水中的生物胺降解比例从5%增加到100%。在切片意大利辣香肠（pepperoni）中，辐照能降解腐胺、酪胺、亚精胺和精胺，但是对苯乙胺和尸胺没有影响。超高压技术是一种新兴的杀菌技术，相对于热杀菌温度其杀菌温度要低的多，能保持食品原有的色泽、风味及营养价值。有学者采用超高压技术破坏产胺菌，减少氨基酸脱羧酶活性，控制生物胺积累[27]。用300～500MPa压强处理样品后，相对未处理样品，腐胺、尸胺和酪胺含量都显著下降[28]；但有人认为超高压对生物胺影响不大，可以减少腐胺和尸胺的含量，但是对毒性比较大的组胺和酪胺没有影响，因此，超高压技术的应用范围和效果还需要进一步的研究。
3.2.2 发酵剂
优良的发酵剂本身必须不具有氨基酸脱羧酶的活性和具有一定的优势菌竞争能力。在发酵肉制品中接种脱羧酶阴性的***酸菌，可加速肉品体系pH值的降低，通过抑制被污染的肠球菌、肠杆菌和有氨基酸脱羧酶阳性的非发酵剂***酸菌等细菌的生长，来降低生物胺在发酵肉制品生产、储藏过程中的积累，但前提是原料肉必须保持良好的卫生状况，肠杆菌科微生物不能超过103CFU/g。混合发酵剂（微球菌、凝固酶阴性葡萄球菌和***酸菌）具有蛋白质水解和脂质分解活性，促进发酵肉制品典型风味特征的形成；另外它们可以产生过氧化氢酶，保护色泽防止腐败变质，减少生物胺、亚硝酸盐和亚硝胺的生成[2]。在香肠加工过程中，具有氨基酸脱羧酶阴性的发酵剂，引起pH值降低，抑制生物胺积累；在成熟后期和整个贮藏过程中有优势菌竞争能力的***酸菌进一步抑制生物胺累积。相对于没有添加发酵剂的香肠，添加混合发酵剂（***酸片球菌、木糖葡萄球菌和弯曲***杆菌）可以使生物胺总量减少80%～90%，它能大幅降低腐胺、尸胺、组胺和酪胺的积累。
胺氧化酶能氧化生物胺生成醛、H2O2和氨，二胺氧化酶可以氧化腐胺和组胺等生物胺，从而降低发酵肉制品中生物胺的积累。Zaman等[29]报道，***杆菌、片球菌、微球菌、肉葡萄球菌和短杆菌都具有胺氧化酶的活性，从发酵香肠中分离的木糖葡萄球菌有降解生物胺的能力，在适宜条件下具有组胺氧化酶和酪胺氧化酶活力。因此筛选具有氨基酸脱羧酶阴性和胺氧化酶活性的发酵剂是控制生物胺积累的良好途径。
3.2.3 植物提取物
从动植物以及微生物中提取的天然无毒的防腐剂对发酵肉制品中生物胺的积累有明显的抑制作用。一些学者对植物提取物（如生姜、大蒜、丁香、桂皮、迷迭香、葡萄籽提取物和茶多酚等）和动物源防腐剂的效果进行了研究，如Bozkurt[30]研究表明，在添加绿茶提取物的发酵香肠中，酪胺的含量明显低于对照组，分别是64.31mg/kg和99.42mg/kg；桂皮和丁香对假单胞菌属、热死环丝菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有不同程度的抑菌作用；Martín-Sánchez等[31]做了牛至香精油抑菌效果及其在发酵肉制品中的研究，认为牛至香精油对细菌特别是革兰氏阳性菌中的金黄色葡萄球菌抑制能力最强，对革兰氏阴性菌中的伤寒沙门氏菌、大肠杆菌也有较强的抑制作用；Mah等[32]研究了生姜、大蒜、葱、辣椒和桂皮等的抑菌作用，认为大蒜提取物对假单胞菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、热死环丝菌和***酸菌均有很强的抑制作用，腐胺、尸胺、组胺、酪胺和亚精胺分别降低了11.2%、18.4%、11.7%、30.9%和17.4%。因此，研究不同植物提取物对微生物的抑菌效果，控制生物胺累积，可以为发酵肉制品的生产提供理论基础。
4 展 望
生物胺是世界范围内公认的对人体健康有潜在影响的物质，国外在肉与肉品质量安全方面已做了大量的研究，而国内传统中式发酵肉制品中生物胺的全面调查研究未见报道。从源头寻找生物胺积累的根本原因，明确生物胺的积累机理，可为传统中式发酵肉制品控制提供理论基础；利用生物技术而非化学添加剂处理来控制生物胺，提高传统中式发酵肉制品的安全性是今后发展的方向。
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