发酵蔬菜中生物胺研究进展

林奕楠，陈树鹏，余洋洋，李 璐，傅曼琴，余元善

（1.广东佳宝集团有限公司，广东 潮州 515638；2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，农业农村部功能食品重点实验室，广东省农产品加工重点实验室，广东 广州 510610）

发酵蔬菜是一种典型的传统发酵食品，以其丰富的营养和独特的风味，常作为烹饪及佐餐食材，深受大众喜爱[1]，是以新鲜的蔬菜为原料，通过微生物发酵形成的具有独特风味、色泽、质地的食品[2]。发酵蔬菜因原辅料、制作工艺、地域文化等不同，形成了许多具有地方特色的发酵菜品类，代表性的包括四川泡菜、东北酸菜、韩国泡菜、德国酸菜等[3]。

微生物产生的氨基酸脱羧酶催化氨基酸形成生物胺[4]；另外，酮、醛通过氨基化作用也可以产生生物胺。生物胺通常存在于发酵食品（如葡萄酒、啤酒、酱油、泡菜）中[5]。从食物中摄入少量的生物胺，在体内会迅速被单胺氧化酶、二胺氧化酶和多胺氧化酶降解，不会对人体产生伤害[6]。但当过量摄入外源性生物胺可导致不同程度的毒理学效应、造成严重的健康影响。最常见的症状是口腔周围的刺痛和灼烧感、面部潮红、出汗、恶心、呕吐、头痛、心悸、头晕和皮疹[7]。例如，食用奶酪时产生“奶酪反应”，症状包括严重的头痛、大出血、高血压甚至心力衰竭等，这是由于奶酪中含高浓度酪胺引起的[8]；“鲭鱼中毒”主要是因为食用的鲭鱼、金枪鱼、沙丁鱼中含有高浓度的组胺，主要有心悸、哮喘、荨麻疹、腹泻等症状[9]。此外，生物胺是亚硝胺的前体，在亚硝酸盐存在下，生物胺也可能转化为有潜在致癌性的亚硝胺[10]。生物胺稳定性好、不易降解，在蒸煮、高温处理、储存过程中一般不会被破坏[11]，因此控制食品加工过程中生物胺的产生至关重要。

近年来，随着生物胺引起健康问题的事件不断增多，生物胺的安全性逐渐受到人们的关注[12]。美国FDA规定水产品中组胺含量不得超过50 mg/kg，酪胺的含量不超过100 mg/kg[13]；2011年欧盟食品安全局（EFSA）规定食物中组胺含量不得超过1 000 mg/kg，酪胺含量不得超过500 mg/kg[14]；我国规定鲐鱼中组胺含量不得超过1 000 mg/kg，其他海产鱼类中不超过300 mg/kg[15]。而发酵蔬菜中关于生物胺的含量目前还没有统一的规定。综述了近年来泡菜中生物胺的产生途径及加工过程生物胺的控制技术，并对其应用前景进行展望，以期为降低发酵菜中生物胺的含量提供新的解决思路。

1 发酵蔬菜中生物胺形成机制及含量

1.1 发酵蔬菜中生物胺形成机制

发酵蔬菜的加工主要是自然发酵（依赖于蔬菜上自然发生的乳酸菌）或控制发酵来进行（使用乳酸菌种的发酵剂培养）[16]。蔬菜在发酵的过程中，蛋白质经过微生物的降解，产生大量的氨基酸，成为生物胺产生的前体物质；其次，大部分微生物会还会产生不同类型的氨基酸脱羧酶[17]，不同的氨基酸在特定的氨基酸脱羧酶作用下生成相应的生物胺。

部分生物胺前体物质及其产生途径见图1。

图1 部分生物胺前体物质及其产生途径

另外，蔬菜中的醛类或酮类物质也可以在转氨作用下产生相应的生物胺[18]。发酵菜中氨基酸脱羧酶的微生物既可以作为发酵微生物菌群中一部分，也可以作为发酵剂添加到发酵体系中。

1.2 生物胺的安全性

当生物胺在人体内积累到较高量时就会危害身体健康，发生中毒反应[19]。目前，研究最多且对人体危害较大的生物胺是组胺，组胺对人体的作用形式为刺激平滑肌和血管、扩张毛细血管并提高血管通透性[20]，产生心跳加快、低血压、水肿、瘙痒等症状。酪胺主要通过从交感神经系统释放去甲肾上腺素间接起作用[8]。当人体内的酪胺含量超过100 mg时，会引起严重偏头痛。相对组胺和酪胺，腐胺和尸胺本身并没有太大毒性，但腐胺和尸胺能使组胺毒性增强[21]。此外，与亚硝酸盐作用生成具有致癌性的亚硝类化合物，亚硝胺会破坏血小板并引发肝组织损伤，严重的会引发全身中毒[22]。

1.3 发酵菜中生物胺的含量

发酵蔬菜在加工过程中存在原料、工艺等不同，导致了不同发酵蔬菜中生物胺种类和含量存在差异。Liu L等人[23]收集了我国东北地区130份家庭制作泡菜和118份市场中销售的泡菜，并对其生物胺含量进行了测定，结果显示中国家庭泡菜中生物胺含量高于当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为腐胺、尸胺、组胺、酪胺，其含量均超过100 mg/kg，且在四川工业泡菜中，尸胺含量高达349.43±13.23 mg/kg。Kim J H等人[25]对韩国泡菜中生物胺的研究发现，韩国泡菜中主要存在的生物胺种类有尸胺、腐胺、苯乙胺、组胺、酪胺、亚精胺、色胺、精胺，其中腐胺、尸胺、组胺、苯乙胺含量都超过100 mg/kg，总生物胺含量超过1 000 mg/kg。在德国泡菜中发现的主要生物胺有腐胺、组胺、色胺和尸胺。产物中亚精胺和精胺含量较少，组胺和酪胺含量普遍较高[26]。因此，研究发酵蔬菜中生物胺的形成及降解机理并对其进行调控，提高发酵蔬菜的安全性至关重要。

2 发酵菜生产过程中生物胺的控制技术

发酵菜中生物胺浓度受发酵底物材料、微生物生长的综合影响。一般情况下，发酵时间越长，微生物生长越快，生物胺的形成越快[27]。因此，控制加工条件是控制生物胺产生的重要方法。

2.1 控制微生物

通过控制微生物的添加控制生物胺的生成。唐垚等人[24]从四川工业泡菜中解鸟氨酸拉乌尔菌，解鸟氨酸拉乌尔菌含有赖酸脱羧酶cacd基因和组氨酸脱羧酶hdc基因，将其回接到产生物胺细菌筛选培养基，48 h后尸胺的质量浓度高达766.67±2.17 mg/L，认为解鸟氨酸拉乌尔菌是四川工业泡菜中产生尸胺的主要菌种。Tsai Y H等人[28]从中国台湾泡菜中分离出产生生物胺的菌株有干酪乳杆菌、芽孢杆菌，研究结果表明，干酪乳杆菌和芽孢杆菌产生组胺质量浓度的分别为15.1，13.6，16.3 mg/L，其他生物胺的浓度低于15 mg/L。

采用人工接种的方法发酵的蔬菜中生物胺的含量一般低于自然发酵的蔬菜中生物胺的含量[29]。Penas E等人[26]分别用植物乳杆菌或肠系膜明串珠菌为发酵剂对甘蓝在4℃的条件下发酵3个月，并对发酵甘蓝中6种生物胺（腐胺、尸胺、组胺、酪胺、精胺和亚精胺）进行了研究，结果显示肠系膜乳杆菌发酵的甘蓝中生物胺总量显著低于植物乳杆菌发酵的总生物胺总量，其中亚精胺含量最高，其次是腐胺，组胺含量最低。Rabie M A等人[30]以自然发酵为对照，采用人工接种的方法分别接种了植物乳杆菌、干酪乳杆菌和弯曲乳杆菌生产德国泡菜，以自然研究其对生物胺含量的影响。结果表明，采用人工接种的方法生产的德国泡菜中生物胺的含量均小于自然发酵的德国泡菜。

2.2 添加外源添加物

通过添加外源添加物降低氨基酸脱羧酶的活性而抑制生物胺的产生[31]。肖付才等人[32]研究发现，在泡菜发酵的过程中添加1%乳酸，1%苹果酸，1%柠檬酸，可以显著降低泡菜的亚硝酸盐和生物胺含量。同样，Yücel U等人[33]研究了不同柠檬酸（0，1%）对发酵白菜中生物胺含量的影响。结果表明，在不含柠檬酸的样品中生物胺的含量显著高于含有柠檬酸的样品，同时在较低盐浓度的样品中生物胺的含量较低。有研究人员研究了不同食盐质量分数（1.0%，1.5%，2.0%）对白菜头发酵生物胺含量的影响，结果表明在食盐质量分数为1%的条件下，发酵白菜头中生物胺的含量最低。

2.3 其他方法

氨基酸脱羧酶是生物胺生成的必要条件，部分植源性天然产物可通过降低氨基酸脱羧酶的活性而抑制生物胺的产生[34]。张娜威等人[35]将蓝莓酒渣应用于泡菜制作中，探究蓝莓酒渣添加量对泡菜发酵过程中生物胺形成的影响。结果表明，蓝莓酒渣的添加使泡菜发酵速度减慢，在保持泡菜酸味无显著降低（p＞0.05）的基础上对生物胺含量达到了显著的抑制效应（p＜0.05），且抑制效果随添加量的增加而增强。当蓝莓酒渣添加量为9%时，总生物胺含量比对照组低29.19%。Majcherczyk J等人[36]研究了发酵原料中添加香菜和洋葱对发酵菜中生物胺含量的影响，研究表明，添加香菜或洋葱能显著降低发酵菜中生物胺的含量，尤其对尸胺、酪氨、色氨具有显著的抑制作用。Mah J H等人[37]探究了生姜、大蒜、葱、红辣椒、丁香和肉桂等香料对发酵菜中生物胺生产的影响。结果表明，大蒜提取物对生物胺产生的抑制作用最大。与对照相比，腐胺、尸胺、组胺、酪胺和亚精胺的含量分别降低了11.2%，18.4%，11.7%，30.9%和17.4%。此外，大蒜提取物对胺类生产者的抑菌活性最高。进一步研究发现，与乙醇处理的发酵菜样品（对照）相比，添加5%大蒜提取物的处理的发酵菜抑制了细菌的生长，从而使总生物胺产量降低了8.7%。

3 生物胺的检测

由于生物胺具有较强的极性，其在水中的溶解度大于在常用的有机溶剂中的溶解度，且大部分在可见和紫外光波长范围内无明显吸收，食品组分中物质成分复杂，不同种类的生物胺结构相似，导致了食品中生物胺的检测存在一定的挑战[38]。目前，对生物胺的检测方法有薄层色谱法、生物传感器法、高效液相色谱法、毛细管电泳法、气象色谱法[39]。

高效液相色谱具有灵敏度高、检测速度快的特点，成为食品中生物胺含量分析测定的主要手段。但是，由于生物胺不具有特定荧光或紫外吸收基团，所以需要对生物胺进行衍生处理。目前，我国国标规定生物胺检测方法是利用Dns-Cl进行衍生化处理[40]，然而Dns-Cl衍生反应不仅消耗大量的时间，且需要加热（40～70℃），更重要的是组胺和酪胺的色谱峰易产生重叠。

4 结语

生物胺是一种广泛存在于发酵食物中的含氮化合物，高生物胺含量的食品威胁着人民的身体健康。随着对健康问题的关注，生物胺的安全问题逐渐引起人们重视。降低食品中生物胺的含量，一方面要可通过生产工艺、贮存条件的控制降低生物胺的产生；另一方面可利用生物技术，选育出降解生物胺的发酵菌株。