王光強，俞劍燊，胡 健，曹利瑞，夏永軍，艾連中,*

食品中生物胺的研究進展

王光強1,2，俞劍燊2,3，胡 健2,3，曹利瑞1，夏永軍1,2，艾連中1,2,*

（1.上海理工大學醫(yī)療器械與食品學院，上海 200093；2.上海黃酒工程技術研究中心，上海 200093；3.上海金楓酒業(yè)股份有限公司，上海 200063）

生物胺是一類具有生物活性、含氨基的低分子質量化合物。大多數(shù)食品中都含有生物胺，這些生物胺主要由微生物氨基酸脫羧酶作用于氨基酸脫羧而生成。適量生物胺可促進人體的正常生理活動，而過量攝入會產生不良反應。微生物在不同食品中的分布不盡相同，這導致在不同食品中生物胺種類和數(shù)量的差異。本文詳細綜述不同食品中生物胺的來源、產生機理、針對性的防治措施及其檢測方法，為生產安全食品、降低食品中生物胺的含量提供解決方案。

生物胺；微生物；產生機理；防治措施

生物胺（biogenic amine，BA）是一類具有生物活性、含氨基的低分子質量有機化合物的總稱。它們廣泛存在于食品中，也是合成荷爾蒙、生物堿、核苷酸、蛋白質和芳香類化合物等的前體物質。適量攝入生物胺能促進生長、增強代謝活力、增強免疫力和清除自由基等，但是過量攝入生物胺則會引起頭疼、腹部痙攣、嘔吐等不良生理反應。其潛在的毒性作用和對食品鮮度的指示作用已引起了大量研究者的關注。目前，對生物胺的安全性、分析檢測、形成及控制均有較深入的研究。本文將詳細綜述食品生物胺的研究進展。

1 生物胺的安全性和安全閾值

根據(jù)生物胺的結構可將其分為三部分：腐胺（putrescine）、尸胺（cadaverine）、精胺（spermine）、亞精胺（spermidine）等脂肪族胺；酪胺（tyramine）、苯乙胺（phenylethylamine）等芳香族胺；組胺（histamine）、色胺（tryptamine）等雜環(huán)胺[1]。按組成成分又可以將生物胺分為單胺和多胺，前者包括組胺、酪胺、尸胺、腐胺、色胺、苯乙胺等，精胺和亞精胺是多胺。

生物胺是生物體內正常的活性成分，在體內起著重要的生理作用。精胺、亞精胺、腐胺和尸胺是生物體內細胞重要的組成部分，在調節(jié)DNA、RNA和蛋白質合成及生物膜穩(wěn)定性方面起著重要的作用，另外精胺對小腸也具有調節(jié)作用；色胺能調節(jié)血壓；苯乙胺可以調節(jié)去甲腎上腺素水平和增加血壓；酪胺具有顯著的抗氧化作用，可以增加心率、血壓和血糖濃度等[2-3]；組胺是另一種重要的生物胺，其參與局部免疫反應以及調節(jié)腸道生理功能，并參與炎癥反應，另外組胺能調節(jié)白血細胞和一些蛋白質的數(shù)量，組胺還作為神經遞質行使功能。已知組胺在人體內具有23 種不同的生理功能[4-9]，而且不斷有其新功能的報道[10]。這些生物胺的生物功能一般認為是建立在DNA、RNA、蛋白質以及膜成分等多種分子之間靜電反應及相互結合的基礎上，因此生物胺的數(shù)量至關重要。

圖1 生物胺的形成及組胺的分解Fig.1 Formation of biogenic amines and degradation of histamine

適量的生物胺有利于人體的健康，但是過量的生物胺會使人體中毒，導致嚴重的后果，會引起頭疼、血壓變化、呼吸紊亂、心悸、嘔吐等嚴重反應[2,11]。組胺是生物胺中毒性最大的，過量的組胺會導致頭疼、消化障礙及血壓異常，甚至會引起神經性毒性[12]。酪胺的毒性次之，過量也會引起頭痛和高血壓等反應。尸胺和腐胺的自身毒性較小，但是能抑制組胺和酪胺相關代謝酶的活性，而增加組胺和酪胺的數(shù)量，從而增強人體的不適癥狀[13]（圖1）。另外，腐胺、尸胺、精胺和亞精胺能夠與亞硝酸鹽反應產生致癌物質亞硝基胺[2]。

雖然過量的生物胺會引起人體中毒，但目前很難確定一個標準量來衡量生物胺的毒性。主要原因如下：1）生物胺的種類很多，毒性不一，很難用總生物胺量確定其毒性；2）各種生物胺之間可以相互轉化，而且在人體內有復雜的生物胺代謝途徑，人體細胞本身不但合成各種生物胺而且貯存生物胺，人體吸收外源生物胺后，很難確定其去向[4,14]；3）生物胺的毒性受很多因素影響，例如其他生物胺、胺類氧化酶的存在等，因此很難給出特定生物胺的毒性衡量標準；4）不同人群對生物胺的反應不同，生物胺敏感人群耐受劑量更低，而人體腸道的不同解毒能力也影響中毒劑量。但根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)口服8～40 mg的組胺，會導致輕微中毒；40～100 mg會產生中等中毒癥狀，口服超過100 mg會產生嚴重中毒癥狀[15]。口服酪胺超過100 mg會引起偏頭痛，超過1 080 mg會引起嚴重中毒[16]。而3 mg的苯乙胺就能導致偏頭疼[17]。目前雖然制定食品中的生物胺標準十分困難，但部分國家已經嘗試根據(jù)不同食品的特性給出生物胺的限量標準（表1）。美國規(guī)定水產品中組胺含量不得超過50 mg/kg[18]；歐盟規(guī)定食品中組胺含量不得超過100 mg/kg，酪胺含量不得超過100～800 mg/kg[19]；我國規(guī)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[20]。由于乙醇會加強生物胺的毒性[21]（圖1），因此生物胺在酒類中的限量標準要嚴于普通食品（表1）。澳大利亞和瑞士規(guī)定葡萄酒中的組胺含量不得高于10 mg/L，法國規(guī)定不得高于8 mg/L，荷蘭規(guī)定不得高于3.5 mg/L，而德國更加嚴格，規(guī)定不得高于2 mg/L[21]。我國并沒有規(guī)定酒類中的生物胺含量的限量標準。但我國葡萄酒中組胺的最高含量可達10.51 mg/L，總生物胺含量在6.34～39.05 mg/L之間[22]；而我國傳統(tǒng)酒類黃酒中生物胺的平均含量高達115 mg/L[23]，黃酒中組胺的含量在5.02～78.50 mg/L之間[24]，這遠高于生物胺（組胺）在葡萄酒中的含量。因此探究生物胺的來源，根據(jù)其來源制定生物胺的控制策略，從而提高食品尤其是傳統(tǒng)發(fā)酵食品或者酒類的安全水平，增強其市場競爭力。

表1 不同國家及地區(qū)生物胺的限量標準Table 1 Limits of biogenic amines in different countries

2 生物胺的形成和控制

2.1 生物胺的形成

生物胺的前體物質一般是氨基酸，氨基酸通過相應的氨基酸脫羧酶代謝形成生物胺。食品中生物胺的形成一般需要3 個前提條件：1）食品中存在游離氨基酸；2）存在產脫羧酶的微生物及微生物存活繁殖的條件；3）有脫羧酶發(fā)揮活性的條件[1]。

雖然并非所有的微生物都產生氨基酸脫羧酶，但具有此種活性的細菌種群及其在食品微生物的比例并不少。目前在乳桿菌屬、片球菌屬、乳球菌屬、鏈球菌屬、腸球菌屬、梭菌屬、克雷伯氏菌屬、埃希氏菌屬、變形菌屬、假單胞菌屬、沙丁氏菌屬、鏈球菌屬等菌屬中均發(fā)現(xiàn)含有氨基酸脫羧酶的基因[22,25-26]。人們最關注的是毒性最強的兩種生物胺：組氨酸脫羧酶脫羧組氨酸而形成的組胺，以及酪氨酸經酪氨酸脫羧酶水解形成的酪胺（圖1）。另外引起人們重視的是能與亞硝酸鹽反應產生致癌物質的腐胺、尸胺、精胺和亞精胺[2]，而且腐胺、尸胺還能通過抑制生物胺分解酶的活性[13]而增加組胺和酪胺的數(shù)量和毒性。尸胺是賴氨酸在酪氨酸脫羧酶的作用下脫羧的產物，但腐胺、精胺和亞精胺的形成過程相對復雜，是多步反應。首先精氨酸在精氨酸酶的作用下轉化成鳥氨酸，部分細菌也能把谷氨酸轉化成鳥氨酸，鳥氨酸被鳥氨酸脫羧酶分解為腐胺，腐胺在亞精胺合成酶的催化下形成亞精胺，亞精胺在精胺合成酶的作用下形成精胺[27-28]（圖1）。組胺可被兩種不同的氧化酶分解，一種是由二胺氧化酶氧化為咪唑乙酸，另一種首先被組胺甲基轉移酶轉化成甲基化組胺，進一步被單胺氧化酶氧化為甲基咪唑乙酸[29]。而腐胺和尸胺對單胺氧化酶和二胺氧化酶都有抑制作用[13]，導致組胺和酪胺數(shù)量變多而毒性增強。雖然在各種食品中生物胺的生成和降解機理相似，但由于食品中游離氨基酸的種類及微生物的不同，導致各種食品中生物胺的種類和數(shù)量不同。

肉制品本身含有豐富的蛋白質，經降解后形成大量的生物胺前體物質氨基酸，經污染的微生物分解后，很容易導致生物胺的過量積累。通過研究發(fā)現(xiàn)牛肉在4 ℃貯存9 d時各種生物胺含量均低于30 mg/kg，而到達36 d時，尸胺和酪胺的含量大于120 mg/kg；雞肉在貯存7 d后尸胺含量達到50 mg/kg，而其余生物胺在36 d時仍低于40 mg/kg[30]。Trevino等[31]也發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵牛肉香腸中以酪胺和腐胺為主，后期也會檢測到組胺、尸胺等的存在。在冷藏的牛肉中酪胺也可能達到具有危害的水平[32]。一般認為在肉及其制品中酪胺、腐胺和尸胺的含量較高，是主要的生物胺。這些生物胺主要由乳酸菌、腸桿菌、假單胞菌產生，其中腸桿菌具有較高的賴氨酸和鳥氨酸脫羧酶活性，會產生較高濃度的尸胺和腐胺[33]。王新新等[34]從冷藏兔肉中分離出嗜冷菌沙雷氏菌B25，此菌株也能產生高濃度的腐胺、尸胺和苯乙胺。由于尸胺和腐胺會散發(fā)出惡臭氣味，所以也是常用來監(jiān)控肉制品鮮度質量的指標[35-36]。

以魚制品為代表的水產品最容易導致生物胺中毒。這主要是由于魚制品中含有豐富且極易被降解的蛋白質，再加上魚制品極適宜微生物生長繁殖，大量各種微生物的生長極易造成魚肉制品中生物胺含量超標且種類復雜，在魚肉制品中可以檢測到組胺、酪胺、尸胺、腐胺、精胺和亞精胺等，但常以組胺、尸胺和腐胺的含量來衡量水產品安全與質量[37]。目前，各國和地區(qū)也已經制定了魚類產品中組胺含量的限量標準（表1）。美國規(guī)定魚類產品中的組胺含量不得超過50 mg/kg；歐盟規(guī)定水產品及其制品中組胺的含量不得超過100 mg/kg；澳大利亞的限量標準是200 mg/kg；我國規(guī)定鮐魚類中組胺的限量標準為1 000 mg/kg，其他魚類為300 mg/kg。經研究發(fā)現(xiàn)，腐胺含量與鯉魚肉腐敗程度具有相關性[38]，因此腐胺一般用作鯉魚類產品腐敗程度的指示劑。尸胺是魚類產品初期腐敗檢測到的主要生物胺，Ruiz-Capillas等[39]通過研究發(fā)現(xiàn)鱈魚的新鮮度與尸胺和亞精胺含量成負相關，進一步研究發(fā)現(xiàn)在冰藏過程中，鱈魚中尸胺含量顯著增加，而組胺和酪胺含量卻沒有明顯的變化，他們認為尸胺含量可以作為鱈魚新鮮度的指標。魚類制品中生物胺主要是由在加工、運輸和貯藏過程中污染的微生物產生的。大量研究表明魚類制品的生物胺主要由摩根菌屬（Morganella）和腸桿菌（enteric bacteria）產生[40-42]。Morganella屬中的一些細菌如Morganella morganii和Morganella psychrotolerans主要產生組胺[43-44]。發(fā)光細菌在一些魚產品中也能產生組胺[45]。而腸桿菌主要負責產生尸胺和腐胺，很少產生組胺[46]。

酒類產品中的生物胺也是人們關注的一個重點。酒類生物胺的含量一般不像在魚類制品中那樣高，但是由于酒精體積分數(shù)在低于10%范圍內時可以增加脫羧酶活性[47]，而且乙醇還是胺類氧化酶的抑制劑[21]（圖1），體積分數(shù)12%的乙醇可以抑制91%的胺類氧化酶活性[48]，這會增強人體對生物胺的易感性和提高生物胺的毒性，因此生物胺在酒類中的限量標準比普通食品中嚴格（表1）。歐洲各國規(guī)定組胺在葡萄酒中的限量標準均低于10 mg/L之間，德國規(guī)定最為嚴格，不得高于2 mg/L[21]。而我國在酒類產品中并沒有相關的限量標準。目前研究最為清楚的是葡萄酒中的生物胺：在制作葡萄酒的過程中，酒精發(fā)酵結束后，需要進一步進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵，很多研究認為乳酸菌為了在此極酸的環(huán)境中存活，會產生生物胺以中和酸性環(huán)境。在葡萄酒中可以測出多達20 種生物胺，以組胺、酪胺及腐胺為主[49]，主要由乳酸菌提供氨基酸脫羧酶。由于葡萄品種、產區(qū)和釀造工藝等不同，葡萄酒中生物胺的含量差異很大。希臘產葡萄酒中組胺含量在0.250～2.626 mg/L之間，酪胺含量在0～1.583 mg/L之間，腐胺含量在0.528～3.148 mg/L之間[50]；西班牙19 種葡萄酒中組胺含量在0～4.74 mg/L之間，酪胺含量在0～5.91 mg/L之間，腐胺含量在1.48～19.10 mg/L之間[51]；土耳其紅葡萄酒中組胺含量在0～1.965 mg/L之間，酪胺含量在0～0.229 mg/L之間，腐胺含量也在5.920 mg/L之下[52]。而我國38 個葡萄酒樣品組胺含量在0～10.51 mg/L之間，酪胺含量在0～19.13 mg/L之間，腐胺含量含量在0.22～19.01 mg/L之間，總生物胺含量在0.35～31.46 mg/L之間，平均含量為8.92 mg/L[22]。按照瑞士限量標準（10 mg/L），97.4%（37/38）的國產葡萄酒樣品合格，按照德國限量標準（2 mg/L），78.9%（30/38）的樣品合格。從生物胺的角度來看，我國葡萄酒行業(yè)還需要做大量工作以降低以組胺為代表的生物胺含量。與葡萄酒相比，對黃酒中生物胺含量的研究相對較少，也沒有國家制定黃酒中生物胺的限量標準。由于黃酒發(fā)酵的原料、菌株、工藝等的不同，研究者測得黃酒中生物胺含量差別極大，但總體而言與葡萄酒相比，黃酒中生物胺的含量高的多。Lu Yongmei等[24]研究我國4 個黃酒主產區(qū)14 個黃酒樣品中生物胺的含量時，發(fā)現(xiàn)組胺含量在5.02～78.5 mg/L之間，酪胺含量范圍為0～100.8 mg/L，尸胺含量范圍為0～121 mg/L，總生物胺含量在39.3～241 mg/L之間，平均生物胺含量為107 mg/L，這遠高于我國葡萄酒中總生物胺的平均含量；14 個樣品中，僅4 個樣品中的組胺含量低于10 mg/L，3 個樣品的生物胺含量高于40 mg/L[24]，這也遠高于葡萄酒中組胺的含量。但在其他研究中發(fā)現(xiàn)生物胺在黃酒中的含量卻低得多。欒同青[53]研究黃酒釀造過程中生物胺含量的變化時發(fā)現(xiàn)生物胺水平總體呈增長趨勢，終產品中組胺含量為8.93 mg/L，酪胺含量為21.61 mg/L，腐胺含量為27.35 mg/L，總生物胺含量為57.88 mg/L，而且生物胺的含量并不隨貯藏時間的延長而增加。張敬等[54]分析12 個不同企業(yè)、不同工藝黃酒樣品中生物胺含量，發(fā)現(xiàn)生物胺含量在18.603～140.010 mg/L之間，平均含量為78.304 mg/L，高于葡萄酒中生物胺的含量；組胺含量范圍為1.914～10.725 mg/L之間，平均含量為6.173 mg/L，超過了德國、荷蘭等國對葡萄酒組胺含量的限量標準，與法國組胺在葡萄酒中限量標準8 mg/L相比，12 個樣品中3 個樣品組胺含量超過了此標準。作為中國傳統(tǒng)產品的黃酒，近年來已經得到長足的發(fā)展，但國際市場占有率極低，因此，降低黃酒中生物胺水平、提高黃酒安全水平，是其打入國際市場的關鍵。

醬油是我國傳統(tǒng)的發(fā)酵食品，也是我國消費量極高的發(fā)酵產品。部分學者已經研究了醬油中生物胺的含量，鄒陽等[55]測定10 種市售醬油中生物胺含量，發(fā)現(xiàn)酪胺含量最高可達650 mg/L，腐胺含量最高達555 mg/L，苯乙胺含量在340 mg/L以下，組胺含量可達228 mg/L。李志軍[22]測定醬油中酪胺的含量最高達1 031 mg/kg，苯乙胺含量可達572 mg/kg，腐胺含量在277 mg/kg以下，組胺含量最高為209 mg/kg。雖然各研究者測得的數(shù)據(jù)不盡相同，但可以發(fā)現(xiàn)酪胺、腐胺和苯乙胺是醬油中主要的生物胺。目前國內外均未有醬油中生物胺的限量標準，但由于醬油中不含有乙醇，因此不能參考葡萄酒中生物胺的限量標準。以普通食品中生物胺的限量標準為參照，但考慮到醬油主要作為鮮味劑和咸味劑使用，平均每日攝入量很低，每日從醬油中攝入的組胺、酪胺等生物胺都遠低于食品中的限量標準。另外考慮到醬油中主要生物胺是毒性較低的酪胺、腐胺和苯乙胺，因此食用醬油不會導致由生物胺引起的不適反應。

2.2 生物胺的控制

目前主要通過控制生物胺形成的3 個要素及增加生物胺的降解來控制食品中生物胺的水平。具體方法如下：1）控制食品中游離氨基酸的含量；2）控制產氨基酸脫羧酶的微生物的生長；3）控制氨基酸脫羧酶的活性；4）增強生物胺的降解水平。

2.2.1 控制食品中游離氨基酸含量

氨基酸是生物胺形成的原料，無氨基酸和蛋白質的食品中是不含有生物胺的，而游離氨基酸豐富的食品中生物胺含量往往也較高[1]，黃酒就是典型的例子，黃酒中含有的豐富氨基酸是其生物胺含量比其他酒類高的一個主要原因。從生化角度出發(fā)，通過控制反應的底物——游離氨基酸可以降低反應產物——生物胺的數(shù)量。在啤酒釀造過程中，通過調整品種、工藝和酵母菌種等，可以限定麥汁中的氨基酸含量，也可以在主發(fā)酵階段調整可同化氮的數(shù)量，以利于酵母對氨基酸的吸收，從而降低氨基酸的總體水平，通過以上措施可以限制啤酒中生物胺的含量[22]。但氨基酸是食品價值重要的一部分，在食品風味、功能及營養(yǎng)價值方面起著重要作用。雖然降低氨基酸含量能減少生物胺的含量，但對食品業(yè)會產生不利影響，因此很少采用此策略控制食品中生物胺的含量。

2.2.2 控制產氨基酸脫羧酶微生物的生長

產氨基酸脫羧酶微生物參與是形成生物胺的前提條件，因此可以通過無氨基酸脫羧酶微生物發(fā)酵或者控制產氨基酸脫羧酶微生物的生長而降低食品中生物胺的含量，這也是目前控制生物胺含量最有效的方法之一。

Morganella morganii是一株產組氨酸脫羧酶的菌株，它能把組氨酸轉化成組胺，當把它接種到牛肉上時，牛肉中的組胺含量可達595 mg/kg，而沒被接種此菌的牛肉中組胺含量僅為8.26 mg/kg[56]。當強化接種不產生物胺的腸膜明串珠菌51-5D發(fā)酵香腸時，可有效降低發(fā)酵香腸中生物胺的含量[57]。當接種一些優(yōu)良的酒酒球菌（Oenococcus oeni）菌株，其中包括不產氨基酸脫羧酶的菌株進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵時，釀造后的葡萄酒生物胺含量顯著降低，而進行自然蘋果酸-乳酸發(fā)酵制得的葡萄酒生物胺含量卻極高。一種可能原因是接種的菌株抑制并消除了葡萄酒中的自然菌群，而這些自然菌群能轉化形成生物胺。另一種解釋是接種的菌株可能能夠降解自然菌群產生的生物胺，而且能降解生物胺的菌株均不含氨基酸脫羧酶基因[58-59]。通過添加不產生物胺的Lactobacillus plantarum ZY40和Saccharomyces cerevisiae JM19[60]、Lactobacillus sakei[61-62]、Lactobacillus plantarum BCC 9546[63]等菌株發(fā)酵香腸制品，香腸中生物胺的含量明顯降低。Lu Shiling等[64]通過不同的菌株組合篩選出能有效抑制原生菌的發(fā)酵劑，利用此發(fā)酵劑發(fā)酵香腸能有效抑制生物胺的積累。另外從發(fā)酵食品的原發(fā)酵菌中篩選出優(yōu)良的菌株，這些菌株生長迅速且不產生物胺，利用這些菌種接種發(fā)酵食品，此類菌株很快成為優(yōu)勢菌株，發(fā)酵食品中的生物胺含量也大大降低[65]。篩選無氨基酸脫羧酶活性、能快速生長的優(yōu)良菌株作為發(fā)酵劑進行發(fā)酵制得產品，這被認為是目前最有效的控制發(fā)酵食品中生物胺含量的方法[66-68]，尤其是對于香腸、葡萄酒、啤酒等發(fā)酵產品，但對于像黃酒等混菌復雜發(fā)酵體系，接種發(fā)酵時需要考慮對產品本身質量的影響，因此目前為止還沒有利用此法控制黃酒中生物胺含量的研究。

由于生物胺是由含氨基酸脫羧酶的微生物產生，因此在理論上一切控制微生物生長的措施，例如真空包裝、低溫、pH值、高滲處理等，均能降低食品中生物胺的含量。一般通過控制微生物的生長來降低普通食品中的生物胺含量，但由于在不同食品中產氨基酸脫羧酶微生物的不同，不同的處理措施產生的結果也大不相同。

肉制品中的生物胺主要由乳酸菌、腸桿菌、假單胞菌產生。當真空包裝肉制品時，腸桿菌和假單胞菌受到抑制，但乳酸菌能夠在此條件下增殖，酪胺會積累到有危害的水平[69]。而冷藏貯存的牛肉制品在腐敗之前酪胺也可達到有害的水平，這主要由一些耐低溫的腸桿菌及假單胞菌產生[32]。單純從生物胺的控制角度出發(fā)，真空冷凍貯藏肉制品是最佳的選擇。魚類制品在0 ℃貯存10 d僅檢測到少量組胺的產生，但10 ℃貯存5 d后，組胺含量達到1 000 mg/kg[70]。郝淑賢等[71]從鯖魚中分離出7 株產生物胺的菌株，這7 株菌在4 ℃幾乎不生長（OD605nm均低于0.03），而在35 ℃時這些菌株生長迅速，OD605nm可達到2.0，因此冷凍貯存能抑制產生物胺菌株的生長。而真空包裝在降低魚制品中生物胺含量方面作用有限[22]，這可能由于魚類制品主要的生物胺產生菌——摩根菌是兼性厭氧菌但不耐低溫。因此，在控制生物胺方面，冷凍貯存魚制品比真空包裝有效的多。另外，抑制微生物生長的其他方法，包括輻照、添加殺菌劑、靜水壓力等，均能降低食品中生物胺的含量[72]，但一般并不會應用到普通食品處理中。釀造酒類產品中的生物胺主要由乳酸菌在釀造過程中脫羧氨基酸形成。在封裝后的運輸及貯存過程中生物胺的含量并沒有顯著變化。應用優(yōu)良的發(fā)酵菌株是降低生物胺含量最有效的方式，但降低釀造酒中產生物胺微生物（主要是乳酸菌）的數(shù)量也可以降低酒中生物胺含量。在葡萄酒的釀造過程中主要采取以下措施控制乳酸菌的數(shù)量：1）添加以富馬酸、二氧化硫為主的化學抑制劑；2）在蘋果酸-乳酸發(fā)酵接受后，就進行瞬時高溫滅菌，或者倒罐，盡早除去乳酸菌；3）添加乳酸鏈球菌素、片球菌素等細菌素，抑制乳酸菌的生長；4）添加溶菌酶[73]。由于黃酒是一個復雜的混合菌發(fā)酵過程，乳酸菌在發(fā)酵過程中也起著極其重要的作用，而且對黃酒發(fā)酵機理的了解并不透徹，因此目前尚無通過控制乳酸菌生長而降低黃酒中生物胺含量方面的研究報道。

2.2.3 控制氨基酸脫羧酶的活性

氨基酸脫羧酶直接作用于氨基酸，并將其脫羧形成相應的生物胺。因此一切能影響氨基酸脫羧酶活性的因素均可以用來控制生物胺的含量。影響氨基酸脫羧酶活性的主要因素為pH值、溫度及含鹽度等，因此可以通過改變這些因素而控制生物胺的含量。

在酸性條件時，鯖魚體內酪胺含量會增加[74]；葡萄酒中的組胺含量也會增加[75]；這是由于氨基酸脫羧酶發(fā)揮活性的最佳pH值位于酸性環(huán)境，氨基酸脫羧酶活性的增加會導致生物胺含量的增加。溫度不僅能影響微生物的生長，也能改變脫羧酶的活性。在10 ℃以上時，不但產胺微生物能快速增長，而且氨基酸脫羧酶的活性也較高。10 ℃貯存的鯖魚和鯡魚體內生物胺含量是2 ℃貯存時的20 倍[2]。在腌制食品中，組胺很少被檢測到，這是因為高鹽環(huán)境會抑制組氨酸脫羧酶活性，組胺在此條件下幾乎無法產生[76-77]。高鹽度也能強烈抑制生物胺在草魚魚片中的積累，可以有效延長貯藏期[78]。魏延玲等[79]研究發(fā)現(xiàn)用KCl部分替代NaCl腌制鱸魚可以顯著降低產品中生物胺的含量，此方法不僅沒有改變腌制鱸魚的感官品質，還降低了人體對鈉鹽的吸收，增加了鉀鹽的吸收。但由于pH值、含鹽量等一般是食品本身的特性，改變這些特性將會影響食品的品質和感官特性，因此利用此方法控制生物胺含量的研究并不是很多。

2.2.4 增強生物胺的降解水平

為減少生物胺在食品中的含量，除控制生物胺的合成因素外，還可以加強降解已經存在的生物胺，使生物胺處在一個較低水平。胺氧化酶分為單胺氧化酶和二胺氧化酶，它們能把生物胺降解生成乙醛、氨和過氧化氫。馬宇霞等[80]從44 種熏馬腸樣品中篩選出6 株具有生物胺氧化酶活性的菌株，經高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）驗證，這些菌株對生物胺具有較強的氧化能力，把這些菌株作為發(fā)酵劑加入熏馬腸中，在發(fā)酵過程中，這些菌株對組胺、酪胺、尸胺、腐胺、色胺和苯乙胺均有較強的抑制作用，減少程度均在40%以上，這為發(fā)酵安全的肉制品提供了新途徑[81]。Zaman等[82]從魚醬中分離出具有胺類氧化酶活性的Staphylococcus carnosus FS19和Bacillus amyloliquefaciens FS05菌株，并分別利用這兩株菌株接種發(fā)酵魚醬，制得的魚醬中組胺含量分別降低了27.7%和15.4%，總生物胺含量分別降低了15.9%和12.5%。Leuschner[83]和Martuscelli[84]等都篩選出了一批具有胺氧化酶活性的菌株，而且部分菌株能完全降解食品中的組胺，對酪胺的降解水平也超過60%以上。另外從魚醬中分離到的沙克乳桿菌（Lactobacillus sakei）能有效分解組胺[85]。楊利昆等[86]從天然發(fā)酵魚露中篩選出10 株具有生物胺降解活性的微生物，其中奧默柯達酵母M8菌株具有最高活性，其在食鹽質量分數(shù)為25%的條件下降解活性最高，降解組胺和酪胺的比率分別可達64.4%和72.4%。將這些具有胺氧化酶活性的菌株作為優(yōu)勢菌株強化發(fā)酵或者直接作為起始發(fā)酵劑應用于發(fā)酵食品，可以有效降低食品中生物胺的水平。

但具有胺氧化酶活性的菌株并不適合用于發(fā)酵酒類產品，這是因為乙醇可以有效抑制胺氧化酶的活性[21]。因此需要尋找新型的、能降解生物胺的微生物。Tapingkae等[87]從高鹽發(fā)酵的魚產品中篩選出4 株能降解組胺的極端嗜鹽古細菌，其中Natrinema gari HDS3-1活性最高，經進一步研究發(fā)現(xiàn)發(fā)揮降解作用的是組胺脫氫酶（histamine dehydrogenase），但需要1-甲氧基-5-甲基酚嗪硫酸甲酯鹽（1-methoxy-5-methylphenazinium methylsulfate，mPMS）作為電子載體。但此酶需在3.5～5.0 mol/L NaCl存在的條件下才能發(fā)揮最適活性，因此此類菌株能應用到實際發(fā)酵中。另外，相繼從綠膿假單胞菌、弗式檸檬酸桿菌、Nocardioides simplex中發(fā)現(xiàn)了胺類脫氫酶[25]，雖然目前這些菌株并沒有應用于發(fā)酵食品，但這些菌株的發(fā)現(xiàn)為降低食品中的生物胺水平提供了一個嶄新的方向。目前應盡快從乳酸菌中篩選出具有胺類脫氫酶活性的菌株，為降低酒類飲品中生物胺水平提供新的途徑。

3 生物胺的檢測分析

生物胺本身為小分子物質，且大部分在可見和紫外光波長范圍內無明顯吸收，也沒有熒光成分，因此在檢測前需要進行處理使其衍生化后再用儀器分析。生物胺檢測技術的研究在國內外已經開展多年，目前生物胺的檢測方法極其多樣化，靈敏度、精密度也各不相同，李志軍[22]和陸永梅[57]已經系統(tǒng)地研究了生物胺的檢測方法，另外我國也制定了測定食品中生物胺含量的國家標準[88]。另外也有關于生物胺檢測的專題綜述[89-90]，在此，我們重點介紹生物胺含量測定的主要方法，尤其是一些新方法的特點。

HPLC因其分析速度快、靈敏度高、精確度高并能同時分析多個化合物被廣泛應用于分析檢測各類化合物，也是測定生物胺的最常用方式。由于大部分生物胺沒有熒光和紫外發(fā)色基團，因此需經衍生化后才能測量。常用的衍生化試劑為鄰苯二醛（o-phthalaldehyde，OPA）、丹磺酰氯（dansyl chloride，Dns-Cl）、二硝基苯甲酰氯（dinitro benzoyl chloride，DABS-Cl）、苯甲酰氯（benzoyl chloride）等。OPA的優(yōu)點是反應迅速、耗時少、靈敏度高，但其衍生物不穩(wěn)定，且只能與初級生物胺反應。DABS-Cl穩(wěn)定性最好，其生物胺衍生物在－20 ℃可穩(wěn)定貯存1 a以上，另外其衍生操作也相對簡單，但需要除去多余試劑，靈敏度不高。Dns-Cl是生物胺HPLC檢測中應用最多的衍生試劑，其衍生操作簡單、衍生物穩(wěn)定性好且檢測范圍更廣。利用Dns-Cl衍生化并快速方便地分析奶酪中的生物胺，可大大縮短分析時間及成本[91]。董偉峰等[92]研究發(fā)現(xiàn)Dns-Cl衍生物在－20 ℃避光保存前6 個月無太大變化，6 個月后色胺和精胺迅速分解。胡家偉等[93]利用Dns-Cl柱前衍生化法建立了水產品中組胺的檢測方法，發(fā)現(xiàn)此方法快速準確、靈敏度高、重復性好。目前，我國國標規(guī)定生物胺檢測方法也是利用Dns-Cl進行衍生化處理[88]。雖然Dns-Cl柱前衍生化法應用已十分廣泛，穩(wěn)定性也很好，但畢竟增加了一個過程且耗時耗力。目前已經利用串聯(lián)質譜技術測定肉中的生物胺水平，此方法最大的特色是不需要衍生化，HPLC分離后直接利用串聯(lián)質譜檢測，靈敏度高而且操作十分簡單，目前已經可以同時測定10 種未衍生化的生物胺[94]。

毛細管電泳也可以直接對生物胺進行分析而并不需要衍生化處理。以UV為檢測器，利用毛細管區(qū)帶電泳技術無需衍生化就能區(qū)分6 種生物胺[95]，結合電導檢測可同時檢測8 種生物胺[96]。當以熒光異硫氰酸酯為衍生劑時，8 種生物胺的檢測限可達10－8mol/L[97]。Chiu等[98]已經詳細綜述了利用毛細管電泳檢測生物胺的策略、步驟及發(fā)展，在此不再介紹。

另一種較新穎的方法是生物傳感器法，此方法是利用酶、抗原、抗體等物質作為傳感器的探針，與樣品中的生物胺發(fā)生特異性反應，通過轉換器后檢測信號的變化，從而對生物胺進行定性和定量分析。目前較常用的方法是把胺氧化酶固定在探針上，當胺氧化酶催化脫去生物胺的氨基后形成過氧化氫，通過測定過氧化氫的量確定生物胺的含量。Draisci等[99]利用此方法測定了8 種不同的生物胺，測定的線性范圍為1×10－6～5×10－5mol/L，檢測限為5×10－7mol/L。Fiddes等[100]利用射頻識別（radio frequency identification，RFID）標簽，以順丁烯二酸酐為感測材料，成功檢測了食品腐敗過程中主要的5 種生物胺，原理是順丁烯二酸酐與生物胺反應，通過檢測電化學性質的變化來測定生物胺的含量。另一種相似的方法是酶聯(lián)免疫法，此方法首先用生物胺免疫實驗動物，制備特異性的單克隆抗體，利用這些特異性的抗體檢測產品中的生物胺。此方法首先應用于魚制品中組胺含量的檢測，檢測結果可在5 h內獲得[101]。現(xiàn)在依據(jù)酶聯(lián)免疫法已經開發(fā)出快速半定量或定量檢測魚類制品中的組胺含量的試劑盒，組胺的抗體與組胺結構相似的酪胺和尸胺發(fā)生交互反應的比例在1%以內，可行度也在可接受的范圍內[102]。這類方法一般具有快速、靈敏的特點，但成本較高、不能反復使用，而且食品中成分復雜，可能會出現(xiàn)假陽性結果，因此，此類方法大部分仍處于實驗室研制階段，很少大規(guī)模應用于實際檢測中。

4 結 語

由于微生物無處不在，幾乎所有含蛋白質或氨基酸的食品中都含有生物胺。適量的生物胺有利于人體的正常生理活動，但生物胺的過量積累會導致人體產生不良反應。組胺是生物胺中毒性最大的，歐美等國家一般規(guī)定食品中組胺的含量不得超過100 mg/kg，而乙醇會增強生物胺的毒性，因此酒類產品中生物胺限量標準比普通食品嚴格的多，歐洲各國規(guī)定的組胺在酒中的限量標準均不高于10 mg/L，德國最為嚴格不得高于2 mg/L。而在我國發(fā)酵產品中，尤其傳統(tǒng)的發(fā)酵酒產品中，生物胺的含量普遍偏高，因此應嚴格控制發(fā)酵產品中的生物胺含量。了解生物胺的產生機理是防止生物胺過量的前提，本文著重闡述了生物胺的形成機制及降低生物胺含量的方法。生物胺是由微生物產生的氨基酸脫羧酶脫羧氨基酸產生的，因此抑制微生物或脫羧酶活性是控制食品中生物胺含量的重要方式。對于傳統(tǒng)食品，控制原料及加工環(huán)境、避免微生物的污染十分重要，還可以通過改變生產工藝，通過控制pH值、溫度、含鹽量等因素來抑制微生物生長或脫羧酶活性達到控制生物胺含量的目的。而對于發(fā)酵食品，篩選優(yōu)良菌株用于發(fā)酵是最有效的控制生物胺的方式，這些優(yōu)良菌株可以是不含氨基酸脫羧酶基因的菌株、有效分解生物胺的菌株或者能抑制含脫羧酶菌株生長的菌株。另外生物胺本身在可見和紫外光波長范圍內無明顯吸收，也沒有熒光成分的小分子物質，其檢測方法也是生物胺研究的另一個熱點。本文綜述了幾種典型的生物胺測定方法及其特點。我們希望這篇綜述能引起更多人對食品中生物胺的關注，尤其對于中國傳統(tǒng)的發(fā)酵酒領域，希望有更多的研究者參與到生物胺的研究中。

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Progress in Research on Biogenic Amines in Foods

WANG Guangqiang1,2, YU Jianshen2,3, HU Jian2,3, CAO Lirui1, XIA Yongjun1,2, AI Lianzhong1,2,*
(1. School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. Shanghai Rice Wine Engineering Technology Research Center, Shanghai 200093, China; 3. Shanghai Jinfeng Wine Co. Ltd., Shanghai 200063, China)

Biogenic amine is a biogenic substance with low molecular weight and amino groups. Most foods contain biogenic amines that are formed by decarboxylation of amino acids with microbial amino decarboxylases. The appropriate amount of biogenic amines is beneficial to human normal physiology, but the absorption at high concentration will cause undesirable physiological effects. The distribution of microorganisms in different foods is discrepant, leading to the differences in the types and quantities of biogenic amines in different foods. This article summarizes the sources of biogenic amines, the mechanism and control strategies for their formation and analytical methods for the detection of biogenic amines in different foods, aiming to provide reference for reducing the amount of biogenic amines in foods.

biogenic amine; microorganism; formation mechanism; control strategy

10.7506/spkx1002-6630-201601046

TS201.2

A

1002-6630（2016）01-0269-10

王光強, 俞劍燊, 胡健, 等. 食品中生物胺的研究進展[J]. 食品科學, 2016, 37(1): 269-278. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601046. http://www.spkx.net.cn

WANG Guangqiang, YU Jianshen, HU Jian, et al. Progress in research on biogenic amines in foods[J]. Food Science, 2016, 37(1): 269-278. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601046. http://www.spkx.net.cn

2015-05-05

農業(yè)科技成果轉化資金項目（2013GB2C000153）；上海市農業(yè)科技成果轉化資金項目（133919N1000）；

上海市研究生創(chuàng)新基金項目（JWCXSL1402）；滬江基金研究基地專項（D15012）

王光強（1985—），男，講師，博士，研究方向為乳酸菌、發(fā)酵食品。E-mail：1015wanggq@163.com

*通信作者：艾連中（1976—），男，教授，博士，研究方向為食品微生物。E-mail：ailianzhong@163.com