發(fā)酵肉制品中生物胺的形成及影響因素研究進(jìn)展*

王翔，盧士玲，2，徐幸蓮，周光宏

1(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，江蘇南京，210095)2(石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆 石河子，832003)

發(fā)酵肉制品中生物胺的形成及影響因素研究進(jìn)展*

王翔1，盧士玲1，2，徐幸蓮1，周光宏1

1(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，江蘇南京，210095)2(石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆 石河子，832003)

生物胺是一種低分子量的有機物，對活細(xì)胞有重要的生理作用。適量的生物胺有助于人體正常的生理功能，過量則會引起不良的生理反應(yīng)。生物胺在發(fā)酵食品中廣泛存在，特別是氨基酸豐富的發(fā)酵肉制品，其中的生物胺主要由游離氨基酸經(jīng)氨基酸脫羧酶脫羧形成。發(fā)酵肉制品中的生物胺受原料肉、微生物、加工和貯藏條件等多種因素的影響。本文綜述了發(fā)酵肉制品中生物胺產(chǎn)生的條件及影響生物胺產(chǎn)生的因素。

生物胺，發(fā)酵肉制品，形成條件，影響因素

生物胺(biogenic amines，BAs)是一類主要由氨基酸脫羧或醛和酮氨基化形成的具有生物活性的小分子量含氮化合物［1］。是動植物和多數(shù)微生物體內(nèi)的正常生理成分，在細(xì)胞活動中發(fā)揮著重要作用。高濃度的生物胺對人體有著嚴(yán)重的毒害作用，可造成人神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的損傷。生物胺除存在于各種動植物組織中外，在發(fā)酵食品(如奶酪、葡萄酒、啤酒、米酒、發(fā)酵香腸等)中也普遍存在，它的含量可以作為食品質(zhì)量評價的一個重要指標(biāo)。食品中常見的生物胺主要包括脂肪族胺(腐胺、尸胺、精胺、亞精胺等)、芳香胺(酪胺、苯乙胺、多巴胺等)和雜環(huán)胺(組胺、色胺等)［2］。

發(fā)酵肉制品蛋白質(zhì)含量豐富，多含有較高濃度的生物胺。Latorre-Moratalla等［3］調(diào)查了歐洲傳統(tǒng)發(fā)酵香腸中生物胺，酪胺、腐胺、尸胺等最高含量都超過FDA的標(biāo)準(zhǔn);盧士玲等［4］研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)中式香腸中生物胺含量也較高，已經(jīng)影響到產(chǎn)品的安全。由于生物胺對食品存在的潛在安全影響，國內(nèi)外現(xiàn)已對食品中生物胺含量、形成、檢測和毒性等做了大量研究 。本文介紹了發(fā)酵肉制品中生物胺產(chǎn)生的條件并重點綜述了影響其產(chǎn)生的因素。為控制發(fā)酵肉制品中生物胺的含量，確保發(fā)酵肉制品的安全提供參考。

1 發(fā)酵肉制品中生物胺的形成

發(fā)酵肉制品中生物胺主要由一些特定的氨基酸經(jīng)脫羧作用產(chǎn)生。在發(fā)酵肉制品加工及貯藏過程中，蛋白質(zhì)、脂肪及糖類發(fā)生分解變化，微生物大量繁殖，所產(chǎn)生的蛋白酶作用于蛋白質(zhì)形成游離的氨基酸，而后經(jīng)過某些微生物分泌的氨基酸脫羧酶對氨基酸脫羧而形成相應(yīng)的生物胺(見圖1)。也有部分生物胺是通過醛或酮的轉(zhuǎn)胺作用形成的。生物胺的形成必須具備3個基本條件，即:前體物質(zhì)(氨基酸)的存在;分泌氨基酸脫羧酶微生物的存在;適宜這些微生物生長和分泌氨基酸脫羧酶的環(huán)境條件。

圖1 生物胺的前體物質(zhì)及其形成過程

2 發(fā)酵肉制品中生物胺形成的影響因素

發(fā)酵肉制品中生物胺的形成受多種因素的影響(見圖2)。原料肉的特性(游離氨基酸、脂肪、pH值等);微生物的種類和數(shù)量;生產(chǎn)工藝及貯藏條件(加熱、烹煮、貯藏、凍藏等);添加劑等都會影響生物胺的形成。

2.1 原料肉

原料肉為生物胺的形成提供底物和反應(yīng)場所，影響生物胺的形成。因此任何改變原料肉品質(zhì)的條件(pH值、離子濃度、底物濃度、抑制劑，等)都會影響生物胺的形成。

圖2 影響生物胺形成的因素［2］

2.1.1 原料肉pH值

原料肉的pH值不但影響氨基酸脫羧酶的活性，而且對微生物的生長有重要影響。生物胺的形成是細(xì)菌抵抗酸性環(huán)境的生理反應(yīng)，細(xì)菌的氨基酸脫羧酶在酸性環(huán)境下具有較高的活性，其最適的pH值范圍是4.0～5.5。因此低pH值能提高細(xì)菌產(chǎn)生物胺的能力，但發(fā)酵肉制品在發(fā)酵過程中迅速而大幅度的pH值降低能抑制脫羧酶陽性細(xì)菌的生長，從而降低了其中生物胺的積累。有研究表明pH值的大幅下降是影響組胺含量的主要原因［5］。

原料肉的最終pH值受多種因素的影響，PSE肉和DFD肉是2種pH比較極端的肉。PSE肉的pH較低，不利于微生物的生長，游離氨基酸的含量也較低，但氨基酸脫羧酶卻有較高的活性。DFD肉的pH較高，利于微生物的生長，促進(jìn)了游離氨基酸的生成，但是卻抑制了脫羧酶的活性。

2.1.2 原料肉種類

原料肉的種類也影響發(fā)酵肉制品中的生物胺的含量。不同動物來源的原料肉生物胺的含量不同，例如精胺在豬肉中的含量本身就比牛肉中的高;而來源于同一動物不同組織部位的原料肉生物胺的含量也存在差別［6］。Vidal-Carou 等［7］還研究發(fā)現(xiàn)包裝肉制品中，豬肉和牛肉混合的發(fā)酵肉制品與僅有豬肉的肉制品相比組胺和酪胺含量更高。

2.1.3 原料肉組分

原料肉中的游離氨基酸含量在生物胺的形成過程中起重要作用。游離氨基酸不但是生物胺的前體物質(zhì)而且為微生物的生長提供能源。由于微生物的存在，發(fā)酵肉制品在加工和貯藏過程中蛋白質(zhì)不斷被分解，游離氨基酸的濃度不斷增加，但游離氨基酸的濃度和生物胺的含量并不存在一個明確的相關(guān)性。

研究表明脂肪的含量影響生物胺的形成，相同條件下，原料肉中脂肪的比例越高生物胺的含量則越低，這是因為原料肉水活度(Aw)的降低抑制了微生物的生長和游離氨基酸的形成，并最終導(dǎo)致了生物胺含量的降低［2］。

2.2 微生物

微生物產(chǎn)生的氨基酸脫羧酶在生物胺形成過程中發(fā)揮重要的作用，微生物是發(fā)酵肉制品中生物胺形成不可缺少的一個條件。

2.2.1 原料肉中的微生物

原料肉中微生物的種類和數(shù)量是影響發(fā)酵肉制品中生物胺含量的重要因素。一般認(rèn)為健康動物內(nèi)部組織是無菌的，但也有些微生物會越過屏障到達(dá)內(nèi)部組織。牲畜宰后喪失先天防衛(wèi)能力，使微生物污染成為可能，而這些微生物有可能在原料肉加工之前，便已經(jīng)造成生物胺的積累。雖然并非所有的微生物種類都具有氨基酸脫羧酶活性，但具有此種生理作用的細(xì)菌種群卻并不在少數(shù)。發(fā)酵肉及肉制品中形成生物胺的主要菌為乳酸菌、腸桿菌、假單胞菌等。

控制原料肉中微生物的污染，是保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)發(fā)酵肉制品的關(guān)鍵。Bover-Cid等［8］曾研究了原料肉衛(wèi)生質(zhì)量對發(fā)酵香腸中生物胺含量的影響。用經(jīng)－20℃、5 d處理的原料肉所做的發(fā)酵香腸中積累有大量的酪胺(100 mg/kg)、尸胺和腐胺(＜15 mg/kg);用經(jīng)4℃、5 d處理的原料肉做的發(fā)酵香腸中的生物胺形成的則更早，含量更高。Bover-Cid等［9］還研究了冷凍和非冷凍原料肉對香腸中生物胺形成的影響，結(jié)果表明在香腸制作前將原料肉冷凍幾天可以有效的降低內(nèi)源微生物和尸胺的含量。

2.2.2 發(fā)酵劑

發(fā)酵劑對發(fā)酵肉制品中生物胺含量的影響是極其復(fù)雜的，不同菌種可能造成不同種類和數(shù)量生物胺的積累［10］。但發(fā)酵香腸中的精胺和亞精胺起源于原料肉，含量不會受到發(fā)酵劑菌種的影響［11］。一些研究者［12］認(rèn)為添加產(chǎn)生物胺陰性菌發(fā)酵劑能有效抑制生物胺的形成，然而也有一些研究者［13］并沒能證明發(fā)酵劑在香腸發(fā)酵過程中降低生物胺含量的作用。

許多人對發(fā)酵劑與發(fā)酵肉制品中生物胺含量的關(guān)系進(jìn)行了研究。Hu等［12］發(fā)現(xiàn)混合發(fā)酵劑能迅速降低pH值，抑制原料肉中微生物的生長，從而降低組胺、尸胺、腐胺、色胺和酪胺的形成。Lu等［14］分別將2種發(fā)酵劑(A:Pediococcus pentosaceus+Staphylococcus xylosus;B:Lactobacillus farciminis+Staphylococcus saprophyticus)添加到發(fā)酵香腸中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B組中生物胺的含量明顯低于A組，證明在發(fā)酵香腸成熟過程中發(fā)酵劑對生物胺的形成有重要的作用。

2.3 加工和貯藏條件

加工和貯藏條件能夠影響底物和酶的濃度以及氨基酸脫羧酶的活性，因此為了控制發(fā)酵肉制品中生物胺的含量，僅僅控制原料肉是不夠的，還需要對加工和貯藏條件進(jìn)行優(yōu)化。

2.3.1 貯藏溫度

貯藏溫度顯著影響發(fā)酵肉制品中生物胺的形成，長時間貯藏在不合適的溫度(＞5℃)下一方面促進(jìn)了微生物的生長和蛋白質(zhì)的分解，另一方面提高了蛋白水解酶和氨基酸脫羧酶的活性，都加快了生物胺的合成速度。但較高的發(fā)酵溫度(24℃)適宜于乳酸菌的生長，能提高乳酸菌對生物胺形成菌的競爭優(yōu)勢，從而降低發(fā)酵香腸中生物胺的含量。因此，發(fā)酵香腸中生物胺的積累與環(huán)境溫度存在復(fù)雜的關(guān)系，而不是簡單的成正相關(guān)或成反相關(guān)。通常貯藏于4℃的發(fā)酵干香腸比15℃的干香腸生物胺含量要低［15］。而Komprda等［11］將發(fā)酵香腸在成熟42 d后，分別在8℃和22℃下貯藏60 d，結(jié)果顯示貯藏溫度對生物胺的形成并沒有顯著影響。

2.3.2 包裝條件

真空或氣調(diào)包裝常用來延長肉制品的貨架期，包裝條件通過影響微生物種類、數(shù)量和代謝等來影響生物胺的形成。例如陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)在有氧的條件下只產(chǎn)生無氧條件下一半的腐胺，而肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)在無氧的條件下明顯的產(chǎn)生更少的尸胺和更多的腐胺［16］。

2.3.3 輔助材料

在肉制品加工中，為了改善和提高制品的感官特性及品質(zhì)，便于加工生產(chǎn)和延長產(chǎn)品的保存期，除主料外，常需添加一些輔助材料［17］。主要有調(diào)味料、添加劑、香辛料等，它們也會影響發(fā)酵肉制品中生物胺的形成。

NaCl可以通過降低水活度抑制微生物的生長繁殖來降低食品中生物胺的積累。NaCl終濃度為6%與3%的發(fā)酵香腸相比，生物胺的含量明顯要低許多［18］。糖可以改變發(fā)酵香腸中的微生物類群，促進(jìn)發(fā)酵劑微生物的生長繁殖，提高其競爭力，從而抑制其他產(chǎn)生物胺細(xì)菌的生長繁殖，降低香腸中生物胺的含量。在不添加糖的香腸中，其酪胺和尸胺的含量是添加糖的香腸的2倍［19］。葡萄糖的濃度在0.5%～2%時利于脫羧酶的形成，但當(dāng)濃度大于3%時，則抑制了脫羧酶的形成。

許多香辛料在賦予產(chǎn)品特有風(fēng)味的同時還具有抗菌防腐作用。Grohs等［20］研究了10種香辛料對法蘭克福香腸中細(xì)菌的抑制作用，并確定了最佳用量。Farag等［21］研究了6種香辛料對3種革蘭陰性菌和4種革蘭陽性菌的抑制作用，并且證實了丁香和桂皮在較低的使用濃度下對肉制品中腐敗菌具有良好的抑菌效果。

在發(fā)酵肉制品中添加適量的食品添加劑能有效的抑制生物胺的形成。Gen-celep等［22］研究發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽能降低發(fā)酵香腸中酪胺、腐胺的含量，延緩尸胺形成，但是不影響精胺和亞精胺形成。當(dāng)亞硝酸鈉添加量為0.007 5%時，香腸中腐胺、尸胺、酪胺的形成被有效阻止。Bover-Cid等［23］發(fā)現(xiàn)亞硫酸鈉能抑制發(fā)酵香腸中尸胺的積累。山梨酸鉀作為一種防腐劑，也可以用來抑制食品中生物胺的形成［24］。

2.4 其他因素

直徑不同的發(fā)酵香腸具有不同的厭氧程度，氧化還原電位，水活度等。因此在成熟過程中，發(fā)酵香腸的直徑可改變微生物生長的環(huán)境繼而影響生物胺的積累［25］。研究者發(fā)現(xiàn)直徑較大的香腸生物胺的含量也較高，此外中心部分的生物胺濃度也要比邊緣高。

3 展望

生物胺種類繁多，廣泛存在于發(fā)酵肉制品中，而且具有潛在的毒性，其含量與許多因素有關(guān)，很難通過一點來實現(xiàn)對生物胺的控制。為了避免新的食品安全問題，對于發(fā)酵肉制品中生物胺的形成需要進(jìn)一步研究。特別是對影響生物胺形成的原料肉和加工過程的研究，它們對生物胺形成的影響因產(chǎn)品的種類和應(yīng)用技術(shù)的不同而不同。許多影響生物胺形成的因素會隨著現(xiàn)有加工技術(shù)(如真空加工，高壓，氣調(diào)包裝等)或加工條件(新添加劑，加工溫度，NaCl等)的應(yīng)用而改變。另外各種產(chǎn)生物胺微生物之間的相互影響還不清楚，也還有待進(jìn)一步的研究。

［1］Maijala R，Nurmi E，F(xiàn)ischer A.Influence of processing temperature on the formation of biogenic amines in dry sausages［J］.Meat Science，1995，39(1):9－22.

［2］Ruiz-Capillas C，Jiménez-Colmenero F.Biogenic amines in meat and meat products［J］.Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2004，44:489－499.

［3］Latorre-Moratalla M L，Veciana-Nogués T，Bover-Cid S，et al.Biogenic amines in traditional fermented sausages produced in selected European countries［J］.Food Chem-istry，2008，107(2):912－921.

［4］盧士玲，徐幸蓮，舒蕊華，等.傳統(tǒng)中式香腸中生物胺調(diào)查研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，35(10):141－146.

［5］Eerola H S，Roig sagués A X，Hirvi T K.Biogenic amines in Finnish dry sausages［J］.Journal of Food Safety，2007，18(2):127－138.

［6］Kalac P.Biologically active polyamines in beef，pork and meat products:A review［J］.Meat Science，2006，73:1－11.

［7］Vidal-Carou M C，Izquierdo M L，Matín M C，et al.Histamina y tiramina en derivados cárnicos Agroquim Tecnol.Aliment［J］.Rev Agroquim Tecnol Aliment，1990，30:102－108.

［8］LüCKE F K.Fermented sausages in“Microbiology of Fermented Foods”［M］.London and New York:Elsevier Applied Scien Publishers，1985:41－83.

［9］Bover-Cid S，Miguelez-Arrizado M J，Luz Latorre Moratalla L，et al.Freezing of meat raw materials affects tyramine and diamine accumulation in spontaneously fermented sausages［J］.Meat Science，2006，72(1):62－68.

［10］Aro Aro J M，Nyam-Osor P，Tsuji K，et al.The effect of starter cultures on proteolytic changes and amino acid content in fermented sausages［J］.Food Chemistry，2010，119(1):279－285.

［11］Komprda T，Neznalovà J，Standara S，et al.Effect of starter culture and storage temperature on the content of biogenic amines in dry fermented sausage poli?an［J］.Meat Science，2001，59(3):267－276.

［12］Hu Y，Xia W，Liu X.Changes in biogenic amines in fermented silver carp sausages inoculated with mixed starter cultures［J］.Food Chemistry，2007，104(1):188－195.

［13］Paulsen P，Bauer F.Biogenic amines in fermented sausages:Factors influencing the formation of biogenic amines in fermented sausages［J］.Fleisch Swirts Chaft International，1997，77:32－34.

［14］Lu S，Xu X，Zhou G，et al.Effect of starter cultures on microbial ecosystem and biogenic amines in fermented sausage［J］.Food Control，2010，21(4):444－449.

［15］Bover-Cid S，Izpuierdo-Pulido M，Vidal-Carou M C.Influence of hygienic quality of raw material on biogenic amine production during ripening an d storage of dry fermented sausages［J］.Journal of Food Protection，2000，63:1 544－1 550.

［16］Halasz A，Barath A，Simon-Sarkadi L，et al.Biogenicamines and their production by microorganisms in food［J］.Trends Food Science Technology，1994，5:42－49.

［17］徐幸蓮，肉制品工藝學(xué)［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2000.

［18］Roseiro C，Santos C，Sol M，et al.Prevalence of biogenic amines during ripening of a traditional dry fermented pork sausage and its relation to the amount of sodium chloride added［J］.Meat Science，2006，74(3):557－563.

［19］Bover-Cid S，Izquierdo-Pulido M，Carmen Vidal-Carou M.Changes in biogenic amine and polyamine contents in slightly fermented sausages manufactured with and without sugar［J］.Meat Science，2001，57(2):215－221.

［20］Grohs B M，Kunz B.Antimicrobial effect of spices on sausage spoiling microorganisms using a model medium for sausage type frankfurter［J］.Advances in Food Sciences，1999，21(3/4):128－135.

［21］Farag R S，Daw Z Y，Hewedi F M，et al.Antimicrobial activity of some Egyptian spices essential oil［J］.Journal of Food Protection，1989，52(9):665－667.

［22］Gen?celep H，Kaban G，Kaya M.Effects of starter cultures and nitrite levels on formation of biogenic amines in sucuk［J］.Meat Science，2007，77(3):424－430 .

［23］Bover-Cid S，Miguélez-Arrizado M J，Vidal-Carou M C.Biogenic amine accumulation in ripened sausages affected by the addition of sodium sulphite［J］.Meat Science，2001，59(4):391－396.

［24］Shalaby A R.Significance of biogenic amines to food safety and human health［J］.Food Research International，1996，29:675－690.

［25］Bover-Cid S，Schoppen S，Izquierdo-Pulido M，et al.Relationship between biogenic amine contents and the size of dry fermented sausages［J］.Meat Science，1999，51(4):305－311.

Review of Biogenic Amines Formation and Influencing Factors in Fermented Meat Products

Wang Xiang1，Lu Shi-ling1，2，Xu Xing-lian1，Zhou Guang-hong1
1(Key Laboratory of Meat Products Processing and Quality Control，Ministry of Education，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)2(College of Food Science，Shihezi University，Shihezi 832003，China)

Biogenic amines，organic compounds of low molecular weight，present in living organisms，are responsible for many essential functions.Excessive consumption of these amines can be of potential health concern.Biogenic amines are widely present in fermented foods;especially fermented meat products are abundant source of amino acids.In fermented meat products，they are mostly produced by decarboxylation of free amino acids(FAAs)mediated by amino acid decarboxylase enzymes.Biogenic amines in fermented meat products are influenced by many factors;such as，raw material，microorganisms，processing and storage conditions and so on.This article is a review of the requirements for biogenic amines formation and factors influencing their formation in the fermented meat products.

fermented meat products，biogenic amines，formation conditions，influencing factors

碩士研究生(徐幸蓮教授為通訊作者)。

*國家“863”計劃(No.2010AA10Z303);國家自然科學(xué)基金(項目批準(zhǔn)號:30800863);博士點基金(200900971/002)

2010－06－09，改回日期:2010－09－10