發(fā)酵香腸中生物胺控制技術(shù)的研究進展

孫 霞,楊 勇，鞏 洋,李 誠，胡 濱，何 利

(四川農(nóng)業(yè)大學食品學院,四川雅安 625014)

發(fā)酵香腸中生物胺控制技術(shù)的研究進展

孫 霞,楊 勇*，鞏 洋,李 誠，胡 濱，何 利

(四川農(nóng)業(yè)大學食品學院,四川雅安 625014)

生物胺是一類具有生物活性的低分子量含氮有機化合物的總稱,適量生物胺有助于人體正常的生理功能,但生物胺含量過高不僅會降低發(fā)酵香腸品質(zhì),而且會對機體健康造成不良反應(yīng)。本文綜述了發(fā)酵香腸中生物胺的種類和危害性并重點介紹了生物胺的物理、化學和生物控制方法,展望了發(fā)酵香腸中生物胺的控制技術(shù)的研究方向。

發(fā)酵香腸,生物胺,危害,控制

發(fā)酵香腸是指將絞碎的肉和動物脂肪同鹽、糖、發(fā)酵劑、香辛料等混合后灌進腸衣,經(jīng)過微生物發(fā)酵制成的具有典型發(fā)酵風味特性的肉制品[1]。生物胺是一類具有生物活性的低分子量含氮有機化合物的總稱。發(fā)酵香腸中的生物胺是由原料肉中的內(nèi)源酶和微生物產(chǎn)生的蛋白酶作用于蛋白質(zhì)生成氨基酸,而后經(jīng)過脫羧作用或醛和酮氨基化形成[2]。有些生物胺,如腐胺和尸胺能夠與發(fā)酵香腸中添加的亞硝酸鹽和硝酸鹽反應(yīng)生成亞硝胺等雜環(huán)類致癌物質(zhì),從而增加了生物胺的毒性風險[3]。Latorre等[4]調(diào)查了歐洲傳統(tǒng)發(fā)酵香腸中的生物胺,發(fā)現(xiàn)生物胺總量超過了FDA的可能中毒劑量評估值。盧士玲等[5]研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)中式香腸中生物胺含量也較高,已影響到產(chǎn)品的安全。隨著人們食品安全意識的提高,消費者注重發(fā)酵香腸獨特風味和口感的同時,更加注重其品質(zhì)和安全性。發(fā)酵香腸中過量的生物胺會影響香腸的品質(zhì)并對機體健康造成不良影響[6-7],因此,控制發(fā)酵香腸中生物胺的含量顯得尤為重要。

1 發(fā)酵香腸中生物胺的種類及其危害

發(fā)酵香腸中常見的生物胺有組胺、酪胺、腐胺、尸胺、苯乙胺和色胺,它們是由相應(yīng)的前提物質(zhì)組氨酸、酪氨酸、鳥氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸和色氨酸經(jīng)過脫羧作用而產(chǎn)生。精胺和亞精胺是原料肉中最主要的生物胺,其含量不受發(fā)酵劑的影響[8]。通常組胺和酪胺被認為是發(fā)酵香腸生物胺中最重要的兩類,并以這兩種生物胺作為檢測指標。上海市食品藥品監(jiān)督管理局于2011年發(fā)布上海市地方標準《食品安全地方標準發(fā)酵發(fā)酵肉制品(征求意見稿)》,對比國內(nèi)外相關(guān)標準,暫定發(fā)酵肉制品中組胺限量為<200mg/kg。為保證發(fā)酵香腸的安全性,有研究者建議產(chǎn)品中組胺和酪胺限量值確定為100mg/kg[2]。

生物胺是激素、生物堿、核酸和蛋白質(zhì)合成的前體物質(zhì),對維持正常的內(nèi)臟功能和免疫系統(tǒng)的代謝有重要作用。但是生物胺的過量攝入會引起血管、動脈和微血管的擴大,導(dǎo)致人體的不良反應(yīng),如高血壓、頭疼、腹部痙攣、腹瀉和嘔吐等[9]。Premont等[10]指出在帕金森氏癥患者,精神分裂癥患者和抑郁癥患者體內(nèi)生物胺含量較高。生物胺中毒性最大的是組胺,其水平偏高會導(dǎo)致頭痛、高血壓以及消化障礙等。毒性次之的酪胺則易引起偏頭痛和高血壓等不適反應(yīng)。生物胺中尸胺和腐胺雖然毒性較小,但是能抑制組胺和酪胺代謝酶的活性,從而增加組胺和酪胺的毒性[11]。此外,腐胺、尸胺、精胺和亞精胺可以與食物中的亞硝酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生致癌物質(zhì)亞硝胺[9]。當食物中組胺含量在8～40、40～100mg、超過100mg分別會導(dǎo)致輕微、中度、嚴重中毒。人體內(nèi)酪胺含量超過100mg時會引起偏頭痛[12]。生物胺引起人體中毒的水平因人而異,因此很難建立統(tǒng)一的衡量標準。

2 生物胺的控制方法

生物胺的控制方式有多種,主要從物理、化學和生物三個方面介紹近幾年國內(nèi)外生物胺控制技術(shù)相關(guān)研究。

2.1 物理控制方法

目前,應(yīng)用于控制發(fā)酵香腸中生物胺含量的物理方法主要包括冷凍、包裝等傳統(tǒng)技術(shù)和γ射線處理、高壓等新興技術(shù)。

真空或氣調(diào)包裝不僅可以延長發(fā)酵香腸的貨架期還可以抑制發(fā)酵香腸中生物胺的形成。Ruiz-Capillas等[16]研究發(fā)現(xiàn)普通包裝、真空包裝、CO2和氬氣包裝,CO2和氮氣包裝的香腸在溫度為(1±1)℃貯藏14d,其他三種包裝香腸中酪胺、苯乙胺、亞精胺、精胺均低于普通包裝。

通過γ射線處理不僅可以控制發(fā)酵香腸中微生物的生長,而且可以降解發(fā)酵香腸中的某些生物胺。Kim等[17]研究發(fā)現(xiàn)在切片意大利香腸(pepperoni)中,γ射線能使腐胺、酪胺、亞精胺和精胺的含量減少,但是對苯乙胺的含量沒有影響。Rabie等[18]發(fā)現(xiàn)經(jīng)2、4、6kGy的γ射線處理發(fā)酵香腸,儲存30d后生物胺干基的總量從277～5815mg/kg分別減少到111～186、98～188、57～180mg/kg。

高壓處理可以有效影響生物胺產(chǎn)生菌的活動,從而抑制生物胺的形成。Latorre-Moratalla等[19]用200MPa處理西班牙發(fā)酵香腸,結(jié)果表明其抑制了腸桿菌生長但是對革蘭氏陽性菌沒有顯著的影響,從而使腐胺和尸胺的積累受到強烈抑制,但是對酪胺形成沒有影響。Ruiz-Capillas等[20]發(fā)現(xiàn)高壓處理可以顯著抑制干香腸中酪胺、腐胺、尸胺的形成,對組胺形成沒有影響。Simon-Sarkadia等[21]用500MPa處理香腸并貯藏4周后,發(fā)現(xiàn)干香腸和半干香腸中的酪胺含量分別為18mg/kg和7mg/kg低于未處理組的32mg/kg和16mg/kg,表明高壓處理對干香腸中的生物胺形成有抑制作用。

物理控制方法操作簡單、方便,但其在抑制生物胺形成的同時可能會導(dǎo)致發(fā)酵香腸的營養(yǎng)成分的流失和風味或口感發(fā)生變化,甚至改變發(fā)酵香腸的內(nèi)在特性,對發(fā)酵香腸的品質(zhì)造成影響。

2.2 化學控制方法

目前,應(yīng)用于發(fā)酵香腸中生物胺的化學控制方法主要有添加不同的化合物(糖、食鹽、亞硝酸鹽和葡萄糖酸內(nèi)酯)和天然提取物等。

葡萄糖可以改變發(fā)酵香腸中的微生物類群,抑制產(chǎn)生物胺細菌的生長繁殖,抑制發(fā)酵香腸中生物胺的形成。Bover-Cid等[22]發(fā)現(xiàn),在不添加葡萄糖的發(fā)酵香腸中,其酪胺和尸胺的含量是添加葡萄糖的發(fā)酵香腸的2倍。同時,在貯藏過程中其酪胺、尸胺、腐胺和色胺也有明顯的增加。Latorre-Moratalla等[23]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵香腸中添加糖類物質(zhì)(葡萄糖和乳糖),可使尸胺含量減少43%。

食鹽通過降低水分活度抑制微生物的生長繁殖來降低發(fā)酵香腸中生物胺的積累。Roseiro等[24]研究發(fā)現(xiàn),食鹽添加量對發(fā)酵香腸中的生物胺有顯著影響,在香腸中分別加入3%和6%的食鹽時,后者生物胺的含量明顯減少。

亞硝酸鹽是一種防腐劑,可以抑制產(chǎn)生物胺細菌的生長繁殖。Kurt等[25]發(fā)現(xiàn)加入亞硝酸鹽可以降低土耳其干發(fā)酵香腸中色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、酪胺和組胺含量,當亞硝酸鈉添加量為0.0075%時,香腸中腐胺、尸胺、酪胺的形成被有效阻止。Delgado-Pando等[26]發(fā)現(xiàn)150mg/kg的亞硝酸鈉能降低意大利干香腸中腐胺和尸胺的積累,但卻使組胺含量增加兩倍。但是亞硝酸鹽能與發(fā)酵香腸中的腐胺和尸胺等反應(yīng)生成致癌的亞硝胺,從而使發(fā)酵香腸存在一定的安全隱患。

葡萄糖酸內(nèi)酯的添加可以有效地抑制腸桿菌和腸球菌的生長,從而抑制生物胺的形成。Maijala等[27]發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵香腸中添加葡萄糖酸內(nèi)酯能降低發(fā)酵香腸中腸球菌和腸桿菌的數(shù)量,其對腸球菌和腸桿菌的抑制作用抑制了發(fā)酵香腸中組胺和酪胺的形成。Jae-Hyung等[28]在培養(yǎng)基中添加甘氨酸發(fā)現(xiàn)相對于對照組,實驗組的腐胺、尸胺、組胺、酪胺和亞精胺分別降低了32.6%、78.4%、93.2%、100.0%和100.0%。

天然提取物和香料的添加不僅可以抑制發(fā)酵香腸中某些微生物的生長,而且可以抑制部分生物胺的形成。Bozkurt[29]研究添加綠茶提取物的干發(fā)酵香腸,酪胺的含量明顯低于對照組,分別為64.31mg/kg和99.42mg/kg。陳穎等[30]將復(fù)合植物提取物加入發(fā)酵香腸,實驗組和對照組中酪胺含量分別為25.06mg/kg和60.33mg/kg,均低于限量值100mg/kg,結(jié)果表明其對酪胺含量有顯著抑制效果。Giulia等[31]在干發(fā)酵香腸中加入混合香料P,發(fā)現(xiàn)添加P的香腸中酪胺和腐胺含量分別為190mg/kg和220mg/kg,均低于對照組的80mg/kg和170mg/kg,結(jié)果表明混合香料對香腸酪胺、腐胺的形成有抑制作用。

化學控制方法成本較低且不需要昂貴的儀器設(shè)備,但由于其添加某些物質(zhì)可能會對發(fā)酵香腸的風味產(chǎn)生較大的影響,掩蓋發(fā)酵香腸本身的典型發(fā)酵風味特性,因此應(yīng)用于抑制生物胺的形成上有較大的局限性。

2.3 生物控制方法

生物胺的生物控制方法,主要是通過接種單一發(fā)酵劑、接種混合發(fā)酵劑和篩選具有胺氧化酶活性菌株的方法來抑制生物胺的形成和積累。

國內(nèi)外學者通過在發(fā)酵香腸中接種單一發(fā)酵劑(乳酸菌或葡萄球菌)來抑制生物胺形成的研究較為廣泛。譚李紅等[32]發(fā)現(xiàn)用干酪乳桿菌和木糖葡萄球菌作發(fā)酵劑與空白組相比組胺含量分別降低68.1%和41.0%。高文霞[33]等通過在發(fā)酵香腸中接種植物乳桿菌和戊糖片球菌,與對照相比,組胺含量分別降低了47.58%和81.72%。Casquete等[34]發(fā)現(xiàn)接種乳酸片球菌的干發(fā)酵香腸中酪胺和總生物胺的干基含量為143.61mg/kg和763.53mg/kg,均低于對照組的69.19mg/kg和480.56mg/kg,結(jié)果表明接種乳酸片球菌的干發(fā)酵香腸中酪胺含量處于限量值之內(nèi)(<100mg/kg)。Casquete等[35]發(fā)現(xiàn)接種植物乳桿菌的發(fā)酵香腸中腐胺和尸胺含量分別為62.71mg/kg和51.42mg/kg,均顯著低于自然發(fā)酵香腸的204.63mg/kg和176.73mg/kg。Bakaa等[36]發(fā)現(xiàn)接種清酒乳桿菌能顯著抑制發(fā)酵香腸中生物胺形成,與自然發(fā)酵香腸相比,酪胺、色胺、尸胺和腐胺分別降低13%、55%、60%和72%。Giulia等[37]發(fā)現(xiàn)接種戊糖片球菌的發(fā)酵香腸中的酪胺和腐胺含量分別為80mg/kg和175mg/kg,均低于自然發(fā)酵香腸中的190mg/kg和230mg/kg,結(jié)果顯示接種戊糖片球菌的香腸中酪胺含量處于限量值之內(nèi)(<100mg/kg)。Zhang等[52]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵香腸中接種植物乳桿菌可減少腐胺和尸胺的積累70%以上,但并不影響酪胺、組胺、精胺和亞精胺的積累。

混合發(fā)酵劑可以影響不同微生物菌群的相互作用,接種混合發(fā)酵劑對抑制生物胺的形成具有較好的效果。在國內(nèi),譚李紅等[39]研究發(fā)現(xiàn)木糖葡萄球菌有助于戊糖片球菌降低發(fā)酵香腸中色胺的含量,接種混合發(fā)酵劑中色胺含量比單一發(fā)酵劑降低了22.83%,組胺、色胺和酪胺的含量比對照組分別降低了94.04%、46.59%和29.53%。朱志遠等[40]研究通過接種不同發(fā)酵劑對發(fā)酵香腸生物胺含量的影響,結(jié)果表明接種香腸乳桿菌和肉糖葡萄球菌混合發(fā)酵劑可以有效抑制色胺、腐胺、尸胺、組胺生成,而接種腸膜明串珠菌和肉糖葡萄球菌的混合發(fā)酵劑可以抑制苯乙胺和酪胺形成。在國外,Talona等[41]發(fā)現(xiàn)接種清酒乳桿菌、馬胃葡萄球菌和琥珀葡萄球菌的發(fā)酵香腸中酪胺、尸胺、腐胺和組胺干基含量分別為58.77、312.96、26.3、6.29mg/kg,均低于自然發(fā)酵香腸的77.7、202.95、19.18、3.90mg/kg,結(jié)果表明混合發(fā)酵劑能顯著抑制香腸中酪胺、尸胺、腐胺和組胺形成。Komprda等[42]在發(fā)酵香腸中接種發(fā)酵劑B(戊糖片球菌和肉葡萄球菌)和F(肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌和香腸乳桿菌),發(fā)現(xiàn)在香腸成熟時,B組腐胺和酪胺干基含量分別是12mg/kg和9mg/kg,比F組腐胺(247mg/kg)和酪胺(123mg/kg)低,混合發(fā)酵劑對腐胺和酪胺的含量影響顯著。Lu等[43]分別將發(fā)酵劑A(戊糖片球菌和木糖葡萄球菌)和B(乳酸桿菌和腐生葡萄球菌)接種到發(fā)酵香腸中,與自然發(fā)酵香腸(C)相比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)B中腐胺(64.17mg/kg)含量明顯低于A(133.25mg/kg)和C(189.52mg/kg),尸胺(10.29mg/kg)含量明顯低于A(109.67mg/kg)和C(214.69mg/kg),組胺(0.16mg/kg)含量明顯低于A(16.47mg/kg)和C(17.56mg/kg),酪胺(52.87mg/kg)的含量明顯低于A(107.75mg/kg)和C(318.79mg/kg),說明不同混合發(fā)酵劑對生物胺的形成有不同的抑制效果。Tosuk等[44]發(fā)現(xiàn)接種乳酸菌和葡萄球菌使干發(fā)酵香腸成熟過程中腐胺、尸胺、色胺、組胺和酪胺的積累均減少,成熟第一階段和第二階段總生物胺的干基含量分別為392.1mg/kg和264.9mg/kg,均低于對照組的586.95mg/kg和822mg/kg。Nie等[45]發(fā)現(xiàn)接種植物乳桿菌和釀酒酵母的發(fā)酵香腸中腐胺和尸胺的含量分別減少37%和76%,這與Bover-Cid[8]研究結(jié)果相似。Simiona等[46]接種清酒乳桿菌、馬胃葡萄球菌和嗜酸乳桿菌的發(fā)酵香腸中腐胺、尸胺、組胺、酪胺和生物胺總量分別為26.33、37.59、15.14、57.69、301.73mg/kg,明顯低于自然發(fā)酵香腸中的49.94、90.65、21.45、141.35、474.88mg/kg,結(jié)果表明混合發(fā)酵劑能顯著抑制發(fā)酵香腸中生物胺的形成。研究結(jié)果表明,混合發(fā)酵劑能有效抑制發(fā)酵香腸中的酪胺、尸胺、腐胺和組胺的形成,但對精胺和亞精胺無明顯的作用。

近年來,學者們對生物胺降解途徑進行深入的研究,發(fā)現(xiàn)胺氧化酶可以氧化脫氨,將生物胺降解為氨、醛和過氧化氫,從而降低生物胺的含量。篩選具有胺氧化酶活性菌株成為控制生物胺形成的一個有效途徑。鄧紅梅等[47]從傳統(tǒng)中式香腸中分離出1株表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)和3株模仿葡萄球菌(Staphylococcussimulans),通過高效液相驗證發(fā)現(xiàn),表皮葡萄球菌對色胺最大減少量是63.171μg/mL,苯乙胺最大減少量是74.556μg/mL,腐胺最大減少量是74.95μg/mL,尸胺最大減少量是75.552μg/mL,組胺最大減少量是65.011μg/mL,酪胺最大減少量是61.642μg/mL,而模仿葡萄球菌對各種胺的氧化減少量均較少,結(jié)果表明不同的微生物具有氧化不同生物胺的能力。馬宇霞等[48]從熏馬腸篩選出6株產(chǎn)生物胺氧化酶菌,分別為鼠李糖乳桿菌、枯草芽孢桿菌、腐生葡萄球菌、木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳桿菌,結(jié)果顯示這6株菌對生物胺含量有不同程度的降低,6株菌對色胺的減少能力均較強。Hernadez-Jover等[49]在發(fā)酵香腸中添加兩株具有酪胺氧化酶活性的微球菌,使發(fā)酵香腸中酪胺含量由190mg/kg分別降至150mg/kg和160mg/kg,添加100mg/kg的酪胺到發(fā)酵香腸中,同時接種混合發(fā)酵劑,發(fā)酵香腸最終的酪胺含量是60mg/kg。Matuscel等[50]研究了50株木糖葡萄球菌降解生物胺的能力,結(jié)果表明組胺氧化酶活性最大的菌株是S81(100%)、S206(93%)、S79(68%)和S90(53%),S142呈現(xiàn)了顯著的酪胺和組胺氧化酶活性,分別減少為初始濃度的47%和63%。Fadda等[51]測試了53株乳酸菌降解生物胺的能力,結(jié)果表明干酪乳桿菌和植物乳桿菌具備酪胺氧化酶活性,酪胺氧化酶活性最大的菌株是干酪乳桿菌CRL705(98%)和CRL678(93%)以及植物乳桿菌CRL681(69%)和CRL682(60%)。Zaman等[52]發(fā)現(xiàn)從發(fā)酵香腸中分離的木糖葡萄球菌有降解生物胺的能力,在適宜條件下具有組胺氧化酶和酪胺氧化酶活力。篩選具有多種胺氧化酶活性的菌株可以有效抑制發(fā)酵香腸中的多種生物胺的積累。

生物控制方法不僅能很好的保持發(fā)酵香腸原有的發(fā)酵風味,而且可以縮短發(fā)酵香腸的生產(chǎn)周期,使產(chǎn)品的質(zhì)量更穩(wěn)定且可以延長產(chǎn)品的貨架期;但通過接種發(fā)酵劑的方式來降低生物胺的方法需要提前研究某些特定菌株對產(chǎn)生物胺菌種生長的抑制作用或者篩選具有生物胺氧化酶活性的菌株,此過程需要開展大量的研究工作且花費時間較長。

3 展望

發(fā)酵香腸中生物胺含量受許多因素影響,如原料肉、發(fā)酵條件(pH、溫度和相對濕度等)、輔助配料(食鹽、糖、亞硝酸鹽等)和發(fā)酵劑等,單純的依靠一點來控制生物胺含量非常困難,通過物理控制、化學控制和生物控制相結(jié)合,可以有效降低發(fā)酵香腸中生物胺的含量。目前,國內(nèi)外學者對生物胺控制研究主要集中應(yīng)用單一的手段控制發(fā)酵香腸中一種或幾種生物胺,而如何全面有效的控制發(fā)酵香腸中生物胺含量有待進一步研究。開發(fā)各種更高效安全的新型的優(yōu)良發(fā)酵劑,一些條件如輻照、超高壓對氨基酸脫羧酶活性的影響,一些新型工藝如超聲波殺菌、電場和磁場殺菌等也需要繼續(xù)研究。全面有效降低發(fā)酵香腸生物胺方法研究,各種天然物質(zhì)和提取物抑制發(fā)酵香腸生物胺作用機理研究和發(fā)酵香腸安全評價體系研究將成為今后研究的發(fā)展方向。

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Research progress in the control of the biogenic amine in fermented sausage

SUN Xia,YANG Yong*,GONG Yang,LI Cheng,HU Bin,HE Li

(College of Food Science,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China)

Biogenic amine is a kind of low molecular weight with the biological activity of nitrogenous organic compounds. The appropriate biogenic amines can help normal physiology function of human body,but excessive amount of biogenic amines not only lower the quality of fermented sausage,but also can cause adverse reactions on the body. The type of biogenic amines in fermented sausage,the hazard of biogenic amines on human health and focus on the control method of physical,chemical and biological of biogenic amines were introduced in this article. The control technology research direction of biogenic amines in fermented sausage was also put forward.

fermented sausage;biogenic amine;hazard;control

2014-10-27

孫霞(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：肉品科學與技術(shù)。

*通訊作者:楊勇(1969-)，男，博士，教授，研究方向：肉品科學與技術(shù)。

四川省科技廳成果轉(zhuǎn)化項目(2013NC0052)。

TS251.65

A

1002-0306(2015)11-0373-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.068