發(fā)酵豆制品中生物胺含量研究進展

王新南

(青島科技大學(xué) 海洋科學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青島 266000)

發(fā)酵豆制品包括醬油、腐乳、豆豉、豆瓣醬、納豆、豆汁等，在中國具有悠久的歷史， 2000多年前的《史記》中就有豆豉的相關(guān)記載。大豆源于中國，較早時期傳入亞洲其他國家，因此發(fā)酵豆制品在韓國、日本、朝鮮等國家均有釀造傳統(tǒng)，例如：韓國的清麴醬、傳統(tǒng)豆醬，日本的傳統(tǒng)納豆等。研究表明食用發(fā)酵豆制品擁有眾多益處，包括抗癌，調(diào)節(jié)血糖，緩解血栓，調(diào)節(jié)腸道菌群、促進消化[1]。由于發(fā)酵豆制品良好的口感、豐富的營養(yǎng)價值及特有的益生作用，使發(fā)酵豆制品在目前健康養(yǎng)生方面受到了越來越多的重視。但是在豆制品的發(fā)酵過程中，不可避免地會產(chǎn)生生物胺等物質(zhì)。

生物胺是一種低分子的含氮有機化合物。根據(jù)其來源，可分為內(nèi)源性生物胺和外源性生物胺。內(nèi)源性生物胺一般存在于水果等食物中，其作為機體調(diào)節(jié)劑在細胞合成和維持細胞膜穩(wěn)定中發(fā)揮著作用[2]；外源性生物胺主要存在于發(fā)酵食品中，食品中的游離氨基酸的α-羧基通過氨基酸脫羧酶的酶促反應(yīng)形成胺基化合物。在豆制品發(fā)酵過程中產(chǎn)生的生物胺一般包括腐胺、尸胺、色胺、2-苯乙胺、組胺、酪胺、5-羥基色胺、胍基丁胺等，其化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。少量生物胺可以促進生物體活動，具有調(diào)節(jié)血壓、抗氧化等功能，但過量的生物胺會導(dǎo)致過敏、頭疼，腸胃血壓不適等癥狀，嚴重會導(dǎo)致中毒。

圖1 發(fā)酵食品中常見的8種生物胺Fig.1 Eight biogenic amines commonly found in fermented food

1 常見食品生物胺安全閾值

由于生物胺含量決定其安全性，所以一些國家和組織對部分食品的生物胺含量制定了相應(yīng)的標準。美國規(guī)定可食用魚類中的組胺不能超過50 mg/kg，歐盟規(guī)定食用魚類中生物胺應(yīng)少于50 mg/kg，我國對可食用魚類中生物胺的標準是200～400 mg/kg。同時，由于乙醇會加強生物胺的毒性，所以酒類中的生物胺含量標準更為嚴格，澳大利亞、法國、德國等國家將生物胺的標準制定在10 mg/kg以下。食用發(fā)酵豆制品和國家主要集中在亞洲，然而亞洲各國對發(fā)酵豆制品中的生物胺含量沒有統(tǒng)一的標準。目前研究者對生物胺的安全攝入量進行研究表明，β-苯乙胺、組胺和酪胺的安全攝入量分別為30，100，100 mg/kg。因此了解發(fā)酵豆制品中的生物胺含量能夠規(guī)范發(fā)酵豆制品市場，提高發(fā)酵豆制品的安全性，為制定其相應(yīng)的生物胺標準提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 不同發(fā)酵豆制品中生物胺的含量

2.1 醬油中生物胺含量

醬油是一種中國傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品，由大豆和小麥粉制成。在醬油的制作過程中，將米曲霉、黃曲霉等曲霉菌接種到含有蒸熟脫脂大豆和烤小麥粉混合物的原料上，制作成醬油曲。將成品曲與鹽水混合得到的醬油醪液經(jīng)過多次浸泡得到其有效成分[3]。在醬油發(fā)酵過程中，原料中的蛋白質(zhì)通過蛋白酶水解成小分子量肽、氨基酸。醬油中游離氨基酸含量較高，是醬油中較高生物胺的潛在來源。醬油中最主要的5種生物胺是酪胺、亞精胺、組胺、尸胺和精胺。酪胺是醬油中主要的生物胺，主要由糞腸球菌在發(fā)酵初期形成[4]。Yongmei等報道的中國醬油的生物胺含量表明，組胺和酪胺含量分別超過推薦限值約6倍和7倍[5]。對40個醬油樣品的分析表明，其中24個樣品的組胺含量未超過建議的100 mg/kg限值，但其余16個樣品超過了組胺的推薦限值，表明可能存在毒性。同樣，22個樣品的酪胺含量低于100 mg/kg的限量，但其余18個樣品含有的濃度超過了酪胺的建議限量。于金芝等對4種市售醬油中對發(fā)酵食品中常見的8種生物胺和總生物胺進行測定，發(fā)現(xiàn)所測市售醬油 總生物胺含量不同，范圍為102.87～760.28 mg/kg，但均以酪胺、組胺為主[6]。錢雨林等通過對釀造醬油所采用的移位發(fā)酵法和原地淋澆發(fā)酵法進行對比發(fā)現(xiàn)，由于發(fā)酵過程中微生物的不同，移位發(fā)酵工藝生產(chǎn)的醬醅中色胺、苯乙胺、腐胺的濃度高于原池淋澆發(fā)酵工藝，而組胺、酪胺、亞精胺和精胺的含量則低于原池淋澆發(fā)酵工藝[7]。環(huán)境因素及發(fā)酵工藝對醬油發(fā)酵產(chǎn)生生物胺影響較大。

2.2 豆豉中生物胺含量

豆豉是一種深受世界華人喜愛的發(fā)酵豆制品。許多歷史醫(yī)學(xué)書籍都描述豆豉能夠預(yù)防和治療疾病。據(jù)漢代的張仲景記載，豆豉湯對緩解疲勞、虛弱、失眠和食欲不振都有顯著效果[8]。Juan Yang等[9]對市售的30種豆豉中所含成分進行研究表明，8種豆豉存在不安全性，樣品中的組胺、酪胺和β-苯乙胺濃度較高，其含量范圍為14.76～478.77，17.90～252.08，16.77～736.64 mg/kg。與此相反的是Gong等[10]在豆豉中未檢測到β-苯乙胺、組胺和酪胺。不同品種的Tsai豆豉的生物胺含量不同，黑豆豆豉生物胺的含量是普通豆豉生物胺的2倍。影響生物胺含量的一個重要因素是用于發(fā)酵的微生物。研究發(fā)現(xiàn)含有細菌的豆豉每種胺含有低于100 mg/kg的生物胺含量，但曲霉屬型和毛霉型豆豉中β-苯乙胺、組胺和酪胺含量超過建議限值。以上結(jié)果表明市場上大多數(shù)豆豉的生物胺含量較為安全，大豆品種以及微生物類型會影響生物胺的含量。

2.3 腐乳中生物胺含量

腐乳自我國北魏年間就有所記載，具有悠久的歷史。腐乳的蛋白質(zhì)可被微生物分解為小分子的氨基酸與多肽，更容易被人體吸收[11]，同時腐乳提取物具有較強的DPPH自由基清除效果和螯合鐵能力[12]。不同類型腐乳含有不同類型的生物胺，李大偉等[13]發(fā)現(xiàn)白方腐乳中主要含有腐胺、尸胺、組胺、酪胺；在紅方腐乳中主要含有尸胺和酪胺；在青方腐乳中腐胺、尸胺和酪胺是主要的生物胺。不同品種腐乳中生物胺的含量也有著明顯差別。在紅方豆腐乳中檢測到低于限量值的生物胺， Kung等[14]報道棕色腐乳的組胺濃度比白方腐乳高約8倍。Qiu等[15]研究發(fā)現(xiàn)熱腐乳中的生物胺含量最高，超過β-苯乙胺、組胺和酪胺的推薦限值，分別約為4，12，15倍，同時芝麻油腐乳含有的生物胺含量分別比β-苯乙胺、組胺和酪胺的推薦限量高出約2，11，14倍。腐乳中生物胺含量較高，腐乳中生物胺含量的控制應(yīng)成為研究的重點。

3 發(fā)酵豆制品生物胺的來源及控制

生物胺主要由游離氨基酸經(jīng)過微生物脫羧作用產(chǎn)生[16]，包括腸桿菌科、芽孢桿菌、梭菌、乳酸桿菌和假單胞菌在內(nèi)的多種微生物能夠產(chǎn)生脫羧酶[17]。研究者們采用含有游離氨基酸前體的培養(yǎng)基對微生物產(chǎn)生物胺進行研究。Jeon等[18]將芽孢桿菌接種到培養(yǎng)基中檢測到了297.87，123.08 μg/mL酪胺。舒蕊華等[19]研究發(fā)現(xiàn)糞腸球菌和屎腸球菌能夠產(chǎn)生大量的酪胺和苯乙胺。發(fā)酵豆制品產(chǎn)生物胺的微生物可能來自發(fā)酵使用的成品曲、空氣中的微生物以及發(fā)酵使用的容器。

目前可以通過控制氨基酸含量，抑制產(chǎn)氨基酸脫羧酶微生物的生長及增加生物胺的降解水平3個方面控制發(fā)酵豆制品中的生物胺。發(fā)酵豆制品中的氨基酸減少會導(dǎo)致食品的營養(yǎng)和品質(zhì)降低，因此我們主要從其他兩個方面控制生物胺含量。通過充入臭氧、增加壓力環(huán)境可以降低微生物的代謝，達到抑菌的效果。Mercogliano等[20]研究發(fā)現(xiàn)臭氧處理過的發(fā)酵食品中的腐胺和尸胺含量分別降低了53.63，175.20 mg/kg。王永麗等[21]研究了辣椒、生姜等具有很強的抑菌作用，大蒜提取物能夠使腐胺、尸胺、組胺、酪胺和亞精胺含量分別降低11.2%、18.4%、11.7%、30.9%和17.4%。增加生物胺的降解水平主要依靠微生物代謝產(chǎn)生胺脫氫酶和胺氧化酶。程淑敏等[22，23]利用Wickerhamomycesanomalus和Millerozymafarinosa兩株生物胺降解菌加入醬油的釀造過程，在醬油釀造后期發(fā)現(xiàn)實驗組中常見的8種生物胺含量明顯低于空白組。Wickerhamomycesanomalus細菌對腐胺的降解率達到100%，對組胺、尸胺、酪胺的生物降解率分別達到66%、61%和59%。Oh等[24]從韓國清麴醬中分離出的Pediococcuspentosaceus在體外對組胺和酪胺的降解率分別為14.7%～23.7%和15.7%～25.9%。黃瑤等[25]誘導(dǎo)黑曲霉產(chǎn)生胺氧化酶，經(jīng)過粗酶液處理過的醬油樣品對正己胺和尸胺的降解率分別達到116%和16%。Qiu等報道了使用含有乙醇的混合料制備的腐乳中，生物胺的含量明顯降低。隨著研究者們對生物胺產(chǎn)生更深入的了解，越來越多有效控制生物胺含量的方法被開發(fā)出來，在保證食品安全的基礎(chǔ)上，增加了發(fā)酵豆制品的營養(yǎng)和風(fēng)味。

4 結(jié)論

發(fā)酵豆制品中高含量的游離氨基酸決定其高水平的生物胺含量。本文闡述了近年來中國醬油、豆豉、腐乳中生物胺的含量范圍，介紹目前出現(xiàn)的控制發(fā)酵豆制品中生物胺含量的方法。研究表明食用超標生物胺的食品對身體會產(chǎn)生不良影響。為了實現(xiàn)對生物胺含量的控制，在制作發(fā)酵豆制品時應(yīng)該嚴格控制發(fā)酵過程，保證發(fā)酵環(huán)境潔凈以降低發(fā)酵豆制品中生物胺的種類和含量。同時應(yīng)建立不同品種發(fā)酵豆制品中生物胺含量的限值，對生物胺合成代謝途徑進行進一步研究，以保證食用發(fā)酵豆制品的安全性。