发酵香肠中生物胺控制技术的研究进展

　　摘要: 生物胺是一类具有生物活性的低分子量含氮有机化合物的总称，适量生物胺有助于人体正常的生理功能，但生物胺含量过高不仅会降低发酵香肠品质，而且会对机体健康造成不良反应。本文综述了发酵香肠中生物胺的种类和危害性并重点介绍了生物胺的物理、化学和生物控制方法，展望了发酵香肠中生物胺的控制技术的研究方向。

　　关键词: 发酵香肠，生物胺，危害，控制

　　发酵香肠是指将绞碎的肉和动物脂肪同盐、糖、发酵剂、香辛料等混合后灌进肠衣，经过微生物发酵制成的具有典型发酵风味特性的肉制品。生物胺是一类具有生物活性的低分子量含氮有机化合物的总称。发酵香肠中的生物胺是由原料肉中的内源酶和微生物产生的蛋白酶作用于蛋白质生成氨基酸，而后经过脱羧作用或醛和酮氨基化形成。有些生物胺，如腐胺和尸胺能够与发酵香肠中添加的亚硝酸盐和硝酸盐反应生成亚硝胺等杂环类致癌物质，从而增加了生物胺的毒性风险。Latorre 等调查了欧洲传统发酵香肠中的生物胺，发现生物胺总量超过了FDA 的可能中毒剂量评估值。卢士玲等研究发现，传统中式香肠中生物胺含量也较高，已影响到产品的安全。随着人们食品安全意识的提高，消费者注重发酵香肠独特风味和口感的同时，更加注重其品质和安全性。发酵香肠中过量的生物胺会影响香肠的品质并对机体健康造成不良影响，因此，控制发酵香肠中生物胺的含量显得尤为重要。

　　发酵香肠中常见的生物胺有组胺、酪胺、腐胺、尸胺、苯乙胺和色胺，它们是由相应的前提物质组氨酸、酪氨酸、鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和色氨酸经过脱羧作用而产生。精胺和亚精胺是原料肉中最主要的生物胺，其含量不受发酵剂的影响。通常组胺和酪胺被认为是发酵香肠生物胺中最重要的两类，并以这两种生物胺作为检测指标。上海市食品药品监督管理局于2011 年发布上海市地方标准《食品安全地方标准发酵发酵肉制品( 征求意见稿) 》，对比国内外相关标准，暂定发酵肉制品中组胺限量为＜ 200mg /kg。为保证发酵香肠的安全性，有研究者建议产品中组胺和酪胺限量值确定为100mg /kg。

　　生物胺是激素、生物碱、核酸和蛋白质合成的前体物质，对维持正常的内脏功能和免疫系统的代谢有重要作用。但是生物胺的过量摄入会引起血管、动脉和微血管的扩大，导致人体的不良反应，如高血压、头疼、腹部痉挛、腹泻和呕吐等。Premont 等指出在帕金森氏症患者，精神分裂症患者和抑郁症患者体内生物胺含量较高。生物胺中毒性最大的是组胺，其水平偏高会导致头痛、高血压以及消化障碍等。毒性次之的酪胺则易引起偏头痛和高血压等不适反应。生物胺中尸胺和腐胺虽然毒性较小，但是能抑制组胺和酪胺代谢酶的活性，从而增加组胺和酪胺的毒性。此外，腐胺、尸胺、精胺和亚精胺可以与食物中的亚硝酸盐反应产生致癌物质亚硝胺。当食物中组胺含量在8～40、40～100mg、超过100mg分别会导致轻微、中度、严重中毒。人体内酪胺含量超过100mg 时会引起偏头痛。生物胺引起人体中毒的水平因人而异，因此很难建立统一的衡量标准。

　　生物胺的控制方式有多种，主要从物理、化学和生物三个方面介绍近几年国内外生物胺控制技术相关研究。

　　2.1 物理控制方法

　　目前，应用于控制发酵香肠中生物胺含量的物理方法主要包括冷冻、包装等传统技术和γ 射线处理、高压等新兴技术。

　　冷冻可以抑制微生物的生长和降低酶的活性，Bover－Cid 等研究了冷冻和非冷冻原料肉对干发酵香肠中生物胺含量的影响，结果表明在干发酵香肠制作前将原料肉冷冻三天可以有效的降低内源微生物和尸胺的含量。用经－20℃处理的原料肉所做的干发酵香肠中酪胺、尸胺和腐胺的含量低于4℃处理的原料肉所做的干发酵香肠。Bover－ Cid 等发现用冻肉生产的干发酵香肠只检测出了酪胺，且酪胺含量小于100mg /kg，酪胺的安全阈值建议的参考上限为100mg /kg。Tasic＇a 等发现用冻肉生产的干发酵香肠中苯乙胺含量( 28.6mg /kg) 明显低于在室温下制作的干发酵香肠( 51.6mg /kg) ，苯乙胺的安全阈值建议的参考上限为30mg /kg。

　　真空或气调包装不仅可以延长发酵香肠的货架期还可以抑制发酵香肠中生物胺的形成。Ｒuiz －Capillas 等研究发现普通包装、真空包装、CO2和氩气包装，CO2和氮气包装的香肠在温度为( 1±1) ℃贮藏14d，其他三种包装香肠中酪胺、苯乙胺、亚精胺、精胺均低于普通包装。

　　通过γ 射线处理不仅可以控制发酵香肠中微生物的生长，而且可以降解发酵香肠中的某些生物胺。Kim 等研究发现在切片意大利香肠( pepperoni)中，γ 射线能使腐胺、酪胺、亚精胺和精胺的含量减少，但是对苯乙胺的含量没有影响。Ｒabie 等发现经2、4、6kGy 的γ 射线处理发酵香肠，储存30d 后生物胺干基的总量从277 ～ 5815mg /kg 分别减少到111～186、98～188、57～180mg /kg。

　　高压处理可以有效影响生物胺产生菌的活动，从而抑制生物胺的形成。Latorre－Moratalla 等用200MPa 处理西班牙发酵香肠，结果表明其抑制了肠杆菌生长但是对革兰氏阳性菌没有显著的影响，从而使腐胺和尸胺的积累受到强烈抑制，但是对酪胺形成没有影响。Ｒuiz－Capillas 等发现高压处理可以显著抑制干香肠中酪胺、腐胺、尸胺的形成，对组胺形成没有影响。Simon － Sarkadia 等用500MPa处理香肠并贮藏4 周后，发现干香肠和半干香肠中的酪胺含量分别为18mg/kg和7mg /kg 低于未处理组的32mg/kg和16mg /kg，表明高压处理对干香肠中的生物胺形成有抑制作用。

　　物理控制方法操作简单、方便，但其在抑制生物胺形成的同时可能会导致发酵香肠的营养成分的流失和风味或口感发生变化，甚至改变发酵香肠的内在特性，对发酵香肠的品质造成影响。

　　2.2 化学控制方法

　　目前，应用于发酵香肠中生物胺的化学控制方法主要有添加不同的化合物( 糖、食盐、亚硝酸盐和葡萄糖酸内酯) 和天然提取物等。

　　葡萄糖可以改变发酵香肠中的微生物类群，抑制产生物胺细菌的生长繁殖，抑制发酵香肠中生物胺的形成。Bover－Cid 等发现，在不添加葡萄糖的发酵香肠中，其酪胺和尸胺的含量是添加葡萄糖的发酵香肠的2倍。同时，在贮藏过程中其酪胺、尸胺、腐胺和色胺也有明显的增加。Latorre－Moratalla等研究发现发酵香肠中添加糖类物质( 葡萄糖和乳糖) ，可使尸胺含量减少43%。

　　食盐通过降低水分活度抑制微生物的生长繁殖来降低发酵香肠中生物胺的积累。Ｒoseiro 等研究发现，食盐添加量对发酵香肠中的生物胺有显著影响，在香肠中分别加入3%和6%的食盐时，后者生物胺的含量明显减少。

　　亚硝酸盐是一种防腐剂，可以抑制产生物胺细菌的生长繁殖。Kurt 等发现加入亚硝酸盐可以降低土耳其干发酵香肠中色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、酪胺和组胺含量，当亚硝酸钠添加量为0.0075% 时，香肠中腐胺、尸胺、酪胺的形成被有效阻止。Delgado－Pando 等发现150mg /kg 的亚硝酸钠能降低意大利干香肠中腐胺和尸胺的积累，但却使组胺含量增加两倍。但是亚硝酸盐能与发酵香肠中的腐胺和尸胺等反应生成致癌的亚硝胺，从而使发酵香肠存在一定的安全隐患。

　　葡萄糖酸内酯的添加可以有效地抑制肠杆菌和肠球菌的生长，从而抑制生物胺的形成。Maijala等发现在发酵香肠中添加葡萄糖酸内酯能降低发酵香肠中肠球菌和肠杆菌的数量，其对肠球菌和肠杆菌的抑制作用抑制了发酵香肠中组胺和酪胺的形成。Jae－Hyung 等在培养基中添加甘氨酸发现相对于对照组，实验组的腐胺、尸胺、组胺、酪胺和亚精胺分别降低了32.6%、78.4%、93.2%、100.0%和100.0%。

　　天然提取物和香料的添加不仅可以抑制发酵香肠中某些微生物的生长，而且可以抑制部分生物胺的形成。Bozkurt研究添加绿茶提取物的干发酵香肠，酪胺的含量明显低于对照组，分别为64.31mg/kg和99.42mg /kg。陈颖等将复合植物提取物加入发酵香肠，实验组和对照组中酪胺含量分别为25.06mg/kg和60.33mg /kg，均低于限量值100mg /kg，结果表明其对酪胺含量有显著抑制效果。Giulia 等在干发酵香肠中加入混合香料P，发现添加P 的香肠中酪胺和腐胺含量分别为190mg /kg 和220mg/kg，均低于对照组的80mg/kg和170mg/kg，结果表明混合香料对香肠酪胺、腐胺的形成有抑制作用。

　　化学控制方法成本较低且不需要昂贵的仪器设备，但由于其添加某些物质可能会对发酵香肠的风味产生较大的影响，掩盖发酵香肠本身的典型发酵风味特性，因此应用于抑制生物胺的形成上有较大的局限性。

　　2.3 生物控制方法

　　生物胺的生物控制方法，主要是通过接种单一发酵剂、接种混合发酵剂和筛选具有胺氧化酶活性菌株的方法来抑制生物胺的形成和积累。

　　国内外学者通过在发酵香肠中接种单一发酵剂( 乳酸菌或葡萄球菌) 来抑制生物胺形成的研究较为广泛。谭李红等发现用干酪乳杆菌和木糖葡萄球菌作发酵剂与空白组相比组胺含量分别降低68.1%和41.0%。高文霞等通过在发酵香肠中接种植物乳杆菌和戊糖片球菌，与对照相比，组胺含量分别降低了47.58% 和81.72%。Casquete 等发现接种乳酸片球菌的干发酵香肠中酪胺和总生物胺的干基含量为143.61mg/kg和763.53mg/kg，均低于对照组的69.19mg/kg 和480.56mg /kg，结果表明接种乳酸片球菌的干发酵香肠中酪胺含量处于限量值之内( ＜ 100mg /kg) 。Casquete 等发现接种植物乳杆菌的发酵香肠中腐胺和尸胺含量分别为62.71mg /kg 和51.42mg /kg，均显著低于自然发酵香肠的204.63mg /kg和176.73mg /kg。Bakaa 等发现接种清酒乳杆菌能显著抑制发酵香肠中生物胺形成，与自然发酵香肠相比，酪胺、色胺、尸胺和腐胺分别降低13%、55%、60%和72%。Giulia 等发现接种戊糖片球菌的发酵香肠中的酪胺和腐胺含量分别为80mg /kg 和175mg /kg，均低于自然发酵香肠中的190mg /kg 和230mg /kg，结果显示接种戊糖片球菌的香肠中酪胺含量处于限量值之内( ＜ 100mg /kg) 。Zhang 等研究发现发酵香肠中接种植物乳杆菌可减少腐胺和尸胺的积累70% 以上，但并不影响酪胺、组胺、精胺和亚精胺的积累。

　　混合发酵剂可以影响不同微生物菌群的相互作用，接种混合发酵剂对抑制生物胺的形成具有较好的效果。在国内，谭李红等研究发现木糖葡萄球菌有助于戊糖片球菌降低发酵香肠中色胺的含量，接种混合发酵剂中色胺含量比单一发酵剂降低了22.83%，组胺、色胺和酪胺的含量比对照组分别降低了94.04%、46.59% 和29.53%。朱志远等研究通过接种不同发酵剂对发酵香肠生物胺含量的影响，结果表明接种香肠乳杆菌和肉糖葡萄球菌混合发酵剂可以有效抑制色胺、腐胺、尸胺、组胺生成，而接种肠膜明串珠菌和肉糖葡萄球菌的混合发酵剂可以抑制苯乙胺和酪胺形成。在国外，Talona 等发现接种清酒乳杆菌、马胃葡萄球菌和琥珀葡萄球菌的发酵香肠中酪胺、尸胺、腐胺和组胺干基含量分别为58.77、312.96、26.3、6.29mg /kg，均低于自然发酵香肠的77.7、202.95、19.18、3.90mg/kg，结果表明混合发酵剂能显著抑制香肠中酪胺、尸胺、腐胺和组胺形成。Komprda 等在发酵香肠中接种发酵剂B( 戊糖片球菌和肉葡萄球菌) 和F( 肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌和香肠乳杆菌) ，发现在香肠成熟时，B 组腐胺和酪胺干基含量分别是12mg/kg 和9mg/kg，比F组腐胺( 247mg/kg) 和酪胺( 123mg /kg) 低，混合发酵剂对腐胺和酪胺的含量影响显著。Lu 等分别将发酵剂A( 戊糖片球菌和木糖葡萄球菌) 和B( 乳酸杆菌和腐生葡萄球菌) 接种到发酵香肠中，与自然发酵香肠( C) 相比，结果发现B中腐胺( 64.17mg /kg) 含量明显低于A ( 133.25mg /kg ) 和C ( 189.52mg /kg ) ，尸胺( 10.29mg /kg) 含量明显低于A( 109.67mg /kg) 和C( 214.69mg /kg) ，组胺( 0.16mg /kg) 含量明显低于A( 16.47mg /kg) 和C( 17.56mg /kg) ，酪胺( 52.87mg /kg)的含量明显低于A( 107.75mg /kg) 和C( 318.79mg /kg)，说明不同混合发酵剂对生物胺的形成有不同的抑制效果。Tosuk 等发现接种乳酸菌和葡萄球菌使干发酵香肠成熟过程中腐胺、尸胺、色胺、组胺和酪胺的积累均减少，成熟第一阶段和第二阶段总生物胺的干基含量分别为392.1mg /kg 和264.9mg /kg，均低于对照组的586.95mg /kg 和822mg/kg。Nie 等发现接种植物乳杆菌和酿酒酵母的发酵香肠中腐胺和尸胺的含量分别减少37%和76%，这与Bover－Cid研究结果相似。Simiona 等接种清酒乳杆菌、马胃葡萄球菌和嗜酸乳杆菌的发酵香肠中腐胺、尸胺、组胺、酪胺和生物胺总量分别为26.33、37.59、15.14、57.69、301.73mg /kg，明显低于自然发酵香肠中的49.94、90.65、21.45、141.35、474.88mg /kg，结果表明混合发酵剂能显著抑制发酵香肠中生物胺的形成。研究结果表明，混合发酵剂能有效抑制发酵香肠中的酪胺、尸胺、腐胺和组胺的形成，但对精胺和亚精胺无明显的作用。

　　近年来，学者们对生物胺降解途径进行深入的研究，发现胺氧化酶可以氧化脱氨，将生物胺降解为氨、醛和过氧化氢，从而降低生物胺的含量。筛选具有胺氧化酶活性菌株成为控制生物胺形成的一个有效途径。邓红梅等从传统中式香肠中分离出1 株表皮葡萄球菌( Staphylococcus epidermidis) 和3株模仿葡萄球菌( Staphylococcus simulans) ，通过高效液相验证发现，表皮葡萄球菌对色胺最大减少量是63.171μg /mL，苯乙胺最大减少量是74.556μg /mL，腐胺最大减少量是74.95μg /mL，尸胺最大减少量是75.552μg /mL，组胺最大减少量是65.011μg /mL，酪胺最大减少量是61.642μg /mL，而模仿葡萄球菌对各种胺的氧化减少量均较少，结果表明不同的微生物具有氧化不同生物胺的能力。马宇霞等从熏马肠筛选出6株产生物胺氧化酶菌，分别为鼠李糖乳杆菌、枯草芽孢杆菌、腐生葡萄球菌、木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳杆菌，结果显示这6 株菌对生物胺含量有不同程度的降低，6株菌对色胺的减少能力均较强。Hernadez－Jover 等在发酵香肠中添加两株具有酪胺氧化酶活性的微球菌，使发酵香肠中酪胺含量由190mg /kg 分别降至150mg /kg 和160mg /kg，添加100mg /kg 的酪胺到发酵香肠中，同时接种混合发酵剂，发酵香肠最终的酪胺含量是60mg /kg。Matuscel 等研究了50 株木糖葡萄球菌降解生物胺的能力，结果表明组胺氧化酶活性最大的菌株是S81( 100%) 、S206 ( 93%) 、S79 ( 68%) 和S90 ( 53%) ，S142 呈现了显著的酪胺和组胺氧化酶活性，分别减少为初始浓度的47%和63%。Fadda 等测试了53株乳酸菌降解生物胺的能力，结果表明干酪乳杆菌和植物乳杆菌具备酪胺氧化酶活性，酪胺氧化酶活性最大的菌株是干酪乳杆菌CＲL705 ( 98%) 和CＲL678( 93%) 以及植物乳杆菌CＲL681 ( 69%) 和CＲL682( 60%) 。Zaman 等发现从发酵香肠中分离的木糖葡萄球菌有降解生物胺的能力，在适宜条件下具有组胺氧化酶和酪胺氧化酶活力。筛选具有多种胺氧化酶活性的菌株可以有效抑制发酵香肠中的多种生物胺的积累。

　　生物控制方法不仅能很好的保持发酵香肠原有的发酵风味，而且可以缩短发酵香肠的生产周期，使产品的质量更稳定且可以延长产品的货架期; 但通过接种发酵剂的方式来降低生物胺的方法需要提前研究某些特定菌株对产生物胺菌种生长的抑制作用或者筛选具有生物胺氧化酶活性的菌株，此过程需要开展大量的研究工作且花费时间较长。

　　发酵香肠中生物胺含量受许多因素影响，如原料肉、发酵条件( pH、温度和相对湿度等) 、辅助配料( 食盐、糖、亚硝酸盐等) 和发酵剂等，单纯的依靠一点来控制生物胺含量非常困难，通过物理控制、化学控制和生物控制相结合，可以有效降低发酵香肠中生物胺的含量。目前，国内外学者对生物胺控制研究主要集中应用单一的手段控制发酵香肠中一种或几种生物胺，而如何全面有效的控制发酵香肠中生物胺含量有待进一步研究。开发各种更高效安全的新型的优良发酵剂，一些条件如辐照、超高压对氨基酸脱羧酶活性的影响，一些新型工艺如超声波杀菌、电场和磁场杀菌等也需要继续研究。全面有效降低发酵香肠生物胺方法研究，各种天然物质和提取物抑制发酵香肠生物胺作用机理研究和发酵香肠安全评价体系研究将成为今后研究的发展方向。