發酵肉制品中生物胺的形成及影響因素研究進展*

王翔，盧士玲，2，徐幸蓮，周光宏

1(南京農業大學教育部肉品加工與質量控制重點實驗室，江蘇南京，210095)2(石河子大學食品學院，新疆 石河子，832003)

發酵肉制品中生物胺的形成及影響因素研究進展*

王翔1，盧士玲1，2，徐幸蓮1，周光宏1

1(南京農業大學教育部肉品加工與質量控制重點實驗室，江蘇南京，210095)2(石河子大學食品學院，新疆 石河子，832003)

生物胺是一種低分子量的有機物，對活細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。生物胺在發酵食品中廣泛存在，特別是氨基酸豐富的發酵肉制品，其中的生物胺主要由游離氨基酸經氨基酸脫羧酶脫羧形成。發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。本文綜述了發酵肉制品中生物胺產生的條件及影響生物胺產生的因素。

生物胺，發酵肉制品，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］。是動植物和多數微生物體內的正常生理成分，在細胞活動中發揮著重要作用。高濃度的生物胺對人體有著嚴重的毒害作用，可造成人神經系統和心血管系統的損傷。生物胺除存在于各種動植物組織中外，在發酵食品(如奶酪、葡萄酒、啤酒、米酒、發酵香腸等)中也普遍存在，它的含量可以作為食品質量評價的一個重要指標。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)和雜環胺(組胺、色胺等)［2］。

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

1 發酵肉制品中生物胺的形成

發酵肉制品中生物胺主要由一些特定的氨基酸經脫羧作用產生。在發酵肉制品加工及貯藏過程中，蛋白質、脂肪及糖類發生分解變化，微生物大量繁殖，所產生的蛋白酶作用于蛋白質形成游離的氨基酸，而后經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的生物胺(見圖1)。也有部分生物胺是通過醛或酮的轉胺作用形成的。生物胺的形成必須具備3個基本條件，即:前體物質(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境條件。

圖1 生物胺的前體物質及其形成過程

2 發酵肉制品中生物胺形成的影響因素

發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);微生物的種類和數量;生產工藝及貯藏條件(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場所，影響生物胺的形成。因此任何改變原料肉品質的條件(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。生物胺的形成是細菌抵抗酸性環境的生理反應，細菌的氨基酸脫羧酶在酸性環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值能提高細菌產生物胺的能力，但發酵肉制品在發酵過程中迅速而大幅度的pH值降低能抑制脫羧酶陽性細菌的生長，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］還研究發現包裝肉制品中，豬肉和牛肉混合的發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而且為微生物的生長提供能源。由于微生物的存在，發酵肉制品在加工和貯藏過程中蛋白質不斷被分解，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，并最終導致了生物胺含量的降低［2］。

2.2 微生物

微生物產生的氨基酸脫羧酶在生物胺形成過程中發揮重要的作用，微生物是發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量是影響發酵肉制品中生物胺含量的重要因素。一般認為健康動物內部組織是無菌的，但也有些微生物會越過屏障到達內部組織。牲畜宰后喪失先天防衛能力，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菌種群卻并不在少數。發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，是保證生產優質發酵肉制品的關鍵。Bover-Cid等［8］曾研究了原料肉衛生質量對發酵香腸中生物胺含量的影響。用經－20℃、5 d處理的原料肉所做的發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4℃、5 d處理的原料肉做的發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源微生物和尸胺的含量。

2.2.2 發酵劑

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

許多人對發酵劑與發酵肉制品中生物胺含量的關系進行了研究。Hu等［12］發現混合發酵劑能迅速降低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種發酵劑(A:Pediococcus pentosaceus+Staphylococcus xylosus;B:Lactobacillus farciminis+Staphylococcus saprophyticus)添加到發酵香腸中，結果發現B組中生物胺的含量明顯低于A組，證明在發酵香腸成熟過程中發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行優化。

2.3.1 貯藏溫度

貯藏溫度顯著影響發酵肉制品中生物胺的形成，長時間貯藏在不合適的溫度(＞5℃)下一方面促進了微生物的生長和蛋白質的分解，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勢，從而降低發酵香腸中生物胺的含量。因此，發酵香腸中生物胺的積累與環境溫度存在復雜的關系，而不是簡單的成正相關或成反相關。通常貯藏于4℃的發酵干香腸比15℃的干香腸生物胺含量要低［15］。而Komprda等［11］將發酵香腸在成熟42 d后，分別在8℃和22℃下貯藏60 d，結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，便于加工生產和延長產品的保存期，除主料外，常需添加一些輔助材料［17］。主要有調味料、添加劑、香辛料等，它們也會影響發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%的發酵香腸相比，生物胺的含量明顯要低許多［18］。糖可以改變發酵香腸中的微生物類群，促進發酵劑微生物的生長繁殖，提高其競爭力，從而抑制其他產生物胺細菌的生長繁殖，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品特有風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］研究發現亞硝酸鹽能降低發酵香腸中酪胺、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］發現亞硫酸鈉能抑制發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，發酵香腸的直徑可改變微生物生長的環境繼而影響生物胺的積累［25］。研究者發現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，廣泛存在于發酵肉制品中，而且具有潛在的毒性，其含量與許多因素有關，很難通過一點來實現對生物胺的控制。為了避免新的食品安全問題，對于發酵肉制品中生物胺的形成需要進一步研究。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品的種類和應用技術的不同而不同。許多影響生物胺形成的因素會隨著現有加工技術(如真空加工，高壓，氣調包裝等)或加工條件(新添加劑，加工溫度，NaCl等)的應用而改變。另外各種產生物胺微生物之間的相互影響還不清楚，也還有待進一步的研究。

［1］Maijala R，Nurmi E，Fischer 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.傳統中式香腸中生物胺調查研究［J］.食品與發酵工業，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［M］.南京:東南大學出版社，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);國家自然科學基金(項目批準號:30800863);博士點基金(200900971/002)

2010－06－09，改回日期:2010－09－10