黃酒中生物胺的形成與控制研究進展

宋 穎，董 全，2，*（.西南大學食品科學學院，重慶40075；2.西南大學國家食品科學與工程實驗教學示范中心，重慶40075）

黃酒中生物胺的形成與控制研究進展

宋 穎1，董 全1，2，*
（1.西南大學食品科學學院，重慶400715；2.西南大學國家食品科學與工程實驗教學示范中心，重慶400715）

生物胺是一類低分子量含氮有機化合物，攝入過量會危害人體健康，是黃酒這一傳統發酵酒中的潛在有害物質。本文綜述了黃酒中生物胺的產生和影響因素、種類及含量水平，關注其安全性并提出控制措施等，為進一步提高黃酒的質量和安全性提供參考。

黃酒，生物胺，產生，限量，控制

黃酒是一種以谷物為原料的傳統發酵酒精飲料，酒精含量約為14%～20%（v/v）［1］，富含氨基酸、低聚糖和微量元素等，有“液體蛋糕”的美譽［2］。作為中國歷史悠久的傳統酒種，黃酒因其豐富的營養價值與獨特的風味備受青睞［3］。在日益注重養生保健的現今社會，黃酒的市場前景愈加廣闊。然而，在關注黃酒保健功能的同時，產品的安全性也應受到重視。黃酒的發酵生產過程復雜難控，易產生一些潛在有害物質，生物胺即為其中之一［4］。當前，食品中的生物胺受到關注主要有兩方面原因：一方面，高生物胺含量食品因其潛在毒性會給敏感個體帶來健康風險；另一方面，部分食品中生物胺的出現也可指示微生物污染狀況，作為對生產規范程度的評價指標［5］。推動我國黃酒中生物胺檢測及控制體系的建立和完善，本文介紹了黃酒中生物胺的形成及影響因素、種類與含量水平，對其安全性進行探討，提出生產中的控制措施等，以期為控制黃酒中生物胺含量，規范生產管理，保障其質量安全提供參考。

1 生物胺概述

生物胺（biogenic amines，BA）是一類低分子量的含氮堿性有機化合物的總稱［6］。除了存在于各種動植物的組織中，生物胺還普遍存在于多種食品中，尤其是發酵食品，如奶酪、發酵香腸、發酵酒類（黃酒、葡萄酒、啤酒等）［7］。根據其化學結構，生物胺可分為脂肪族（腐胺、尸胺、精胺、亞精胺）、芳香族（酪胺、苯乙胺）和雜環類（組胺、色胺）［8］；根據其胺含量，可分為單胺和多胺。

1.1 毒性作用

少量的生物胺為生物體內的正常活性成分［9］。但若過量攝入外源生物胺，就會危害人體，對神經、心血管系統造成損傷，產生頭痛、心悸、呼吸紊亂、血壓變化、嘔吐和腹瀉等不良癥狀，嚴重時還會危及

生命［10］。

生物胺中毒性最大的是組胺，其次為酪胺。據報道［11］，攝入8～40 mg組胺會導致輕微中毒，攝入40 mg以上組胺引發中等中毒癥狀，超過100 mg則會導致嚴重中毒。酪胺在人體內含量超過100 mg時，會引發偏頭痛［12］。腐胺、尸胺、精胺、亞精胺等會抑制組胺和酪胺代謝酶的活性［13］，從而增加這兩者的毒性。腐胺、亞精胺等還能通過反應生成N-亞硝基吡咯烷、二甲基亞硝胺等致癌物質［14］。生物胺之間毒性的相加協同作用、代謝酶效力、個體差異等因素的存在，使得生物胺的毒性閾值范圍很難以一個準確統一的標準來衡量［15］。

1.2 代謝途徑

氨基酸在脫羧酶的作用下脫去羧基，生成相應生物胺，是主要的合成途徑。此外，醛或酮通過氨基化作用也可產生生物胺［16］。氨基酸脫羧酶多由微生物在酸性pH環境下誘導合成［17］，特定的脫羧酶作用于對應氨基酸，生成相應的生物胺。常見氨基酸前體及對應生成的生物胺包括［18］：組氨酸→組胺；酪氨酸→酪胺；鳥氨酸→腐胺；精氨酸→腐胺、精胺、亞精胺；色氨酸→色胺；賴氨酸→尸胺。在胺氧化酶的作用下，生物胺氧化成醛，醛進一步氧化生成的羧酸可被生物體利用產能或排泄。生物胺生成、分解的基本代謝途徑為［19］：

正常狀況下，哺乳動物的腸道內存在著解毒酶系統，其中單胺氧化酶、二胺氧化酶以及組胺-N-甲基轉移酶發揮著重要作用［20］。對于遺傳等因素導致解毒酶缺乏或是攝入單胺氧化酶抑制劑藥物的個體，生物胺更容易帶來危險［21］。

值得注意的是，酒精的存在會抑制胺類氧化酶的活性［22］，從而使人體對生物胺的敏感性增加，原有的危害作用閾值降低，更易產生健康危害。而黃酒作為發酵酒精飲料，屬于生物胺含量偏高食品，且酒精的存在會使其毒性風險增加，更需要引起重視。

2 黃酒中生物胺的形成及影響因素

2.1 黃酒中生物胺的產生條件

黃酒中的生物胺來自于原料以及釀造過程，主要是由微生物的活動產生。微生物產生物胺需具備以下三個前提條件：一是存在可用的游離氨基酸；二是微生物具有分泌脫羧酶能力；三是適宜微生物生長、合成脫羧酶并發揮活性的環境條件［23］。黃酒選用稻米、黍米、小米、玉米、小麥等谷物為原料［24］，發酵過程存在霉菌、酵母菌、細菌多種微生物的參與。豐富的前體物質、復雜的微生物體系以及適宜的發酵液環境條件，充分滿足了生物胺產生的基本條件。

2.2 影響黃酒中生物胺形成的因素

2.2.1 氨基酸含量 氨基酸是生物胺合成的前體物質。蛋白質的水解作用可以為生物胺的形成提供可用的游離氨基酸，蛋白質水解得到促進的條件下，生物胺生成量會增加［11］。

黃酒中的氨基酸含量豐富。原料谷物經蒸煮后，其中的蛋白質在曲霉菌分泌的蛋白酶和肽酶的作用下分解，產生氨基酸。此外，在黃酒后發酵期間，酵母發生自溶，菌體內氨基酸會游離出來，所含水解酶也會溶出，更加速了蛋白質的水解［25］。

2.2.2 生物胺產生菌 目前，已發現多個細菌種屬具有氨基酸脫羧酶活性［26］，例如芽孢桿菌屬、檸檬酸桿菌屬、梭菌屬、克雷伯氏菌屬、埃希氏菌屬、變形菌屬、假單胞菌屬、沙門氏菌屬及部分乳酸菌等，可導致一種或多種生物胺的產生。

發酵酒中生物胺的產生菌主要是乳酸菌［16］。黃酒發酵醪中，乳酸菌為主要細菌之一［27］，主要來自于用于糖化發酵的麥曲及酒母，也有少部分經由生產所用器具設備和環境進入［28］。研究表明，乳酸菌是組胺和酪胺的主要產生菌［29］，其產胺能力具有菌株依賴性，而非某一菌種的特有特性［30］。

2.2.3 溫度 生物胺的生成率通常會隨著溫度的適度升高而增加，相反地，低溫可以抑制微生物的生長和酶的活性，因此可使生物胺的積累最小化。一般20～37℃的溫度條件，最有利于生物胺的形成與積累；而當溫度高于40℃或低于5℃時，生物胺的產生與積累下降［31］。

2.2.4 pH pH水平是影響氨基脫羧酶活性的一項重要因素［32］。pH帶來的影響主要體現在兩方面［33］：一方面，過酸性會抑制微生物的生長；而另一方面，低pH環境會引發細菌對于酸性的防御機制，從而分泌更多脫羧酶。這兩方面的影響效果相反，最終的結果由兩者的平衡決定。黃酒中pH大致在4.04～4.33范圍內［34］，有利于誘導氨基酸脫羧酶的合成。

3 黃酒中生物胺的安全性

3.1 食品中生物胺的限量現狀

目前，對于食品中的生物胺，國際上尚無統一的限量標準，各國大多只限定了部分食品中的組胺含量。我國關于食品中生物胺的現行標準也僅涉及魚類及其制品中的組胺［15］。

美國食品藥品監督管理局（FDA）確定組胺的危害作用水平為500 mg/kg食品。Brink等［35］建議食品中酪胺含量應低于100～800 mg/kg。Nout［36］認為發酵食品中，組胺50～100 mg/kg、酪胺100～800 mg/kg、β-苯乙胺30 mg/kg、總生物胺量100～200 mg/kg為可接受水平。2011年，歐洲食品安全局（EFSA）針對發酵食品中生物胺進行定性風險評估，認為每人每餐可允許攝入的食品中生物胺含量水平為：正常個體不超過50 mg組胺，600 mg酪胺；服用第三代單胺氧化酶抑制劑（MAOI）藥物的個體不超過50 mg酪胺；服用傳統MAOI藥物的個體不超過6 mg酪胺［33］。

酒精會抑制人體內胺類氧化酶的活性，酒中生物胺帶來的安全風險增大，因此其限量要求比其他食品更為苛刻。對于酒類中的生物胺，尤其是組胺與酪胺，部分機構及研究者提出了建議參考值。Halász等［37］認為，組胺在酒精飲料中的上限為2 mg/L。Tailor等［38］將超過10 mg/L作為啤酒中酪胺的危險水平。Beneduce等［19］認為，酒精飲料中組胺的中毒劑量為8～20 mg/L，酪胺為25～40 mg/L。一些葡萄酒生產國也對

葡萄酒中組胺的含量提出了要求［39］：德國規定不超過2 mg/L，荷蘭3 mg/L，比利時5～6 mg/L，法國8 mg/L，瑞士以及澳大利亞10 mg/L。

3.2 黃酒中生物胺的種類與含量水平

黃酒中生物胺的測定大多使用高效液相色譜法，檢測到的生物胺主要有腐胺、酪胺、組胺、尸胺、精胺、亞精胺等，部分研究者的測定結果如表1所示。此外，色胺［40-41］、苯乙胺［40］、章魚胺［41］在個別樣品中也有檢出，但含量極少，在表中未列出。

由于原料、生產工藝存在較大差異，不同產地、品種的黃酒樣品中生物胺的種類與含量差異非常顯著。若黃酒釀造過程中感染具有脫羧酶活性的雜菌，也會導致生物胺的含量偏高。

由表1可見，單體生物胺中，具有較強毒性的組胺、酪胺含量波動范圍很大。樣品中，測得的組胺最高含量有達到78.5 mg/L，酪胺最高含量達到了101 mg/L，存在極大安全風險。同時也存在未檢出組胺或酪胺的樣品。

氨基酸含量豐富，加上釀造工藝的不同，使得黃酒中的生物胺含量遠遠高于同為發酵酒的葡萄酒和啤酒。張敬等［40］分析了三種發酵酒中生物胺含量，黃酒中生物胺總量平均值為78.304 mg/L，而葡萄酒、啤酒樣品中平均含量分別為11.240 mg/L與4.787 mg/L。此外，組胺在黃酒中的平均含量為6.173 mg/L，約為葡萄酒中含量的4倍。

3.3 黃酒中生物胺的安全性討論

我國傳統發酵食品眾多，目前尚未制定其中生物胺的限量標準。但發酵食品（尤其是酒類）質量安全問題已經引起重視［42］。2011年國務院食安辦《關于進一步加強酒類質量安全工作的通知》（食安辦［2011］23號）中指出，要加強對白酒、葡萄酒、黃酒等生產加工過程產生的生物胺的風險檢測和評估。

結合目前黃酒中生物胺含量的測定結果以及食品中生物胺的建議限量，我國黃酒產品中生物胺的含量大體處于可接受水平內，而對于服用單胺氧化酶抑制劑藥物的病人、胺類氧化酶缺乏的敏感人群等，存在較大健康風險，飲用時應加以注意，限制飲用量甚至避免飲用。

盡管如此，對于黃酒中生物胺的安全性，不能掉以輕心，仍需進一步系統的研究評估，主要原因在于：第一，鑒于酒精對胺氧化酶的抑制作用，黃酒中組胺等的危害作用水平可能會降低，需要具體到黃酒本身來確定；第二，不同產地、品種的黃酒樣品中生物胺含量差異非常顯著，其中不乏含量超過安全水平的樣品，需要究其原因進行控制，規范化生產。

4 控制措施

生物胺作為黃酒產品中的潛在風險因素，是客觀存在和不容忽視的。在黃酒生產過程中，除加強衛生管理、減少雜菌侵襲的基本要求外，還可針對其中生物胺的成因，采取以下控制手段來降低其含量。

4.1 改良相關菌種

4.1.1 采用無氨基酸脫羧酶活性的發酵劑 在發酵過程中，使用氨基酸脫羧能力弱的發酵劑，來控制生物胺的產生［43］，這是控制發酵酒中生物胺含量有效的方法。但黃酒有其多菌種發酵的獨特性，改良發酵劑只能通過生物強化手段，優化可控的熟麥曲制曲工藝等。可以通過對原有發酵菌株的篩選，利用現代微生物技術選育出不產氨基酸脫羧酶的菌種，生產混菌發酵劑，應用于黃酒的工業化生產［44］。

4.1.2 利用可分泌胺類氧化酶的菌株 胺類氧化酶可降解生物胺，因此考慮添加可分泌胺類氧化酶的發酵劑。但由于酒精對胺類氧化酶的抑制作用，此方法在黃酒上的應用效果可能會受到影響。García-Ruiz等［22］對具有高降解生物胺能力的葡萄酒相關乳酸菌L.casei IFI-CA 52研究發現，12%的酒精會導致其細胞懸液降解組胺能力減少80%，對于無細胞提取液抑制作用更甚，減少91%。

4.1.3 接種高產細菌素的菌株 細菌素具有一定抑菌譜，對與其產生菌同種的或親緣關系較近的種有抑制作用，研究也已發現對食品腐敗微生物和病原微生物具有廣譜抑菌活性的細菌素［45］。許多在發酵食品中作為發酵劑使用的乳酸菌都能生產細菌素，可以篩選運用產有效細菌素的菌株，抑制氨基酸脫羧酶陽性菌的生長，從而降低發酵食品中的生物胺含量。在不影響產品質量的前提下，如果可以篩選得到既無氨基酸脫羧酶活性、又可產生有效抑制劑的菌株，則理論上效果更佳。

4.2 改進生產工藝

黃酒的生產一般要經浸米、蒸煮、加發酵劑、前

發酵、后發酵、壓榨、煎酒、灌裝等工序。對整個生產過程中生物胺含量的變化進行跟蹤分析，有助于找到關鍵危害點，采取針對性的改進措施。

表1 黃酒中的生物胺的含量Table1 Content of biogenic amines in Chinese rice wine

謝廣發等［46］將接種優良乳酸菌的生物酸化浸米技術應用于黃酒釀造中，縮短了浸漬時間，改善了米漿水品質，且大幅降低了米漿水中生物胺的質量濃度，有利于生產安全性。欒同青［47］研究表明，前發酵和后發酵過程是黃酒產生生物胺的主要階段，此外酒母也對終產品中生物胺有一定貢獻。張鳳杰等［4］測定了糯米原料、麥曲及酒母中的生物胺含量。結果表明，原料以及麥曲中生物胺含量極低，而酒母中生物胺含量稍高。因此，選用生物胺含量較少的良好酒母，除保證生產順利進行外，也可以在一定程度上降低生物胺含量。

4.3 調整貯藏溫度

微生物導致的生物胺生成會受到溫度的影響。欒同青［47］將黃酒樣品分別貯存于4、20和37℃下，測定3、5、7、10、15 d時其中組胺、酪胺和腐胺的含量，結果表明，4℃下黃酒中生物胺的含量變化不大，在37℃下貯存比20℃含量增長幅度大。貯存期間，黃酒中生物胺含量隨貯存溫度升高快速增長，而隨貯存時間延長呈緩慢增長趨勢。由此可見，保證黃酒在低溫條件下貯存和運輸，可以有效抑制生物胺在貯存期繼續生成。

4.4 控制游離氨基酸含量

氨基酸是生物胺合成的前體物質，干預蛋白質的水解，可以影響游離氨基酸的含量水平，進而控制生物胺的生成量。但同時也會影響到黃酒的營養價值。Guo等［48］通過將黃酒生產中釀酒酵母的PEP4基因敲除，使得生物胺含量下降了25.5%。研究顯示該基因負責一種蛋白質水解酶PrA的編碼，游離氨基酸濃度的降低導致了生物胺生成減少。但在這一方法下，黃酒產品品質及營養價值是否存在損失及損失程度是否在可接受程度內，還有待進一步的探討。

5 展望

關于發酵酒中生物胺問題，國內外現有研究大多集中于葡萄酒、啤酒方面，有關黃酒的研究不多，且主要側重于黃酒中生物胺含量的測定及測定方法優化。對于黃酒中的生物胺，今后可從以下幾個方面進行。

5.1 完善產生機制

普遍認為，乳酸菌是發酵酒中生物胺的主要產生菌。但也有研究發現具有產生物胺能力的酵母菌［49］。對于黃酒發酵過程中生物胺的產生，酵母菌的作用大小、是否不可或缺，需要進一步的理論與實驗支撐。此外，黃酒釀造微生物的多樣性、發酵過程中的變化與生物胺含量的關系也值得探討。

5.2 菌種選育及實際應用

現有技術已可實現從黃酒釀造環境中篩選出產生物胺或不產生物胺菌株，但其進一步的生物學特性、釀造特性以及對黃酒品質的影響等研究仍有待開展。并且，黃酒釀造過程中的微生物群落結構比較復雜，能否順利將選育出的優良菌株應用于工業化生產，對黃酒的發酵過程與最終品質會帶來怎樣的影響，也需要具體的應用研究來揭示。

5.3 監測限量體系的建立

當前，食品安全受到社會廣泛關注，食品中生物胺的研究已成為熱點問題，其研究成果有助于提高和改善食品的質量及安全性。黃酒作為我國的傳統酒種，也急需在此方面開展系統研究，依據風險評估的結果，建立合理的監測限量體系，規范生產管理，降低其中生物胺的含量，提高質量和安全性。同時，加強黃酒的質量安全監控，也有助于提高我國黃酒產品的國際競爭力。

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Research progress in formation and control of the biogenic amine in Chinese rice wine

SONG Ying1，DONG Quan1，2，*
（1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400715，China；2.National Representative Center of Experimental Teaching of Food Science and Engineering，Southwest University，Chongqing 400715，China）

Biogenic amines were a kind of low molecular weight organic compounds which containing nitrogen.In Chinese rice wine，which was a kind of traditional fermented alcoholic drink，biogenic amine was a potential harmful substance，for it was harmful to human health when taking excessive biogenic amines.The origin，influencing factors，sort，content and safety of biogenic amines in Chinese rice wine were reviewed in this paper.Moreover，some control measures were proposed to provide a reference for further improving the quality and safety of Chinese rice wine.

Chinese rice wine；biogenic amines；generate；limit；control

TS201.6

A

1002-0306（2016）08-0387-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.072

2015－07－28

宋穎（1991－），女，碩士研究生，研究方向：食品質量安全控制，E-mail：songying_1122@163.com。

*通訊作者：董全（1962－），男，博士，教授，研究方向：食品加工與質量控制，E-mail：dongquan@swu.edu.cn。

重慶市“121”科技支撐示范工程（cstc2012jcfc-jfzh0033）。