四川地區即食泡菜、傳統泡菜和工業泡菜中生物胺污染風險的半定量評估

林澤，陳麗萍，吳正云*，張文學,2

(1.四川大學 輕工科學與工程學院，成都 610065；2.四川大學錦江學院 白酒學院，四川 眉山 620860)

泡菜一般是以新鮮蔬菜為原料經中、低濃度鹽水泡制，依靠蔬菜表面附著的微生物進行發酵制得[1]。根據加工過程的不同可分為短期即食泡菜、家庭泡菜及工業泡菜。即食泡菜通常在前一天晚上使用食鹽進行干腌，第2天進行調味即可食用，又被稱為“洗澡泡菜”；家庭泡菜通常采用多代循環發酵，即泡菜發酵成熟后取出，再加入新鮮蔬菜進行發酵；工業泡菜先采用低鹽發酵，發酵成熟后采用高鹽長時間貯藏得到工業泡菜半成品，后經脫鹽、脫水、清洗、調味、包裝、滅菌等步驟得到工業泡菜成品，不同類型泡菜之間的發酵時間相差較大，生產工藝存在很大的差異。生物胺(biogenic amine，BA)是泡菜中的健康風險因子之一，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，過量攝入生物胺會導致頭痛、惡心、心悸等毒性反應[2]。發酵食品本身存在或發酵過程中污染的含氨基酸脫羧酶的微生物，它們利用底物中的游離氨基酸脫羧產生生物胺。由于發酵過程中微生物生長和游離氨基酸的產生為生物胺的積累提供了前提條件。目前的研究[3-5]表明，泡菜中的生物胺以腐胺、尸胺、酪胺和組胺為主，總含量超過1000 mg/kg，有造成健康危害的風險。Risk Ranger軟件是一種半定量評估工具，可幫助使用者在缺乏足夠的定量數據支撐的情況下，通過對產品、危害因子和污染途徑等的定性和半定量描述，獲得相應的風險評分值并進行風險排序。研究人員已經通過該軟件確定了多種水產品、肉制品中食源性致病菌、生物胺等風險因子的風險等級[6-7]，并通過敏感性分析給出冷鏈運輸、食用前加熱等建議，從而降低其風險等級。目前，國內外對食品中生物胺的風險評估主要集中在水產品、肉制品等方面[8]，對泡菜的風險評估研究較少，同時也缺乏比較完整的資料。本文使用 Risk Ranger對四川地區3種不同類型泡菜中的生物胺污染風險進行評估，確定其風險等級，為泡菜的質量控制與安全消費提供了參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

生物胺的危害識別和危害特征描述主要依照歐洲食品安全局(EFSA)的相關生物胺風險評估，查閱國內外有關4種生物胺的文獻、報告和臨床研究等。泡菜中4種生物胺含量數據主要來源于文獻[3-5]；人口數據參考國家統計局關于第七次全國人口普查結果，消費數據來自膳食調查等資料。

1.2 評估方法

本評估采用澳大利亞霍巴特大學的Ross和Sumner研發的Risk Ranger軟件。Risk Ranger 軟件是基于Excel電子表格的半定量風險評估工具，工作表通過11個問題將定性描述轉換為數值，并將它們與一系列數學函數中的定量數據相結合，生成公共衛生風險等級，產品危害組合的風險等級用0～100表示，<32為低風險，32～48為中度風險，>48為高度風險。

2 結果與討論

2.1 危害識別及危害特征描述

目前的研究表明，腐胺、尸胺、酪胺和組胺是泡菜中主要的生物胺，占生物胺總量的80%以上，且有較為明確的生理作用、毒性作用研究[9]。

組胺是由組氨酸在脫羧酶作用下產生的，有報道表明[10]，大量攝入含組胺的食物會導致嚴重的組胺中毒癥狀發生。組胺中毒的潛伏期在幾分鐘到幾小時之間不等，一般在幾小時后才會出現明顯癥狀。組胺中毒會對血管和平滑肌等造成影響，出現頭疼、支氣管痙攣、心跳過速、瘙癢等癥狀[11]。國內外大多數組胺中毒事件與魚類或奶酪類食品相關，僅有一例食用德國酸菜造成的疑似組胺中毒事件[12]。我國尚未發現食用泡菜引起的組胺中毒事件。目前，對于組胺的劑量-反應關系的研究較少，主要是志愿者數據或臨床病例。數據表明健康志愿者在食用含有25～50 mg組胺的魚類或非酒精飲料后未出現任何癥狀，在食用含有75～300 mg組胺的魚類或非酒精飲料后，部分志愿者出現頭疼和皮膚潮紅的癥狀。在健康志愿者十二指腸滴注120 mg組胺，志愿者的耐受性良好，而在慢性蕁麻疹患者中，觀察到蕁麻疹、頭痛、心動過速、低血壓、惡心和腹瀉等癥狀。

酪胺是酪氨酸在脫羧酶作用下產生的，在體內受單胺氧化酶作用轉化為亞胺。酪胺具有調節心血管和細胞免疫系統功能，但高濃度酪胺會引起毒性作用，引起甲腎上腺素釋放，從而導致頭痛、呼吸增快和血壓升高，嚴重情況會導致中風、心臟病發作或休克癥狀。臨床癥狀在服用酪胺后30 min至數小時內出現，通常在數小時內消失，在24 h內完全恢復[13]。目前關于飲食攝入酪胺影響健康的報道較少，僅有少量醫學文獻報道食物與單胺氧化酶抑制劑反應出現的病例[14]。臨床上通過酪胺引起的血管升壓作用判斷其特定毒性，即至少升高30 mmHg收縮壓時攝入的酪胺。研究表明[15]，一餐攝入600～2000 mg酪胺才會引起最小的收縮壓升高，劑量-反應曲線顯示1100 mg酪胺相當于50%個體反應時的有效劑量(ED50)。

腐胺和尸胺均屬于二胺，既可以通過多胺生物合成形成，也可以通過脫羧酶的脫羧作用形成。腐胺作為生理多胺(即亞精胺和精胺)的前體，參與細胞生長、細胞分裂和腫瘤促進的調節，是哺乳動物細胞的重要組成部分，在正常細胞、適應性細胞和惡性細胞增殖過程中參與多種調控步驟。尸胺有可能與其他二胺或多胺一起作用。此外，腐胺和尸胺能夠增強組胺的毒性作用，并與亞硝酸鹽反應生成潛在致癌的亞硝胺。目前缺少關于消化性腐胺和尸胺的人體劑量反應數據，只有少量的動物研究數據。在對大鼠進行的亞急性經口毒性研究結果[16]表明尸胺和腐胺的未觀察到不良反應水平為180 mg/(kg·d)。對HT29腸細胞培養實驗[17]表明腐胺和尸胺具有細胞毒性，尸胺的副反應的最小劑量(lowest observed adverse effect level，LOAEL)為881.50 mg/kg，腐胺的LOAEL為510.89 mg/kg。

2.2 暴露評估

2.2.1 風險嚴重性和易感性

根據文獻資料，Q1“風險嚴重性”選擇“輕微”，Q2“易感性”選擇“普通人群”。

2.2.2 居民消費情況

根據相關調查研究計算出Q3“消費頻率”為12 d/餐次，即平均12 d食用泡菜100 g。

2.2.3 人口數量和消費人口比例

根據2021年第七次人口普查結果，四川省常住人口共83564366人(Q5)。根據四川居民飲食習慣將Q4“消費人口比例”選擇為“75%”。

2.2.4 原料污染

現有研究表明，新鮮蔬菜生物胺含量較低，不需要特別關注[18]，故Q6“原材料污染的概率”選擇“幾乎沒有”。

2.2.5 加工過程影響和加工后再污染概率

發酵期間是生物胺產生的主要時期，因此發酵時間是影響生物胺的重要因素。即食泡菜由于發酵時間短，發酵程度較低，不具備產胺的條件，因此Q7“加工過程的影響”選擇“無影響”。家庭泡菜通常采用老壇陳泡的鹽水腌制，其中生物胺主要來自于泡菜液長期積累的生物胺，因此泡菜液使用的時間是影響家庭泡菜生物胺含量的重要因素。研究表明家庭泡菜總生物胺含量變化范圍較大，介于9.9～987.8 mg/kg之間，平均值為126 mg/kg。現代工業泡菜發酵成熟后大多采用高鹽長時間貯藏得到工業泡菜半成品，屬深度發酵泡菜，總生物胺平均含量在800 mg/kg左右，最高含量超過1700 mg/kg，工業泡菜中高含量生物胺的累積歸因于長時間發酵。工業泡菜在出廠前經過脫鹽和脫水等工序得到工業泡菜商品，部分生物胺溶解到水中，總生物胺含量降至21.2～493.9 mg/kg之間，平均值為177.6 mg/kg，明顯低于半成品。在此取生物胺含量的最小值、平均值和最大值作為Q7“加工過程的影響”的選項，即家庭泡菜10，130，1000 mg/kg，工業泡菜20，180，500 mg/kg。工業泡菜出廠前密封包裝經過滅菌后產品不會被微生物污染，則不會繼續產生生物胺；而即食泡菜和家庭泡菜在加工后立即食用，幾乎不會再次出現產胺風險，因此Q8“加工后再污染的概率”選擇“無”。

2.2.6 加工后控制體系

工業泡菜發酵后經調味、包裝、滅菌等步驟制成商品泡菜銷售到消費者手中，在加工后并不會有相應控制體系。而家庭泡菜和即食泡菜多為家庭和餐館制作，基本沒有任何控制舉措。Q9“加工后期的控制”選擇“不能控制”。

2.2.7 引起感染的增加量和食用前制備的影響

生物胺的積累通常與產胺微生物的增殖有關，根據前期研究，將引起生物胺污染的微生物增加倍數(Q10)設為108。泡菜通常為直接食用或簡單處理(如烹飪或調味)后食用，對其生物胺含量無明顯影響，因此認為Q11“食用前的準備”對生物胺危害沒有影響。

2.3 風險特征描述

根據以上調查分析結果及Q1～Q11的賦值，使用Risk Ranger軟件對泡菜中生物胺進行半定量風險評估和分級，模型賦值和半定量風險評估結果見表1。

表1 三類泡菜中生物胺污染的半定量評估

結果顯示：即食泡菜風險評分為25，屬于低風險；家庭泡菜和工業泡菜加工過程影響取最小值和平均值時風險評分不高于32，屬于低風險，取最大值時風險評分分別為36和34，屬于中風險。

2.4 不確定性和靈敏度分析及風險管理建議

Risk Ranger軟件中的部分問題需要使用者結合資料進行估計，估計值可能和實際情況存在差異。本次評估過程中，缺乏泡菜消費頻率數據，僅能依照四川省居民消費習慣進行預估，估值存在不確定性。泡菜加工過程是影響生物胺含量的重要因素，但在實際生產生活中泡菜制作過程并不固定，因此在加工過程的影響上存在不確定性。泡菜發酵過程中多種微生物共同參與，目前對泡菜生產過程中產胺微生物、產胺量以及菌群數量尚不明確，因此在加工后再污染概率和引起感染的污染量增加倍數問題上存在不確定性。

加工過程的影響是造成泡菜中生物胺污染風險評分變化的重要因素。目前控制生物胺的常用方式有改良發酵菌種、添加香辛料和改進生產過程的控制等[19-22]。以下分別討論不同方式對生物胺污染風險的影響。

2.4.1 接種改良發酵菌種

接種改良發酵菌種可以減少發酵過程中生物胺的產生和積累，柳佳娜等[23]篩選出的發酵檸檬酸乳桿菌可以降低70%以上的生物胺，且在含有前體氨基酸的培養基中不積累相應生物胺。王強等[24]篩選出的植物乳桿菌生物胺降解率最高，可達89.97%，且無生物胺生產活性。通過接種改良菌種，生物胺總體降低范圍約在20%～90%[25]。發酵期間家庭泡菜和工業泡菜生物胺平均含量分別為130 mg/kg和800 mg/kg，假定接種改良菌種進行發酵導致生物胺分別降低20%、60%、90%，風險評分及等級見表2。

表2 接種改良發酵菌種對泡菜生物胺污染風險的影響Table 2 Effect of inoculating improved fermented strains on biogenic amine contamination risk of pickles

由表2可知，當降低60%生物胺時，家庭泡菜和工業泡菜的風險評分下降2分，為風險等級不變；當降低90%生物胺時，家庭泡菜的風險評分大幅下降，數值減少16，工業泡菜風險評分下降5分，為風險等級由中風險降至低風險。由此可見，通過使用改良發酵劑來調控發酵過程，可以從源頭上解決生物胺的形成，降低泡菜中生物胺的風險等級。

2.4.2 添加香辛料

向泡菜中添加香辛料及其提取物(如辣椒、大蒜、生姜、肉桂、八角、丁香等)，也對生物胺的形成具有一定抑制作用。Jagoda等[26]在泡菜中添加香菜和洋蔥，相比對照組生物胺分別下降13.3%和18.8%；Jae等[27]在發酵過程中添加大蒜、生姜等香辛料，發酵結束后生物胺降低范圍通常在40%以下。按照上述條件，假定添加香辛料導致生物胺分別降低10%、20%和40%，結果表明，僅在生物胺降低40%時風險評分降低1分，風險等級沒有發生變化。由此可見，香辛料對生物胺的抑制作用有限，可作為輔助方式減少生物胺。

表3 添加香辛料對泡菜生物胺污染風險的影響

2.4.3 清洗、脫水等過程

工業泡菜半成品中生物胺污染最高可達1700 mg/kg，遠高于其他類型的泡菜，但工業泡菜半成品一般并不會被直接食用，后期經過清洗等步驟得到工業泡菜成品，生物胺含量最高可降低80%以上。因此脫水、清洗等步驟是否徹底，可能是影響成品泡菜中生物胺含量最主要的因素。假定脫水、清洗等步驟可以減少20%、50%和80%的生物胺，按照工業泡菜半成品總生物胺平均含量800 mg/kg計算，結果表明除去80%時工業泡菜生物胺污染風險從中風險降為低風險。由此可見，脫水、清洗等步驟是控制工業泡菜生物胺風險的重要環節。工業泡菜生產除了關注發酵過程生物胺的調控，還應注意泡菜半成品的處理，嚴格遵守相關生產規范，降低泡菜中生物胺的含量。

表4 清洗、脫水等對工業泡菜生物胺污染風險的影響Table 4 Effect of cleaning and dehydration on biogenic amine contamination risk of industrial pickles

3 結論

本研究使用Risk Ranger軟件對三類泡菜中生物胺進行半定量風險評估，結果表明，即食泡菜中生物胺污染風險屬于低風險等級，家庭泡菜和工業泡菜由于加工過程的影響，生物胺污染風險屬于低風險或中風險等級。通過改良發酵菌種或添加天然產物等方式都能起到調控發酵過程中生物胺的作用。相比添加天然產物，改良發酵菌種可以從源頭上解決生物胺的產生，調控效果更為顯著。此外，工業泡菜生產還應關注半成品的脫水、清洗等步驟對生物胺的去除效率。