肉制品中生物胺形成與控制研究進展

車明秀，王 琳，董新玲，泮秋立，劉 睿，孫崳林，胡明燕,*

（1.山東省食品藥品檢驗研究院，國家市場監(jiān)管重點實驗室（肉及肉制品監(jiān)管技術(shù)），山東 濟南 250102；2.陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，陜西 西安 710048）

生物胺是一類含氮的脂肪族胺（腐胺、尸胺、精胺和亞精胺）、芳香族胺（酪胺和苯乙胺）或雜環(huán)類低分子有機化合物（組胺和色胺），按來源分類：一類是內(nèi)源性生物胺，一般通過醛、酮類轉(zhuǎn)胺而成；一類是外源性氨基酸脫羧產(chǎn)生。生物胺普遍存在于干酪、肉制品、水產(chǎn)品、啤酒等食物中，含量主要取決于食品的特性和微生物的種類。從來源看，一般是在食品腐敗或發(fā)酵過程中產(chǎn)生。適量的生物胺對人體健康有積極作用，酪胺、組胺、腐胺、尸胺等單胺類化合物對血管和肌肉有明顯的舒張或收縮作用，多胺化合物精胺和亞精胺在生物體的生長過程中能加速生物的生長發(fā)育。但生物胺具有潛在的毒性，過量生物胺則會引起人體中毒。肉制品含有豐富的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，不管是新鮮的還是經(jīng)過加工的肉制品，均存在多種生物胺類物質(zhì)，常見的生物胺有酪胺、組胺、腐胺、尸胺、苯乙胺、色胺等。因此，分析肉制品中生物胺形成規(guī)律，是保障肉制品食用品質(zhì)和加工生產(chǎn)安全的基礎，有助于建立肉制品行業(yè)高效的生物胺控制體系，促進肉制品行業(yè)的健康發(fā)展。

1 影響肉制品中生物胺形成的因素

1.1 原料肉的品質(zhì)

生物胺的含量與原料肉的品質(zhì)有關(guān)，原料肉的新鮮度是影響肉制品中生物胺含量的重要因素。如果原料肉處理有問題，就會有不同種類和數(shù)量的微生物，在生產(chǎn)加工前已經(jīng)產(chǎn)生一定量的生物胺，在工藝過程中，這些微生物會繼續(xù)生長，產(chǎn)生更多的生物胺。徐曄等分別采用輕度、中度及重度污染的牛肉制作香腸，發(fā)現(xiàn)輕度、中度和重度污染組總生物胺含量分別為118.82、145.86、182.32 mg/kg，污染程度越高，生物胺含量越高。徐曄等研究牛肉宰后0～4 ℃貯藏不同時間（0、12、24、36 h）對發(fā)酵香腸中生物胺含量的影響，發(fā)現(xiàn)隨著時間的延長，總生物胺含量平均值由92.14 mg/kg增長為117.42 mg/kg。可能污染程度與具有氨基酸脫羧酶活性的微生物成正比，導致生物胺含量較高。原料肉中脂肪的比例與肉制品中生物胺含量之間相關(guān)系數(shù)較高。肉的總質(zhì)量一定，脂肪比例越高的原料肉，蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物游離氨基酸越少，生物胺含量越低。姜皓等以脂肪占總?cè)赓|(zhì)量的比例分別為0%（F組）、10%（F組）、20%（F組）、30%（F組）的肉為原料，制作培根，生物胺總含量的變化趨勢從低至高依次為F組＞F組＞F組＞F組。而脂肪氧化程度與蛋白質(zhì)的氧化也相關(guān)，氧化程度越高，肉制品中生物胺的含量也會受到影響。姜皓等研究原料肉中脂肪氧化程度對肉制品品質(zhì)的影響，采用反復凍融的方式制備3 組不同氧化程度的脂肪，發(fā)現(xiàn)隨著原料脂肪氧化程度的提高，培根中總生物胺含量呈現(xiàn)上升的趨勢。因此，原料肉的品質(zhì)對肉制品生產(chǎn)加工過程中生物胺的含量變化有顯著影響，控制原料肉的品質(zhì)，可以有效抑制蛋白質(zhì)的降解，降低生物胺的積累量。

1.2 工藝條件的不同

肉制品生產(chǎn)過程中，尤其是發(fā)酵肉制品，受前處理方式、季節(jié)影響較大，生物胺的種類和含量有所差異。王丹等研究腌臘肉制品理化品質(zhì)的差異性，選取風干、腌制+風干、腌制3 種加工方式的腌臘肉制品進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物胺含量為腌制樣品＞風干樣品＞腌制+風干樣品。因此前處理過程中，環(huán)境條件的控制可以抑制產(chǎn)胺微生物的繁殖，能有效控制生物胺含量。肉制品生產(chǎn)過程中，同一生產(chǎn)工藝、不同工藝時間生物胺含量有所差異。胡永金等通過對三川火腿腌制期、晾干期和堆焐發(fā)酵期8 種生物胺含量進行研究發(fā)現(xiàn)，在整個加工過程中，生物胺總量呈現(xiàn)先上升、后平穩(wěn)、再上升的趨勢，腌制時間0～20 d，生物胺含量由5.84 mg/kg增長到78.64 mg/kg，晾干期（50～80 d）生物胺含量由93.13 mg/kg增長到104.23 mg/kg，堆焐發(fā)酵期（110～320 d）生物胺含量最大值為158.08 mg/kg。劉姝韻等采用傳統(tǒng)工藝加工云南牛干巴，牛干巴生物胺總量從腌制中期到成熟3 個月階段顯著增加，在成熟3 個月時達到最大值392 mg/kg。以上研究表明，采用傳統(tǒng)發(fā)酵工藝制成的產(chǎn)品，受季節(jié)及工藝條件影響較大，導致產(chǎn)品中生物胺積累量較高，且呈現(xiàn)動態(tài)變化。而通過學者研究發(fā)現(xiàn)，不是所有肉制品中的生物胺均呈現(xiàn)動態(tài)變化。孫衛(wèi)青等以西式蒸煮火腿切片為對象，研究貨架期內(nèi)生物胺含量的變化，8 種生物胺在冷藏期間的變化均不顯著。因此，在實際生產(chǎn)過程中，應注意前處理方式，其與水分含量、發(fā)酵條件等多種條件有關(guān)，不同前處理條件造成了不同肉制品生物胺總量及種類差異較大。

1.3 微生物的種類

無論是原料肉還是加工后的肉制品，均含有生物胺類物質(zhì)。肉制品中不同生物胺的生成主要與特定微生物有關(guān)，有的是原料中存在的天然微生物，有的是加工過程中污染的微生物。不同肉制品的微生物區(qū)系不同，肉制品中胺的種類也不同。這可能是因為食品微生態(tài)引起的差異，食品微生態(tài)主要由原料差異、地區(qū)差異、加工條件差異及貯存條件差異造成。Hortensia等發(fā)現(xiàn)，從發(fā)酵香腸中分離的腸桿菌和大腸桿菌是產(chǎn)生組胺和酪胺的主要菌。Loizzo等研究肉制品中分離出的腸桿菌科細菌，確定其產(chǎn)生的主要是腐胺、尸胺、酪胺和組胺。Suvajdzic等通過對低溫發(fā)酵香腸中微生物的研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌和腸球菌是產(chǎn)生酪胺、腐胺、尸胺的菌種。徐維艷研究鹽水鴨貯藏期間主要產(chǎn)胺腐敗菌糞腸球菌與生物胺積累的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)糞腸球菌酪氨酸脫羧酶基因與酪胺的產(chǎn)生密切相關(guān)。生物胺的形成與微生物活動密不可分，肉制品中生物胺的積累與微生物存在復雜的關(guān)系，微生物影響肉制品中生物胺的形成，進而影響生物胺含量。但從生物胺的產(chǎn)生能力可以歸屬菌株，但還不能按照物種分，因此，肉制品中生物胺的種類和含量與微生物菌株差異相關(guān)，與微生物種類無關(guān)。

2 肉制品中生物胺含量的控制措施

對于每一種生物胺來說，必然是某一種氨基酸脫羧酶代謝的結(jié)果，而對于每一種氨基酸脫羧酶來說，可能分別對幾種氨基酸都能產(chǎn)生代謝作用。比如，具有組氨酸脫羧酶活性的乳酸菌不僅能夠產(chǎn)生組胺，同時還能產(chǎn)生酪胺、腐胺等生物胺，產(chǎn)酪胺能力強的菌株同時也能產(chǎn)生苯乙胺。要保證肉制品中生物胺的安全性，研究生物胺的控制技術(shù)非常重要。而生物胺具有熱穩(wěn)定性強和不易揮發(fā)的特點，通常都是采用抑制肉制品中微生物和酶活性的方法來控制生物胺的產(chǎn)生。通常采用以下幾種方式。

2.1 選擇合適的包裝技術(shù)

傳統(tǒng)的食品包裝技術(shù)以塑料材質(zhì)為主，雖然有高阻隔性、輕薄、良好的機械性能等優(yōu)點，但絕大多數(shù)無法降解，且其中的添加劑對環(huán)境和人類自身健康都會產(chǎn)生傷害。隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，包裝技術(shù)也獲得了飛速發(fā)展。作為食品的外部保護，不同的包裝技術(shù)是延長肉制品保質(zhì)期的有效方式，包裝形式的不同對肉制品中微生物有較明顯的影響。肉制品常用的包裝方式包括真空包裝、托盤包裝、氣調(diào)包裝等。真空包裝主要通過肉與肉制品在低O環(huán)境下較好抑制好氧微生物的生長，從而減緩蛋白質(zhì)、脂肪等的氧化；托盤包裝是塊狀類無物品包裝的基本方式，常用較薄的柔性軟包裝材料，如紙、金屬箔、塑料薄膜及其他復合軟包裝材料等；氣調(diào)包裝是主要通過抽掉包裝內(nèi)的空氣，充入一定量的氣體，從而抑制有害微生物生長的一種方式，常用的氣體主要為二氧化碳、氧氣和氮氣。相比其他氣體，氮氣是一種理想的惰性氣體，一般情況下，不會與食品發(fā)生化學作用，也不會被肉制品所吸收。充氮包裝可稀釋或置換包裝內(nèi)殘留的氧氣，阻止因氧氣發(fā)生的生物反應。

田璐等將氣調(diào)包裝的冷卻肉貯藏在5 ℃條件下，發(fā)現(xiàn)氣調(diào)包裝條件下，隨著貯藏時間的延長，熱殺索絲菌、假單胞菌等腐敗菌的數(shù)量不斷增大，酪胺含量隨著時間的延長而持續(xù)增加，與微生物數(shù)量變化趨勢一致。陳穎以傳統(tǒng)中式香腸為研究對象，發(fā)現(xiàn)不同包裝方式對中式香腸中生物胺的抑制作用不同，真空包裝對生物胺的抑制作用較好。Kaniou等研究不包裝條件下牛肉的腐胺、尸胺和組胺含量變化，結(jié)果表明，在不包裝的樣品中，貯藏12 d時生物胺含量達到16.5 mg/g，樣品已變質(zhì)；而在真空包裝樣品中，貯藏19 d后生物胺含量開始增加，35 d時腐胺含量達到最大值36.3 mg/g，尸胺含量29 d時達到28.9 mg/g，組胺含量35 d時達到19.0 mg/g。王真真采用托盤包裝、真空包裝和氣調(diào)包裝等不同包裝形式，分析冷卻豬肉各種品質(zhì)指標的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，貯藏14 d后，真空包裝冷卻豬肉的腐胺、尸胺、酪胺含量明顯高于氣調(diào)包裝。氣調(diào)包裝、真空包裝、抑菌活性包裝是在普通包裝的基礎上升級，與普通包裝相比，對確保食品安全及延長食品貨架期的作用更為突出。以上結(jié)果表明，不論哪種包裝，隨著貯藏時間的延長，生物胺的種類和含量均有變化。因此，合理的包裝方式可以有效抑制微生物的生長，適當延長食品貨架期。

2.2 輻照和超高壓技術(shù)

輻照處理是用來控制生物胺的常用方法之一，輻照處理是利用電離輻射作用于核酸、蛋白質(zhì)等，殺死食物內(nèi)部大多數(shù)微生物，從而降低脫羧反應發(fā)生幾率。通過控制輻照技術(shù)能有效降解肉制品中生物胺。在切片意大利辣香腸中，輻照能降解腐胺、酪胺、亞精胺和精胺。Ahn等對豬肉香腸進行輻照，發(fā)現(xiàn)γ-輻照劑量10 kGy以上，香腸中胺類物質(zhì)含量均有所降低。Byun等對腸類進行γ-輻照，同樣發(fā)現(xiàn)胺類物質(zhì)含量下降。γ-輻照可以延長肉制品的保質(zhì)期，是減少生物胺的一種有效技術(shù)手段。Min等認為輻照能顯著減少碎牛肉和碎豬肉中精胺、亞精胺、腐胺及生物胺的含量。但也有研究表明，輻照會產(chǎn)生一定的負作用，改變?nèi)庵醒t素的存在狀態(tài)、促進含硫氨基酸分解和脂質(zhì)氧化，最終對肉的色澤和風味產(chǎn)生一定影響。超高壓技術(shù)是一種新興的殺菌技術(shù)，是以水作為介質(zhì)對食品進行高壓處理，從而殺滅食品內(nèi)部微生物，抑制酶的活性，減少生物胺的生成。雖然超高壓技術(shù)對生物胺的控制有明顯效果，但也有學者發(fā)現(xiàn)，超高壓技術(shù)加速肉制品脂類物質(zhì)的氧化，影響產(chǎn)品的風味。基于加工技術(shù)的控制方式雖然能夠一定程度上控制生物胺、延長食品保質(zhì)期，但是往往需要有設備的輔助，價格昂貴，而且往往會影響產(chǎn)品的色澤和風味。因此，低成本、高效、對肉品影響較小的生物胺控制方法是目前的研究趨勢。同時鑒于我國肉制品加工業(yè)多為作坊式小批量生產(chǎn)，較為分散，大型加工企業(yè)數(shù)量不多，該技術(shù)在肉制品行業(yè)的實際應用還存在很大的難度。

2.3 阻斷劑的使用

基于調(diào)控食品組成的控制生物胺技術(shù)，主要通過添加不同類化合物或天然植物提取物的方式控制生物胺的產(chǎn)生，常用的化合物一般有糖、鹽、山梨酸鉀等。

通過在肉制品中添加適量食品添加劑，能達到抑制生物胺形成的目的。在工藝過程中，可以通過加入糖促進發(fā)酵劑微生物的生長繁殖，抑制其他產(chǎn)胺微生物的生長，達到降低肉制品中生物胺含量的目的。發(fā)酵香腸中不加糖，酪胺和尸胺含量明顯高于加糖的香腸，在發(fā)酵香腸成熟后期，不加糖的發(fā)酵香腸中其他胺類物質(zhì)含量也相對較高。常見的添加劑有硫化鈉、亞硝酸鹽等，有學者在香腸中添加亞硝酸鹽，在生產(chǎn)中使用亞硝酸鹽會影響除亞精胺和精胺之外的生物胺形成。不同添加劑對每種胺類物質(zhì)的作用機理不同，導致使用過程中每種胺類變化規(guī)律不同。因此，在實際生產(chǎn)過程中，除考慮其對不同胺類作用機理的問題外，還要考慮符合GB 2760—2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》，合理使用該類添加劑。

安全性高、高效和成本低成為消費者和生產(chǎn)者關(guān)注的重點。天然植物提取物通常從植物中提取，一般含有-羥基酮結(jié)構(gòu)、酚類物質(zhì)等，可以清除生物體中的羥自由基和超氧自由基，通過穿過、損壞細菌細胞膜，抑制細胞的功能活性，對生物胺的形成具有非常好的抑制效果。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有該作用的有維生素類、酚類、黃酮類、香辛料和天然果蔬類等，其中，香辛料有花椒、八角、桂皮、小茴香等。Bozkurt研究土耳其發(fā)酵香腸中生物胺的安全性，發(fā)現(xiàn)綠茶提取物配方中酪胺含量最低。李暮春等發(fā)現(xiàn)桂皮和丁香有一定的抑菌作用，從而抑制生物胺的產(chǎn)生。目前該類提取物抑制生物胺產(chǎn)生的機理還有待進一步研究和完善，但主要原因是添加大蒜、丁香等物質(zhì)中的某些特定成分可以抑制腐敗菌、病原微生物和某些雜菌的生長。因此，植物提取物具有環(huán)保、廣譜抗菌性、經(jīng)濟、高效等特點，可以通過添加植物抗氧化劑達到抑制肉制品中生物胺的目的。

2.4 微生物降解技術(shù)

微生物降解技術(shù)是指通過添加外源微生物，也就是篩選沒有脫羧能力的發(fā)酵劑菌種，降低產(chǎn)品中的生物胺含量，是一個重要的研究領域。選擇無脫羧酶活性、具有產(chǎn)胺氧化酶活性的發(fā)酵劑，是降低生物胺積累的主要方式，通常乳桿菌、片球菌、微球菌等都具有產(chǎn)胺氧化酶活性。復配菌劑主要是通過不同菌株復配彌補單一菌株的單調(diào)性，增強對有害菌的抑制作用或提高生物胺降解能力。譚李紅等通過在香腸中添加復配菌劑（干酪乳桿菌和木糖葡萄球菌），組胺的含量明顯降低。高文霞研究發(fā)現(xiàn)，接種復配菌劑（植物乳桿菌和戊糖片球菌）的發(fā)酵香腸與自然發(fā)酵香腸相比，組胺含量明顯降低。肉制品生產(chǎn)過程中生物胺產(chǎn)生極其復雜，不同微生物可能造成不同生物胺的積累，同時，也可能與原料中微生物產(chǎn)生殘余脫羧酶活性有關(guān)。因此，根據(jù)肉制品工藝情況，篩選具有降解生物胺功能的菌種，再分離純化具有降解功能的微生物代謝酶，為肉制品中生物胺的降解提供有效措施。但采用該種方式需要針對不同的發(fā)酵肉制品篩選不同的發(fā)酵劑，并需要對菌種和發(fā)酵產(chǎn)品進行綜合評估，前期需要進行大量的基礎研究，且對于輕度發(fā)酵的肉制品容易造成發(fā)酵過度的情況。

2.5 其他技術(shù)

除上述技術(shù)外，臭氧處理、直接加入酶等方式也是基于加工方式控制生物胺的方法。臭氧在常溫常壓下具有很強的氧化性，可殺滅肉制品中各種腐敗微生物、霉菌等有毒有害物質(zhì)。姚堯通過臭氧處理結(jié)合氣調(diào)包裝對冷鮮雞肉品質(zhì)進行研究，發(fā)現(xiàn)臭氧濃度8.56 mg/m、處理時間20 min時，冷鮮雞肉保鮮效果最好。劉雨萱等探究外源添加二胺氧化酶是否會對川味香腸的品質(zhì)造成影響，發(fā)現(xiàn)二胺氧化酶可以顯著降低總生物胺含量，且不會對香腸的感官品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。

3 結(jié) 語

關(guān)于影響肉制品中生物胺形成因素的研究已經(jīng)相對成熟，但主要集中于發(fā)酵肉制品的研究。肉制品蛋白質(zhì)含量較高，在腐敗過程中會產(chǎn)生大量生物胺，過量攝入生物胺對人體健康存在潛在的風險，因此有效控制生物胺的產(chǎn)生對整個肉制品行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。隨著技術(shù)的發(fā)展，包裝形式、輻照、植物提取物阻斷等方式控制方式相繼產(chǎn)生。這些技術(shù)在理論研究過程中確實有成效，但單一技術(shù)并不能有效控制生物胺，如輻照、微生物降解技術(shù)等在實際生產(chǎn)中對于肉制品企業(yè)存在生產(chǎn)成本的問題，導致很難應用于實際生產(chǎn)。在今后的研究中，針對肉制品加工過程的整個產(chǎn)業(yè)鏈中生物胺存在的風險，在考慮實際生產(chǎn)需求的情況下，在已有研究的基礎上，采用多種技術(shù)相結(jié)合、優(yōu)勢互補的方式進行研究，達到高效抑制生物胺產(chǎn)生的目的，形成肉制品整個產(chǎn)業(yè)鏈的防控體系，切實解決肉制品行業(yè)的質(zhì)量安全問題。