發酵肉制品中酪胺形成途徑與控制方法的研究進展

蘭沁潔，裴慧潔，鄧 霖，張 月，楊臘梅，何 維，馬怡煊，李金海，楊 勇

（四川農業大學食品學院，四川雅安 625014）

發酵肉制品是指在自然或人工控制的條件下，通過微生物或酶等作用進行一系列生物化學及物理變化而形成的有特殊風味、顏色及口感并保存期較長的肉制品。傳統的發酵肉制品主要包括香腸、臘肉、火腿和酸肉等。發酵所使用的原料肉包括豬肉、牛肉以及羊肉等。發酵肉制品因其營養豐富、肉質鮮美、風味獨特，深受廣大消費者的喜愛。然而，由于發酵肉制品富含蛋白質，蛋白質易在微生物或酶的作用下分解生成游離氨基酸，再經脫羧可生成生物胺，所以發酵肉制品中有極大的可能出現高含量的生物胺。

生物胺是一類低分子量的含氮化合物，化學結構中含有一個或多個氨基（NH2），在生物體內具有生物活性。其中，以組胺和酪胺最為常見，經過進一步的研究發現，在體外人體腸上皮模型中，酪胺比組胺具有更強、更快的細胞毒性作用[1]。適量的酪胺可促進人體正常生理活動，而過量攝入會產生不良反應。因此，對于發酵肉制品中酪胺含量、形成以及控制措施的研究是有必要的。

本文對發酵肉制品中的酪胺含量、不同國家組織對酪胺的限量、酪胺的形成途徑及控制技術進行了綜述，對于采用更高效的方法降低發酵肉制品的酪胺含量，提高發酵肉制品的安全性具有重要意義。

1 發酵肉制品中酪胺的概述及含量

酪胺是生物胺的其中一種，屬于芳香族生物胺，化學式為C8H11NO，別名4-羥基苯乙胺。酪胺主要是以酪氨酸為前體物質，經酪氨酸脫羧酶的脫羧作用產生的。食用富含酪胺的食物會引起人體毒性反應，如偏頭痛、高血壓、惡心、嘔吐、神經系統疾病和呼吸系統疾病，這些統稱為“奶酪反應”[2]。酪胺進入去甲腎上腺素能神經后，會導致去甲腎上腺素的釋放，從而導致頭痛、呼吸加快和血壓升高，甚至會引發中風、心臟病發作或休克癥狀，健康個體口服450 mg酪胺可使收縮壓升高30 mm 汞柱，酪胺還可能通過激活腎上腺素能受體產生擬交感神經作用。此外，有研究通過血腦屏障滲透模型發現酪胺可能在餐后到達中樞神經系統[3]。也有研究證明酪胺代謝過程會在大鼠體內產生過氧化氫，從而破壞線粒體，過氧化氫的產生已被證明有助于人類帕金森病的發展[3]。有學者創建了腸上皮體外模型，研究了酪胺對腸細胞的作用，研究結果表明酪胺能夠導致細胞壞死，并且在酪胺濃度低于219.49 mg/kg，組胺濃度低于1445 mg/kg 時，兩者之間存在協同相互作用[1]。

目前，國際上對發酵肉制品中酪胺含量的限制并無統一的標準。美國食品藥品監督管理局規定了水產品中酪胺最高限量為100 mg/kg[4]。有報道稱食品中高水平（100～800 mg/kg）的酪胺是有毒的[5]，也有研究表明10～80 mg 的酪胺可引起毒性腫脹，超過100 mg 會導致偏頭痛[6]。可見，應該重視酪胺的潛在毒性和發酵肉制品中的酪胺含量，特別是在大量攝入發酵肉制品時。此外，酒精的攝入會增加酪胺的吸收，從而增強其血管加壓作用；組胺的無毒濃度（低于EFSA 建立的安全閾值）以及其他生物胺的存在，都可以在發酵肉制品中通常達到的濃度下增強酪胺的毒性；人們本身的遺傳缺陷，胃腸道疾病，單或二胺氧化酶抑制劑藥物的攝入，或者其他增效因子，可能會導致人體面臨更大的風險[1,7]。

然而，根據文獻報道，可以發現，無論是國內還是國外，都存在著發酵肉制品中酪胺含量偏高的現象，如表1 所示。因此，盡可能地防止發酵肉制品中的酪胺的積累是非常有必要的。

表1 不同種類和來源的發酵肉制品的酪胺含量Table 1 Tyramine content in fermented meat products of different types and sources

2 發酵肉制品中酪胺的形成途徑

發酵肉制品中高濃度的蛋白質在發酵、貯藏等過程中經蛋白酶的作用降解成為游離氨基酸，在脫羧酶陽性菌存在的情況下，這些游離氨基酸能夠在氨基酸脫羧酶的作用下生成生物胺。發酵肉制品中的酪胺主要就是酪氨酸的脫羧形成的。一般來說，發酵肉制品中的酪胺是在幾個前提條件的存在下產生的[21]：一是游離酪氨酸的可用性，它是形成酪胺的前體物質；二是能分泌酪氨酸脫羧酶的微生物的存在；三是允許這些微生物生長的環境條件；四是保證酪氨酸脫羧酶作用活性的環境條件。酪氨酸的脫羧作用離不開兩部分，一是酪氨酸脫羧酶（Tyramine decarboxylase，TDC），這是一種磷酸吡哆醛依賴性脫羧酶，在其作用下，游離的酪氨酸能夠被脫羧形成酪胺，導致細胞質堿化，該途徑可能在細胞質pH 穩態和對酸脅迫的抗性中起作用（圖1）；二是酪氨酸轉運蛋白，用于將酪氨酸底物轉運到細胞中，并從細胞質中除去（分泌）脫羧產物酪胺，能夠非常有效地催化酪氨酸與酪胺之間的交換[22-23]。

圖1 酪胺形成的主要原理Fig.1 Main principle of tyramine formation

另外，有研究表明，生物胺的產生在某種程度上與脂質氧化過程有關。在脂質氧化產物的存在下，氨基酸可以在食品系統中化學脫羧，但是還需要進一步的研究來確定具體的化學途徑[24]。Rosa 等[17]認為氨基酸可以在活性羰基化合物存在的情況下脫羧，例如脂質氧化過程中的那些化合物。其研究結果表明，脂類降解得越多，通過與酶途徑互補的化學途徑形成的生物胺就越多，包括酪胺。同樣地，Liu 等[25]的研究結果也顯示，豬背膘的氧化程度越高，四川香腸中蛋白質降解程度越強，酪胺的積累量越多。這表明在肉制品中，脂質氧化產物能夠通過某種化學途徑促進酪胺的生成，但是具體原理還有待探究。目前而言，這并不是發酵肉制品中酪胺形成的主要方式。

3 發酵肉制品中酪胺的來源

3.1 原輔料中的酪胺

在制作或生產發酵肉制品時，所采用的原料肉和香辛料等輔料中可能本身就含有酪胺。Zhang等[26]在從當地超市采購的豬肉等樣品中都檢測到了酪胺。原料肉中的酪胺含量多少很大程度上取決于原料肉的新鮮情況以及原料肉中微生物的生長情況。原料肉中的酪胺主要是通過轉移來提升最后成品中酪胺的含量。

發酵肉制品的風味產生除了微生物和酶的作用之外，輔料也占有一定的比重。一般在制作或生產發酵肉制品時，常常會使用到醬油、白酒、米酒等輔料進行調味。而這些輔料本身可能就含有一定量的酪胺。Liu 等[27]研究發現市售醬油中的酪胺含量并不低，測定樣品中最高可達195.04 mg/L；劉慧琳等[28]對當地企業的白酒進行高效液相色譜法測定后，測定結果表明有少量酪胺檢出，樣品中含量相對較高的僅為1.98 mg/L。輔料中的酪胺通常情況下也會在加工過程中轉移到產品中來，導致最后發酵肉制品成品中酪胺含量的升高，不過輔料使用量較小，所以其影響也較小。

3.2 發酵過程中產生的酪胺

發酵過程中酪胺的產生主要是產胺微生物的作用。如圖2 所示，前體酪氨酸通過反向轉運蛋白和單轉運系統轉運到細胞質中之后，被微生物中的酪氨酸脫羧酶脫羧生成酪胺[23]。產胺微生物除了原輔料中本身存在的之外，還可以在加工前、加工中或加工后通過污染引入。常見的能夠產酪胺的微生物主要是一些細菌，包括腸桿菌、腸球菌、明串珠菌、乳球菌和葡萄球菌等[29]，目前有不少學者對這些微生物的產酪胺能力進行了研究。李亞倬等[30]研究發現，從新疆熏馬腸中分離得到的Enterococcus hirae（希氏腸球菌）在含有0.5%酪氨酸的BHI 液體培養基中培養48 h，最終酪胺生成量達到189.84 mg/L；Zhan等[31]對金華火腿中分離得到的菌株進行研究，結果表明最主要的酪胺生產者是Enterococcus faecium（屎腸球菌），其在含有1% L-酪氨酸的肉湯中培養24 h，可產生134.81±0.69 mg/L 的酪胺。然而，酪胺的產生與微生物種類無關，與微生物菌株差異有很大關系。孫霞等[32]對從發酵香腸篩選得到一株Enterococcus faecium（屎腸球菌），其不僅不生產酪胺，反而在含有500 μg/ml 酪胺的磷酸鹽緩沖液中對酪胺有22.65%的降解率。

圖2 發酵肉制品中酪胺的來源Fig.2 Sources of tyramine in fermented meat products

發酵過程中產生的烙胺是發酵肉制品中酪胺的主要來源途徑，要控制發酵肉制品中酪胺的含量，最重要的就是抑制或阻斷這一途徑。

4 發酵肉制品中酪胺的控制方法

在肉制品發酵過程中，酪胺的產生主要會受到原輔料質量、生產工藝、環境條件以及貯藏條件等因素影響。因此，目前對于發酵肉制品中酪胺的控制研究主要就是從這些方面入手。從整個工藝流程來看，酪胺的控制方法可以分為以下幾類：

4.1 提高原料肉的衛生質量

同等條件下，原料肉越新鮮，污染程度越小會使得最終發酵肉制品中的酪胺含量越低。Bover-cid等[33]研究表明，新鮮肉制作的香腸酪胺的積累量比不新鮮肉制作的香腸更少；徐曄等[34]用不同污染程度的原料肉制作發酵牛肉香腸，經測定發現，輕度污染組香腸的酪胺含量僅為重度污染組香腸酪胺含量的四分之一。一方面是因為原料肉衛生質量越好，本身含有的酪胺會越少，減少了酪胺的轉移；另一方面，衛生質量越好產胺微生物會越少，發酵過程中產生的酪胺自然會減少。可見，制作發酵肉制品時，保證原料肉的衛生質量是非常重要的。

4.2 發酵前添加輔料

4.2.1 香辛料的乙醇提取物 因香辛料的乙醇提取物含有芳香且刺激性揮發油、有機酸和辛辣成分，在發酵肉制品發酵前常常加入，可以通過抑制產酪胺微生物的作用來控制發酵肉制品中酪胺的含量。Sun等[35]和Jia 等[36]分別在制作哈爾濱干香腸和羊肉香腸過程中加入了肉桂、丁香、茴香等香辛料的乙醇提取物，結果都表明處理組酪胺含量有所降低。此外，鄭歐陽等[37]為了得到更有效的效果，對香辛料的乙醇提取物復配之后加入發酵肉制品中，結果用香辛料提取物復配處理組（肉桂、丁香和八角）抑制酪胺形成的效果要好于任意兩種香料復配處理組。

4.2.2 植物精油 植物精油是從芳香植物中提取出具有揮發性、濃郁香味的脂溶性天然混合物，大多具有抗菌作用，研究證實植物精油具有抑制酪胺形成的作用。Carballo 等[38]用Zataria multiflora（僅在中東的溫暖地區生長和栽培的一種芳香藥用植物）精油處理羊肉后進行發酵制作香腸，結果表明與未處理的對照組相比，處理組羊肉香腸酪胺含量得到了降低；Huang 等[13]研究發現百里香精油能夠抑制傳統新疆熏馬肉香腸中酪胺的形成，這與之前Bozkurt[39]的研究是一致的；李亞倬等[40]研究分析了雪菊精油對熏馬腸酪胺含量的影響，結果顯示雪菊精油可以使得熏馬腸中的酪胺含量顯著降低，進一步研究表明其可以抑制微生物的生長，進而抑制微生物中酪氨酸脫羧酶和轉運酪胺/酪氨酸蛋白的活性，減少相關基因表達量，從而減少酪胺的積累。

4.2.3 酚類化合物 酚類化合物是具有苯酚結構天然化合物的統稱，常見的酚類化合物包括簡單酚、酚酸、類黃酮、異黃酮和多酚類。直接將酚類化合物添加進發酵肉制品中能夠降低其中的酪胺含量。Wang等[41]用兩種植物多酚（綠茶多酚和葡萄籽提取物）對干腌臘肉腌制前的原料肉進行處理，以探究其中酪胺含量的變化，結果表明，這兩種植物多酚都能降低干腌臘肉中的酪胺含量；Zhang 等[42]經研究發現，與對照組相比，加入有玫瑰多酚的自然干燥發酵香腸中的酪胺形成受到了抑制，且玫瑰多酚的加入量越多，抑制作用越好，是因為這些酚類化合物具有抑菌作用，能抑制產酪胺菌的生長。

4.2.4 其他物質 除了上述三種最常使用的添加物質，還可以通過提高食鹽、糖的用量，或者添加抗壞血酸、磷酸氫二鉀等添加劑降低最終產品中的酪胺含量。Laranjo 等[43]研究發現食鹽用量的增加可以一定程度上減少發酵肉制品中的酪胺含量，這是由于高濃度的食鹽會使肉制品滲透壓升高，從而抑制微生物的生長，鈉離子濃度的增加還能降低微生物中的酪氨酸脫羧酶活性；張瀟等[44]研究結果表明，隨著糖的添加量的提高，發酵鲊魚中的酪胺含量呈遞減的趨勢，這可能是糖的增加有利于接種的發酵劑（乳酸菌）快速增殖，使體系的pH 快速下降從而抑制有害菌的生長；Bozkurt 等[45]在土耳其干發酵香腸制作過程中加入了一定比例的亞硝酸鹽、抗壞血酸、焦磷酸鉀、磷酸氫二鉀等添加劑，研究表明添加劑顯著減少了土耳其干發酵香腸中酪胺的形成，對于具體原因該學者都未進行深入探究，可能是因為添加劑的使用改變了發酵肉制品中的微生物構成。然而，食鹽、糖的用量太高容易對人體造成不良影響，而添加劑的使用也是有限制的，采用此類方法時，需要控制添加物的使用量。

總的來說，輔料的添加都是通過抑制產酪胺菌的生長來抑制發酵肉制品中酪胺的積累。前三類物質對酪胺的降解作用顯著，并且可行，唯一需要注意的就是用量對發酵肉制品風味、色澤、質構等的影響。在關于抑制發酵肉制品中酪胺形成的研究報道中，這類方法出現的頻率較高，添加物質的種類及作用效果如表2 所示，可見，大蒜精油、黑胡椒精油、雪菊精油及阿魏酸包含物的添加都可以使得制成的產品中的酪胺含量下降率高達50%以上。

表2 發酵過程中添加的物質及其作用效果Table 2 Substances added during fermentation and their effects

4.3 接種合適的發酵菌種發酵

4.3.1 酪氨酸脫羧酶陰性的微生物 酪氨酸脫羧酶陰性的微生物不會產生酪胺，將其作為發酵肉制品的發酵劑，在發酵過程中成為優勢菌，通過營養競爭抑制其他微生物生長，防止酪胺過度積累，有利于控制酪胺的含量，此外，還能增加產品獨特的發酵風味。Dong 等[50]從哈爾濱干香腸中篩選出了六株酪氨酸脫羧酶陰性的菌株（類植物乳桿菌、彎曲乳桿菌、清酒乳桿菌、植物乳桿菌、副干酪乳桿菌、表皮葡萄球菌），研究表明這六株菌在均可顯著降低酪胺的含量。同樣地，Zhang 等[51]將一株從傳統發酵魚制品中篩選出來的酪氨酸脫羧酶陰性菌-Lactobacillus plantarumZY-40（植物乳桿菌ZY-40），接種到處理好的鰱魚中進行發酵，制成鰱魚香腸，結果表明，接種組與未接種組相比酪胺含量更低。可能是因為酪胺脫羧酶陰性菌的接種使原本的微生物構成發生了改變，減少了產胺微生物的數量或者抑制了活性。

4.3.2 產抑菌代謝物的微生物 產抑菌代謝物的微生物與產酪胺的微生物共同培養時，除了產生營養競爭之外，抑菌代謝物還能夠抑制產酪胺微生物的生長。將此類微生物作為發酵劑制作發酵肉制品時，就可以控制酪胺的含量，且不會對產品產生不良影響。如Sutanate 等[19]將一株能產乳酸鏈球菌素（Nisin）的乳酸菌-Lactococcus lactisKTH0-1S（乳酸乳球菌KTH0-1S）作為發酵劑，制作泰國發酵蝦，結果表明與對照組相比，處理組的酪胺含量得到了顯著降低，可能是因為Nisin 能夠抑制酪胺產生菌Enterococcus faecalis（糞腸球菌）和Streptococcus thermophilus（嗜熱鏈球菌）的生長[52]；Zhang 等[53]發現能產細菌素的Lactobacillus plantarumLPL-1（植物乳桿菌LPL-1）作為發酵劑制作低鹽發酵香腸時，能夠降低最終產品中的酪胺含量，因為細菌素抑制了發酵和成熟過程中腐敗菌的生長。

4.3.3 產酪胺降解酶的微生物 常見的能夠降解酪胺的酶包括胺氧化酶（Amine Oxidase，AOs）、多銅氧化酶（Multicopper Oxidase，MCO）和芳香胺脫氫酶（Aromatic Amine Dehydrogenase，AADH）[3,54]。其中，AADH 是堿性氧化酶，最適反應pH 為7.5～9.0，偏酸性發酵食品中不具備使AADH 有效發揮作用的環境條件，因此不適用于發酵肉制品中酪胺的降解[55]。目前，國內外有不少學者研究發現產酪胺降解酶的微生物能夠降低酪胺的含量。謝翀[56]將一株能產生MAO 的Lactobacillus plantarumFqr（植物乳桿菌Fqr）作為發酵香腸的發酵劑，結果表明，該發酵香腸中的酪胺含量顯著降低；Pi?těková等[57]發現能夠產生MCO 的Lactobacillus caseiCCDM 198（干酪乳桿菌CCDM 198）具有較好的降解酪胺的能力。

近年來，制作發酵肉制品多采用外源發酵劑，不僅提升風味還能提升品質，也能夠很好地降低酪胺的含量。接種發酵劑也是目前控制發酵肉制品中酪胺含量的熱點，如表3 所示，例舉了一些常用的微生物及作用效果。Li 等[58]發現將Pediococcus pentosaceus30-15（戊糖片球菌30-15）作為發酵劑發酵羅非魚香腸時，可以使得香腸中的酪胺含量下降88.86%。這也充分證明了接種發酵劑在降低酪胺含量的有效性。

4.4 降低發酵過程中的溫度

降低發酵過程中的溫度也可以達到降低產品最終酪胺含量的目的[69]。低溫不僅能夠抑制微生物的生長，還能抑制酪氨酸脫羧酶的活性，此外，還能降低蛋白酶水解活性從而減緩游離酪氨酸的積累。Xu等[70]研究結果表明，低溫發酵可以降低發酵魚制品中的酪胺含量；張瀟等[44]在不同發酵溫度（10、15、20、25 ℃）下制作酸鲊魚，結果表明，溫度對酸鲊魚中酪胺的形成有重要影響，從10 ℃提高至25 ℃，酪胺的含量均呈上升趨勢；WANG 等[71]也發現低溫發酵條件下，發酵魚中的酪胺含量最低，相比于30 ℃下的發酵魚，15 ℃下的發酵魚中酪胺含量約降為其八分之一。溫度的改變雖然能降低酪胺含量，但是也會對產品的風味造成影響，并且效果也是有限的。

4.5 輻照或高壓處理

輻照技術作為一種新型的綠色“非熱”加工技術，能有效抑制發酵肉制品中的微生物。γ射線常用于食品輻照加工技術，通常被認為是一種消毒劑或去污劑，它通過破壞DNA 的共價鍵來抑制微生物。γ射線輻照能夠通過抑制微生物來控制發酵肉制品中酪胺含量的繼續增加。Wei 等[72]研究了在干腌中國如皋火腿熟化和后熟期進行γ射線輻照對其中酪胺的影響，結果表明處理過的火腿中酪胺含量得到了顯著降低；Rabie 等[73]用不同劑量的γ射線輻照（2、4 和6 kGy）處理貯藏期間的埃及發酵香腸，結果表明與不經輻照的香腸相比，輻照組香腸在貯藏期間酪胺含量的增幅顯著降低，并且試驗的輻照劑量越大的組，酪胺含量的降低趨勢越大。但是兩位學者的研究都表明輻照處理會導致其他生物胺的升高，如亞精胺、尸胺、色胺和苯乙胺。此外，廣大消費者對于輻照食品仍然存在疑慮。

高壓處理和超高壓處理都是通過升高壓力來對發酵肉制品進行處理加工，兩者都是作用于微生物，使微生物細胞膜和細胞壁損傷等而失去活性。Ucak 等[74]的研究結果表明高壓處理對腌制鯡魚片中酪胺形成有抑制作用；邱春江等[75]采用超高壓技術對發酵魚制品進行處理，并且以貯藏過程中酪胺的含量變化為研究對象，結果表明，超高壓技術可以有效地抑制有害微生物的生長和控制酪胺的累積，提高產品的安全性。以上都需要相應的大型儀器設備，成本較高，能耗較大，在生產應用中具有一定的局限性。

4.6 改變貯藏條件

低溫及短期貯藏有利于控制發酵肉制品中酪胺的積累。Sun 等[10]的研究結果顯示，4 ℃條件下貯藏的羊肉香腸酪胺含量顯著低于20 ℃條件下貯藏時的羊肉香腸酪胺含量。Rabie 等[76]將由馬肉、牛肉和火雞肉制成的各種歐洲成熟香腸在4 ℃條件下下儲存28 d，并對其中的酪胺含量進行實時監測，結果證實了隨著貯藏時間的延長，酪胺含量會隨之增加。這也與Carballo 等[38]的實驗結果一致。

此外，采用真空包裝也會降低發酵肉制品中的酪胺含量，可能是因為氧氣的存在有利于一些產胺微生物的生長。有一些學者采用了不同的包裝方式來貯藏發酵肉制品以改變貯藏條件中的氧氣占比。Sun 等[64]分別采用非真空和真空包裝哈爾濱干腸，發現在相同發酵條件下，非真空包裝的香腸中酪胺含量高于真空包裝的香腸。此類方法能夠有效控制發酵肉制品成品中的酪胺含量，使其在原有基礎上不再增加，但是并不能降低生產過程中已經產生的酪胺含量。

5 結論與展望

發酵肉制品因其獨特風味深受大眾喜愛，但是易出現高含量的酪胺。適量的酪胺有利于人體正常的生理活動，過量的酪胺對人體有害。因此，嚴格控制發酵肉制品中的酪胺含量有利于保障發酵肉制品的安全性，推動我國發酵肉制品產業的發展。

因此，了解發酵肉制品中酪胺的形成原理與來源途徑非常有必要，這樣才能針對性地對影響酪胺形成的各種因素進行調節。從目前的研究來看，按照工藝流程，對發酵肉制品中酪胺含量控制的手段包括：提高原料肉的衛生質量、發酵前添加輔料、接種合適的發酵菌種發酵、降低發酵過程中的溫度、輻照或高壓處理以及改變貯藏條件。其中發酵前添加香辛料的乙醇提取物、植物精油、酚類化合物等輔料和接種發酵劑發酵相對有效，對發酵肉制品中酪胺的降解率可高達50%以上，并且兩種方法都有很大的可行性。今后的研究可以關注以下幾個方面：a.將微生物中降解酪胺的酶提取出來直接加入到發酵肉制品中，但是可能會需要一定的成本；b.進一步研究酪胺降解菌降解酪胺的代謝機制；c.探究酪胺降解菌與產酪胺菌之間在細胞層面的相互作用；d.可以在接種發酵劑的同時，添加香辛料的乙醇提取物、植物精油等輔料，探究其抑制酪胺的效果是否更好。