食品中与生物胺形成相关的微生物菌群及其控制技术研究进展

生物胺是一类具有生物活性的低分子含氮有机化合物，食品中的生物胺主要经微生物分泌的外源酶催化而形成。适量的生物胺可促进生长、增强代谢，过量则导致人体产生过敏等不良反应。来自内蒙古农业大学食品科学与工程学院的景智波、田建军和杨明阳等人综述了生物胺的特点与危害、食品中生物胺的形成、各类食品中与生物胺形成相关的主要微生物菌群及生物胺控制的关键要素，为控制食品中的生物胺含量、生产安全食品提供解决方案。

1. 生物胺的特点及危害

1.1 生物胺的生理特性

生物胺是细胞必不可少的组成部分，常见的生理功能有促进生长、增强代谢、提高免疫力、清除自由基等。

1.2 摄入过量生物胺的危害

适量生物胺可发挥其生理特性作用，但过量摄入时会扩张血管、动脉和微血管，引起人体产生头痛、血压不稳、呼吸紊乱、腹部痉挛、心悸、呕吐腹泻等不良反应，直至发生中毒。组胺在神经系统中的血管扩张和心血管系统中充当神经传递发射物，其特征表现为过敏反应、发烧、瘙痒、皮疹，被认为是生物胺中毒性最大的胺类。毒性次之的为酪胺，尸胺和腐胺虽毒性较弱，但可抑制组胺、酪胺代谢酶活性，从而增强组胺和酪胺的毒性，且腐胺和尸胺能够与（亚）硝酸盐反应生成亚硝胺等杂环类致癌物质，继而增加了生物胺的毒性风险。因此摄入高含量的生物胺，轻度症状类似过敏反应，重度则会导致严重的组织细胞病或肉芽肿病直至死亡。

2. 食品中生物胺的形成

生物胺的毒副作用越来越受到研究者们的关注，对不同食品中生物胺含量进行测定分析，发现在果蔬、水产品、酒类、肉制品、乳制品中均检测到酪胺、腐胺、（亚）精胺、组胺、尸胺、色胺、β-苯乙胺的存在，可见食品中生物胺含量与其所含蛋白的丰富程度密切相关。另外，随着人们对各类食品消费量的增多，使得食品中生物胺含量对消费者的健康产生了一定的威胁，因此探究其形成途径十分必要。生物胺的形成方式有两种：一是细菌脱羧酶催化游离氨基酸发生脱羧作用，即氨基酸脱羧酶催化脱羧对应前体氨基酸，具体反应式如下；二是转氨基作用或醛酮类化合物发生氨基化。

氨基酸脱羧过程可以通过两种生物化学途径催化，一是由存在于动物或植物细胞中天然存在的内源性氨基酸脱羧酶催化，二是由各种微生物在有利条件下产生的外源性酶催化，食品加工生产过程中生物胺以第二种为主要形成途径。食品中生物胺的形成一般需符合以下3 个要求：1）存在游离氨基酸；2）存在产氨基酸脱羧酶微生物；3）微生物存活繁殖及脱羧酶发挥活性的条件适宜。

如今，对部分氨基酸的脱羧机理，特别是对脱羧酶的基因编码研究较为清楚。但目前为止，色胺、苯乙胺、亚精胺、精胺的形成过程中编码脱羧酶的控制基因在国内外的研究中鲜见报道，可能是由于现有的检测技术有限，因此，这一部分的研究仍需不断深入。

3. 食品中与生物胺相关的主要微生物菌群

3.1 肉及肉制品

肉及肉制品中所含蛋白质丰富，且蛋白水解酶活力较高，为微生物的繁殖利用提供了可能，极易造成生物胺的积累。肉制品中的产胺菌属主要由乳酸菌、肠杆菌、假单胞菌组成，且肠杆菌具有极高的脱羧酶活力，其他如微球菌科及酵母的产胺活性相对较弱。

乳酸菌中的乳球菌，乳酸杆菌中的植物乳杆菌、弯曲乳杆菌和清酒乳杆菌的部分菌株具有氨基酸脱羧酶活性。

3.2 水产品

水产品特别是鱼类食品在我国的动物消费中占有很大比例，因此，海水鱼类等水产品的生物胺含量成为关注热点，其中组胺的“鳞状鱼中毒”已成为全球性安全问题。一般鱼体在存活状态下，鱼类体表及生物鳃和内脏中的生物胺没有危害性，一旦死亡，其防御系统便遭到破坏，此时产胺菌会迅速增殖产生大量生物胺。产胺菌的种类很多，常见的为弧菌属、假单胞菌属、葡萄球菌属、乳酸菌中的乳杆菌属。

3.3 乳及乳制品

纯乳中生物胺的含量很低，但乳制品中却很高，特别在奶酪制品中检测出了酪胺、组胺、尸胺、腐胺、色胺和β-苯乙胺等主要生物胺。奶酪中的高浓度生物胺中毒主要是由酪胺导致，也就是人们常说的“奶酪反应”。

乳制品中的产胺菌主要是革兰氏阳性菌，乳酸菌作为乳制品中的优势菌株，同时也是主要产胺菌，包括肠球菌、片球菌、酒球菌和乳杆菌等。

3.4 酒类

酒类是一种发酵型饮品，包括黄酒、葡萄酒、啤酒等。酿酒学家认为球菌属与酒类中生物胺的形成相关。乳酸菌是葡萄酒中生物胺的主要产胺菌，苹果酸—乳酸发酵的葡萄酒中参与的菌种包括酒球菌、片球菌、乳杆菌和明串珠菌等。

4. 生物胺的控制

4.1 控制食品中游离氨基酸的含量

氨基酸是生物胺形成的重要限制因子，从反应机制出发，可通过减少底物添加量来达到降低产物合成量的目的，即减少食品中游离氨基酸的含量，从而降低生物胺的蓄积量。

4.2 控制产氨基酸脱羧酶微生物的生长

生物胺形成的另一个关键限制因子是产氨基酸脱羧酶的微生物菌株，因此，可通过抑制其微生物生长代谢活性，从而降低生物胺的积累。

此外，选择无氨基酸脱羧酶活性的菌株代替原生菌株，中断氨基酸的脱羧过程，可从源头减少生物胺的产生。肉制品中常出现生物胺超标的现象，筛选无氨基酸脱羧酶活性菌株作为优良发酵剂可使生物胺得到有效控制。作为发酵剂的无氨基酸脱羧酶活性的乳酸菌能够很好地适应肉的发酵环境，诱导快速酸化而抑制脱羧微生物的生长，是减少发酵肉制品生物胺含量的最佳选择。

4.3 控制氨基酸脱羧酶的活力

氨基酸脱羧酶是催化脱去氨基酸的羧基生成对应生物胺的裂解酶的总称，生物胺的生成受其活性影响较大。细菌的脱羧酶在酸性环境下具有较高的活力，且最适pH值为4.0～5.5，pH值的大幅下降是胺含量升高的主要原因。NaCl可不断破坏位于细菌细胞膜上的氨基酸脱羧酶来降低食品中生物胺的积累。

4.4 增强生物胺的降解水平

酶法降解生物胺是增强生物胺降解水平的主要手段，酶类包括胺脱氢酶和胺氧化酶，胺脱氢酶可使生物胺脱氨生成乙醛和氨。生物胺经某些微生物分泌的胺氧化酶降解后，产物为乙醛、氨和过氧化氢。

胺氧化酶降解生物胺的情况多出现在发酵食品中，但对于酒类饮品利用这一途径并不可行。此外，一些新型的用于控制生物胺积累的方法开始出现，如添加防腐剂、高静水压处理以破坏微生物细胞膜及微生物建模等，但任何控制生物胺的尝试方式都必须考虑影响其形成的因素，并确保其他食品安全问题不被忽视。

本文《食品中与生物胺形成相关的微生物菌群及其控制技术研究进展》来源于《食品科学》2018年39卷15期262-268页，作者：景智波、田建军、杨明阳、赵丽华、张开屏、靳烨。DOI:10.7506/spkx1002-6630-201815038。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：李莹；责任编辑：张睿梅

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