生物胺与泡菜的食用安全性

生物胺与泡菜的食用安全性生物胺是一种低分子量的含氮有机物，主要通过氨基酸脱羧作用生成，广泛存在于发酵香肠、酒类、泡菜、干酪等发酵食品中。发酵食品中常见生物胺包括组胺、酪胺、尸胺和腐胺等。当摄入超过机体代谢能力的生物胺会引发直接或间接的毒效应。本文就中国传统食物泡菜中生物胺的研究情况、生物胺的毒性和影响因素、以及影响泡菜中生物胺形成的条件等作一综述，为泡菜安全性评价提供依据。泡菜是将多种新鲜蔬菜以及香料浸入盐水中，依靠乳酸菌发酵而成的一种酸味为主，兼以甜、咸、辣味等的发酵制品[1]。我国泡菜历史悠久，从最初仅作为一种保存蔬菜的方法，如今已成为国人日常饮食中不可或缺的风味食物。随着市场需求增大，传统自然发酵方法生产泡菜因其生产力低下、发酵质量不稳定、食用安全性差等原因正被添加菌种发酵方法逐步取代。纯菌种发酵和直投式菌种发酵正以其鲜明的优势成为泡菜生产的发展方向[2]。生物胺是一类小分子含氮有机化合物，作为机体正常生物活性物质，广泛而少量地存在于动植物组织中[3]。但在蛋白质含量丰富的食品（如鱼、鱼制品）以及发酵食品（如酒类、发酵肉、奶酪制品）中，生物胺可大量产生并累积。摄入一定量生物胺会对机体产生一定的毒作用[4]。尽管目前国内外对各类生物胺在食品中的限量标准还尚未制定或还不完善，但学术界对生物胺的毒性已有一定认识[5]。泡菜作为一种蔬菜发酵制品，其主要的化学污染物有亚硝酸盐、N-亚硝基化合物和生物胺[6]。我国现有对盐渍（腌）蔬菜制品的卫生/安全标准尚不包括对生物胺的限量指标。本文就泡菜中生物胺毒性和安全性研究进展做一综述，旨在为泡菜的安全性评价和泡菜中生物胺的风险评估积累资料。1泡菜生产工艺和相关标准蔬菜盐渍（腌）制品[7]，是蔬菜经过食盐和微生物作用后，冷加工而成的一种口感独特的风味食物。按加工工艺分类，蔬菜盐渍（腌）制品可分为发酵类和非发酵类。泡菜，严格说来仅为盐渍（腌）菜中的一种，属于发酵类制品。随着贸易全球化和国内外市场需求增加，泡菜生产方式由家庭作坊式逐渐发展为工业化生产，生产工艺也更加标准和统一。传统泡菜自然发酵工艺主要是借助天然附着于蔬菜表面的微生物（乳酸菌等），但蔬菜天然附着的微生物种类复杂，且在不同批次和不同种类蔬菜表面差异较大，所以自然发酵工艺存在发酵周期长，发酵质量不稳定，食用安全性不能保证等弊端。为避免自然发酵工艺的缺点和适应产业化生产需要，纯种乳酸菌发酵技术和直投式乳酸菌发酵技术先后应用于泡菜的生产过程。纯种乳酸菌发酵工艺是在接种前杀死部分或全部依附于原料上的天然微生物，而后再接种纯种乳酸菌进行发酵。直投式乳酸菌发酵技术则是在纯种乳酸菌发酵技术上，将发酵乳酸菌菌种制成固体粉末状，直接喷洒或散布于原料蔬菜表面。直投式乳酸菌发酵技术有效控制了发酵菌株和条件，较传统自然发酵法能够显著提高泡菜的食用安全性[8]。我国目前尚无泡菜的国家安全/卫生标准，在相关的《酱腌菜卫生标准》（GB2714-2003）中，理化和微生物指标有砷、铅、亚硝酸盐、大肠菌群和致病菌，尚无生物胺等有害物质限量标准。我国目前对盐渍（腌）菜的行业标准较多，但并不能完全涵盖对其安全性的需求[9]。由于生物胺对机体的毒作用多样和复杂，急性毒作用的个体敏感性差异很大，国际上目前对食品中生物胺的限量标准也很少。目前，欧盟食品微生物标准（CommissionRegulation(EC)2073/2005onmicrobiologicalcriteriaforfoodstuffs）对鱼类制品中组胺含量明确限定为100mg/kg，而在其他食物中的限量仅有推荐标准（如在酒精饮料中推荐限量为100mg/kg）。美国FDA规定鱼类及其制品中组胺限值为50mg/kg[10]。我国鱼类及其制品相关卫生/安全标准中组胺含量定为：鲐鱼中组胺不得超过1000mg/kg；其他海水鱼不得超过300mg/kg（GB2733-2005鲜、冻动物性水产品卫生标准）；鱼类制品不得超过1000mg/kg（GB14939-2005鱼类罐头卫生标准）。国内现有调查中对于鱼类及其制品[11]、干酪类[12]、发酵肉制品[13]、腐乳[14]等食品中生物胺的检出量均不高，但对泡菜（特别是乳酸菌发酵泡菜）中的生物胺含量检测尚未见相关报道。因此，定性或定量地评估现有市售泡菜中生物胺含量可能对人体健康造成的危害，是当前发展泡菜产业、确保泡菜食用安全性的关键环节。2生物胺2.1生物胺结构和分类生物胺是氨中的氢被脂肪基团、芳香基团或杂环烃基基团取代的碱性低分子量有机化合物，主要由机体细胞代谢生成或由游离氨基酸脱羧作用合成[3]。根据生物胺的化学结构，可以将其分为三类：脂肪族（腐胺、尸胺、精胺、亚精胺等）；芳香族（酪胺、苯乙胺等）；杂环族（组胺、色胺等）。根据氨基的数量，还可以将生物胺分为单胺、二胺和多胺。食物中较重要的生物胺为组胺、腐胺、尸胺、酪胺和-苯乙胺[5]。以上五种生物胺分别由组氨酸、酪氨酸、鸟氨酸、赖氨酸和-苯丙氨酸脱羧形成。图1常见生物胺的化学结构2.2生物胺的生理作用和毒作用原核生物生物胺的合成与其在酸性环境下的自我保护机制相关[15]，还与其能量代谢相关[16]。生物胺伴随着微生物脱羧反应而广泛存在于发酵食品当中。真核生物体内少量的生物胺为机体的正常活性成分。各种动植物体内的少量生物胺是合成激素、核酸、蛋白质的前体，也是重要的神经递质，起着调节体温、调节胃容积和pH、调节大脑活动等重要的生理作用[17]。当摄入超过机体代谢能力的生物胺时，会引发急性毒性反应，引起人体神经系统和心血管系统损伤：头痛、平滑肌痉挛、胃酸分泌增多、过敏、血压波动等症状，严重时可造成颅内出血甚至死亡[18]。在生物胺引起的食品安全事件相关报道中，组胺因为鲭鱼目类中毒事件而受到广泛重视；酪胺则因“奶酪反应”事件而引发关注：在摄入量较大且同时服用胺基氧化酶抑制剂时，酪胺也可能引发中毒反应[19]。尸胺和腐胺尚未见急性中毒报道，其主要是作为食物腐败程度的指示物。此外有研究表明[20]，尸胺和腐胺能与亚硝酸盐反应，生成具有强致癌作用的亚硝胺。综合比较各类生物胺的毒性，组胺对人类健康的影响最大，其次是酪胺[21]。在各类生物胺中，对组胺的研究也相对较多。2.3影响生物胺毒作用因素生物胺毒作用的影响因素主要包括以下3个方面：生物胺的种类以及含量；个体差异；不同种类生物胺之间、生物胺和其他物质之间的联合作用。生物胺的种类与含量与发酵过程中的乳酸菌密切相关[5]。值得关注的是，微生物的氨基酸脱羧酶的种类和效力差异很大[22]。研究表明，乳酸菌产生生物胺的能力是菌株特异性而非种属特异性，这与水平基因转移有关[23]，也与含有编码氨基酸脱羧酶基因的不稳定质粒有关[24]。Linares等[25]在2010年对乳酸菌产生生物胺的各种途径进行了综述。泡菜发酵过程中乳酸菌菌株种类决定了其成品中生物胺的种类和含量。生物胺的毒作用对不同个体的差异较大，即不同机体对生物胺的敏感性不同。生物胺在机体内的代谢大致可分为两个阶段：由胺基氧化酶介导，生物胺氧化为醛；由醛脱氢酶介导，醛进一步氧化为羧酸排出体外[18]。氨基酸之间、生物胺之间也可相互转化或共代谢。不同个体的代谢酶活性不同，且要受遗传多态性和个体健康状况的影响。在正常状况下，哺乳动物的消化道内具有一定的解毒机制，人从食物中吸收的微量外源生物胺可被胺基氧化酶氧化或通过偶联作用快速代谢。但若为高敏个体、患有肠道疾病或服用了某些药物等情况下，代谢酶耗竭或失活，生物胺就会在体内积累[26]。此外，在患有帕金森病、精神分裂症、忧郁症的病人体内，生物胺的基础水平偏高[27]。不同种类生物胺之间、生物胺与其他化学物质之间存在联合作用，使其毒作用途径更加复杂。单胺氧化酶和二胺氧化酶是生物体内非常重要的两种胺基氧化酶。这些胺基氧化酶活性可被一些药物抑制，如神经阻断药物右旋筒箭毒碱、双烯丙毒马钱碱、乙醇[28]以及抗抑郁药等[29]。生物胺之间也存在交互作用。在组胺中毒时，一些生物胺（如腐胺和尸胺）能抑制组胺解毒酶；其他某些生物胺（如酪胺和色胺）则能增强组胺的毒效应[20]。由于生物胺的毒作用靶点较多，剂量范围较广，且各类生物胺之间具有协同或拮抗效应，给确定食物中生物胺的安全限量标准带来了一定难度。因此，根据其毒效应特征设定一个适当的可耐受摄入量，是今后研究工作的方向。目前，采取某些方法以减少发酵过程中生物胺的产生，是减轻其危害的有效手段。3发酵过程中生物胺的控制生物胺生成需要以下3个条件：①可以利用的游离氨基酸；②有氨基酸脱羧酶活性的微生物；③环境条件能保证微生物生长并产生有活力的脱羧酶。由于泡菜的生产过程特点，成品泡菜中生物胺的来源主要有：①原料蔬菜本身含有；②发酵用乳酸菌产生；③发酵过程中污染的杂菌产生。基于以上生物胺形成的条件及泡菜中生物胺来源，可通过以下3个主要方面控制泡菜生产过程中生物胺的产生。首先，合理选择泡菜生产过程中的菌株，控制杂菌。一般用来制作泡菜的新鲜蔬菜表面都附着有大量的微生物，这些微生物包括霉菌、酵母菌、乳酸菌、肠杆菌科细菌及假单胞菌属细菌等[30]。发酵过程也是不同微生物菌相变化的过程[1]。泡菜发酵过程中，不仅肠杆菌科细菌、真菌等微生物能使氨基酸脱羧产生生物胺，而且有些乳酸菌也能代谢产生生物胺[3]。因而，筛选产生物胺较低的优质乳酸菌菌株应用于发酵过程，对泡菜中的生物胺控制非常关键。其二，控制原料质量和生产条件。新鲜蔬菜中的生物胺含量并不高，但若不满足科学储存运输条件，蔬菜中的生物胺（特别是尸胺和腐胺）将会大量累积。故选择新鲜的蔬菜原料也是降低生物胺危害的风险，加强食品安全的重要保证。食物发酵过程中的条件，例如温度、pH、氧气量、食盐量、香料种类和用量等，都能影响泡菜发酵过程中的微生物菌系，从而影响生物胺的含量[31]。因此，新的工艺流程可更为精确地控制发酵过程中的菌相变化和发酵条件，能有效减少泡菜中亚硝酸盐、生物胺等有害物质的产生。第三，应严格实施食品安全管理体系。如危害分析与关键控制点（HazardAnalysisandCriticalControlPoint，HACCP）体系，是维护食品安全的有效手段，也是国际上对食品生产进行标准化控制和质量保证的体系。在对泡菜中的生物胺有充分认识并进行了相应的风险评估的基础上，建立和严格实施HACCP体系，并在泡菜的工业化生产全过程中进一步做到严格实施良好农业规范（GAP）、良好卫生规范（GHP）、良好生产规范（GMP）[32]，就能够使泡菜中的生物胺等有害物质的风险降到最低，保证泡菜的食用安全性。需要提出的是，有资料显示[33]，一些新的方法，如加入胺基氧化酶抑制剂，山梨酸钾，糖，甘氨酸等，也能够抑制生物胺的形成。但这些新方法的实际应用效果，以及是否会影响到泡菜发酵过程中乳酸菌的活性等，还需要进一步研究阐明。此外，由于保存不当或超过保质期，食品中繁殖的微生物将致使生物胺大量累积，故在从泡菜成品到消费者食用的过程中应强调科学合理的贮藏和运输。4小结生物胺是一种广泛存在于发酵食物中的含氮化合物，可对人体健康造成风险。近年来，泡菜的产业化发展促进了相关标准的建立，但对泡菜中生物胺含量的调查报告还很少见。鉴于生物胺种类较多，交互作用复杂，其毒效应的个体差异较大，控制发酵过程中生物胺的产生应该是降低人群摄入生物胺总量的有效手段。值得关注的是，近年来有研究发现生物胺的产生具有菌株特异性。故筛选不具有氨基酸脱羧酶活性的优质乳酸菌，采用纯菌种发酵，可有效控制泡菜发酵过程中生物胺的生成。系统地开展泡菜中生物胺等有害物质的含量检测、安全性评价和风险分析，不仅能保证国民食用泡菜等传统发酵制品的安全性，还能促进我国泡菜在国际市场上的竞争力。