郫县豆瓣酱中生物胺含量和种类分析

曾雪晴，李洪军,2，袁琳娜，贺稚非,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

生物胺是一类非挥发性低分子量含氮的脂肪族、芳香族或具有杂环结构的有机活性物质，可于微生物及动植物细胞代谢期间合成与降解[1]。微生物产生的氨基酸脱羧酶对氨基酸的脱羧作用，以及氨基酸转氨酶对醛或酮的胺化和转氨作用都可产生生物胺。发酵食品中常见的生物胺有色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺等，主要来源于发酵过程中微生物(主要为细菌)产生的外源性脱羧酶对特定氨基酸脱羧的产物[2]。低含量的生物胺对细胞增殖分化，核酸功能调节等代谢起重要作用。但当人体积累过多或由遗传、胃肠道疾病及酒精摄入导致体内胃肠道上胺氧化酶活性不足时，便会引起一系列疾病，如头痛、腹泻、高血压及心悸等。欧洲食品安全局认为，组胺和酪胺是所有生物胺中毒性较大的，可能对食品安全产生负面影响，特别是腐胺和尸胺同时存在会促进组胺及酪胺的毒性，且腐胺及尸胺还可与亚硝酸盐反应产生N-亚硝胺致癌物[3]，细胞组织中生物胺含量的增多甚至可能是诱发癌症的一个重要因素[4]。随着人们对安全食品的需求以及意识到传统发酵食品中可能存在过量的生物胺，了解其生物胺的含量与种类并评估这些产品可能会带来的健康隐患等问题推动了生物胺的研究，因此高效检测传统发酵食品中生物胺含量与种类，评估食品的生物胺安全性是非常有必要的。

郫县豆瓣酱是川菜中常使用的调味品，其黏稠绒实、酱香浓郁、辣而不燥，具有“川菜之魂”的美称[5]。由于郫县豆瓣酱主要采用“日晒夜露”的自然发酵工艺，环境中各种能产生氨基酸脱羧酶的微生物都有可能参与到发酵过程中，加之原料蚕豆富含蛋白质，基于发酵过程中蛋白酶的持续分解作用使豆瓣酱中氨基酸态氮含量逐渐增加，最终可能使得豆瓣酱中存在过量的生物胺。然而目前对郫县豆瓣酱中生物胺的含量及与品质指标之间的关系研究较少。为了更加全面地评估郫县豆瓣酱中生物胺含量种类与食用安全性，采用柱前衍生-高效液相色谱法测定了市售21个不同郫县豆瓣酱产品中的生物胺，同时分析了可能与生物胺含量相关的pH、总酸、盐及氨基酸态氮含量理化参数，并结合生物胺与理化指标之间相关性，初步分析豆瓣酱中含有不同水平生物胺的可能原因，以期为郫县豆瓣酱中生物胺的安全风险评估提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

从郫都区境内采购了21种不同郫县豆瓣酱(包括11种传统郫县豆瓣酱及10种红油郫县豆瓣酱)，采购后样品置于4 ℃冷藏，并尽快进行分析。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器

PB-10酸度计，北京赛多利斯科学仪器有限公司；台式低温高速离心机，德国Eppendorf公司；LC-20AD高效液相色谱仪，日本岛津公司；ZWY-2102C型恒温培养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司；XHF-D高速分散均质机型，宁波新芝生物科技股份有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅，金坛市富华仪器有限公司；BSA323S型电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；78HW-1型恒温磁力搅拌器，海思重试验设备有限公司。

1.2.2 试剂

标准品：色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、酪胺、亚精胺及精胺(色谱纯度>99%)，购自重庆市钛新化工有限公司。

其他主要试剂：丙酮、乙腈、甲醇、丹磺酰氯(色谱级)；NH3·H2O、HClO4、NaOH、HCl、Na3CO3(分析纯)等，购自重庆市钛新化工有限公司；娃哈哈超纯水。

1.3 实验方法

1.3.1 生物胺标准溶液配制

准确称取8种生物胺标准品用0.1 mol/L HCl配制成1 000 mg/L的单标储备液，各吸取8种单标储备液1.00 mL于10 mL容量瓶中，用0.1 mol/L HCl定容，以配制成质量浓度为100 mg/L的生物胺混合使用液。稀释生物胺混合使用液使系列标准溶液质量浓度分别为0.5、1、2.5、5、10、15、25及50 mg/L。

1.3.2 样品中生物胺提取

准确称取研磨均匀郫县豆瓣酱10.00 g置于100 mL离心管中，加入20 mL 0.4 mol/L HClO4溶液，均质2 min后，4 000 r/min离心20 min，小心移取上清液至50 mL棕色容量瓶中。沉淀用20 mL 0.4 mol/L HClO4重复提取1次及离心，合并上清液并定容至刻度。量取上述提取液15 mL于具塞试管中，加入10 mL正己烷旋涡振荡2 min，3 600 r/min离心5 min后弃去上层有机相，再重复脱脂1次即可获得样品生物胺提取液。

1.3.3 生物胺的衍生

为此我们成立了“日日顺智慧物流研究院”。在大件运输领域，不管物流怎么运作，最核心的是一定要解决两端的问题。用户端：用户体验一定要最好。否则它没有价值，用户体验决定知名度，当然，我们还有很多努力的空间，还要得到更多的认可；企业端：企业竞争力一定要提升。日日顺物流现在除了服务海尔，还有3000多个品牌商，因此必须要有一个很强大的研究院来提升日日顺物流的整体服务和商业模式。

根据BEN-GIGIREY的方法[6]稍作调整，移取样品提取液或生物胺系列标准溶液1 mL，依次加入2 mol/L NaOH溶液200 μL、饱和NaHCO3溶液300 μL及10 mol/mL丹磺酰氯(溶于丙酮)2.5 mL，旋涡振荡60 s后于40 ℃水浴锅避光反应40 min，期间每隔15 min振荡1次。加入100 μL 25%(体积分数)NH4·H2O后，于25 ℃水浴锅避光静置30 min以终止反应并除去多余的丹磺酰氯。反应结束后用乙腈定容至5 mL，混合物在4 ℃下3 000 r/min离心10 min，取适量上清液过0.22 μm滤膜进液相小瓶待测，所有样品均一式3份。高效液相色谱进样体积20 μL，色谱柱使用Hypersil GOLD-C18，柱温35 ℃，流速1 mL/min，检测波长为254 nm。洗脱梯度程序如表1所示。

表1 生物胺梯度洗脱程序Table 1 The gradient elution program for separation of biogenic amines

1.3.4 其他理化指标

根据GB5009.42—2016对样品的盐含量进行检测；根据GB5009.235—2016对样品的氨基酸态氮及总酸进行测定。

根据JUNG[7]等描述的方法，取50 mL去离子水加入10 g样品中，充分均质后，在室温下用酸度计测定。

1.4 结果分析

所有数据均使用SPSS Statistic 19.0软件进行分析，结果采用Origin 8.6软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 生物胺色图谱及方法验证

1-色胺；2-β-苯乙胺；3-腐胺；4-尸胺；5-组胺；6-酪胺；7-亚精胺；8-精胺图1 15 μg/mL生物胺标准溶液与郫县豆瓣酱中生物胺检测色谱图Fig.1 15 μg/mL biogenic amines standard solution detection and biogenic amines in horsebean paste detection chromatogram

生物胺标准溶液图谱如图1-a显示，8种生物胺在32 min内得到了有效分离，出峰时间分别为色胺(8.62±0.08) min、β-苯乙胺(10.50±0.08) min、腐胺(11.37±0.08) min、尸胺(12.53±0.07) min、组胺(13.17±0.07) min、酪胺(20.81±0.06) min、亚精胺(23.07±0.05) min、精胺(31.99±0.02) min。图1-b为郫县豆瓣酱中生物胺的检测分离情况，由图1-b可知，样品中生物胺出峰不受杂质干扰、峰形对称、清晰度良好且无拖尾现象。因此本文设置的HPLC检测条件可以有效分离样品中生物胺。

将0.5、1.0、2.5、5.0、10、15、25、50 mg/L系列标准溶液衍生后经HPLC检测得到8种生物胺的线性回归方程，如表2所示。标准溶液质量浓度在0.5～50.0 mg/L线性范围内相关系数均大于0.998。连续对15 mg/L混合标准品进样6次，日间精密度(RSD)在0.09%～4.86%之间，检测结果均小于5%。其中以信噪比(S/N)>3作为检出限的判断标准，以信噪比(S/N)>10为定量限判断标准，样品含量低于定量限标准不计算，色胺的检测限(LOD)最高为0.136 mg/L，精胺最低为0.009 mg/L。以5号样品作为基质加标20 mg/kg，衍生后连续进样6次，得到的平均回收率在76.33%～100.89%，以精胺回收率最高，亚精胺回收率最低。以上数据结论说明本文检测方法较为精确、重复性好，可以满足郫县豆瓣酱中生物胺的定量定性分析要求。

表2 检测方法的生物胺线性回归方程、相关系数、检测限Table 2 Regression equations, R2and LOD of the detection method

2.2 郫县豆瓣酱中生物胺含量与种类分析

用上述方法测定21种市售郫县豆瓣酱中生物胺的含量及种类，结果如表3所示，所有样品生物胺的总量范围在(86.85±1.99)～(611.83±7.16)mg/kg，跨度范围较大，说明市售郫县豆瓣酱生物胺含量差别较大。在21个样品中约有一半样品未检测出色胺，其余7种生物胺检出率为100%。其中21种样品中腐胺的平均含量最高为(59.31±0.90) mg/kg，变化范围在(20.31±0.49)～(178.13±2.14) mg/kg，而样品中色胺平均含量最低仅为(4.92±0.25) mg/kg，检测范围在0～(19.03±1.49) mg/kg，这可能是生产厂家所用原材料中色氨酸含量低有关。另外，所有豆瓣酱中β-苯乙胺含量的变化范围为(4.49±0.86)～(53.47±1.99) mg/kg，尸胺(8.74±0.76)～(97.89±0.67) mg/kg，组胺(3.34±0.12)～(140.26±1.30) mg/kg，酪胺(3.72±0.24)～(189.30±2.86) mg/kg，亚精胺(5.34±0.01)～(17.94±0.13) mg/kg，精胺(4.91±0.00)～(16.45±0.33) mg/kg。21种豆瓣酱中腐胺、尸胺、组胺及酪胺是豆瓣中主要的生物胺，占生物胺平均总量的76.4%，有学者将腐胺、尸胺、组胺及酪胺组成的BAI生物胺指数作为评定吞拿鱼等鱼产品的新鲜度及食用安全性标准[8]，目前并没有关于发酵豆类产品的生物胺限量标准，主要由于生物胺对人体的毒性作用大小受到许多因素影响，包括摄入生物胺的类型及彼此之间的协同作用、胺氧化酶的活性、不同国家饮食习惯及个体生理健康等。BYUN[9]分析了韩国零售市场中产自中国的7种豆瓣酱，发现豆瓣酱中含有大多数种类的生物胺，特别是β-苯乙胺的含量较高为1.43～185.61 mg/kg，色胺含量在0～62.43 mg/kg，腐胺1.15～129.17 mg/kg，尸胺0～0.12 mg/kg，酪胺0～25.75 mg/kg，精胺0～0.18 mg/kg，亚精胺0～1.69 mg/kg，但在所有样品中都未检测到组胺，其结果与本研究不同的原因可能是政府对商品运输、储存条件和所用生产原料等不同，导致检测的豆瓣酱中生物胺的含量不同。

表3 郫县豆瓣酱中生物胺的含量 单位：mg/kg

注：每个样品检测3次；ND：未检测到。

当人体分别摄入8～40、40～100及100 mg/kg组胺时，可能会引起轻微、中度或强烈的中毒症状，除10、17、19及21号样品外，本文检测样品的组胺含量均低于SHALABY[10]认为食品中组胺的最大限量范围50～100 mg/kg，10号及17号豆瓣酱中酪胺含量也高于FDA对食品酪胺含量应低于100 mg/kg的规定，另外还有8种豆瓣酱中β-苯乙胺的含量超过了食品中研究者建议值30 mg/kg[11]。目前国内外对食品中组胺及酪胺限量规定及建议较多，然而对腐胺、色胺、精胺等的建议或相关法规几乎没有[12]，主要原因可能是该类生物胺在天然原料中就可能以较高浓度出现，如腐胺含量低于100 mg/kg时常归因于发酵豆类制品中天然存在的生物胺。一般来说，食品中生物胺的总含量不应超过900 mg/kg，而当总含量超过1 000 mg/kg时，则可能对人体健康造成严重危害[13]。虽然21种郫县豆瓣酱中总生物胺含量均在食品建议规定的安全限量900 mg/kg内，但由于组胺及酪胺毒性较大，且个别豆瓣酱样品中组胺及酪胺含量也超过了建议值，可能导致食用安全隐患。LEFEVRE等[14]报道约有1%的人口有组胺不耐受症，特别是腐胺、尸胺协同作用更会抑制酶对组胺的代谢最终使其毒性增强从而损伤人体器官，因此某些豆瓣酱样品不宜大量或长期食用。目前随着郫县豆瓣酱及川菜在海外市场的流行，加之报道也曾显示欧洲约有20%的人会服用MAOI或DAOI胺类氧化酶抑制剂类抗抑郁药物，在这种情况下即使是服用含有少量的生物胺的发酵食品(食品酪胺含量在6 mg/kg左右时)也不能有效代谢酪胺造成“奶酪反应”，从而增加生物胺对服用该类药物人群的毒害作用[15]。

图2为传统郫县豆瓣酱和红油豆瓣酱之间生物胺含量的差异。结果表明，传统郫县豆瓣酱和红油郫县豆瓣酱中生物胺的含量存在显著差异(P<0.05)，传统郫县豆瓣酱生物胺平均总量为190.19 mg/kg，红油豆瓣酱为231.82 mg/kg。传统豆瓣酱除尸胺的含量显著高于红油豆瓣酱及酪胺含量与红油豆瓣无差异外，其余6种生物胺的含量均显著低于红油豆瓣酱。主要原因可能是两种豆瓣酱的后熟发酵时间不同，红油豆瓣酱作为一种短期发酵豆瓣酱后熟时间一般为3～6个月，随后即进行防腐剂的添加、调味和灌装等，然而传统郫县豆瓣酱发酵时间较长通常为1～5年，发酵结束后即进行包装。

图2 不同种类郫县豆瓣酱样品中生物胺的比较Fig.2 Comparison of biogenic amines in different categroies of Pixian horsebean paste samples注：同一列中不同字母表示不同差异，P<0.05。

随着发酵的进行，当原材料中的葡萄糖和乳酸等营养物质被消耗尽时，部分对细胞代谢和生长等生命活动起重要作用的生物胺如腐胺、亚精胺和精胺等就可能在发酵过程中被当作氮源被分解[16]，当生物胺的消耗速度大于其合成速度，就导致传统郫县豆瓣酱中最终的生物胺含量较红油豆瓣酱低。还有研究表明，生物胺含量与氨基酸脱羧酶和生物胺氧化酶均相关[17]，该酶在微生物体内均广泛存在，通过代谢生物胺以稳定生物体正常生理功能，因此在传统郫县豆瓣酱发酵后期生物胺含量较低还可能是由于微生物生物胺氧化酶大量表达而氨基酸脱羧酶受到一定程度抑制所致。

21种郫县豆瓣酱中8种生物胺之间的皮尔逊相关性如表4所示，色胺与β-苯乙胺(0.702)、腐胺与尸胺(0.576)、腐胺与酪胺(0.885)、尸胺与酪胺(0.592)均具有较高的相关性。特别是郫县豆瓣酱中组胺与酪胺(0.963)之间呈显著相关性，也可由图3更为直观地得出，这也一定程度表明组胺和酪胺两种生物胺在郫县豆瓣酱发酵过程中的积累存在较强的关系，这一分析结果与BYUN[18]得出的结论一致，其分析了市售纳豆产品中组胺和酪胺含量存在非常显著的相关性。出现这种现象的原因可能是：(1)生产原料本身富含组氨酸和酪氨酸的内源性脱羧酶，有研究已经证实豆类等原料中含有组氨酸和酪氨酸的内源性脱羧酶[19]；(2)样品发酵过程中可能含有同时能选择性促进或者抑制组胺和酪胺累积的成分。

表4 郫县豆瓣酱中各生物胺的皮尔逊相关系数Table 4 Pearson correlation coefficient of biogenic amine in Pixian horsebean paste

注：*表示相关系数在0.05水平呈显著差异；**表示相关系数在0.01水平呈显著差异(双尾检验)。

图3 样品中组胺和酪胺含量之间的线性关系Fig.3 Linear relationship between histamine and tyramine content in samples

2.3 郫县豆瓣酱中品质指标的检测结果

郫县豆瓣酱样品中生物胺的含量变化范围较大，为了分析样品含有不同浓度生物胺的可能原因，本文测定了郫县豆瓣酱品质指标pH、总酸、盐及氨基酸态氮含量。21种豆瓣酱的pH变化范围在(4.29±0.01)～(5.02±0.01)，总酸为(0.87±0.008)～(1.33±0.019) g/100 g(以乳酸计)，盐于(11.9±0.09)%～(24.2±0.29)%，氨基酸态氮于(0.56±0.01)～(0.88±0.01) g/100 g之间。豆瓣酱pH、总酸、盐及氨基酸态氮的平均含量为(4.65±0.01)、(1.06±0.040) g/100 g、(17.9±0.11)%及(0.70±0.01) g/100 g。如图4所示，可较为直观地观察到郫县豆瓣酱生物胺含量与品质指标间没有较强的相关性，只有pH、总酸和生物胺呈弱相关性，本文的分析结果与JEON[20]研究韩国发酵大酱生物胺含量与理化指标之间结果一致。

a-pH与生物胺线性关系;b-总酸含量与生物胺线性关系;c-盐含量与生物胺线性关系;d-氨基酸态氮与生物胺线性关系图4 郫县豆瓣酱品质指标与总生物胺含量之间的线性关系Fig.4 Linear relationship between total biogenic amines content and quality indexes of pixian horsebean paste

生物胺主要是细菌为了抵御酸性环境而生成的，不同微生物产生生物胺的最佳pH略有不同，但均在弱酸性范围内，本文pH检测结果符合微生物生成生物胺的最适pH,是轻微酸性环境[21]。但PEREIRA等[22]认为低pH可以促进屎肠球菌对酪胺产生作用，卢士玲[23]则得出低pH对细菌产生生物胺有显著抑制作用的结论，总之，目前关于pH和生物胺之间具体关系还存在一定争议，还需要对其进行一定深入研究，豆瓣酱中有机酸可以提升产品风味，同时对发酵过程中产生物胺的优势菌有一定影响。盐的添加可抑制豆瓣酱发酵过程中腐败菌的生长并增香提味，盐含量相似的不同样品生物胺含量差异较大可能是不同生产配方、原材料或生产环境状况等因素综合导致。通常，盐含量越高，细菌合成生物胺的能力越低，但NaCl可增强耐盐和嗜盐金黄色葡萄球菌的组氨酸脱羧酶的活性，且盐浓度对细菌产生生物胺的促进或抑制作用取决于菌株个体的特异性[24]。EMBORG等[25]发现相对于低盐浓度，4%高盐度下耐冷摩根菌虽然生长受到抑制，但可在该条件下产生更多的组胺，表明微生物可能在更复杂的生物系统中激活氨基酸脱羧酶的活性。氨基酸态氮是以氨基酸形式存在的氮元素的含量，由于绝大部分的生物胺是通过氨基酸脱羧形成的，较高含量的氨基酸态氮提供了生物胺合成的前体，LU等[26]针对40种发酵酱油的生物胺含量进行了检测，发现总胺含量较高的样品中氨基态氮含量也较高。虽然游离氨基酸的可利用性是微生物形成生物胺的先决条件之一，但并不总导致生物胺的生成，LORENZO等[27]发现外加组氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸及色氨酸的发酵葡萄酒中生物胺含量总量比未添加氨基酸组含量低，但组氨酸的含量随4种氨基酸的添加而增加，目前研究认为生物胺含量与氨基氮含量之间可能存在一定关联。

实际上生物胺的产生并不是某个因素单独起作用，而是多个因素共同影响生物胺的产生，郫县豆瓣酱在自然环境发酵中的温度、氧气、pH、盐度、原料卫生质量、微生物种类和后熟时间等都会影响郫县豆瓣酱发酵过程中生物胺浓度的高低，MARCOBAL等[28]研究发现屎肠球菌和短乳杆菌在有氧条件下产生酪胺的最适温度为32 ℃，但在厌氧条件下微生物于22.0～24.5 ℃便可产生最高的酪胺含量。

3 结论

本文建立了柱前衍生高效液相色谱分析郫县豆瓣酱中生物胺的方法，结果表明，8种生物胺的线性关系好均大于0.998，其中样品日间精密度均小于5%，检测限范围为0.009～0.136 mg/kg，平均加标回收率为76.33%～100.89%，说明本方法准确、灵敏、重现性较好，可用于发酵郫县豆瓣酱产品中生物胺的检测。

21种郫县豆瓣酱中生物胺的总量范围在(86.85±1.99)～(611.83±7.16) mg/kg之间，均未超过食品中生物胺的总含量建议值900 mg/kg，表明市售郫县豆瓣酱生物胺安全性良好，但个别品牌郫县豆瓣酱中组胺及酪胺超过了建议值可能使郫县豆瓣酱具有潜在的毒性风险，因此不宜长期或大量烹饪食用。目前郫县豆瓣酱的加工主要采用“日晒夜露”自然发酵工艺，无法保证发酵过程的稳定性，且在加工过程中也可能暴露于各种污染源及病原体等而导致更多生物胺形成，从而使郫县豆瓣酱中生物胺总含量超标，食用安全风险升高。通过对市售郫县豆瓣酱中生物胺含量及品质指标的相关性分析也发现，不同豆瓣酱中的生物胺含量及种类有较大差异也一定程度表明了不同的厂家发酵环境中可产生氨基酸脱羧酶微生物种群的比例、原材料质量和工艺配方及储存条件等是影响豆瓣酱中生物胺含量的可能因素。因此未来需进一步研究原材料卫生质量、工艺配方、后熟时间及发酵微生物种类等对发酵郫县豆瓣酱中生物胺生成的具体影响，并对发酵豆瓣酱生产方法进行标准化，以便采取及时有效的控制措施，为确保发酵郫县豆瓣酱制品的食用安全性提供理论依据。