發(fā)酵豆制品與微生物群落對(duì)生物胺形成的影響

生物胺是一類具有生物活性、含氮堿性低分子質(zhì)量有機(jī)化合物的總稱。其廣泛分布于動(dòng)植物及食品中，尤其在發(fā)酵食品中含量較高。生物胺具有“低促高毒”的特點(diǎn)，適量攝入能夠起到促進(jìn)生長(zhǎng)、增強(qiáng)代謝活力、清除自由基等作用，而過(guò)量攝入則會(huì)導(dǎo)致人體中毒等不良反應(yīng)。我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品主要分為固態(tài)類發(fā)酵豆制品（豆豉、腐乳等）與液態(tài)類發(fā)酵豆制品（醬油等），因其風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)在日常生活中被廣泛食用，其中生物胺的含量也逐漸受到關(guān)注。

近日，南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以7 種液態(tài)類發(fā)酵豆制品和7 種固態(tài)類發(fā)酵產(chǎn)品為研究對(duì)象，對(duì)8 種常見生物胺含量、理化性質(zhì)、微生物群落進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)Pearson相關(guān)性、結(jié)構(gòu)方程模型、冗余分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行相關(guān)性分析，以探究發(fā)酵豆制品中生物胺的產(chǎn)生機(jī)制，為完善發(fā)酵豆制品的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)提供理論基礎(chǔ)。

1 生物胺含量分析

取生物胺標(biāo)準(zhǔn)混合使用液，得到8 種生物胺的出峰時(shí)間及標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖，。以生物胺質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)得到線性回歸方程，其線性范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)（R2）均大于0.99，表明8 種生物胺質(zhì)量濃度與峰面積之間存在良好線性關(guān)系。

不同發(fā)酵豆制品的生物胺含量存在一定差異，但所有樣品中均能檢出組胺。色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、組胺、酪胺、亞精胺、精胺質(zhì)量濃度和生物胺總量在14 種樣品中范圍分別是0～1274、0～1867、0～7908、0～715、15.3～2637、0～947、0～115、0～498、112～11209 mg/L。

在液態(tài)類產(chǎn)品中8 種生物胺均能檢出，但因制作工藝不同，不同樣品的生物胺總量存在差異。老抽類和生抽類醬油（1-1～1-4）中生物胺總量低于250 mg/L，各類生物胺含量均低于限制值，在生物胺安全方面表現(xiàn)良好。在同類型產(chǎn)品中，黑豆類醬油（1-1、1-3）生物胺含量明顯高于黃豆類醬油（1-2、1-4）。脫脂大豆醬油（1-5）、蒸魚豉油（1-6）、牡蠣減鹽醬油（1-7）中生物胺總量分別為11209.7、10266.7、8262.5 mg/L，并顯著高于其他樣品，。其中，脫脂大豆醬油（1-5）樣品中腐胺含量最高，達(dá)到7908 mg/L；蒸魚豉油（1-6）樣品中組胺含量最高，達(dá)到2637 mg/L；牡蠣減鹽醬油（1-7）中樣品苯乙胺含量最高，達(dá)到1867 mg/L。

檢測(cè)的固態(tài)類產(chǎn)品生物胺總量均低于1000 mg/kg。相比于豆腐乳類產(chǎn)品（2-1～2-3），豆豉類產(chǎn)品（2-4～2-6）生物胺總量較高。在豆豉（2-4）中8 種生物胺均有檢出，生物胺總量達(dá)到867.3 mg/L，以組胺（459.0 mg/kg）和酪胺（220.0 mg/kg）為主。

2 生物胺含量與理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

14 種樣品的pH 值、水分活度、鹽度、氨基酸態(tài)氮、總酸、凱氏氮含量分別為4.83～6.83、0.653～0.999、0.29～37.92 g/100 g、0.52～1.28 g/100 g、10.82～83.67 g/kg、1.31%～6.04%。在液態(tài)類產(chǎn)品中，醬油類產(chǎn)品1-5～1-7 總酸含量顯著高于1-1～1-4 樣品，其他指標(biāo)無(wú)明顯差異。同時(shí)，醬油類產(chǎn)品1-5～1-7生物胺總量顯著高于1-1～1-4樣品。固態(tài)類產(chǎn)品中，豆豉類產(chǎn)品（2-4、2-5）的總酸含量顯著高于其他樣品，鹽度顯著低于大部分其他樣品。同時(shí)，豆豉類產(chǎn)品（2-4、2-5）的生物胺總量高于大部分固體（表3、4）。此外，巧克力的鹽度顯著低于醬油類產(chǎn)品及豆腐乳類產(chǎn)品。而具有較低鹽度的巧克力生物胺總量也顯著低于1-5～1-7樣品。

水分活度、總酸、鹽度和氨基酸態(tài)氮與大部分生物胺含量呈正相關(guān)，而pH值和凱氏氮與大部分生物胺含量呈負(fù)相關(guān)。總酸和水分活度與亞精胺的生成呈顯著正相關(guān)。較高的水分活度可能促進(jìn)產(chǎn)胺微生物生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致生物胺積累。總酸在生物胺的生成過(guò)程中起到重要作用，這是由于微生物通過(guò)脫羧作用產(chǎn)生堿性生物胺提高細(xì)胞內(nèi)外的pH值抵御酸性環(huán)境。因此，本研究中14 個(gè)樣品均呈輕微酸性，符合微生物產(chǎn)生生物胺的pH值條件。食品中微生物的生理活動(dòng)與生物胺的產(chǎn)生和積累具有密切聯(lián)系。

近似均方根誤差（RMSE）為0.00，表明為最佳擬合。pH值（因子載荷-0.616）、凱氏氮（因子載荷-0.343）對(duì)生物胺的產(chǎn)生具有負(fù)面效應(yīng)；水分活度（因子載荷0.413）、鹽度（因子載荷0.330）和總酸（因子載荷0.399）對(duì)生物胺的產(chǎn)生具有正面效應(yīng)。相關(guān)性分析表明水分活度、總酸、鹽度和氨基酸態(tài)氮與大部分生物胺含量呈正相關(guān)。結(jié)構(gòu)方程模型分析的結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究中發(fā)酵豆制品的水分活度、總酸、鹽度與生物胺含量呈正相關(guān)。

3 生物胺含量與微生物群落的相關(guān)性分析

選取具有代表性的6 種樣品：黑豆老抽（1-1）、黃豆老抽（1-2）、脫脂大豆醬油（1-5）、豆豉（2-4）、納豆（2-5）、水豆豉（2-6）進(jìn)行微生物群落分析。

體系中微生物群落組成在一定程度上影響著生物胺種類與含量。假單胞菌屬是黑豆老抽醬油（1-1）、黃豆老抽醬油（1-2）、脫脂大豆醬油（1-5）樣品中的優(yōu)勢(shì)菌屬，芽孢桿菌屬是豆豉（2-4）、納豆（2-5）、水豆豉（2-6）的優(yōu)勢(shì)菌屬。在芽孢桿菌的抑制作用下，樣品豆豉（2-4）、納豆（2-5）、水豆豉（2-6）中生物胺總量顯著低于樣品脫脂大豆醬油（1-5）（P＜0.05）。此外，糞腸球菌具有合成酪胺的能力，其在水豆豉（2-6）中的相對(duì)豐度較高，水豆豉（2-6）中酪胺占總生物胺含量比例也最高（35.90%）。

此外，有研究表明，生物胺的形成還受到基質(zhì)和環(huán)境條件的影響。為進(jìn)一步探究微生物與理化指標(biāo)、生物胺含量之間的關(guān)系，對(duì)上述樣品的生物胺含量以及微生物相對(duì)豐度進(jìn)行相關(guān)性分析。對(duì)這些樣品的生物胺含量、理化性質(zhì)以及微生物相對(duì)豐度進(jìn)行冗余分析。

假單胞菌屬、代爾夫特菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、水桿菌屬與生物胺總量、精胺、亞精胺、酪胺、尸胺、腐胺、色胺的產(chǎn)生呈正相關(guān)。而芽孢桿菌屬與7 種生物胺含量及生物胺總量呈負(fù)相關(guān)，四聯(lián)球菌屬、腸球菌屬、片球菌屬與生物胺總量呈負(fù)相關(guān)。納豆（2-5）、豆豉（2-4）、水豆豉（2-6）3 種固體樣品的凱氏氮含量、總酸含量與芽孢桿菌屬的相對(duì)豐度呈正相關(guān)。其中黑豆老抽（1-1）、黃豆老抽（1-2）、脫脂大豆醬油（1-5）中假單胞菌屬的相對(duì)豐度最高，其鹽度范圍為29.41～31.10 g/100 g。生物胺總量與假單胞菌屬相對(duì)豐度呈正相關(guān)，與芽孢桿菌屬、四聯(lián)球菌屬相對(duì)豐度呈負(fù)相關(guān)，這與相關(guān)性分析結(jié)果一致。

綜上所述，假單胞菌屬可能是因?yàn)樵黾恿梭w系中脂肪酸含量進(jìn)而促進(jìn)了生物胺的累積，而芽孢桿菌屬則可能是因?yàn)楫a(chǎn)生細(xì)菌素抑制產(chǎn)胺菌活性進(jìn)而抑制了生物胺的產(chǎn)生。此外，總酸含量較高的條件能促進(jìn)芽孢桿菌屬生長(zhǎng)，較高的鹽度（29.41～30.90 g/100 g）和氨基酸態(tài)氮能夠促進(jìn)假單胞菌屬的生長(zhǎng)。

4 結(jié) 論

以7 種液態(tài)發(fā)酵豆制品和7 種固態(tài)發(fā)酵豆制品為研究對(duì)象，對(duì)8 種常見生物胺含量、微生物群落多樣性以及相關(guān)理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。脫脂大豆醬油、蒸魚豉油、牡蠣減鹽醬油中的生物胺總量分別為11209.7、10266.7、8262.5 mg/L，顯著高于其他樣品（P＜0.05）。大部分液體樣品中生物胺含量高于固體。樣品中pH值和凱氏氮含量與生物胺總量呈負(fù)相關(guān)，水分活度（因子載荷0.413）、總酸含量（因子載荷0.399）和鹽度（因子載荷0.330）對(duì)生物胺總量的正面效應(yīng)最大，對(duì)生物胺的產(chǎn)生和積累起到積極作用。假單胞菌是黑豆老抽、黃豆老抽、脫脂大豆醬油中的優(yōu)勢(shì)菌種，與發(fā)酵豆制品中生物胺含量呈正相關(guān)。芽孢桿菌屬是豆豉、納豆、水豆豉中的優(yōu)勢(shì)菌種，與發(fā)酵豆制品中生物胺含量呈負(fù)相關(guān)。