Od zarania dziejów człowiek poszukiwał sposobu na przedłużenie trwałości szybko tracących świeżość produktów spożywczych, takich jak mięso, mleko, owoce czy warzywa. Na przestrzeni wieków metody konserwowania żywności zmieniały się, ulegały doskonaleniu przez modyfikację receptur czy zastosowanie nowych technologii w skali przemysłowej, jak na przykład pakowanie w atmosferze ochronnej czy sterylizacja. Obecnie fermentowanie surowców jest praktykowane zarówno w skali przemysłowej, jak i gospodarstw domowych nie tylko jako sposób zabezpieczenia przed zepsuciem, ale również jako zabieg nadający produktowi unikalne, pożądane przez konsumentów cechy sensoryczne, takie jak smak, zapach, konsystencja, barwa.

W wyniku działalności drobnoustrojów w procesie fermentacji mogą powstawać aminy biogenne. Są to niskocząsteczkowe związki, które występując naturalnie w organizmach żywych – aminy endogenne - pełnią wiele ważnych funkcji. Odpowiedzialne są m.in. za regulację temperatury ciała, wydzielania kwasów żołądkowych, różnicowanie i wzrost komórek czy reakcje immunologiczne (Ladero i wsp. 2010). Aminy dostarczane z pożywieniem określane są mianem egzogennych amin biogennych. W organizmie ludzkim ulegają one detoksykacji w jelicie cienkim pod wpływem enzymów, głównie monoaminooksydaz (MAO) i diaminooksydaz (DAO) (Park i wsp. 2019). Nadmierne spożycie amin biogennych może być przyczyną zatruć pokarmowych i wywoływać niepożądane efekty. Najpowszechniej występującymi w żywności aminami są tryptamina, kadaweryna, putrescyna, spermina, spermidyna, 2-fenyloetyloamina, agmatyna oraz uznawane za najbardziej toksyczne - histamina i tyramina. Aminy biogenne zazwyczaj nie występują w żywności pojedynczo, dlatego ważne jest poznanie synergistycznych oddziaływań między nimi. Zostało udowodnione, że putrescyna i kadaweryna jako inhibitory DAO potęgują toksyczne działanie histaminy (Alvarez i Moreno-Arribas 2014). Zbyt wysoka dawka histaminy, związana w głównej mierze z nadmiernym jej spożyciem z produktami rybnymi, wywołuje najczęściej tzw. scombroid poisoning, które może objawiać się biegunką, dusznościami, wysypką, bólem głowy i obniżonym ciśnieniem. Z kolei zbyt duże dostarczenie do organizmu tyraminy może powodować tzw. cheese crisis. Wśród towarzyszących temu zatruciu objawów wymienia się silny ból głowy, podwyższone ciśnienie krwi, niewydolność serca czy krwotoki (Park i wsp. 2019). Dodatkowo, połączenie azotynów i amin biogennych skutkuje formowaniem nitrozoamin o potencjalnym działaniu rakotwórczym (Guarcello i wsp. 2016).

Ilość amin biogennych, która skutkuje niekorzystnymi objawami jest kwestią indywidualną i waha się w granicach od kilku mg∙kg^-1 u osób wrażliwych do kilkuset mg∙kg^-1 u osób zdrowych. Osobami szczególnie narażonymi na zatrucia aminami biogennymi są osoby o genetycznie obniżonej aktywności enzymatycznej aminooksydaz, przyjmujące leki będące inhibitorami aminooksydaz (MAOI, DAOI) oraz osoby spożywające produkty o dużej zawartości amin biogennych w połączeniu z alkoholem. Rozbieżności w NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) u poszczególnych grup powoduje trudności w ustaleniu limitów zawartości amin biogennych w żywności. Jednak monitorowanie składu i ilości amin w produktach spożywczych jest konieczne jeżli chodzi o bezpieczeństwo żywności (EFSA 2011). Obecnie jedynie ryby, które należą do gatunków charakteryzujących się wysoką zawartością histydyny i przetwory z tych ryb posiadają prawne limity zawartości histaminy ujęte w Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 2073/2005. Ryby i ich przetwory, w których zawartość tej aminy nie przekracza odpowiednio 100 mg∙kg^-1 i 200 mg∙kg^-1 charakteryzują się wysoką jakością. Według FDA poziom histaminy w rybach nie powinien przekraczać 50 mg∙kg^-1, a stężenie powyżej 500 mg∙kg^-1 może być niebezpieczne dla zdrowia. Podobne sugestie znalazły się w raporcie EFSA (2011), gdzie wskazano wartość mniejszą od
50 mg∙kg^-1 histaminy jako bezpieczną w produktach rybnych.

Poza rybami i przetworami rybnymi jest szereg innych produktów, które również charakteryzują się wysoką zawartością amin biogennych. Należy wśród nich wymienić produkty powstałe na skutek procesu fermentacji, takie jak alkohole, sery czy kiszone warzywa. Proces fermentacji opiera się na aktywności mikrobiologicznej głównie bakterii kwasu mlekowego (LAB). Wiele szczepów należących do tej grupy wyposażone jest w zestaw dekarboksylaz, enzymów odpowiedzialnych za przemianę aminokwasów w aminy biogenne. Tyrozyna, fenyloalanina, tryptofan, lizyna i histydyna są przekształcane odpowiednio w tyraminę, 2-fenyloetyloaminę, tryptaminę, kadawerynę i histaminę. Dodatkowo spermina i spermidyna mogą być formowane z putrescyny, której głównymi prekursorami są agmatyna i ornityna (Benkerroum 2016).

Badania przeprowadzone na fermentowanych warzywach dostępnych na polskim rynku potwierdziły możliwość formowania wysokich zawartości amin biogennych w produktach tego typu. Szczególnie wysokie ryzyko występowania niepożądanych objawów po spożyciu stwierdzono w przypadku fermentowanych brukselek, brokułów, kimchi, ogórków oraz kapusty (Świder i wsp. 2019). Na zawartość amin biogennych w produktach fermentowanych ma wpływ wiele czynników, dlatego kontrola formowania tych związków jest niezwykle trudna. Konieczne jest poszukiwanie rozwiązań, które umożliwią ograniczenie powstawania amin biogennych w procesie fermentacji. W ostatnich latach prowadzone są badania nad wykorzystaniem do tego celu dodatków substancji bioaktywnych czy zastosowaniem kultur starterowych, które nie wykazują właściwości dekarboksylujących i/lub wyposażonych w aminooksydazy (Gardini i wsp. 2016, Tabanelli i wsp. 2018).

Źródła:

1. Ladero, V.; Calles-Enriquez, M.; Fernandez, M.; Alvarez, M. A. Toxigological Effects of Dietary Biogenic Amines. Current Nutrition and Food Science 2010, 6, 145-156.
2. Park, Y. K.; Lee, J. H.; Mah, J. H. Occurrence and reduction of biogenic amines in traditional Asian fermented soybean foods: A review. Food Chemistry 2019, 278, 1-9.
3. Alvarez, M. A.; Moreno-Arribas, M. V. The problem of biogenic amines in fermented foods and the use of potential biogenic amine-degrading microorganisms as a solution. Trends in Food Science & Technology 2014, 39, 146-155.
4. Guarcello, R.; Angelis, M. D.; Settanni, L.; Formiglio, S.; Gaglio, R.; Minervini, F.; Moschetti, G.; Gobbetti, M. Selection of Amine-Oxidizing Dairy Lactic Acid Bacteria and Identification of the Enzymes and Gene Involved in the Decrease of Biogenic Amines. Applied and Environmental Microbiology 2016, 82, Number 23.
5. European Food Safety Authority (EFSA). Scientific opinion on risk based control of biogenic amine formation in fermented foods. Panel on Biological Hazards (BIOHAZ). EFSA Journal 2011, 9 (10), 2393-2486.
6. Food and Drug Administration (FDA) (2001). Scombro toxin (histaminę) formation. In fish and fishery products hazards and controls guide. Washington, DC: P. H. S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Food Safety and Applied Nutrition, Office of Seafood.
7. Benkerroum, N. Biogenic Amines in Dairy Products: Origin, Incidence, and Control Means. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2016, 15, 801-826.
8. Świder, O.; Roszko, M.Ł.; Wójcicki, M.; Szymczyk, K. Biogenic Amines and Free Amino Acids in Traditional Fermented Vegetables—Dietary Risk Evaluation. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2019, 68, 3, 856-868.
9. Tabanelli, G.; Montanari, C.; Gardini, F. Biogenic Amines in Food: A Review of Factors Affecting Their Formation. Reference Module in Food Science 2018, 1-7.
10. Gardini F., Özogul Y., Suzzi G., Tabanelli G., Özogul F. Technological Factors Affecting Biogenic Amine Content in Foods: A Review. Frontiers in Microbiology 2016, Vol. 7, Article 128, 1-14.