1 生物胺的毒性作用
食品中生物胺被人们所关注始于20世纪60年代的所谓“干酪反应”的报道,食用过富含酪胺的干酪后会出现严重的高血压症状。若人体从食物中摄入过多生物胺,会对机体产生强烈的毒性作用,造成血管膨胀,导致血压波动和头痛、肠部痉挛、腹泻和呕吐等。
容易引起食物中毒的生物胺有酪胺、组胺和苯乙胺。通常组胺和酪胺被看作生物胺中最重要的两类,研究中多以这两种生物胺作为检测指标。酪胺和苯乙胺能引起某些病人血压升高及偏头疼,而组胺是爆发几起大规模食品中毒的罪魁祸首。口服8~40mg组胺产生轻微中毒症状,超过40mg产生中等中毒症状,超过100mg产生严重中毒症状。口服酪胺超过100mg引起偏头痛,超过1080mg引起中毒性肿胀。生物胺还是生成致癌物质亚硝胺类物质的前体,二元胺(腐胺和尸胺)不仅能加强组胺的毒性,而且还会与亚硝酸盐反应生成杂环类致癌亚硝胺,引起外部血管膨胀,导致高血压和头痛,以及肠道平滑肌的收缩造成腹部痉挛、腹泻和呕吐等。由于过多摄人会对人体产生毒害,一些国家已经对部分食品酪胺和组胺的含量做了限量的要求,而腐胺、尸胺、精胺、亚精胺等生物胺,尽管没有直接的毒性作用,但是在一定条件下,它们的存在将竞争人体中的解毒酶,从而增强组胺和酪胺的毒性作用。美国FDA通过对爆发组胺中毒的大量数据的研究,确定组胺的危害作用水平为:500mg/kg食品。欧美及我国对部分食品中组胺含量做了限量要求:美国FDA要求进口水产品组胺不得超过50mg/kg;欧盟规定鲭科鱼类中组胺含量不得超过100mg/kg;其他食品中组胺不得超过100mg/kg,酪胺不得超过100~800 mg/kg,我国规定鲐鱼中组胺不得超过1000 mg/kg其他海水鱼不得超过300mg/kg。
2肉与肉制品中生物胺的产生与分布
几乎所有食品中都有生物胺存在,而且浓度范围相差很大。但食品中存在的生物胺主要是由相关前体氨基酸在微生物分泌的氨基酸脱羧酶的作用下脱去羧基,而产生相应的胺和二氧化碳。生物胺的产生必须具备3个条件:存在分泌氨基酸脱羧酶的微生物;前体氨基酸的存在;环境条件适宜。由于食品中生物胺产生离不开微生物的存在,而且生物胺不易挥发而且热稳定,因此生物胺含量可以作为食品腐败及安全性评估的指标之一。
无论是新鲜的原料肉还是经加工后的肉制品,其中都含有多种生物胺类物质。在新鲜猪肉中可检测到高含量的精胺,但腐胺、组胺、尸胺和酪胺的含量较低。发酵肉类制品的发酵过程,为生物胺积累提供了良好的条件:微生物能够生长繁殖(某些微生物具有胺生成能力),蛋白质分解提高了生物胺前体氨基酸的含量。发酵肠中产生弱有机酸,为抵御不利的酸性环境,微生物产生碱性生物胺加以中和。尽管许多细菌具有胺生成潜力,但并不是所有微生物都含有氨基脱羧酶,依菌株而定。实际上,具有相似菌相的香肠,其生物胺含量可能差别很大,表明生物胺类化合物的积累受微生物、理化因素和技术因素等交互影响。
3生物胺的检测方法
由于生物胺分子中缺少发色基团,本身既无紫外吸收、又无荧光及电化学活性,使得各类生物胺的分离及测定非常困难。目前用于测定生物胺的方法有薄层色谱法、气相色谱法、离子色谱法、毛细管电泳法、高效液相色谱法等。因为多数生物胺在可见和紫外区域既没有满意的吸收,也没有荧光成分,所以在采用HPLC测定时,一般需要对生物胺进行化学衍生处理。衍生有柱前衍生和柱后衍生之分,柱后衍生所测结果色谱图干扰少、重复性好、耗时少,并且实现了操作的程序化、自动化,但所需的仪器设备昂贵,不易普及。若采用柱前衍生法,可以选择衍生剂邻苯二甲醛、丹磺酰氯、1,7一氟一4一硝基苯并二唑等。
4肉和肉制品中生物胺形成途径
4.1 天然合成
生物体中天然存在着一些多胺、精胺和亚精胺等,它们以复杂的途径进行合成,其含量与微生物活性无关。
4.2鲜肉中污染微生物的作用
鲜肉的种类、包装方式、贮藏温度等条件都直接影响其中的生物胺含量。肉类富含蛋白质,水分活性高,营养成分全面,为大量微生物生长繁殖提供了良好条件。而且并不是所有微生物都具有生物胺产生能力,微生物种类不同,产生生物胺的能力差异很大,即使是同属不同种的微生物,其产生不同生物胺的能力也不同。如杆菌属、克雷伯氏菌属、埃希氏菌属、变形菌属、假单胞菌属、沙门氏菌属和乳酸菌中的一些种,具有对一种或多种氨基酸脱羧的能力,而这些微生物的大多数均能在低温猪肉中很好地生长。
4.3发酵产品中的发酵剂和污染的微生物的共同作用
发酵香肠中生物胺的产生是由发酵剂和原料肉中的微生物在发酵过程中或成熟储藏过程中产生的蛋白酶作用于蛋白质生成氨基酸,再由微生物分泌的氨基酸脱羧酶进行脱羧作用形成的。主要影响因素有发酵剂组成、原料肉特性(杂菌区系、数量、pH值)、生产工艺(食盐、氧化还原电位、添加剂)、贮藏条件(温度、时间)等。与发酵香肠中生物胺形成有关的细菌主要有:肠杆菌、微球菌、乳酸菌、芽孢杆菌、假单胞菌以及发光杆菌等的一些种类。它们都具有分泌氨基酸脱羧酶的能力,在适宜条件下能催化食品中的游离氨基酸脱羧而生成生物胺。另外,某些酵母菌也可以引起发酵香肠中生物胺的积累。
4.4产品的贮藏温度
贮藏温度的高低对生物胺生成量之影响甚大。低温下产胺菌生长缓慢,导致食品中的组胺在10"C时生成量降低,至5℃时几乎不再合成。生肉或熟肉制品在贮藏过程中,如果贮藏温度紊乱,会造成产品内部微生物大量繁殖,导致生物胺含量的急剧升高。有实验表明,在0℃情况下,采用相同菌种的产品发酵香肠,其酪胺含量比在22~C下低18mg/kg。其他生物胺的变化趋势也是如此,即贮存温度越高,生物胺增加速度越快。总之,发酵产品中生物胺的类型和含量依赖于多个复杂的因素,这些因素相互作用,使得很难确定在香肠发酵和成熟过程中每个技术因子对生物胺生成的影响。
5肉制品中生物胺的控制措施
肉类生产加工产业链长、中间环节多,在养殖、屠宰、加工、流通、消费过程中,容易受到污染,影响肉类制品的质量安全。尤其是近年来肉类食品相关质量安全事件频发,严重影响了消费者的身体健康,阻碍了行业的健康发展,肉类食品的质量安全保障研究一直是食品科学和公共卫生领域的研究热点。
以发酵香肠为例,在其生产中,控制原料肉生产的良好卫生条件以降低致病菌和腐败杂菌对肉的污染,保证配料的良好卫生质量,同时要特别注意发酵剂的类型和使用,能有效的降低生物胺的产生。
有学者指出,可以通过伽玛射线辐照来达到生物胺降解的目的。从2.5到25kGy的辐照剂量能够降解溶于水中的生物胺比例从5%到100%。在切片pepperoni香肠中,辐照降解作用能轻微降低腐胺、酪胺、亚精胺和精胺,但是对苯乙胺和尸胺没有影响。
6建议与展望
生物胺含量作为肉制品安全的重要指标之一,在中式肉制品方面的研究还比较少,如腊肠在生产过程中,有自身或环境微生物参与作用,在成熟过程中完成自然发酵。其中涉及到的优势菌包括:乳杆菌属、小球菌属、八叠球菌属、链球菌属等,它们在腊肠的不同成熟阶段,发挥着各自不同的作用。这些微生物的存在能够促进腊肠中蛋白质的降解。而目前国内对于中式传统腊肠中与微生物发酵密切相关的生物胺的含量状况研究,以及其生物胺含量控制等研究还未见有报道,值得学者们进行研究探讨。
张春江1,杨君娜1,王芳芳2,乔晓玲1
(1中国肉类食品综合研究中心/国家肉类加工工程技术研究中心,北京 1 00068;
2中国农业出版社,北京 1 00125)
2010年第07期中国食物与营养