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        水產(chǎn)品中生物胺的形成規(guī)律研究綜述

        2021-09-01 07:40:02肖紫柔楊品紅
        湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年7期
        關(guān)鍵詞:脫羧酶組胺水產(chǎn)品

        肖紫柔,張 瑾,周 玲,賀 江,楊品紅

        (湖南文理學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖與加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 常德 415000)

        水產(chǎn)品營養(yǎng)價(jià)值高,富含氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)脂肪含量相對較低,因此深受人們喜愛,也是中國居民膳食指南的重要組成部分[1]。然而,因食用不新鮮水產(chǎn)品而導(dǎo)致食物中毒的事件也屢見報(bào)道,其主要原因是生物胺攝入過量。生物胺是人體細(xì)胞必不可少的組成部分,適量時(shí)可以調(diào)節(jié)人體的各種生理機(jī)能,攝入量過高或者在體內(nèi)聚集過多則會對人體造成傷害。為此,許多國家和國際組織規(guī)定了食品中可容許的生物胺最高水平,例如,中國食品安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,水產(chǎn)品中組胺的含量不得超過50 mg/kg[2],美國食品藥物管理局建議一般食品中的組胺限量為50 mg/kg[3],歐盟則規(guī)定鯖魚中組胺的最高含量為100 mg/kg,魚和魚產(chǎn)品中總生物胺的最高含量為200 mg/kg[4]。國內(nèi)外學(xué)者針對水產(chǎn)品中生物胺的定量分析檢測已進(jìn)行了一系列研究,因此,系統(tǒng)揭示水產(chǎn)品中生物胺的形成規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上探討相應(yīng)的防控措施,對建立水產(chǎn)品中生物胺的控制體系具有重要意義。

        1 生物胺概述

        1.1 生物胺的結(jié)構(gòu)、功能與危害

        生物胺是一類具有生物活性的低分子含氮有機(jī)化合物的總稱,根據(jù)其氨分子中氫原子被烷基或芳香基取代的情況,可分為三大類:脂肪族、芳香族和雜環(huán)族(表1)。此外,根據(jù)胺基的數(shù)量,可將其分為單胺,二胺或多胺。還可根據(jù)生物胺在人體內(nèi)的生理功能分為精神活性物質(zhì)和血管活性物質(zhì),前者與神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān),包括組胺、腐胺和尸胺,而后者作用于心血管系統(tǒng),有酪胺、色胺等[5]。表1對生物的生理功能及其過量攝入時(shí)的危害進(jìn)行了概述。

        表1 生物胺的生理活性與危害

        1.2 生物胺的形成途徑

        生物胺的形成包括內(nèi)源性途徑和外源性途徑(圖1)。內(nèi)源性生物胺,是指在活細(xì)胞的正常代謝過程中,由不同組織內(nèi)合成產(chǎn)生并通過血液系統(tǒng)傳遞的神經(jīng)遞質(zhì),一些脂肪族生物胺也可以通過醛或酮的轉(zhuǎn)氨作用產(chǎn)生。外源性生物胺是指能在食品原料和加工品中檢測到的抗?fàn)I養(yǎng)因子,可直接從食物中吸收,再在人體內(nèi)聚集;其通常是在不同氨基酸脫羧酶的作用下,從不同氨基酸中除去α-羧基而形成的胺類化合物[9]。趙忠輝等[10]分析了雜色蛤、雜色鮑等水產(chǎn)品中7種生物胺的含量,結(jié)果表明新鮮水產(chǎn)品中生物胺含量微乎其微,或僅含少量精胺和亞精胺;腐敗水產(chǎn)品中檢出大量生物胺,包括酪胺、腐胺和尸胺等。說明與魚類腐敗相關(guān)的各種細(xì)菌是引起水產(chǎn)品中生物胺形成的主要原因。這些微生物通常位于魚類的皮膚、鰓或胃腸道中,也可因屠宰時(shí)操作不慎而擴(kuò)散至肌肉組織[11]。

        圖1 部分生物胺的形成途徑

        2 水產(chǎn)品中生物胺形成的影響因素

        2.1 加工工藝對水產(chǎn)品中生物胺含量的影響

        去內(nèi)臟處理是水產(chǎn)品加工工藝流程中最常見的前處理手段,去除內(nèi)臟可減少魚體內(nèi)微生物的負(fù)荷量[12]。PALEOLOGOS等[13]探究發(fā)現(xiàn)直接去除內(nèi)臟的大西洋鱈和鱒魚的貨架壽命比未去除內(nèi)臟的冰鱈和鱒魚的貨架壽命長,并且在去除內(nèi)臟的樣本中的尸胺和組胺濃度明顯低于未去除內(nèi)臟的樣本。趙慶志[14]通過探究去內(nèi)臟和不去內(nèi)臟對鮐魚和藍(lán)圓鲹體內(nèi)生物胺變化規(guī)律的影響,也同樣證實(shí)了去內(nèi)臟處理能減少水產(chǎn)品中生物胺的產(chǎn)生。這些相關(guān)研究均說明水產(chǎn)品中生物胺的形成是微生物大量繁殖的結(jié)果。

        加工處理時(shí)的溫度對生物胺的形成也有很大的影響。適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢栽诒3之a(chǎn)品風(fēng)味的基礎(chǔ)上抑制產(chǎn)胺菌的生成,是控制生物胺形成的有效途徑。油炸等加工方法使原料直接與高溫金屬容器或明火接觸,讓食品在短時(shí)間內(nèi)迅速升溫,各組分反應(yīng)劇烈。此外,由于水分的快速蒸發(fā),產(chǎn)品表面干燥,將更有利于生物胺的生成。

        微生物發(fā)酵是食品加工和保藏中最古老和最實(shí)用的技術(shù)之一,在發(fā)酵過程中,魚體內(nèi)的游離氨基酸與生物胺呈正相關(guān)。微生物分泌的氨基酸脫羧酶,作用于蛋白質(zhì)產(chǎn)生游離氨基酸和相應(yīng)的生物胺。隨著二氧化碳的產(chǎn)生,在成熟和貯藏過程中,氨基酸和生物胺的含量顯著增加[15]。發(fā)酵過程中的鹽析能有效抑制生物胺的形成,尤其是在高濃度鹽處理下,效果更加明顯。一般來說,鹽含量越高,會導(dǎo)致生物胺含量明顯減少。這是因?yàn)檩^高的鹽濃度降低了環(huán)境中的水分活度,這可以抑制生物胺形成所需的微生物和酶的活性。劉瑋[16]考察了腌制之后封鳊魚中生物胺含量的變化,其中精胺含量有所降低,亞精胺、色胺、尸胺、苯乙胺、腐胺和組胺含量都大幅上升,但仍低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)??傮w來看,魚類加工制品中的生物胺含量均高于新鮮魚類[17]。

        2.2 貯藏條件對水產(chǎn)品中生物胺含量的影響

        貯藏期間溫度較高會促進(jìn)產(chǎn)品中微生物的生長,從而導(dǎo)致水產(chǎn)品肌肉組織中蛋白質(zhì)水解和脫羧酶活性的增加。因此,較低的貯藏溫度有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量和延長保質(zhì)期。錢佳敏等[18]研究表明在-18℃凍藏和4℃冷藏條件下,熗蟹中苯乙胺、尸胺和組胺在第10 d后檢出,貯藏期間亞精胺含量相對穩(wěn)定,精胺含量在貯藏后期少量降低。與4℃冷藏相比,-18℃凍藏可以有效抑制熗蟹中生物胺的生成,以色胺、腐胺、酪胺的抑制效果較好。說明凍藏能夠讓熗蟹保持較長時(shí)間的風(fēng)味,維持食品良好的口感。

        除溫度外,貯藏期間的酸堿度和氧化還原電位也會影響氨基酸脫羧酶的活性,脫羧作用是細(xì)胞對抗酸性脅迫的一種機(jī)制[19]。低酸堿度下,微生物更容易產(chǎn)生脫羧酶,作為對酸性的保護(hù)機(jī)制,會降低氧化還原電位,有利于組胺的形成[20]。錢茜茜[21]從傳統(tǒng)腌制海鱸魚中分離篩選出4株具有較高產(chǎn)胺能力的微生物,結(jié)果表明pH值的變化對產(chǎn)胺細(xì)菌的生長和產(chǎn)胺能力有一定的影響,在pH值4~5時(shí)(低酸堿度值)可以抑制產(chǎn)胺菌的生長。

        YEW[22]等調(diào)查了印度鯖魚在不同CO2濃度(30%、60%、80%和100%)下貯藏時(shí)主要生物胺的含量,結(jié)果顯示,在以上CO2濃度包裝下的魚中,組胺濃度分別降低了6.4%、8.5%、70.3%、78.8%和90.2%。隨著CO2濃度的增加,生物胺產(chǎn)生的速率減慢,表明CO2濃度的增加抑制了一些產(chǎn)胺菌的生長。另有研究表明,氣調(diào)包裝(MAP)中的CO2(濃度> 60%)可使梭魚[23]和沙丁魚[24]中總生物胺含量顯著降低,進(jìn)一步證明了CO2在抑制生物胺合成方面的顯著功效。MAP與其他滅菌工藝聯(lián)合使用,可更有效地抑制水產(chǎn)品中生物胺的形成。BRUNA L R 等[25]發(fā)現(xiàn),虹鱒魚魚片通過聯(lián)合MAP(80% CO2/20% N2)與UV-C輻射(80% CO2/20% N2;106.32 mJ/cm2)兩種方式處理后,產(chǎn)品中菌落數(shù)量會大幅下降,從而減少腐胺和尸胺的產(chǎn)生。

        2.3 不同種類水產(chǎn)品中生物胺含量的差異

        不同水產(chǎn)品中氨基酸組成的不同會直接導(dǎo)致其生物胺含量的差異。PRESTER等[17]的研究表明,富含組氨酸(深色肌肉)的魚與缺乏組氨酸(白色肌肉)的魚相比,更容易形成組胺。深色肌肉魚(俗稱青皮紅肉魚)被認(rèn)為容易產(chǎn)生組胺,能夠引發(fā)組胺中毒等食品安全事件的發(fā)生。但研究顯示[26],作為白肉魚的牙鲆,在20 ℃貯藏4 d后,其體內(nèi)組胺含量也嚴(yán)重超過了美國食品藥品監(jiān)管局的規(guī)定。說明青皮紅肉魚是容易引起組胺中毒的魚類,但并不是唯一判斷標(biāo)準(zhǔn)。

        不同水產(chǎn)品中產(chǎn)胺菌菌種存在差異,對生物胺的形成水平也會造成影響。研究發(fā)現(xiàn),組胺產(chǎn)生菌的微生物種屬關(guān)系復(fù)雜,不同種類的組氨酸脫羧酶活性也有很大差別[27]。郝淑賢等[28]從鯖魚體內(nèi)分離出7種疑似產(chǎn)胺類菌株,不同菌株產(chǎn)生的生物胺種類和含量差異很大,其中在35℃時(shí),侵肺巴斯德氏菌生成的組胺含量最多,為9.08±0.69 mg/L;而楊健[29]等從鰹魚中分離篩選出兩種產(chǎn)組胺的芽孢桿菌,J2和J4菌株在25℃和30℃的最適產(chǎn)胺溫度下分別產(chǎn)生5.49 mg/L和12.47 mg/L組胺。其后他們[30]又從鮐魚中分離出4種產(chǎn)組胺的變形桿菌,在最適產(chǎn)胺溫度20℃下,組胺的產(chǎn)生量為1.641~ 4.661 mg/L。

        同時(shí),生物胺水平的增加是特定物種所特有的。據(jù)PRESTER等研究,在22±1 ℃將普通魷魚、麝香章魚、挪威龍蝦和貽貝貯藏24 h后,腐胺的含量從多到少依次為:魷魚>章魚>龍蝦>貽貝[31];在22 ℃下,貯藏12 h后,沙丁魚的組胺值達(dá)到67±11 mg/kg,而鯖魚則為40±11 mg/kg[32];與魚類相比,頭足類和貝類等水產(chǎn)品中形成的組胺含量相對較低。雙殼類水產(chǎn)品中組胺與酪胺的含量一般也都低于魚類,但如存儲不當(dāng)一些雙殼軟體動物體內(nèi)的總體多胺水平可能相對較高(>300 mg/kg)[17]。

        3 水產(chǎn)品中生物胺含量的控制措施

        3.1 水產(chǎn)品中生物胺的傳統(tǒng)控制技術(shù)

        為了預(yù)防生物胺的產(chǎn)生和積累,傳統(tǒng)生物胺控制技術(shù)主要包括對產(chǎn)品進(jìn)行前處理,進(jìn)行低溫儲藏以及腌制處理等。前處理一般指對水產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯藏前進(jìn)行相應(yīng)清理步驟,如魚類表面的黏液、魚鰓及腸道內(nèi)存在大量產(chǎn)胺菌在內(nèi)的微生物,在儲存和運(yùn)輸之前清洗魚的內(nèi)臟和頭部可以抑制生物胺的形成[33]。儲存溫度作為影響生物胺形成的最重要因素,降低溫度能有效抑制產(chǎn)胺菌的生長與繁殖,可大幅減緩生物胺的形成,然而,降低水產(chǎn)品溫度并不是絕對的控制手段。這是因?yàn)槟承┦壤浼?xì)菌也能產(chǎn)生脫羧酶,即使在適當(dāng)?shù)睦洳販囟认?,脫羧酶也能?dǎo)致生物胺的形成[12]。腌制處理方法由來已久,原料加工及儲存過程中的微生物污染是生物胺積累的主要原因。但由于腌制產(chǎn)品含鹽量高,如果腌制前原料新鮮未腐敗變質(zhì),則產(chǎn)胺微生物一般在加工和貯藏期間無法生長,因此,耐鹽的產(chǎn)胺微生物是腌制產(chǎn)品中生物胺積累的主要貢獻(xiàn)者。

        3.2 水產(chǎn)品中生物胺的新興控制技術(shù)

        控制水產(chǎn)品中生物胺的形成還可通過HHP(超高靜壓處理技術(shù))、輻照技術(shù)、氣調(diào)包裝、微生物建模和使用食品添加劑等措施來實(shí)現(xiàn),這些措施同樣主要是通過抑制細(xì)菌或某些脫羧酶活性來延緩食物中生物胺的形成。例如使用能降解生物胺的二胺氧化酶(DAO),以及利用擁有這種酶的細(xì)菌,是降解已經(jīng)形成的生物胺的唯一潛在方法,并且不是目前公認(rèn)的保存方法[34]。其中輻照技術(shù)涉及將食品暴露在電離輻射中,如X光、伽馬射線等。這些輻射作用于核酸并將抑制微生物的生長。相興偉[35]等對大管鞭蝦在輻照條件下進(jìn)行處理,結(jié)果表明當(dāng)其暴露在5 kGy的輻照劑量時(shí),能對生物胺起到顯著的抑制作用。且在低溫條件下,使用輻照技術(shù)對生物胺的控制效果更加明顯,低溫與輻照相結(jié)合的方式可使產(chǎn)品的貨架期在一定程度上得到延長。同時(shí),一些抑制物質(zhì)如山梨酸鉀等添加劑也顯示出極好的生物胺抑制能力,例如組胺的產(chǎn)生可以被2.0%的六偏磷酸鈉延遲[5]。

        4 展 望

        水產(chǎn)品中生物胺主要由微生物降解其蛋白質(zhì)產(chǎn)生,生物胺的這種形成機(jī)制可作為魚糜、魚塊等冷鮮水產(chǎn)品質(zhì)量和安全的一項(xiàng)重要檢測指標(biāo);而對于腌制或發(fā)酵魚制品,其生物胺含量則由微生物菌群組成決定。特定腐敗菌是導(dǎo)致水產(chǎn)品品質(zhì)下降的重要原因,與水產(chǎn)品中生物胺的形成緊密相關(guān),因此研究特定腐敗菌種群的生長代謝對探究水產(chǎn)品中生物胺的形成規(guī)律至關(guān)重要。今后,應(yīng)從水產(chǎn)品中生物胺形成的規(guī)律及影響因素入手,研究開發(fā)高效的水產(chǎn)品保鮮技術(shù)如超高靜壓處理技術(shù)、輻照技術(shù)等,以控制水產(chǎn)品中生物胺形成,保障消費(fèi)者食用安全。

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