王純純,劉智禹,黃鷺強(qiáng)
(1.福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350117;2.福建師范大學(xué)南方海洋研究院,福建省特色海洋生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實驗室,福建 福州 350117;3.福建省水產(chǎn)研究所,福建 廈門 361000)
我國是水產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國,2019年我國漁業(yè)總產(chǎn)值達(dá)12572.4億元,占農(nóng)牧漁業(yè)總產(chǎn)值的10.1%,水產(chǎn)養(yǎng)殖提供了人均45 kg的水產(chǎn)品需求[1]。水產(chǎn)品富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸和人體所需無機(jī)鹽,是優(yōu)質(zhì)的動物蛋白來源。水產(chǎn)品在捕撈、貯藏、加工、運(yùn)輸和銷售的過程中易發(fā)生腐敗,主要源于微生物的污染,不僅造成水產(chǎn)品品質(zhì)下降,還可能產(chǎn)生食品安全相關(guān)問題,因此應(yīng)高度關(guān)注。
水產(chǎn)品中的生物胺與微生物有著密切關(guān)系,生物胺是水產(chǎn)品中蛋白質(zhì)與微生物發(fā)生一系列降解反應(yīng)后生成酮酸及胺類一些小分子物質(zhì),多數(shù)由微生物產(chǎn)生的脫羧酶促使氨基酸脫羧而成[2]。近年來水產(chǎn)品中微生物和生物胺的關(guān)系引起了研究者的關(guān)注,目前已經(jīng)有較為系統(tǒng)和深入的研究。
食物中微量的生物胺對健康無礙,但食用含有大量生物胺的水產(chǎn)品會導(dǎo)致中毒,甚至死亡。常見的生物胺(biogenic amine,BA) 按組成成分可分為單胺和多胺,單胺包括組胺、酪胺、色胺、苯乙胺等,多胺包括尸胺、腐胺、精胺和亞精胺。生物胺存在于各種食品中,包括肉類、乳制品等富含蛋白質(zhì)的物質(zhì),其中,生物胺在水產(chǎn)品當(dāng)中的含量最高[3]。魚肉富含營養(yǎng)有利微生物的繁殖,分解的小分子物質(zhì)將作為生物胺形成的前體物質(zhì),因此水產(chǎn)品易蓄積過量的生物胺而影響食用安全性[4]。各種生物胺的毒性及對人體的危害見表1。
表1 各種生物胺對人體健康的影響
此外,腐胺和尸胺可以抑制組胺和酪胺代謝酶的活性,增加組胺和酪胺的數(shù)量,加劇人體不適癥狀[15]。生物胺對人體的生理效應(yīng)因細(xì)胞類型和組織的不同而不同[16],且代謝途徑復(fù)雜,攝入人群耐受程度不一,因此難以制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前部分國家根據(jù)水產(chǎn)品的特性,已經(jīng)制定了生物胺的限量標(biāo)準(zhǔn)[17](見表2)。
表2 世界各國水產(chǎn)品生物胺的限量
組胺是毒性最強(qiáng)的生物胺,因此成為水產(chǎn)品產(chǎn)品限量檢測的最主要對象。其他生物胺對水產(chǎn)品肉質(zhì)有著不同的指示作用,腐胺是鯉魚腐敗程度的指示劑,尸胺可作為水產(chǎn)品初期腐敗情況的檢測指標(biāo),尸胺和亞精胺可作為鱈魚新鮮度的指示[18]。
水產(chǎn)品生物胺的形成需要滿足三個條件:⑴存在游離氨基酸;⑵適宜微生物及產(chǎn)脫羧酶的微生物的環(huán)境;⑶具有活性的脫羧酶。高含量的生物胺與微生物的存在相關(guān),適宜條件下微生物催化游離氨基酸脫羧,不同微生物脫羧酶的活性不同,導(dǎo)致其產(chǎn)胺能力呈現(xiàn)差異性。水產(chǎn)品中的微生物通常位于皮膚、鰓或胃腸道中,在屠宰過程中內(nèi)臟和胃內(nèi)積物易裂或溢出擴(kuò)散至肌肉組織[19]。最常見的是腸桿菌科,包括嗜溫和耐冷細(xì)菌,如摩根氏菌、腸桿菌、哈夫尼亞菌、變形桿菌和光桿菌。此外,假單胞菌屬、乳酸桿菌和腸球菌屬的乳酸菌可促進(jìn)生物胺的形成[20]。
目前,水產(chǎn)品中生物胺的產(chǎn)生能力無法按種類分類,只與菌株特性有關(guān)(見表3)。
表3 水產(chǎn)品中產(chǎn)生物胺的微生物
水產(chǎn)品在流入市場前的冷鏈運(yùn)輸是生物胺產(chǎn)生的一大途徑,許多研究表明溫度會影響生物胺的積累。李穎暢[34]發(fā)現(xiàn)阿根廷魷魚中的優(yōu)勢生物胺(苯乙胺、腐胺、尸胺、酪胺)隨著貯藏溫度的升高積累率也增高。在25 ℃下和4 ℃的條件下能分離的產(chǎn)胺菌種相似,略有差異,25 ℃條件下分離出的菌種產(chǎn)胺能力更強(qiáng),這是由于溫度較高導(dǎo)致氨基酸脫羧酶脫羧能力增加,微生物生理活性增強(qiáng),從而能夠產(chǎn)生更豐富的生物胺。Chong C Y[35]比較了0 ℃和25~29 ℃下印度鯖魚生物胺的積累情況,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生尸胺和腐胺的微生物主要是嗜溫菌,且高溫會分解魚肉產(chǎn)生更多的游離氨基酸,產(chǎn)胺的水平也隨之升高。馮杰[36]研究在不同貯藏溫度下養(yǎng)殖大黃魚生物胺的含量變化,發(fā)現(xiàn)溫度顯著影響腐胺、尸胺積累量的增加。趙慶志[37]發(fā)現(xiàn)鮐魚中產(chǎn)組胺菌較多,隨溫度升高生物胺的含量變化明顯。
不同pH值下產(chǎn)胺菌活性不同,造成產(chǎn)胺差異。pH值小于氨基酸等點(diǎn)時才能產(chǎn)生脫羧酶,微生物分泌的大量氨基酸脫羧酶加速生物胺的生成,生物胺在酸性條件下形成鹽催化反應(yīng),加速生物胺的累積[38]。不同生物胺脫羧酶的最適pH不同。BARANOWSK J.D.[39]從金槍魚中分離出弗里德蘭氏桿菌UH-2在pH4.0條件下的活性比在pH6.0的條件下高30%。
旺季捕魚量大原料堆積,水產(chǎn)品身上的黏液、鰓、腸道易染上產(chǎn)胺菌,由于成本問題,許多加工企業(yè)很少在生產(chǎn)前進(jìn)行除菌處理,因此極易造成生物胺的累積。通常水產(chǎn)品加工企業(yè)獲得的原材料是捕撈后8~32 h的魚,此時是產(chǎn)胺菌處于指數(shù)生長的階段。對原材料進(jìn)行加工處理能夠有效除去部分產(chǎn)胺菌,處理原料時使用食鹽殺菌效果強(qiáng),磷酸鹽也有抑菌作用,而糖與羰基化合物發(fā)生的美拉德反應(yīng)也會抑制生物胺的產(chǎn)生[4]。
水產(chǎn)品中生物胺的防控主要分為兩個方向進(jìn)行:一是對原材料儲藏運(yùn)輸?shù)墓芾恚欢菍υ牧系募庸す芾?。原材料在捕撈后如能夠及時做好保鮮、除菌工作能有效減少生物胺,對后續(xù)控制效果好。原材料在貯藏運(yùn)輸時需要保持低溫,并去除部分不可食用多余的蛋白質(zhì),而用于加工的原料則可去除容易滋生產(chǎn)胺菌的內(nèi)臟器官。儲藏環(huán)境應(yīng)保持干凈衛(wèi)生并及時清理掉變質(zhì)的原料。加工企業(yè)應(yīng)保障生產(chǎn)環(huán)境清潔,優(yōu)化工藝,改良配方,從而減少加工過程中產(chǎn)胺菌的污染,控制生物胺的形成。
近年來,水產(chǎn)品消費(fèi)量逐年上升,市場需求大。水產(chǎn)品在流入市場前因為儲藏不當(dāng)很容易累積生物胺,引發(fā)水產(chǎn)食品的安全問題,流通過程還可能污染水環(huán)境,因此水產(chǎn)品的生物胺防控問題需要高度重視。生物胺的產(chǎn)生與微生物有著緊密聯(lián)系,但關(guān)系錯綜復(fù)雜。生物胺的種類與微生物種屬之間沒有必然聯(lián)系,一種生物胺可由多種微生物產(chǎn)生,一種微生物又能產(chǎn)生多種生物胺。
然而,目前生物胺與微生物之間關(guān)系的研究仍有幾個關(guān)鍵問題亟待解。一是水產(chǎn)品中檢測生物胺的限量標(biāo)準(zhǔn)不夠完善;二是多種產(chǎn)胺微生物如何共同產(chǎn)生生物胺,相互是否存在拮抗,一類微生物又是如何介導(dǎo)或自身產(chǎn)生多種生物胺的,兩種情況的代謝途徑是怎樣的;三是影響微生物產(chǎn)胺的機(jī)制尚未明確,無法針對性地完全能消除生產(chǎn)過程中的生物胺安全隱患。微生物是防控生物胺的一個重點(diǎn),加深機(jī)制研究才能實現(xiàn)精準(zhǔn)防控,有效提高水產(chǎn)品的品質(zhì)和食品安全性。