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食品中生物胺的检测与控制

T107283

2017/08/11

私聊

食品毒素/微生物检测

文/陈萌（华测检测）
引言
近年来，我国食品安全问题受到高度重视，三聚氰胺、地沟油、苏丹红鸭蛋等热点话题，在媒体的频繁曝光下，已人尽皆知。但对于食品中生物胺中毒的问题，则较少受到公众的关注，事实上，由生物胺导致的食物中毒事件时有发生。如2013年深圳市一职工食堂疑因进食不新鲜的鲐鱼引起食物中毒；2010年张家港市某公司员工因食用不洁青占鱼导致集体食物中毒等。调查结果均证实中毒不是由致病菌引起，而是由变质鱼肉中所含的高含量组胺所致。食品中除了含有组胺以外，还常含有色胺、苯乙胺、腐胺、尸胺、章鱼胺、酪胺、亚精胺和精胺等，这类物质统称为生物胺。生物胺作为食品中自发产生的一类化合物，对人体具有特殊的双面作用，少则有益，多则有害，因此有必要对食品中的生物胺水平进行监测并加以控制，以减少其带来的健康风险。
1生物胺概述
生物胺是一类具有生物活性、含氨基的低分子质量有机化合物的总称，广泛存在于富含氨基酸、蛋白质的肉制品、水产品和发酵制品中，如鱼类、肉类、干酪、酒类、发酵香肠、调味品等。
根据结构式可将生物胺分成3类：
脂肪族——腐胺、尸胺、精胺、亚精胺等；
芳香族——酪胺、苯乙胺、章鱼胺等；
杂环族——组胺、色胺等。
食品中的生物胺主要是游离氨基酸在微生物产生的氨基酸脱羧酶的作用下脱去羧基形成的产物，也有部分生物胺是通过醛的胺化作用形成的。因此食品中蛋白的氨基酸组成以及存在微生物的种类对食品中生物胺的组分和含量有重要影响。发酵食品更容易污染具有高活性氨基酸脱羧酶的微生物，因此高浓度的生物胺往往出现在发酵食品中。部分重要生物胺的前体物质主要有：
组氨酸→组胺
酪氨酸→酪胺→章鱼胺
色氨酸→色胺
赖氨酸→尸胺
精胺酸→精胺、亚精胺
鸟氨酸→腐胺
2生物胺的生理作用与毒性
生物胺是生物体内正常的活性成分，对维持正常的内脏功能和免疫系统的代谢活性是必不可少的，在生物活性细胞中有许多重要作用，对于神经活性、肠道系统免疫活性、生长和代谢都有着促进和增强作用。生物胺的这些生物功能建立在DNA、RNA、蛋白质以及膜成分等多种分子之间静电反应及相互结合的基础上，因此体内生物胺的数量至关重要。
适量的生物胺有利于人体的健康，但是过量的生物胺会使人体中毒，引起头疼、血压变化、呼吸紊乱、心悸、呕吐等严重生理反应。组胺是生物胺中毒性最强的，过量的组胺会导致头疼、消化障碍及血压异常，甚至会引起神经性毒性；酪胺的毒性次之，过量也会引起头痛和高血压等反应，并且是动物体内的主要致突变前体物质；尸胺和腐胺的自身毒性较小，但是能抑制组胺和酪胺相关代谢酶的活性，使得组胺和酪胺的数量增加，从而加重人体的不适症状。另外，腐胺、尸胺、精胺和亚精胺还能与亚硝酸盐反应产生致癌物质亚硝基胺。青皮红肉的海鱼若存放不当，极易产生大量的组胺，对人体健康构成较大风险。
尽管早已发现过量的生物胺会引起人体中毒，但由于生物胺种类复杂，毒性不一，且不同的生物胺之间还可以相互转化，在人体内有复杂的生物胺代谢途径，不同人群对生物胺的耐受剂量也不同，因此难以确定一个标准量来衡量生物胺的毒性。对生物胺较为敏感的体质人群，在膳食中应当注意饮食的合理性，避免摄入过多的生物胺引起食物中毒。
3食品中生物胺的限量规定
由于生物胺的多样性和对人体作用的复杂性，国际上还没有较为全面的生物胺膳食摄入评估的数据，目前多数国家只对食品中的组胺做了限量规定。其中美国最为严苛，规定水产品中组胺含量不超过50 mg/kg，澳大利亚为100 mg/kg。欧盟规定食品中的组胺含量不超过200 mg/kg，另外还规定了食品中酪胺的含量不得超过100～800 mg/kg。乙醇会增强生物胺的毒性，因此酒类产品中生物胺限量标准比普通食品严格的多，欧洲部分国家规定葡萄酒中的组胺含量不高于10 mg/L，德国最为严格不得高于2 mg/L。我国仅对鱼类中的组胺含量做了规定，详见表1。

表1 我国关于食品中组胺的限量规定

标准	组胺 (mg/100g)	指标
GB 2733-2015《食品安全国家标准鲜、冻动物性水产品》	高组胺鱼类	≤40
	其他海水鱼类	≤20
	不适用于活体水产品。高组胺鱼类：指鲐鱼、鲹鱼、竹荚鱼、鲭鱼、金枪鱼、秋刀鱼、马鲛鱼、青占鱼、沙丁鱼等青皮红肉海水鱼。
NY 5073-2006《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》	鲐鲹鱼类	≤100
NY 5073-2006《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》	其他红肉鱼类	≤30

4生物胺的检测分析
生物胺本身为小分子物质，且大部分在可见和紫外光波长范围内无明显吸收，也没有荧光成分，因此在检测前需要进行处理使其衍生化后再用仪器分析。生物胺检测技术的研究在国内外已经开展多年，目前生物胺的检测方法极其多样化，灵敏度、精密度也各不相同。我国出台了一系列生物胺的检测标准，大多都采用液相色谱分析法，详见表2。

表2 我国关于生物胺的检测标准

标准号	标准名称	适用范围	检测项目	说明
SN/T2209-2008	进出口水产品中有毒生物胺的检测方法高效液相色谱法	水产品（虾肉、鱼肉、贝肉）	苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、章鱼胺、酪胺和亚精胺	于2017-6-23被GB 5009.208-2016 《食品安全国家标准食品中生物胺的测定》代替
GB/T20768-2006	鱼和虾中有毒生物胺的测定液相色谱-紫外检测法	鱼和虾	苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、章鱼胺、酪胺和亚精胺
GB/T5009.45-2003	水产品卫生标准的分析方法（第4.4条组胺）	黄鱼、带鱼、鲐鱼、鲚鱼、墨鱼（乌贼）、青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、蓝圆鲹（池鱼）、鲱鱼、湟鱼	组胺
GB/T5009.208-2008	食品中生物胺含量的测定	酒类（葡萄酒、啤酒、黄酒等）、调味品（醋、酱油等）、水产品（鱼类及其制品、虾类及其制品）、肉类及乳制品	色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、酪胺、亚精胺和精胺
GB/T21970-2008	水质组胺等五种生物胺的测定高效液相色谱法	水（生物胺含量在2.0mg/L～40.0mg/L之间）	腐胺、尸胺、亚精胺、精胺及组胺
DB22/T1833-2013	海水鱼类中组胺的测定液相色谱-质谱/质谱法	/	组胺
GB/T23884-2009	动物源性饲料中生物胺的测定高效液相色谱法	动物源性饲料鱼粉和肉骨粉	组胺、腐胺、尸胺、酪胺、精胺和亚精胺的测定	此标准适用于饲料中生物胺的检测，不适用于食品

目前食品中生物胺的检测通用的方法是GB/T 5009.208-2008《食品中生物胺含量的测定》，新出台的标准GB 5009.208-2016《食品安全国家标准食品中生物胺的测定》整合了GB/T 5009.208-2008、SN/T 2209-2008、GB/T 20768-2006、GB/T 5009.45-2003这四个标准，于2017年6月23日正式实施。GB 5009.208-2016中覆盖了色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、章鱼胺、酪胺、亚精胺和精胺共9种生物胺的检测，包括液相色谱法（HPLC）和分光光度法两种检测方法，详见表3。

表3 标准GB5009.208-2016中两种检测方法的比对

	液相色谱法	分光光度法
适用范围	酒类（葡萄酒、啤酒、黄酒等）、调味品（醋和酱油）、水产品（鱼类及其制品、虾类及其制品）、肉类	水产品（鱼类及其制品、虾类及其制品）
检测项目	色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、组胺、章鱼胺、酪胺、亚精胺和精胺	组胺
使用仪器	高效液相色谱仪，配有紫外检测器或二极管阵列检测器。	分光光度计
原理	水产品（鱼类及其制品、虾类及其制品）、肉类：试样用5%三氯乙酸提取，正已烷去除脂肪，三氯甲烷-正丁醇（1+1）液液萃取净化后，丹磺酰氯衍生，C18色谱柱分离，高效液相色谱-紫外检测器检测，内标法定量。酒类（葡萄酒、啤酒、黄酒等）、调味品（醋和酱油）：试样用丹磺酰氯衍生，C18色谱柱分离，高效液相色谱-紫外检测器检测，内标法定量。	以三氯乙酸为提取溶液，振摇提取，经正戊醇萃取净化，组胺与偶氮试剂发生显色反应后，分光光度计检测，外标法定量。
检出限	酒类及醋：β-苯乙胺2mg/L、腐胺2mg/L、尸胺2mg/L、组胺2mg/L、酪胺2mg/L、章鱼胺5mg/L、色胺5mg/L、亚精胺5mg/L、精胺5mg/L。水产品及肉类：均为20mg/kg。	/
定量限	酒类及醋：β-苯乙胺5mg/L、腐胺5mg/L、尸胺5mg/L、组胺5mg/L、酪胺5mg/L、章鱼胺10mg/L、色胺10mg/L、亚精胺10mg/L、精胺10mg/L。水产品及肉类：均为50mg/kg。	组胺50mg/kg
优点	适用食品范围广，可同时检测9种生物胺，重现性好，灵敏度高，可做到较低的检出限。	前处理过程简单，仪器检测快速，耗时短。
缺点	前处理过程复杂，仪器出峰需要较长的时间，整个试验过程耗时长，成本较高。	只适用于水产品中组胺的检测，适用范围狭窄，灵敏度不高。

5不同食品中生物胺的特点
游离氨基酸及微生物种类对食品中生物胺起着决定性作用，以鱼类为代表的水产品及其制品是生物胺含量最高的一类食品，尤其是海产鲭科鱼类，如金枪鱼(吞拿鱼)、鲭鱼、沙丁鱼、大马哈鱼等，其含量可高达15 g/kg。水产品中生物胺种类和数量除食品本身因素外，还极易受保藏条件影响。腐败变质的金枪鱼中组胺和腐胺的含量较高，有学者将以组胺、腐胺为代表的特征生物胺总体指标，作为判断金枪鱼腐败程度的质量指标。新鲜或经过加工的肉类产品，经微生物代谢可产生多种生物胺，其中尸胺被认为可监控牛肉和鸡肉鲜度的指标。发酵肉类中的生物胺则由发酵菌种和原料中微生物产生的残余脱羧酶活性决定。纯乳中的生物胺含量很低，但乳制品中较高。干酪是组胺含量仅次于鱼类的食品，这主要是由于制作过程中酪蛋白催化降解，生成的大量游离氨基酸经过脱羧酶的作用形成胺类所致。葡萄酒中的生物胺是由乳酸菌在发酵过程中对氨基酸脱羧产生的。啤酒中生物胺的种类和含量与原料质量、酿造工艺以及酿造和贮藏过程中受微生物污染的程度相关。对水果来说，即使是同种水果不同个体所含生物胺种类和含量均不同，难以准确分析。新鲜蔬菜（白菜、莴苣、蘑菇、豆类等）和发酵后的蔬菜（如泡菜）中都含有不同程度的生物胺。
6如何控制生物胺的水平
生物胺的形成需要有游离氨基酸和能产生氨基酸脱羧酶的微生物存在，可以通过控制食品中游离氨基酸的含量、抑制产氨基酸脱羧酶的微生物的生长、降低氨基酸脱羧酶的活性、增强生物胺的降解水平来控制食品中生物胺的水平。
6.1控制食品中游离氨基酸含量
氨基酸是生物胺形成的原料，无氨基酸和蛋白质的食品中是不含有生物胺的，而游离氨基酸丰富的食品中生物胺含量往往也较高。如黄酒中含有丰富的氨基酸，因此其生物胺含量通常也比其他酒类高。在生产工艺上可以通过控制反应底物游离氨基酸来降低反应产物生物胺的数量，但氨基酸具有重要的食品价值，在食品风味、功能及营养价值方面起着重要作用。虽然降低氨基酸含量能减少生物胺的含量，但对食品业会产生不利影响，因此较少采用该方法来控制食品中生物胺的含量。
6.2控制产氨基酸脱羧酶微生物的生长
产氨基酸脱羧酶微生物的参与是形成生物胺的前提条件，因此可以通过无氨基酸脱羧酶微生物发酵或者控制产氨基酸脱羧酶微生物的生长而降低食品中生物胺的含量，这也是目前控制生物胺含量最有效的方法之一。发酵食品采用优良的发酵菌株可有效降低生物胺含量，如香肠接种不产生物胺的肠膜明串珠菌51-5D进行发酵，葡萄酒接种一些优良的酒酒球菌菌株，均可有效降低生物胺的含量。对不同食品采用真空包装、低温贮存、调节pH值、高渗处理等，来控制微生物的生长，也能有效抑制食品中生物胺的产生。但由于在不同食品中产氨基酸脱羧酶微生物的差异，不同的处理措施产生的结果也大不相同。如真空冷冻贮藏肉制品对抑制生物胺效果明显，但真空包装在降低鱼制品中生物胺含量方面作用有限，冷冻贮藏则效果明显。另外，抑制微生物生长的其他方法，包括辐照、添加杀菌剂、静水压力等，均能降低食品中生物胺的含量，但这些方法的采用要视食品特性而异。
6.3控制氨基酸脱羧酶的活性
氨基酸脱羧酶直接作用于氨基酸，并将其脱羧形成相应的生物胺。因此一切能影响氨基酸脱羧酶活性的因素均可以用来控制生物胺的含量。影响氨基酸脱羧酶活性的主要因素为pH值、温度及含盐度等，因此可以通过改变这些因素而控制生物胺的含量。在碱性和低温条件下产胺微生物繁殖较慢，氨基酸脱羧酶活性较弱，高盐环境也能抑制组氨酸脱羧酶活性，但由于pH值、含盐量等一般是食品本身的特性，改变这些特性将会影响食品的品质和感官特性，因此该方法控制生物胺含量的应用上并不是很多。
6.4增强生物胺的降解水平
为减少生物胺在食品中的含量，除控制生物胺的合成因素外，还可以加强降解已经存在的生物胺，使生物胺处在一个较低水平。胺氧化酶分为单胺氧化酶和二胺氧化酶，它们能把生物胺降解生成乙醛、氨和过氧化氢。将具有胺氧化酶活性的菌株作为优势菌株强化发酵或者直接作为起始发酵剂应用于发酵食品，可以有效降低食品中生物胺的水平。但具有胺氧化酶活性的菌株并不适合用于发酵酒类产品，因为乙醇可以有效抑制胺氧化酶的活性，因此有必要寻找新型的、能降解发酵酒中生物胺的微生物。
7结束语
由于微生物无处不在，几乎所有含蛋白质或氨基酸的食品中都含有生物胺，尤其是水产品和发酵食品。适量的生物胺有利于人体的正常生理活动，但生物胺的过量积累又会导致人体产生不良反应，引发食物中毒，严重时甚至危及生命。与之相关的食品安全和人体健康的研究正引起越来越多的重视，对生物胺的毒理学、摄入风险、检测分析及控制技术等方面已有一些研究成果，但仍存在很多亟待解决和探索的问题。如对生物胺的毒理学和风险评估研究还不是很完善，目前的研究大多集中在组胺这一种生物胺，对其他的生物胺研究较少，缺乏科学的统计数据为生物胺的限量规定做支撑，很多食品的生物胺指标无法做评价。生物胺的检测分析手段以HPLC应用最为广泛，但该法需要对样品进行衍生化处理，操作繁琐复杂，且成本较高，因此有必要开发简便、快速、灵敏、低成本的生物胺检测方法，以满足食品工业生产需求。生物胺的控制技术得到了一定的发展，但一些控制手段如通过控制食品中游离氨基酸含量和控制氨基酸脱羧酶的活性在减少生物胺生成量的同时，也破坏了食品的营养品质，如何平衡食品的营养品质和安全性也是未来的一个研究领域。